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Einfluß von Oxidationsreaktionen auf die Wechselwirkungen zwischen natürlichen organischen Wasserinhaltsstoffen und Metallionen (NOM)

Einfluß von Oxidationsreaktionen auf die Wechselwirkungen zwischen natürlichen organischen Wasserinhaltsstoffen und Metallionen (NOM)
Ansprechpartner:Fritz H. Frimmel
Projektgruppe:Projekt
Förderung: DFG

Laufzeit

abgeschlossen

Beschreibung

Einfluß von Oxidationsreaktionen auf die Wechselwirkungen zwischen natürlichen organischen Wasserinhaltsstoffen und Metallionen
(NOM)

In dem Projekt "MetalOM" wird mit Hilfe von stationären und zeitaufgelösten Fluoreszenzmethoden die Komplexbildung von verschiedenen Metallen mit natürlichen Wasserinhaltsstoffen (NOM) untersucht. Dabei wird allem der Einfluß von Oxidationsverfahren auf die Komplexbildungseigenschaften der NOM näher charakterisiert. In der Untersuchung von NOM verschiedener Ursprungsorte mit Metallionen wurden einerseits die intrinsische Fluoreszenz der NOM als Messgröße eingesetzt wie auch die umgebungssensitive Eigenlumineszenz verschiedener Lanthanide. Es zeigte sich, daß die untersuchten Metalle aufgrund der von ihnen induzierten Wechselwirkung generell in zwei Klassen eingeteilt werden können: a) Al(III+) und Gd(III+) bewirken eine Fluoreszenzverstärkung, die im allgemeinen spektral unspezifisch wirkt und b) alle weiteren untersuchten Metalle bewirken nur eine Löschung der NOM-Fluoreszenz, diese ist für Eu(III+) und Cu(II+) am intensivsten ausgeprägt. Die oxidative Behandlung der NOM (Ozonung, UV-Bestrahlung, Chlorung, UV/H2O2) führt für schwache Dosen zunächst zu einer Zunahme der steady-state Fluoreszenz, bei fortgesetzter Oxidation nimmt diese dann freilich ab, wenn eine Mineralisierung zu CO2 einsetzt. Die Zunahme bzw. später dann die Abnahme der Fluoreszenz ist nicht einheitlich, sondern für bestimmte Spektralbereiche stärker ausgeprägt als für andere. Bei der Wechselwirkung mit Metallen zeigt sich bei oberflächlicher Betrachtung ersteinmal keine Veränderung in den induzierten Effekten. Allerdings ist die Komplexierungskapazität und -stärke verändert. Die Abnahme der konditionellen Komplexbildungskonstanten nach Oxidation geht einher mit einer Abnahme der scheinbaren Molekülgröße. Durch die Oxidation wird in den ersten Schritten u.a. eine Fragmentierung der NOM Moleküle bewirkt, welche dann schlechtere Komplexbildner sind, weil z.B. eine durch Chelateffekte bedingte Stabilisierung der Komplexe wegfällt. Die Fragmentierung konnte durch Größen-ausschlusschromatographie-Experimente untermauert worden. In weiteren Experimenten wird einerseits die Speziation der Metallionen in Gegenwart von NOM im Vordergrund der Untersuchungen stehen und anderseits der Einfluß von NOM auf das Transportverhalten von Metallen im Boden untersucht werden.