Abiotischer Abbau und Diffusion chlorierter Lösemittel in Fe2+-haltigen ungestörten Kalksteinen und Tonsteinen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses Projekts war es, Raten und Ausmaß der abiotischen Umwandlung von Perchlorethen (PCE) und Trichlorethen (TCE) Fe2+ haltigen Sedimentgesteinen zu bestimmen. In ersten Versuchen konnte nicht wie erwartet, die Bildung von Vinylchlorid oder Acetylen festgestellt werden. Allerdings wurden erhebliche Mengen weiterer potentieller Abbauprodukte wie Methan (CH4), Ethan (C2H6), Ethen (C2H4) und Propan (C3H8) und niedermolekulare organische Säuren (LMWOAs) wie z.B. Acetat beobachtet. Um Artefakte auszuschließen, wurden weitere Versuche ohne chlorierte Ethene durchgeführt, die sich auf die Freisetzung C1-C4-Kohlenwasserstoffen, CO2, H2 und organische Säuren aus verschiedenen Sedimentgesteinen konzentrierten. Die Experimente umfassten die Pulverisierung von Sedimentgesteinsproben mit einer Zirkonoxid-Planetenkugelmühle, gefolgt von nass und trockenen Batch-Inkubationsexperimenten sowie inkrementeller thermischer Desorption ausgewählter Proben bis zu 200 °C. Beim Mahlen lieferten alle Karbonatgesteine CH4, C2H6, C2H4 und C3H8 sowie CO2 und Wasserstoff (H2). In den Sandsteinen wurden nur H2, CH4 und CO2 gefunden. Die stabilen Kohlenstoffisotopensignaturen dieser Produkte deuten darauf hin, dass die flüchtigen Stoffe thermogenen (d.h. abiotischen) Ursprungs sind und wahrscheinlich auf „Cracking“ des Kerogens zurückzuführen sind. H2 könnte ebenfalls auf mechanochemische Prozesse zurückgehen. Pulverisiertes Material wurde dann in wässeriger Suspension bis zu 112 Tage lang bei 55 °C gelagert und zeigte reproduzierbar wieder die gleichen Gase, die bereits beim Mahlvorgang beobachtet wurden. Bemerkenswert ist auch das Auftreten von H2, das möglicherweise durch mechanochemische Reaktionen an frischen Mineraloberflächen entstanden ist. Weiterhin wurden Formiat, Acetat und Citrat in allen Proben mit Ausnahme des Sandsteins nachgewiesen, was darauf schließen lässt, dass diese Verbindungen entweder durch chemische Prozesse aus dem Kerogen entstanden oder freigesetzt wurden. Thermische Desorption ausgewählter Proben zeigte das Auftreten von SO2 und CS2, was auf das Vorhandensein von kristallinem oder schwach kristallinem Fe- und Mg-Phasen und sulfidinduzierte Reaktionen hinweist. Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die beobachteten Kohlenwasserstoffe und organischen Säuren Artefakte sind, die bei der Bearbeitung von auftreten keine natürlichen Bedingungen widerspiegeln. Was die abiotische Dechlorierung betrifft, so deuten diese Daten darauf hin, dass organische Säuren und reduzierte Gase (z. B. Ethen) auf die Probenverarbeitungstechniken zurückzuführen sein könnten.
