Schwefelspeziation und assoziierte Metalle in rezenten Sedimenten

van der Veen, Andrea

Diese Arbeit behandelt die Schwefelspeziation in rezenten Süßwassersedimenten sowie die Assoziation von reduzierten Schwermetallphasen und Sulfidschwefel. Nach einer Einführung in die Geochemie von Schwefel werden Methoden zur Extraktion von S- Spezies vorgestellt und verglichen. Darauf basierend habe ich ein sequentielles Extraktionsschema entwickelt, das zwischen sechs Gruppen unterscheidet: elementarer S, Monosulfid-S, Sulfat-S, organischer Polysulfid-S, Disulfid-S und organisch gebundener Schwefel. Die Schwermetalle wurden entsprechend Jakob et al. (1990) sequentiell in sechs Schritten extrahiert. Der Schwerpunkt lag auf den Schwermetallsulfiden, die bisher nur zusammen mit organischen Bindungsformen extrahiert werden können. Die angewendeten Methoden erforderten einen hohen Aufwand bezüglich des Schutzes vor Oxidation. Die Untersuchungen wurden an Sedimentprofilen aus einem eutrophen Hartwassersee (Arendsee/Altmark) und aus einer Elbaue (km 435) durchgeführt. Die Sedimente des Arendsees zeigen eine kontinuierliche Umsetzung der verschiedenen Schwefelformen nach Disulfidschwefel. Die Korrelationsanalyse und die Berechnung des Pyritgehaltes zeigen, dass Metallsulfide nicht in der oxidierbaren Fraktion erfasst werden, sondern in die residuale Phase verschleppt werden. Die mobile Schwermetallfraktion wird daher unterschätzt. Dieses Problem tritt auch in den Elbauensedimenten auf. Die S-Speziation unterscheidet sich hier je nach Sedimentzusammensetzung

This treatise discusses the sulfur speciation in recent freshwater sediments together with the association of reduced heavy metal phases and sulfidic sulfur. After an introduction into the geochemistry of sulfur, methods for the extraction of S species are presented and compared. Based upon this comparison, I developed a sequential extraction scheme which distinguishes between elementary S, monosulfidic S, sulfate S, organic polysulfides, disulfidic S, and organically bound S. In order to judge associations of heavy metals and reduced S, the binding forms of heavy metals were determined with a six-step method according to Jakob et al. (1990). The emphasis is laid upon metal sulfides, which can only be extracted together with organically bound metals. The applied methods require a high effort for the protection against oxidation. The analyses were carried out on sediment profiles from an eutrophic hardwater lake (Arendsee/Altmark) and from a floodplain at the middle course of the Elbe. The sediments of Lake Arendsee show a continuous conversion of the various sulfur forms into disulfide. Correlation analysis for different heavy metals and the calculation of the theoretically maximal pyrite content showed that metal sulfides are not extracted in the organic- sulfidic fraction but are carried off to the residual phase. Therefore, the mobile fraction is underestimated. This problem also occurred in the floodplain sediments. Here, the sulfur speciation depends upon sediment composition.

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van der Veen, Andrea: Schwefelspeziation und assoziierte Metalle in rezenten Sedimenten. 2003.

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