Kim, Rog-Young: Chrom(VI)-Analyse, Chrom(VI)-Belastungen nordrhein-westfälischer Böden und Modellversuche zur Chrom(VI)-Reduktion und Chrom(III)-Oxidation in Böden. - Bonn, 2009. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-16602
@phdthesis{handle:20.500.11811/3935,
urn: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-16602,
author = {{Rog-Young Kim}},
title = {Chrom(VI)-Analyse, Chrom(VI)-Belastungen nordrhein-westfälischer Böden und Modellversuche zur Chrom(VI)-Reduktion und Chrom(III)-Oxidation in Böden},
school = {Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn},
year = 2009,
month = jan,

volume = 48,
note = {Chrom kann aufgrund vielfältiger industrieller Nutzung als Cr(III) und Cr(VI) in Umweltkompartimente wie Böden gelangen. Insbesondere Cr(VI) kann aufgrund seiner hohen Mobilität und Toxizität ein wesentliches Umweltrisiko darstellen. Im Auftrag des ehemaligen Landesumweltamtes Nordrhein-Westfalen wurden 116 belastete und unbelastete Bodenproben aus Nordrhein-Westfalen mit Cr-Gesamtgehalten (Königswasseraufschluss) von 5 bis 25245 mg kg-1 unter Verwendung der DIN-Methode 19734 (K2HPO4-Extraktion) kolorimetrisch nach DPC-Anfärbung auf ihre mobilen Cr(VI)-Gehalte und vergleichend mittels GF-AAS-Messung auf ihre mobilen Crgesamt-Gehalte untersucht. Die Gehalte an mobilem Cr(VI) betrugen < 0,04 bis 379 mg kg-1 (Median und Mittelwert: 0,15 und 4,87 mg kg-1). Die mobilen Crgesamt-Gehalte lagen im selben Bereich (< 0,01 bis 352 mg kg-1; Median und Mittelwert: 0,08 und 4,45 mg kg-1). Trotz einiger methodischer Probleme bei der Cr(VI)-Bestimmung zeigten die Ergebnisse, dass die mobilen Cr(VI)-Gehalte von 108 der 116 untersuchten Bodenproben als unbedenklich anzusehen sind. Lediglich bei fünf Proben wurden Cr(VI)-Belastungen von 0,13 bis 0,5 mg kg-1 gemessen; drei Proben waren mit 23, 108 und 379 mg kg-1 stark mit mobilem Cr(VI) belastet.
Die Cr(VI)-Analyse von Bodenproben nach DIN 19734 ist zum Teil mit Problemen behaftet. Sowohl eine Oxidation von Cr(III) zu Cr(VI) als auch eine Reduktion von Cr(VI) zu Cr(III) fand während der Zeit von der Extraktion bis zur Messung bei einigen Proben statt. Vor allem störte die Anwesenheit von gelösten Huminstoffen und organischen Cr(III)-Komplexen in den K2HPO4-Extrakten stark humoser, saurer Proben die Cr(VI)-Analyse. Deshalb wurde eine modifizierte DIN-Methode entwickelt, bei der die Ausfällung von Huminstoffen und organisch komplexiertem Cr(III) mit MgCl2 und FeCl3 anstelle von Al2(SO4)3 erfolgt. Mit diesen Veränderungen konnten die methodischen Probleme der Cr(VI)-Analyse vermindert werden.
Modellversuche zeigten, dass die Reaktionsgeschwindigkeit der Cr(VI)-Reduktion mit sinkendem pH-Wert, zunehmendem OC-Gehalt und steigender Cr(VI)-Zugabe zunahm. Eine Zugabe an zersetzbarer organischer Substanz und/oder anaerobe Bedingungen beschleunigten zusätzlich die Cr(VI)-Reduktion. Die zunächst sehr schnelle und dann zunehmend langsamere Reduktionskinetik konnte durch zwei gekoppelte Funktionen der Reaktionskinetik 1. Ordnung am besten dargestellt werden. Insgesamt ließ sich die Cr(VI)-Reduktion anhand der folgenden multiplen Regressionsgleichung beschreiben: log Cr(VI)t = 0,98 log Cr(VI)-Zugabe - 0,46 log OC + 0,33 pH - 0,35 t, r2 = 0,805, N = 170. Eine Cr(III)-Oxidation zu Cr(VI) durch Mn(III, IV)-Oxide fand nur sehr begrenzt statt (max. 2 % von 500 mg Cr(III) kg-1). Die Reaktionsgeschwindigkeit der Cr(III)-Oxidation bei humusarmen Proben verlief mit steigendem pH-Wert bis 5, zunehmendem Mn(III, IV)-Gehalt und abnehmendem OC-Gehalt schneller. Bei pH-Werten > 6 war die Cr(III)-Oxidation kinetisch zwar retardiert, das gebildete Cr(VI) blieb aber bis zu 1944 Stunden stabil. Die Cr(VI)-Bildung in humusarmen Proben mit pH > 6 konnte durch folgende multiple Regressionsgleichung beschrieben werden: log Cr(VI)t = 0,30 pH + 0,75 log Mn - 0,72 log OC + 0,28 log t, r2 = 0,944, N = 15. Bei humosen Proben zeigte sich keine nennenswerte Cr(III)-Oxidation. Anhand dieser Ergebnisse wurden Vorschläge für die Melioration Cr(VI)-belasteter Böden abgeleitet.},

url = {https://hdl.handle.net/20.500.11811/3935}
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