WZ-Projekt Rainer Meckenstock - hydro.uni

WZ-Projekt Stefan Peiffer
Einfluss von Dynamiken auf die Transformation von Eisen(hydr)oxiden
Vorarbeiten:
1. Sulfid kann durch Reaktion mit Eisenhydroxiden Pyrit bilden. Die Geschwindigkeit dieser
Reaktion hängt von der Konzentration an Sulfid relativ zur Konzentration an
Oberflächenplätzen ab. Bei niedrigen Sulfidkonzentrationen kommt es schneller (wenige
Tage) zur Pyritbildung als bei hohen Sulfidkonzentrationen.
(Hellige et al, Pathways of ferrous iron mineral formation upon sulfidation of lepidocrocite
surfaces, Geochmi. Cosmochim. Acta, in press)
Hypothese:

Entlang von Sulfid-Konzentrationsgradienten kommt es zur Ausbildung von
Pyritkonzentrationsgradienten.

In dynamischen Systemen (rasche vertikale Schwankungen) kann es so zu selektiven
Anreicherungen von Pyrit kommen
2. Der Umsatz von Sulfid mit Goethit in einem porösen Medium hängt von der Fliessrate ab.
measured
Simulated (TBC)
Simulationen mit einem Advektions-Dispersionsmodell unter Verwendung der kinetischen
Reaktionskonstanten für die Reaktion von Sulfid mit FeOOH zeigen, dass der Umsatz eine
Funktion der Damköhlerzahl ist
Hypothese:
Kompetition zwischen Fe-reduzierenden Bakterien und Sulfid um (immobiles) FeOOH ist eine
Funktion der Danköhlerzahl (siehe Grafik)
e. g. competition to
microb. reduction
(Literatur: Kurtz & Peiffer, The role of transport in aquatic redox chemistry, in Tratnyek et al (ed)
Aquatic Redox Chemistry, ACS Symp. Series, 1032, in press)
Arbeitsplan:
Durchführung von Säulenversuchen zur Kompetition bzw. Pyritbildung unter dynamischen
Bedingungen (Säulenversuche, Oszillation von hydr. Gradienten). Evtl. auch Reaktivität von frisch
gebildetem Pyrit in Bezug auf Nitrat in Säulen
Messungen im Freiland sind von Interesse zwecks Absicherung der Hypothesen. Wir können einen
grundwasserbeeinflussten Wetland-Standort anbieten im Fichtelgebirge (Vorarbeiten,
instrumentiert).
Kooperationen:
Modellierung reaktiver Transport, kleinräumige Variabilität und Damköhler (Verteilung von
Damköhler-Zahlen), Expositionsdauer und Verweilzeit (Olaf)
Fe-reduzierende Bakterien in Gradienten (Säulenversuche) und Sulfid, Nitratreduktion und
Pyritoxidation (Rainer)
Gradienten von Fe-Phasen (Oxide, Sulfide) mit Ramanspektroskopie (Herr Niessner), Analyse kleiner
Volumina and Nitrat und Sulfat (andere S-Spezies? , Thiosulfat?) zwecks hoher zeitlicher Auflösung.
Bzgl. der anderen Partner brauch ich noch etwas Präzisierung von Euch. Nächste Iteration!