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s/arsenit/Arsenat/gi

Teilvorhaben 3: 3D-Charakterisierung der Erze^CLIENT Südafrika Verbundprojekt AMREP: Angewandte Mineralogie für Ressourceneffizienz - Platingruppenmetalle^Teilvorhaben 1: In situ-Spurenelementanalytik zur Charakterisierung der Primärerze^Teilvorhaben 2: 2-D quantitative Erzcharakterisierung und geometallurgische Modellierung, Teilvorhaben 5: PGE-Mobilisierung in oxidierten und verwitterten Erzen

Das Projekt "Teilvorhaben 3: 3D-Charakterisierung der Erze^CLIENT Südafrika Verbundprojekt AMREP: Angewandte Mineralogie für Ressourceneffizienz - Platingruppenmetalle^Teilvorhaben 1: In situ-Spurenelementanalytik zur Charakterisierung der Primärerze^Teilvorhaben 2: 2-D quantitative Erzcharakterisierung und geometallurgische Modellierung, Teilvorhaben 5: PGE-Mobilisierung in oxidierten und verwitterten Erzen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie.Es werden Experimente unter definierten Bedingungen durchgeführt, um Parameter zu erhalten, die für die Mobilität und Umverteilung von Platinmetallen (PGE) im oberflächennahen Bereich (Oxidation) von Bedeutung sind. Das metallurgische Ausbringen von PGE in oxidierten Erzen ist bekannterweise sehr niedrig. Dieser Befund ist bedingt durch die Remobilisierung der PGE unter supergenen Bedingungen. Theoretische Studien deuten darauf hin, dass auch die PGE unter oxidierenden Bedingungen und in sauren, Chlorid-reichen Lösungen mobil sind. Gelöstes organisches Material kann ebenso eine wichtige Rolle spielen. Experimentelle Untersuchungen für die PGE fehlen jedoch bisher. Experimente werden mit PGE-haltigen Sulfiden und Telluriden durchgeführt, um die Konzentrationen der PGE in wässrigen Lösungen nach Reaktion mit PGE-haltigen Mineralen zu ermitteln. Die Rolle von Chlor und organischem Material in Lösungen wird ermittelt. Um zu verstehen, welche Phasen die Mobilität von Pt und Pd wesentlich kontrollieren, werden Experimente mit speziellen Mineralphasen durchgeführt, die im Bushveld-Komplex von Bedeutung sind: Sulfide, Telluride oder Arsenide. Die Experimente werden über unterschiedliche Zeiträume durchgeführt und die nach Reaktion mit den Mineralen erhaltenen PGEs in der Lösung werden mit ICP-MS Analysen und Voltametrie untersucht. Die Experimente werden in Kombination mit den Untersuchungen der frischen und oxidierten Erze sowie jener der Übergangszone dazu beitragen zu ermitteln (1) welche PGE-haltigen Phasen bevorzugt oxidiert werden, (2) welche Fluide effizient bei der Mobilisierung der PGE sind, und (3) welche Unterschiede in der Mobilität der verschiedenen PGE existieren.

Microbial processes and iron-mineral formation in household sand filters used to remove arsenic from drinking water in Vietnam

Das Projekt "Microbial processes and iron-mineral formation in household sand filters used to remove arsenic from drinking water in Vietnam" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Geomikrobiologie.Arsenic-contaminated ground- and drinking water is a global environmental problem with about 1-2Prozent of the worlds population being affected. The upper drinking water limit for arsenic (10 ìg/L) is often exceeded, especially in Asian countries, such as Vietnam. Household sand filters are already used as one very simple and cost-efficient treatment to remove arsenic from water. Oxidation of dissolved iron (Fe(II)) present in the groundwater leads to the formation of sparsely soluble iron(hydr)oxide particles (Fe(III)OOH) in the sand filter, which bind negatively charged arsenic species and reduce arsenic concentrations in the water. Arsenite (As(III); H3AsO3) binds generally less strong to metal oxides than arsenate (As(V); H2AsO4 -/HAsO4 2-), therefore As(V) is removed much more effectively than As(III). This is why As(III) oxidation to As(V) is of special interest for arsenic removal from drinking water. Whether and how the activity of iron- and arsenite-oxidizing bacteria contributes to effective arsenic removal in household sand filters is currently not known. One of the goals of this study therefore is to isolate, identify, and quantify Fe(II)- and As(III)-oxidizing microorganisms from filters and to study their iron and arsenic redox activities. Cultivation-based work will be complemented by molecular, cultivation-independent techniques to characterize and quantify the microbial communities in samples from different filter locations taken at various time points during filter operation (both at field sites and in artificial laboratory filter systems). The isolated iron- and arsenite-oxidizing bacteria will be studied with respect to their abilities to precipitate iron minerals (in the presence or absence of arsenic) and oxidize arsenite. Biogenic and abiogenic iron minerals formed by the isolated strains in the lab, on the sand filter material in Vietnam and in artificial laboratory filter systems will be identified and characterized, also with respect to arsenic sorption. And we will determine how biotic and abiotic processes that contribute to arsenic mobilization from arsenic-loaded iron mineral phases affect filter performance over time. The long-term goal of this research is to better understand the microbial redox transformation processes that drive arsenic/iron mineral interactions in natural and engineered systems, such as household sand filters and to give recommendations for improved filter use and filter material disposal.

