Interaktionen zwischen Manganoxiden und gelöster organischer Substanz in Böden

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Mikutta; Professor Dr. Robert Mikutta
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421571720

Manganoxide sind ubiquitäre Bodenminerale. Sie wirken als effiziente Sorbenten für Schwermetalle und besitzen ein hohes Oxidationspotential für organische und anorganische Verbindungen. Die Kenntnis der Faktoren, welche die Reaktivität von Manganoxiden beeinflussen, ist entscheidend für die Vorhersage des Umsatzes von Nähr- und Schadstoffen sowie der organischen Substanz in Böden. Ein wichtiger, jedoch selten untersuchter Faktor ist die gelöste organische Substanz (DOM). Gegenwärtig gibt es wenig systematische Informationen über (1) die Adsorption terrestrischer DOM an Manganoxide, (2) Redoxreaktionen zwischen DOM und Manganoxiden sowie (3) den Einfluss von DOM auf Umwandlungsreaktionen der Manganoxide. Aus diesem Grund planen wir Batchexperimente, in denen die Adsorption unterschiedlicher DOM-Typen (wässrige Bodenauflagenextrakte, bakterielle exopolymere Substanzen) an bodenrelevante Manganoxide (delta-MnO2, Kryptomelan, Lithiophorit, Todorokit) als Funktion chemischer Variablen wie pH, Ionenstärke und Lösungszusammensetzung studieren. Mittels moderner, überwiegend spektroskopischer, spektrometrischer und chromatographischer Methoden wollen wir Speziierungsveränderungen des Mangans sowie der organischen Substanz auf molekularer Ebene untersuchen. Zusätzlich werden wir den Einfluss von DOM auf das Ausmaß sowie die Kinetik der Mangan(II)-induzierten Manganoxidumwandlung unter reduzierenden Bodenbedingungen evaluieren. Insgesamt wird das Projekt das Verständnis der Umweltreaktivität von Manganoxiden sowie der Kopplung zwischen Mangan- und Kohlenstoffkreislauf in Böden signifikant verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Ricarda Behrens; Dr. Klaus Kaiser