In dieser Arbeit wurden durch verschiedene Extraktionsverfahren (Ammoniumnitrat-Extraktion, Ascorbinsäure/Oxalat-Extraktion sowie Königswasser-Aufschluss) und anschließender Atomabsorptionsspektroskopie die Schwermetallgehalte von Cadmium, Blei und Kupfer im Boden gemessen. Für die Untersuchungen wurden zwei verschiedene Standorte der Böden, zum einen drei Gartenböden und zum anderen drei Ackerböden, gewählt.
Die Messungen ergaben, dass vor allem zwei der Gartenproben, die Böden Döhren und Burgweg, starke Schwermetallanreicherungen an allen drei toxischen Elementen enthielten. Dies konnte auf die jeweiligen Belastungsquellen zurückgeführt werden, welche durch geogene Schwermetalle aus dem Harz und durch langjährige Überdüngungen des Bodens entstanden sind. Beide Böden bilden in dem Wirkungspfad Boden-Nutzpflanze eine Gefahr für den Menschen und müssten eigentlich als Sondermüll behandelt bzw. durch Sanierungsverfahren gesäubert werden. Die Gartenprobe Lindener Berg, die durch Industriealtlasten belastet war, zeigte ebenfalls erhöhte Schwermetallgehalte, aber in einem Bereich, der für den Menschen noch nicht gefährlich ist.
Die drei Ackerböden wiesen insgesamt mit Faktoren von 5 – 10 sehr viel geringere Schwermetallanreicherungen auf, sodass deren Bewirtschaftung keine potentielle Gefahr für den Menschen darstellt. Diese geringeren Konzentrationen sind auf ihre Standorte (fern von Straßenverkehr und Industrieemissionen) und eine kontrollierte Düngung zurückzuführen.
Des Weitern konnte gezeigt werden, dass in der Fraktion aus der Ascorbinsäure/Oxalat-Extraktion die höchsten Schwermetallkonzentrationen detektiert wurden. Die Schwermetallkonzentrationen lagen um einen Faktor 20 – 140 oberhalb der detektierten Konzentrationen aus der Ammoniumnitrat-Extraktion. Der Königswasser-Aufschluss, der den Gesamtschwermetallgehalt angibt, zeigte im Gegensatz dazu nur eine Erhöhung des Schwermetallgehaltes um den Faktor 1 – 8. Diese bevorzugte Anreicherung der Schwermetalle in der Eisenmineral Fraktion konnte durch die gute Adsorption an die Eisenhydroxide bzw. Eisenoxide erklärt werden.
Zusätzlich wurde der pH-Wert in allen Böden bestimmt, der bei den gesamten Proben im schwach sauren Bereich lag und keinen Einfluss auf die Mobilisierung von Schwermetallen hatte.
Inhaltsverzeichnis
1 EXPERIMENTELLES
1.1 UNTERSUCHTE MATERIALIEN
1.2 METHODEN UND MESSPARAMETER
1.2.1 pH-Wert Messung
1.2.2 Ammoniumnitrat-Extraktion
1.2.3 Ascorbinsäure/Oxalat-Extraktion
1.2.4 Königswasser-Aufschluss
1.2.5 AAS-Messungen
2 ERGEBNISSE
2.1 PH-WERT
2.2 AAS-MESSUNG
2.2.1 Blei und Kupfer
2.2.2 Cadmium
3 DISKUSSION
4 SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Bestimmung und Analyse der Schwermetallgehalte (Cadmium, Blei, Kupfer) in verschiedenen Acker- und Gartenböden mittels unterschiedlicher Extraktionsverfahren und anschließender Atomabsorptionsspektroskopie, um potenzielle Gefahren für den Menschen durch Bodenbewirtschaftung zu bewerten.