Emmy Noether Nachwuchsgruppe: Hydrogeochemical speciation of arsenic, gold, and copper in ferrous sulfidic environments considering abiotic and microbially catalyzed interactions

Das Projekt "Emmy Noether Nachwuchsgruppe: Hydrogeochemical speciation of arsenic, gold, and copper in ferrous sulfidic environments considering abiotic and microbially catalyzed interactions" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften - Umweltgeochemie.The focus of the present project is on arsenic-sulfur compounds, so-called thioarsenates (AsVO4-xSx3-) and thioarsenites (AsIIIO3-xSx3-). Even though the affinity between arsenic and sulfur has been known for a long time, the relevance of thioarsenic species in environmental chemistry is only slowly emerging. Key achievements within the present project were: - To reconcile contradictory spectroscopic and chromatographic evidence that has existed on As-S-chemistry for about 10 years, showing that thioarsenates and thioarsenites can co-exist in solution (which has previously only been postulated by modeling) and that the sole detection of thioarsenates in HPLC-ICP-MS is an artifact due to the rapid oxidation of thioarsenites to thioarsenates or their transformation to arsenite due to competitive ligand exchange at high pH; to provide unambiguous XAS spectra of thioarsenates and thioarsenites (Planer-Friedrich et al., 2010; Planer-Friedrich and Wallschläger, 2009; Suess et al., 2009). - To transfer experiences gained from arsenic-sulfur chemistry to enable the correct determination and structural characterization of antimony-sulfur compounds, prove their natural occurrence (Planer-Friedrich and Scheinost, 2011) and determine stability and competing interactions in an As-Sb-S-system (Wilson and Planer-Friedrich, submitted). - To show by development of new preservation methods that thioarsenates can predominate As speciation in Fe-rich solutions which has been regarded unlikely because of limited availability of excess S for As-S-complexation due to precipitation of FeS phases; to further demonstrate that the presence of sulfide increases arsenite desorption from iron hydroxides by formation of thioarsenates in-situ, and that the re-sorption potential for monothioarsenate on iron hydroxides is significantly lower than that of arsenite and arsenate; to provide XAS spectra for thioarsenates on iron hydroxides (Suess and Planer-Friedrich, submitted; Suess et al., 2011). - To unravel a substantial impact of thermophile microorganisms on unusual arsenic redox chemistry, e.g. Thermocrinis ruber transforming thioarsenates in a purely oxidizing environment via arsenite to arsenate (Härtig and Planer-Friedrich, submitted) or a culture isolated from Mono Lake using sulfide to enhance microbial arsenite oxidation to arsenate by formation of thioarsenates (Fisher et al., 2008) as well as to show accelerated growth of known sulfide-oxidizers (Thermocrinis ruber and MLMS-1) on thioarsenates indicating new degradation pathways. - To enhance interpretations on the toxicity of arsenic-sulfur species from simple bioluminescent tests by improved speciation analysis and providing individual dose-response curves for thioarsenate standards (Planer-Friedrich et al., 2008); to show the effect of free sulfide in reducing arsenite cytotoxicity by formation of thioarsenates and to provide individual dose-response curves for thioarsenates in human liver, bladder, and skin c

Influence of arsenate adsorption and microbe-mineral interaction on microbial arsenate reduction kinetics

