Bachelorarbeit

Auswirkungen von organischem Kohlenstoff und Sulfat auf die Bildung von Thioarsenaten in Reisböden

Jens Hamberger (10/2019-10/2020)

Betreuer: Britta Planer-Friedrich, Alan Nicol

Thioarsenate wurden kürzlich als neue Gruppe von Arsenspezies in Reisböden entdeckt. Thioarsenate können in zwei Gruppen unterteilt werden: organische und anorganische Thioarsenate. Für die Bildung von anorganischen Thioarsenaten ist Schwefel unerlässlich. Methylierte Thioarsenate sind auf die organischen Arsenspezies als Reaktionspartner angewiesen, welche von schwefelreduzierenden Bakterien methyliert und von Methanogenen demethyliert werden können. Allerdings sind die Bildung und die beteiligten Reaktionspartner beider Thioarsenatgruppen, noch nicht vollständig geklärt. Die Auswirkungen zweier wichtiger Parameter auf die Thiolierung von Arsen, Sulfat und organischem Kohlenstoff, wurden in dieser Arbeit untersucht. Ein Anstieg der Konzentration des reduzierten Schwefels und eine Bevorzugung von Schwefel reduzierenden Bakterien durch Sulfatzugabe, wird vermutet. Organischer Kohlenstoff bevorzugt keine spezifische Gruppe von Bakterien, sondern erhöht die allgemeine mikrobielle Aktivität. In diesem Experiment wurden zwei italienische Reisböden (Veronica und Fornazzo) anoxisch, mit verschiedenen Mengen an Glukose und Reisstroh als Quelle für organischen Kohlenstoff und verschiedenen Mengen an Sulfat, inkubiert. Das Redoxpotential wurde täglich gemessen und die Proben wurden bei einem durchschnittlichen Redoxpotential von -59 ± 23 mV für Reisstroh und -101 ± 47 mV für Glukose entnommen. Insgesamt wurden elf Arsen Spezies ermittelt, davon waren sieben organische und anorganische Thioarsenate. Die Menge an zugegebenem organischem Kohlenstoff erhöhte primär die Freisetzung von Arsen in das Porenwasser und erhöhte somit die Thioarsenatkonzentration. Zusätzlich führte die Zugabe von Reisstroh zu hohen Prozenten an Gesamtmethylierung (bis zu 50 % der Gesamtarsenkonzentration). Entgegen unserer Erwartungen erhöhte die Zugabe von Sulfat nicht die Menge an Thioarsenaten, was wahrscheinlich auf die sofortige Rückoxidation von Sulfid zu Sulfat zurückzuführen ist. Um den Einfluss von verschiedenen organischen Kohlenstoffquellen, ihren Konzentrationen, Schwefel- und Nitratkonzentrationen, sowie den Einfluss von Mikroorganismen auf das Vorkommen von Thioarsenaten vollkommen zu verstehen, müssen diese Faktoren weiter untersucht werden.