Heterogene Oxidation von Fe(II) in wässrigen Systemen: Abhängigkeit der Produktbildung von Umweltfaktoren

• Applicant: Professor Dr. Stefan Haderlein
• Subject Area: Hydrogeology, Hydrology, Limnology, Urban Water Management, Water Chemistry, Integrated Water Resources Management
• Term: from 2006 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 34405073

Eisenoxide spielen eine zentrale Rolle für Sorptions- und Redoxprozesse im Grundwasser. Vorkommen und mineralogische Eigenschaften der festen Eisenphasen sind durch Anwendung klassischer Techniken (z.B. XRD) sehr gut bekannt. Die Reaktivität dieser Mineralien in chemischen und mikrobiellen Prozessen im Grundwasser wird jedoch nicht nur durch ihre mineralogischen Eigenschaften sondern insbesondere durch die Beschaffenheit ihrer Oberfläche bestimmt. Unser heutiges Verständnis der reaktiven Zentren an der Mineral-Wasser Grenzfläche ist jedoch noch immer unzureichend, da geeignete oberflächensensitive in situ Techniken erst vor wenigen Jahren eingeführt wurden. In diesem Projekt möchten wir biogeochemisch bedeutsame Prozesse an der Mineral-Wasser Grenzfläche von Eisenphasen mit Hilfe der 57Fe-Mössbauer Spektroskopie im Detail studieren und aufklären. Wir konzentrieren uns dabei auf die heterogene Oxidationsprozesse von Fe(ll) durch feste Fe(lll)-Phasen und an Zellmembranen sowie auf die Oxidation von Fe(ll)-Oberflächenkomplexen durch im Wasser gelöste Oxidantien. Wenn Zyklen wiederholter Sorption und Oxidation von Fe(ll) die Oberflächeneigenschaften der Festphasen prägen, wird dadurch die Bildung und Reaktivität neuer Eisenphasen entscheidend beeinflusst. Unsere zentrale Fragestellung ist die Aufklärung der Mechanismen, auf welche Weise geochemische Bedingungen in der gelösten Phase (incl. gelöster organischer Kohlenstoff und Kulturmedien) die Phasenbildung steuern. Die hier vorgeschlagene oberflächensensitive in situ Mössbauer Methodik soll neue Erkenntnisse über die Beschaffenheit und Dynamik reaktiver Eisenzentren an Mineraloberflächen liefern und somit Grunldagen zu einem besseren mechanistischen Verständnis einer Vielzahl biogeomisch relevanter Prozese.

• DFG Programme: Research Grants
• Major Instrumentation: Cryogenic system for Mössbauer spec.
• Instrumentation Group: 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)
• Participating Person: Professor Dr. Andreas Kappler