Detailseite
Projekt
Identifizierung von bodenspezifischen Alterungsprozessen von synthethischen anorganischen Nanopartikeln
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Martin Kaupenjohann; Dr. Sondra Klitzke; Professorin Dr. Friederike Lang
Fachliche Zuordnung
Bodenwissenschaften
Förderung
Förderung von 2011 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 172114680
Die Hauptprozesse, welche in der zweiten Projektphase von der gesamten Forschergruppe adressierten werden, sind Auflösung, "Maskierung" und "Catching" von Nanopartikeln (NP) sowie die Auswirkungen dieser Prozesse auf ihre Mobilität und Ökotoxikologie. Unser Projekt SOIMOBILE II wird den Schwerpunkt auf jene Bedingungen im Boden legen, die für die Steuerung dieser Prozesse als relevant identifiziert wurden (Konzentration und Valenz von Kationen in der Bodenlösung, Qualität und Konzentration von DOM, Konzentration an Nanopartikeln, spezifische Oberfläche von Bodenpartikeln). Folgende Hypothesen werden wir im Detail prüfen: Maskierung und Auflösung: Die Auflösung von Ag0NP wird durch mineral-organische Beläge, durch mehrwertige Kationen und durch Aggregierung gesteuert. Organische Beläge verringern die Löslichkeit von Ag0NP indem sie die Zugänglichkeit der NP-Oberflächen für Oxidationsmittel verringern. Die Wirkung der organischen Beläge nimmt mit steigender Molekülmasse der organischen Substanz und/oder mit steigender Anzahl an Kationenbrücken zwischen Ag und organischer Substanz zu (Zusammenarbeit mit MASK und PORESURFACE).Wir werden die Adsorption (i) von aus unterschiedlichen Böden extrahierten DOM Komponenten (<100 kDa, >100 kDa) und (ii) mit zwei organischen Modelmolekülen (Polygalacturonsäure, Citrat) an Ag0NP bei verschiedenen Kationenkonzentrationen mittels nano-Isothermalkalorimetrie (nano-ITC) untersuchen. Beläge aus DOM werden in Zusammenarbeit mit MASK analysiert. Darüber hinaus werden wir den Einfluss der Beläge und Elektrolyten auf die Lösungskinetik von Ag0NP (mit Hilfe einer Mikrodialysetechnik, die derzeit in unserem Labor entwickelt wird) ermitteln.Catching: Die Retention von NP (Ag, Au, TiO2) an Bodenmaterial wird durch (a) Transport in poröse Bodenminerale anstatt durch (b) elektrostatische Wechselwirkungen mit Bodenpartikeln gesteuert. Unter naturnahen Bedingungen sind Homoaggregierung und Filtration von stabilisierten NP weniger bedeutend als Adsorption und Eindringen in Bodenaggregate.(a) Zu trockenem Boden gegebene NP können über Massenfluss in Bodenmikroaggregate transportiert werden. Wir werden die Retention an Bodenmikroaggregaten bekannter Größe und Porenvolumens analysieren als auch die Umkehrbarkeit dieser Retention. Zusätzlich werden wir die räumliche Verteilung der NP auf der Basis von Dünnschliffen und SEM/EDX-Analysen grafisch darstellen (Zusammenarbeit mit PORENET).(b) Wir werden die Adsorption von NP in Abhängigkeit von Größe und Oberflächenladung quantifizieren. Zusätzlich werden wir die Adsorptionswärme mittels nano-ITC messen, um den Mechanismus, mit welchem NP von Bodenpartikeln zurück gehalten werden, zu ermitteln (Zusammenarbeit mit PORENET, PORESURFACE).
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
