CHROMA: Mobilisierung von Chrom durch organisches Material in reduzierten Systemen
Stephan Krämer vom Department für Umweltgeowissenschaften leitet das Projekt „Chroma“, ein Marie-Sklodowska-Curie-Projekt im Rahmen von Horizon 2020.
Eine langfristige Schadstoffminderung erfordert ein vertieftes Verständnis der biogeochemischen Prozesse, die das Verhalten und den Verbleib von Spurenmetallen wie Chrom (Cr) in unterirdischen Umgebungen regulieren.
Überblick
Eine langfristige Schadstoffminderung erfordert ein vertieftes Verständnis der biogeochemischen Prozesse, die das Verhalten und den Verbleib von Spurenmetallen wie Chrom (Cr) in unterirdischen Umgebungen regulieren. Besonders die Rolle organischer Liganden, einschließlich Siderophoren und organischer Säuren, bei der Speziation, Bioverfügbarkeit und Mobilität von Spurenmetallen erhält zunehmend Aufmerksamkeit. Die relative Bedeutung der gegensätzlichen Cr-Reduktions- und Mobilisierungsprozesse in Sedimenten bleibt jedoch schwer zu beschreiben, und die Cr-Liganden-Interaktion konnte bisher nicht explizit bestimmt werden.
Stabile Isotopenzusammensetzungen von Chrom sind ein effektives Werkzeug zur Beurteilung biogeochemischer Kreislaufprozesse und Redoxprozesse, doch es gibt nur wenige Studien, die den Isotopeneffekt der ligandeninduzierten Cr-Mobilisierung dokumentieren. In diesem interdisziplinären Projekt kommen Feldproben, Experimente, Isotopenanalysen und geochemische Modellierungen zum Einsatz, um zwei zentrale Hypothesen zu testen: (1) Cr kann in festem Zustand in reduzierten Umgebungen trotz Cr-Reduktion effektiv durch organische Materie remobilisiert werden; und (2) flüssiges Cr kann in Form organischer Komplexe stabilisiert werden, die eine ausgeprägte Cr-Isotopensignatur aufweisen.
Der Umfang und der Mechanismus der Cr-Mobilisierung durch organische Liganden werden unter verschiedenen Umweltbedingungen quantifiziert. Zudem werden stabile Cr-Isotope im Porenwasser von Sedimenten genau bestimmt und als Tracer für die Cr-Liganden-Komplexierung validiert. Das Projekt zielt darauf ab, den Verbleib von Cr in Bezug auf Eisen und organische Liganden in Sedimenten vorherzusagen. Dadurch sollen neue Erkenntnisse über die Rolle organischer Liganden im Cr-Redox-Zyklus gewonnen werden, und die Empfindlichkeit von Untergrundumgebungen gegenüber anthropogenen Aktivitäten wird aufgezeigt.