Masterarbeit

Einfluss unterschiedlicher pH-Werte, Temperaturen und aerober Bedingungen auf die Stabilität methylierter Thioarsenate

Philipp Knobloch (07/2019-09/2020)

Betreuer: Britta Planer-Friedrich, Carolin Kerl

Methylierte Thioarsenate wurden neben anorganischen Oxy- und Thioarsenaten und methylierten Oxyarsenaten in geothermischen Systemen nachgewiesen. Die Stabilität und der Verbleib in der Umwelt von methylierten Thioarsenaten bei Änderungen des pH-Wertes, der Temperatur und des Sauerstoffgehalts ist bisher unbekannt. In dieser Arbeit wurden die Änderungen der Arsen Speziierung mit synthetisierten Standards der methylierten Thioarsenate, Monomethylmonothioarsenat (MMMTA), Monomethyldithioarsenat (MMDTA), Dimethylmonothioarsenat (DMMTA) und Dimethyldithioarsenat (DMDTA) ohne überschüssiges Sulfid getestet. Synthetisierte kristalline Standards führten zu Reinheiten von 64,8 % MMMTA, 58,3 % DMMTA und 89,5 % DMDTA. MMDTA konnte nur als Nebenprodukt in der MMMTA-Synthese dargestellt werden (24,4 %). MMDTA und DMDTA waren beide stabil bei pH-Werten > 6 und wurden unterhalb zu MMMTA bzw. DMMTA umgewandelt. MMMTA zeigte Stabilität bei pH-Werten > 4 und wurde unterhalb zu Monomethylarsenat (MMA) umgewandelt. DMMTA variierte in der Summe der gesamten Arsen Spezies zwischen 54 bis 80 % in einem pH-Bereich zwischen 4 und 12. Bei pH 2 wandelte sich DMMTA komplett zu Dimethylarsenat (DMA) um. Die Zugabe von Oxidationsmittel (H2O2) führte zur vollständigen Umwandlung von DMDTA zu DMMTA und anschließend zu DMA und zur Umwandlung von MMDTA zu MMMTA und MMA. Konstante Sauerstoffzufuhr über 24 Stunden führte bei keinem der methylierten Thioarsenate zu einer Speziesumwandlung. Auch bei erhöhter Temperatur (80°C) ergab sich keine Umwandlung der Spezies innerhalb von 24 Stunden. Im Vergleich zur bekannten schnellen Umwandlung einiger anorganischen Thioarsenate erwiesen sich alle vier methylierten Thioarsenate als stabiler in Bezug auf erhöhte Temperaturen und aeroben Bedingungen. MMMTA war über den größten pH-Bereich am stabilsten und könnte daher am ehesten aus geothermischen Systemen transportiert werden.