Einflüsse thermodynamischer und kinetischer Faktoren auf die Bildung und Lösung von Calciumphosphaten in komplexen geochemischen Systemen

• Antragsteller: Dr. Julian Oxmann
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283810620

Bildung von Calciumphosphat (Ca-P) ist ein wichtiger Prozess für den Entzug von Phosphor (P) aus natürlichen Gewässern. Carbonat-Fluorapatit (CFAP) ist eine Hauptsenke für reativen P im Ozean. Lokale Bedingungen begünstigen eine direkte Apatitbildung oder Nukleation von Apatitvorstufen. Präzipitation und Lösung dieser Minerale lassen sich jedoch infolge wechselwirkender thermodynamischer und kinetischer Faktoren nur schwer prognostizieren. Dieses Projekt untersucht Effekte dieser Faktoren auf die Präzipitation und Lösung von Ca-P, indem Sediment- und Porenwasseranalysen, experimentelle Ansätze und geochemische Modellierung mit modernsten Analysetechniken zur P-Speziierung verbunden werden. Zentrale Ziele sind eine (i) Analyse der P-Speziierung in Ostseesedimenten; (ii) Abschätzung der Präzipitationszeit von Ca-P in Meer- und Brackwasser unter verschiedenen Bedingungen mittels eines Nukleationsassays; (iii) Löslichkeitsbestimmung von Ca-P-Mineralen in Sediment-Wasser-Systemen unter Meer-, Brackwasser- und Frischwasserbedingungen mittels eines Lösungsassays; (iv) Identifizierung der Rolle von Apatitvorstufen in der P-Diagenese; (v) Verifizierung der Ergebnisse mittels geochemischer Modelle und Kreuzvalidierung der Nachweismethoden. Der Nachweis einzelner Ca-P Minerale erfolgt durch chemische und synchrotronbasierte Methoden sowie begleitende elektronenmikroskopische Untersuchungen und Elektronenstrahlmikroanalyse. Diese Ansätze werden, zusammen mit der Methodenvalidierung, zur Aufklärung der P-Diagenese und P-Dynamik in komplexen Umweltsystemen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Neuseeland, Niederlande
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Klaus Wallmann
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Peter Kraal; Dr. Stefan Krause; Dr. Luitgard Schwendenmann