Verteilung von Spurenmetallen zwischen Lösung und Feststoffen - aktuelle Fragen der Gewässsergüte-Praxis an die Sedimentforschung

Abstract

Zunehmende Probleme mit verschmutztem Baggergut haben Fragen über den Zusammenhang zwischen Sedimentbelastung und Abwasserqualität sowie über mögliche Berechnungsverfahren zur Ableitung der Sedimentzusammensetzung aus Wasseranalysendaten aufgeworfen. Eine Auswertung der aktuellen Literatur und eigene Untersuchungen deuten darauf hin, daß die Verteilung von Spurenmetallen zwischen Lösung und Feststoffen von einer Vielzahl von Faktoren beeinflußt wird: (i) Chemische Form der Metalleinträge sowohl aus natürlichen als auch zivilisatorischen Quellen; (ii) Bedingungen in der wäßrigen Phase (pH, Redox, Ionenstärke, organische Komplexbildner, biologische Aktivität, Temperatur); (iii) Konzentration und Zusammensetzung der Feststoffe, vor allem hinsichtlich der bindungsaktiven Oberflächenphasen und des Korngrößenaufbaus. Gegenwärtig scheint eine Berechnung von Gleichgewichtsdaten (hier: Kd-Faktoren, fest/gelöst-Verteilungskoeffizienten) die natürlichen Bedingungen nicht befriedigend wiedergeben zu können; die Gründe liegen in der Komplexität der Wechselwirkungsmechanismen und vor allem im Mangel an Daten über die Reaktionskinetik von Sorptions-/Desorptionsprozessen in Mehrkomponentensystemen.

Increasing problems with contaminated dredged substances have led to the questions how sediment composition is related to waste water quality and how its evolution can be predicted from water analyses. Evaluation of current literature and own research suggests that there are many factors affecting the distribution of trace metals between solution and particulates in aquatic systems: (i) chemical form of metal inputs both from natural and civilisational sources; (ii) conditions in the aqueous phase (pH, redox, ionic strength, organic complexing substances, biological activity, temperature); (iii) concentration and composition of particulate matter, mainly with respect to surface-active phases and grain size distribution. At present it seems that calculations of equilibrium data (i.e. Kd-factors of solid/solution partition coefficients) are inadequate to reflect natural conditions, because of the complexity of interactive mechanisms and, in particular, due to the lack of data on reactions kinetics of sorption/desorption processes in multi-components systems.