Das Projekt "Influence of arsenate adsorption and microbe-mineral interaction on microbial arsenate reduction kinetics" wird/wurde gefördert durch: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Basel, Umweltgeowissenschaften.Arsenic in drinking water and soils poses a serious threat to millions of people worldwide due to its chronic toxicity. The oxidised arsenate (As(V)) is less mobile and toxic than the reduced arsenite (As(III)). The reduction of As(V) to As(III) in most environmental systems is driven by microorganisms, but arsenic sorption at the mineral-water interface may strongly influence the rates of this transformation. Understanding the influence of mineral surfaces on the kinetics of microbial As(V) reduction is thus essential to better assess the arsenic mobility and toxicity in soils, sediments, and natural waters. In this project, incubation experiments will be performed to study the influence of As(V) sorption on Fe and Al (hydr)oxide surfaces on the kinetics of the microbial As(V) reduction. The effects of microbe-mineral surface interaction, microbial activities and competition between As(V) and Fe(III) reduction will be studied in detail. The experiments are carried out with arsenic reducing bacteria to focus on the effect of arsenic sorption on As(V) reduction and with iron and arsenic reducing bacteria to study the competition between As(V) and Fe(III) reduction. The biogeochemical fate of arsenic at the water-solid interface is considered parallel from the aspects of microbial activities, chemical speciation and physiochemical processes. The knowledge generated in this study provides new insight into an important environmental process and is needed for the implementation of powerful strategies to cope with the problem of large-scale arsenic release from sediments into water worldwide.

Die Rolle des Schwefels im primordialen biochemischen Arsen-Kreislauf - Mono Lake

Das Projekt "Die Rolle des Schwefels im primordialen biochemischen Arsen-Kreislauf - Mono Lake" wird/wurde gefördert durch: Deutscher Akademischer Austausch Dienst / Deutscher Akademischer Austausch Dienst. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften - Umweltgeochemie.Leben wie wir es heute kennen, benötigt Phosphor. Arsen, das im Periodensystem unmittelbar darunter liegt, zeigt genügend chemische Ähnlichkeit, dass viele Organismen versuchen, Phosphat durch Arsenat zu ersetzen; für die meisten Organismen ist Arsen aber ein Gift. Kürzlich wurden allerdings vom Mono Lake - einem Arsen- und Sulfid-reichen, Sauerstoffarmen, hypersalinaren See Mikroorganismen isoliert, die Arsenat als Elektronenakzeptor verwenden können. Da der Mono Lake typische primordiale Bedingungen aufweist, stellt sich die Frage, ob As-Metabolisierer ein Indikator dafür sind, dass Arsen vor der Entwicklung der modernen Photosynthese eine wichtige biologische Rolle spielte. Wir vermuten, dass ein solcher früher Arsen-Kreislauf ganz entscheidend durch Schwefel beeinflusst worden wäre. Anstelle einer direkten Oxidation von Arsenit zu Arsenat, schlagen wir vor, dass Arsenit in sulfidischen Environments viel einfacher mit Polysulfiden reagieren kann, sich daraus Thioarsenate bilden, die sich wiederum zu Arsenat umwandeln. Die Identifikation von Reaktionswegen und -raten der Thioarsenatbildung und -umwandlung wird grundlegende Mechanismen des Energiegewinns primitiver Mikroorganismen aufdecken und wichtige Hinweise geben auf die Entwicklung frühen und möglicherweise extraterrestrischen Lebens. Derzeit werden gezielt zwei Organismen untersucht: der anaerobe chemoautotrophe Arsenat-Respirierer MLMS-1 und der fakultative, chemoautotrophe Arsenit-Oxidierer MLHE-1.

