Einfluss dynamischer Redoxbedingungen auf Tonmineralogie und Kolloiddynamik von Böden

• Antragsteller: Dr. Reiner Dohrmann; Professor Dr. Christian Mikutta
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418449917

Dynamische Redoxbedingungen sind eine wichtige Steuergröße der mikrobiellen Aktivität und Mineralreaktivität in Böden, die jedoch von biogeochemischen Modellen zur Schadstoff-, Nährstoff- und Kohlenstoffdynamik nur unzureichend beschrieben werden. Der Redoxzustand von Böden kann sich auf täglicher, wöchentlicher oder jahreszeitlicher Basis aufgrund veränderter Feuchtigkeitsgehalte und Grundwasserspiegel und der damit verbundenen biologischen Sauerstoffproduktion und -nachfrage schnell ändern, was häufig zu thermodynamischen Ungleichgewichten führt. Änderungen des Bodenwassergehaltes resultieren oft in ausgeprägten Redoxgradienten, welche ihrerseits die Bildung, Umwandlung und Reaktivität von Mineralen und damit die Dynamik von Haupt- und Spurenelementen beeinflussen. Der Effekt alternierender Redoxbedingungen auf die Tonfraktion und die Dynamik von Kolloiden als nanopartikuläre "Element-Shuttles" in Böden ist jedoch weitgehend unerforscht. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es daher, den Einfluss alternierender Redoxbedingungen in Böden auf (1) die Mineralogie der Eisenoxide und Schichtsilikate sowie (2) die Dynamik der Kolloidbildung und -zusammensetzung zu untersuchen. Die geplante Forschung wird das Wissen über Mineralbildungs-, Umwandlungs- und Auflösungsreaktionen sowie Mobilisierungsprozesse von Haupt- und Spurenelementen unter fluktuierenden Redoxbedingungen verbessern. Sie trägt damit zu einem grundsätzlichen Verständnis von Bodenprozessen bei, welche zukünftig durch stärker ausgeprägte Perioden der Bodenvernässung und -austrocknung in zahlreichen mitteleuropäischen Regionen als Folge des Klimawandels potentiell intensiviert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen