Masterarbeit
Der Einfluss der Schwefelredoxchemie auf Tagesgänge von Antimon und Arsen im Champagne Pool, Neuseeland
Maria Ullrich (11/2011-09/2012)
Betreuer: Britta Planer-Friedrich
Ausgehend von einem Bericht über tageszeitenabhängige Schwankungen der Antimon- und Arsenkonzentrationen im Champagne Pool (Waiotapu, Neuseeland) wurden die Speziierung von Schwefel und die sich daraus ergebenden Folgen für Antimon und Arsen untersucht. Im Rahmen einer 24-stündigen Probenahme wurden fünf Punkte innerhalb des Abflusskanals von Champagne Pool alle zwei Stunden beprobt, um zeitliche Schwankungen sowie Spezies-Veränderungen entlang des Abflusses zu verfolgen. Die Gesamtgehalte von Spurenelementen in gefilterten und ungefilterten Proben wurden mittels ICP-MS und die zugehörigen Schwefel-, Antimon- und Arsenspezies mittels IC-ICP-MS bestimmt. Für die Nacht ergab sich für die Schwefel-Speziierung eine starke Dominanz von Thiosulfat und Sulfid, während am Tag Sulfat vorherrschte. Der ausgeprägte tageszeitliche Zyklus legt nahe, dass hierfür phototrophe schwefeloxidierende Bakterien verantwortlich sind. Diese metabolisieren Thiosulfat und Sulfid ausschließlich am Tag. Dadurch werden Sulfat und – wie durch Modellierung mit PhreeqC gezeigt werden konnte – Elementarschwefel gebildet. Der Verbrauch von Sulfid am Tag führt zu einer Untersättigung von Sb2S3 und dadurch zur zusätzlichen Freisetzung von gelöstem Antimon. Für Arsen hingegen war die Ausprägung der tageszeitlichen Schwankungen bezüglich der Speziierung wesentlich stärker als die Änderung der Gesamtgehalte. Während der Überschuss von Sulfid zur Bildung von Di- und Trithioarsenat in der Nacht führte, bildete sich tagsüber Monothioarsenat aus Arsenit und Elementarschwefel. Anhand dieser Untersuchungen konnte somit gezeigt werden, dass die Speziierung von Schwefel sowohl die Löslichkeit als auch die Speziesverteilung von Antimon und Arsen entscheidend beeinflusst.