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Title: Einfluß von pH-Wert und Redoxpotential auf die Bindung und Mobilisierung von Schwermetallen in kontaminierten Sedimenten
Other Titles: Influence of pH value and redox potential on binding and mobilization of heavy metals in contaminated sediments
Language: German
Authors: Calmano, Wolfgang 
Hong, Jihua 
Förstner, Ulrich 
Keywords: Metallbindungsformen;periodische Redoxprozesse;Säurebildungsvermögen;Pufferkapazität;Sedimentqualität
Issue Date: 1992
Source: Vom Wasser 78 (1992), 245-257
Journal or Series Name: Vom Wasser 
Abstract (german): Kontaminierte Baggerschlämme werden oft auf Spülflächen aufgebracht oder im Gewässr umgelagert. Dabei kommen in der Regel anoxische Sedimente mit Luftsauerstoff oder sauerstoffreicherem Wasser in Kontakt, wobei sich die Redoxbedingungen verändern. Die Änderung des Redoxpotentials führt zu einer Veränderung der partikulären Metallbindungsformen und - bei schwach gepufferten Sedimenten - zu einer nachhaltigen Absenkung des pH-Wertes, die wiederum eine stark erhöhte Mobilität der meisten Schwermetalle zur Folge hat. In dem vorliegenden Beitrag werden die Säureproduktion in einem kontaminierten Sediment aus dem Hamburger Hafen, die Freisetzung von Cu, Zn, Pb und Cd bei unterschiedlichen Redox- und pH-Bedingungen sowie der Transfer und die Umwandlung dieser partikulär gebundenen Metalle während der Oxidation des Sedimentes untersucht. Während der Oxidation sinken die pH-Werte aufgrund der geringen Säureneutralisierungskapazität des Sedimentes von ca. 7 auf 3.4. Dies führt zur Freisetzung von Schwermetallen, wobei sich das Verhalten von Cu und Pb deutlich von Cd und Zn unterscheidet. Letztere werden in weit höheren Anteilen mobilisiert. Ebenso verändern sich die partikulären Bindungsformen der Metalle. In der Regel nehmen die leicht bzw. mäßig oxidierbaren Bindungsanteile auf Kosten der sulfidischen Fraktion zu. Die Ergebnisse zeigen, daß bei identischen pH-Werten im oxidierten Sediment ein deutlich höherer Anteil an Metallen freigesetzt wird als im reduzierten Sediment. Obwohl der pH-Wert für die Mobilisierung der Schwermetalle der bestimmende Faktor ist - insbesondere wenn er unter 4.5 sinkt - können die Redoxverhältnisse, vor allem bei pH-Werten > 4.5 ebenfalls die Freisetzung bestimmter Schwermetalle bestimmen. Damit kann auch bei einer Oxidation gut gepufferter Sedimente eine Mobilisierung von Schwermetallen nicht ausgeschlossen werden.
Abstract (english): Generally, contaminated dredged sediments are deposited on spoiling areas on land or directly re-stored in water. As a result, anoxic sediments have contact with air oxygen or oxygenated water, and redox conditions change. The change in redox potential leads to changes in particulate heavy metal binding forms. In weakly buffered sediments this may lead to a distinct decrease in the pH value, which has consequences in increasing mobilities of most heavy metals. In a contaminated sediment from Hamburg harbour, acid production, mobilization of Cu, Zn, Pb, and Cd at different redox- and pH-conditions, and the tranfer and change in particle bound metals were studied. During oxidation the pH value in the sediment suspension decreases from about 7 to 3.4 because of the low acid neutralization capacity (ANC). This leads to a mobilization of heavy metals, whereby Cd and Zn are strongly released, as compared to Cu and Pb. A change in particulate heavy metal compounds is also found. Generally, the easily and moderately reducible fractions increase during oxidation while the sulfidic fraction decreases. The results show that at identical pH values significantly more metals are mobilized in the oxidized sediment than in the reduced state. But although the pH value is the key factor - in particular if it sinks below 4.5 - the redox conditions may also control the mobilization of certain metals. Consequently, even in well buffered sediments a mobilization of metals during oxidation cannot be excluded.
URI: http://tubdok.tub.tuhh.de/handle/11420/449
DOI: 10.15480/882.447
ISSN: 0083-6915
Institute: Umwelttechnik und Energiewirtschaft V-9 
Type: (wissenschaftlicher) Artikel
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