Fe(II)-Fe(III) Electron Transfer at Fe-containing Clay Minerals and its Effect on Hg(II) and Cr(VI) Transformation

• Antragstellerin: Dr. Anke Neumann
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 202271526

Das Fe(II)/Fe(III) Redoxpaar spielt in biogeochemischen Zyklen und für die Dynamik von Schadstoffumwandlungen in Böden und Grundwasserleitern eine wichtige Rolle. Trotz der Häufigkeit von Tonmineralen im Untergrund versteht man die Redoxprozesse von strukturellem Fe in Tonmineralen sowie deren Auswirkungen auf die Mobilität und Giftigkeit von anorganischen Schadstoffen nur unzureichend. In diesem Forschungsvorhaben soll deshalb untersucht werden, ob zwischen gelöstem Fe(II), einem in sauerstofffreier Umgebung häufig vorkommenden Reduktionsmittel, und strukturellem Fe(III) in Tonmineralen Elektronen übertragen werden und wie diese Reaktion die Umwandlung der anorganischen Schadstoffe Hg(II) und Cr(VI) beeinflusst. Der Oxidationszustand und die strukturelle Umgebung von Fe in den Tonmineralen werden mittels isotopenselektiver 57Fe-Mössbauerspektroskopie und Infrarotspektroskopie kontinuierlich beobachtet und das entstehende Fe(III)-Produkt wird mit mikroskopischen und spektroskopischen Methoden charakterisiert. Um die Reduktion von anorganischen Schadstoffen durch tonmineralgebundenes Fe(II) besser zu verstehen, wurden Hg(II) and Cr(VI) beispielhaft ausgewählt, da sie komplementäre Eigenschaften bezüglich ihres Zugangs zu den verschiedenen Tonmineraloberflächen aufweisen. Zusätzlich wird die Fraktionierung der stabilen Isotope dieser sogenannten nicht-traditionellen (schweren) Elemente Hg und Cr gemessen, was zu neuen Erkenntnissen über die Prozesse an der Grenzfläche Tonmineral-Schadstoff und zur Weiterentwicklung der Anwendung dieser Isotopensysteme als neuartige Quellen- und Prozessindikatoren führen wird. Die Resultate dieses Forschungsvorhabens werden zu einem vertieften Verständnis der Rolle von tonmineralgebundenem Fe als erneuerbare Quelle von Redoxäquivalenten in der Umwelt führen und zu einer verbesserten Beurteilung des Schicksals von anorganischen sowie organischen Schadstoffen in der Umwelt beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Michelle M. Scherer