Bachelorarbeit

Stabilisierung von Arsen-Schwefel-Spezies in eisenhaltigen Mineralwässern und Mooren Tschechiens

Maria Ullrich (03/2010-08/2010)

Betreuer: Britta Planer-Friedrich

Da sich die in natürlichen Wässern vorkommenden anorganischen Arsen-Spezies im Bezug auf ihre Toxizität deutlich unterscheiden, ist deren exakte Bestimmung von großer Bedeutung. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Stabilisationsmethoden an synthetischen und natürlichen Proben getestet. Es wurde untersucht, inwiefern diese eine Umformung der Arsen-Spezies durch Sorption, Ausfällungen und Redoxreaktionen in eisen- und sulfidreichen Wässern verhindern können. Hierzu wurden natürliche Proben an Mineralquellen und in einem Moor in Tschechien genommen und diese mit Hilfe von ICP-MS auf die Gesamtgehalte verschiedener Elemente und mittels IC-ICP-MS auf die Konzentrationen der Arsen-Spezies untersucht. Die Gehalte an Eisen lagen zwischen 26 µg/L und 35 mg/L und für Sulfid zwischen 0,00 und 0,53 mg/L. Die Gesamtkonzentrationen an Arsen erstreckten sich über einen Bereich von 2 bis 380 µg/L, wobei Arsenit und Arsenat in allen der 40 beprobten Quellen auftraten. Thioarsenate konnten hingegen ausschließlich in Franzensbad nachgewiesen werden. In Anlehnung an die natürlichen Proben wurden im Labor eisen- und sulfidhaltige Proben synthetisiert, die Arsenit, Arsenat oder Monothioarsenat enthielten, wobei die Konzentrationen vergleichbar mit denen der natürlichen Proben waren. Es stellte sich heraus, dass die Stabilität der Arsen-Spezies mit zunehmendem Eisengehalt deutlich abnimmt. Die Sorption von Arsen an Eisenausfällungen führte beim Schockgefrieren, welches Arsen-Schwefel-Verbindungen in eisenarmen Wässern optimal stabilisiert, hierbei zu einem erheblichen Verlust an gelöstem Arsen. Deutlich wurde auch, dass die Verwendung eines Kationenaustauschers zum Entfernen des Eisens vor dem Schockgefrieren ungeeignet ist, da Arsen in beachtlichem Umfang an das Eisen auf der Säule sorbiert. Die besten Ergebnisse für natürliche wie synthetische Proben ließen sich mit HCl in Kombination mit einer dunklen Lagerung und mit der Zugabe von EDTA erreichen. Die Stabilisierung der Thioarsenate war in beiden Fällen problematisch. Während ausschließlich Monothioarsenat in den mit HCl behandelten Proben nachzuweisen war, schien EDTA Dithioarsenat zu stabilisieren. Allerdings werfen die nach 2 Wochen Lagerung zusätzlich gefundenen Gehalte an Trithioarsenat die Frage auf, ob sich Thioarsenate in den mit EDTA stabilisierten Proben künstlich bildeten.