- Vergleich der Schwermetallbelastung zwischen Acker- und Gartenböden
- Einsatz unterschiedlicher Extraktionsverfahren (Ammoniumnitrat, Ascorbinsäure/Oxalat, Königswasser)
- Analyse der Boden-pH-Werte als Einflussfaktor auf die Mobilisierung
- Bewertung der Ergebnisse anhand gesetzlicher Grenz- und Prüfwerte
Auszug aus dem Buch
1.2.3 Ascorbinsäure/Oxalat-Extraktion
Für die Ascorbinsäure/Oxalat-Extraktion wurden in einer Doppelbestimmung jeweils 2 g Boden (genaue Einwaagen s. Anhang A.2) in Zentrifugengläser eingewogen und mit 50 mL einer Extraktionslösung (0,1 M Ascorbinsäure, 0,2 M Di-Ammoniumoxalat-Monohydrat und 0,2 M Oxalsäure-Dihydrat; pH-Wert soll 3,25 sein) versetzt. Des Weiteren wurde ein Zentrifugenglas nur mit der Extraktionslösung versetzt, welches als Blindprobe und als Blank für die AAS-Messung diente. Alle Zentrifugengläser wurden anschließend per Hand geschüttelt und mit geöffnetem Deckel im Wasserbad für 30 Minuten bei 96 °C gekocht. Nach 10 min. Zentrifugation wurden die Proben über einen Filter in PE-Flaschen überführt und der verliebende Rückstand in den Zentrifugengläsern wurde zum Nachwaschen mit 25 mL Waschlösung (0,2 M Di-Ammoniumoxalat-Monohydrat und 0,2 M Oxalsäure-Dihydrat) versetzt. Die Gläser wurden zuerst per Hand und anschließend 10 Minuten maschinell im Überkopfschüttler geschüttelt. Nach erneuter Zentrifugation wurden die Extrakte ebenfalls in die zuvor gewonnenen Lösungen filtriert und die Extrakte wurden dann in der AAS vermessen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EXPERIMENTELLES: In diesem Kapitel werden die untersuchten Bodenproben, die angewandten Extraktionsverfahren sowie die instrumentelle Messmethodik mittels AAS beschrieben.
2 ERGEBNISSE: Hier werden die experimentell ermittelten pH-Werte sowie die gemessenen Schwermetallkonzentrationen in den verschiedenen Fraktionen für die untersuchten Böden grafisch und textlich dargestellt.
3 DISKUSSION: Die Ergebnisse werden anhand gesetzlicher Prüf- und Grenzwerte bewertet und die Unterschiede in der Schwermetallbelastung der Standorte sowie die Effektivität der Extraktionsverfahren analysiert.
4 SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK: Das Kapitel fasst die Gefährdungspotenziale zusammen, leitet Empfehlungen für Kleingärtner ab und schlägt systematische weiterführende Untersuchungen vor.
Schlüsselwörter
Schwermetall, Bodenanalytik, Extraktionsverfahren, Ackerboden, Gartenboden, Cadmium, Blei, Kupfer, Atomabsorptionsspektroskopie, AAS, pH-Wert, Bioverfügbarkeit, Bodensanierung, Klärschlammverordnung, Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die Schwermetallgehalte von Blei, Cadmium und Kupfer in verschiedenen Garten- und Ackerböden, um potenzielle Gesundheitsrisiken bei der Bewirtschaftung zu analysieren.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die Schadstoffbelastung durch anthropogene und geogene Quellen, die Mobilität von Schwermetallen im Boden und der Vergleich verschiedener Analysemethoden.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, Unterschiede in der Schwermetallanreicherung zwischen Acker- und Gartenböden aufzuzeigen und daraus Gefahrenpotenziale für den Menschen abzuleiten.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden sequenzielle Extraktionsverfahren (Ammoniumnitrat-, Ascorbinsäure/Oxalat-Extraktion und Königswasser-Aufschluss) in Kombination mit der Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) eingesetzt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die experimentelle Vorgehensweise, die Darstellung der Messergebnisse sowie eine kritische Diskussion dieser Daten im Kontext geltender Umweltgesetze.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Schwermetall, Bodenanalytik, AAS, Bioverfügbarkeit, Bodensanierung sowie diverse bodenkundliche Fachbegriffe.
Welche Rolle spielt die Ascorbinsäure/Oxalat-Extraktion?
Diese Extraktion dient dazu, die an pedogene Eisenminerale (Eisenhydroxide und Eisenoxide) gebundenen Schwermetallanteile zu lösen und deren Anteil zu bestimmen.
Zu welcher Schlussfolgerung kommt die Autorin bezüglich der Gartenböden?
Einige untersuchte Gartenböden weisen so hohe Schadstoffbelastungen auf, dass sie für den Anbau von Nutzpflanzen potenziell gefährlich sind und eine genauere Untersuchung oder Sanierung erfordern.
- Citation du texte
- MSc Joana Diekmann (Auteur), 2009, Fraktionierte Schwermetall-Extraktion aus Acker- und Gartenböden, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/170245
