Bewertung der elementaren Quecksilberausgasung aus Boden-Grundwassersystemen mit passiven Luftprobenehmern: Methodenentwicklung und -implementierung (EMOSGROW Projekt).

• Antragsteller: Professor Harald Biester, Ph.D., seit 12/2021
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495149255

Quecksilber (Hg) ist ein redox-aktives Element in Böden und Grundwasser, das leicht von oxidierten Spezies (Hg2+) in die reduzierte Form (Hg0) übergeht. Elementares Hg (Hg0) ist leicht flüchtig und begünstigt somit die Verteilung der kondensierten Phasen (Feststoffe und Flüssigkeiten) in die Gasphase, in der es in der Umwelt sehr beständig ist. Dieser Prozess führt zu Quecksilberemissionen in die Atmosphäre, die den aktiven Hg-Pool im globalen Hg-Kreislauf erhöhen und zu gesundheitlichen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt führen können. DieseProzesse treten vor allem in Boden-Grundwassersystemen auf, die durch Hg kontaminiert wurden. Moore sind hierbei ein besonderes Boden-Grundwassersystem, in dem hohe und variable Grundwasserspiegel und Torfzersetzung zu einer besonderen Biogeochemie, extremen Redoxgradienten und der Entstehung von Hg0 und hochtoxischem Methyl-Hg führen können. Obwohl die Ausgasung von Hg aus Böden grundsätzlich bekannt ist , ist wenigüber die Freisetzung von Hg0 aus Grundwasser, tiefen Bodenhorizonten Mooren bekannt. Zudem gibt es bisher keine Methode, mit der die Bildung und die Mengevon Hg0 in der Gasphase von Aquiferen bestimmt werden kann. Das Projekt präsentiert einen neuartigen Forschungsansatz, um diesen kritischen Prozess imbiogeochemischen Hg-Zyklus zu untersuchen und aufzuklären. Die Methode zur Bewertung der Hg0-Ausgasung aus Grundwasser, tiefen Bodenhorizonten und Mooren basiert auf einem neuartigen, passiven (nicht elektrischen) Probenahmeansatz unter Verwendung von passiven durchströmten Hg-Luftprobenehmern (MerPAS), die in Grundwasserbrunnen eingesetzt werden oder in Boden- / Mooren vergraben werden. Die Methodenentwicklung erfordert einevollständige Kalibrierung speziell für diese neuartige Anwendungen unter Verwendung von automatisierten/gepumpten Hg(0)-Messungen am selben Ort und eine vollständige Beschreibung der Methodenunsicherheit, die sowohl durch Labor- als auch durch Feldstudien bewertet wird. Die Messungen sind im Bereich von drei Hg-kontaminierten Standorte in Süddeutschland und der Schweizsowie der Moore in Nord-deutschland und den Julischen Alpen (Slowenien) durchzuführen. Die im Untergund installierten Passivsampler werden durch überirdische MerPAS-Sampler mit hoher räumlicher Auflösung ergänzt, bei denen der oberirdische horizontale und vertikale Gradient der Hg(0)-Verteilung erfasst wird, um die Hg0-Flüsse zwischen dem Untergrund und der Atmosphäre zuquantifizieren. Unsere untersuchungen haben das Potenzial, Zonen mit verstärkter Hg(0)-Bildung und aktiver Hg-Redoxchemie in Boden-Grundwassersystemen zu identifizieren. DasVerständnis der hierbei ablaufenden Prozesse und die Quantifizierung der Hg-Flüsse in Boden-Grundwassersystemen ist grundlegend um deren Bedeutung auf verschiedenen Skalen im biogeochemischen Kreislauf zuverstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: David McLagan, Ph.D., bis 11/2021