Tracerversuche zum Transport- und Reaktionsverhalten von Arsen im suboxischen Bereich eines kontaminierten Aquifers

Das Projekt "Tracerversuche zum Transport- und Reaktionsverhalten von Arsen im suboxischen Bereich eines kontaminierten Aquifers" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Geowissenschaften.Im beantragten Projekt soll das Transport- und Reaktionsverhalten von Arsen im suboxischen Milieu unter Feldbedingungen untersucht werden. Hierzu soll in enger Kooperation mit Mitarbeitern des US Geological Survey, Dr. J. Davis und Dr. D. Kent (Menlo Park, Californien, USA) auf dem Testfeld Cape cod in Massachusetts ein Tracerversuch durchgeführt werden. Das Gelände wird seit vielen Jahren als Versuchsstandort für Tracerstudien eingesetzt und ist aufgrund der geochemischen Bedingungen für die Fragestellung ideal geeignet. Der Aquifer ist durch zahlreiche Multilevelmessstellen erschlossen und hat einen ausgedehnten suboxischen Milieubereich, in dem die Untersuchungen durchgeführt werden sollen. Das Arsen soll parallel mit einem nicht-reaktiven Tracer als Arsenat (Arsen V) in den Untergrund eingebracht werden. Beobachtet wird dann das physikochemische Transportverhalten sowie das Reaktionsverhalten von Arsen. Dabei ist zum einen mit Sorptionvorgängen, vor allem an Eisenmineralen zu rechnen, zum anderen wird das Arsen voraussichtlich anteilig reduziert und zu Arsenit sowie reduzierten organischen Spezies umgesetzt. Diese Spezies sollen im Wasser untersucht werden. Es handelt sich dabei um Spezies hoher toxikologischer Relevanz, die auch weitaus mobiler und volatilen sind als das fünfwertige Arsen.

Vorhaben: Untersuchung von Sorptionsprozessen der Arsenspezies an eisenhaltigen Mineralphasen, zu ihrer Kinetik und zu möglichen Transformationsprozessen - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN^MO: MicroAktiv; Optimierung von Wasseraufbereitungstechnologien zur Arsen- und Antimonfixierung durch mikrobiologisch aktive Eisenminerale, Vorhaben: Die Kinetik der kompetitiven Silikat-Arsenal-Adsorption auf Akageneit - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN

Das Projekt "Vorhaben: Untersuchung von Sorptionsprozessen der Arsenspezies an eisenhaltigen Mineralphasen, zu ihrer Kinetik und zu möglichen Transformationsprozessen - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN^MO: MicroAktiv; Optimierung von Wasseraufbereitungstechnologien zur Arsen- und Antimonfixierung durch mikrobiologisch aktive Eisenminerale, Vorhaben: Die Kinetik der kompetitiven Silikat-Arsenal-Adsorption auf Akageneit - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWTH Aachen University, Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie, Institut für Mineralogie und Lagerstättenlehre.Ziele: Technologien der Aufbereitung von Grundwässern mit erhöhten Arsen- und Antimonkonzentrationen auf Basis von Eisenoxidfiltern sind zwar bereits seit langem etabliert. Wesentliches und nach wie vor weitgehend unverstandenes Problem sind jedoch die auftretenden enormen Leistungsunterschiede baugleicher Filter bei gleichen Schadstoffgehalten, Redox- und pH-Werten aber ansonsten regional und kleinräumig unterschiedlicher Grundwasserbeschaffenheit. Konkurrenzreaktionen scheinen durch Variationen in den anorganischen Inhaltstoffen des zu reinigenden Wassers oder durch organische Inhaltsstoffe (z. B. Huminstoffe) verursacht zu sein. Neben den rein chemisch bedingten Störfaktoren könnten insbesondere auch mikrobielle Oberflächenreaktionen in Biofilmen von Bedeutung sein. Diese Vielfalt an beeinflussenden Faktoren gilt es durch einen interdisziplinären Ansatz innerhalb des Projektverbundes zu untersuchen. Zum Einsatz kommen modernste Verfahren der Speziationsanalyse sowohl der gelösten (UFZ) als auch der adsorbierten Schadstoffe (Uni Mainz), die röntgenspektroskopische Charakterisierung der Sorbentphasen (RWTH Aachen), sowie die Charakterisierung der mikrobiellen Reaktionen in Biofilmen auf den Sorbentphasen (Uni Tübingen). Die Ergebnisse sollen in ein Reaktionsmodell auf molekularer Basis einfließen, aus dem heraus praktikable Lösungsvorschläge zur Optimierung des Einsatzes von Eisenoxidfiltern insbesondere auch auf dem Drittweltmarkt zusammen mit der Firma GEH Wasserchemie erarbeitet werden.

Bedeutung abiotischer Redoxprozesse des Arsens an Oberflächen sekundärer oxidischer Eisen- und Manganminerale

Das Projekt "Bedeutung abiotischer Redoxprozesse des Arsens an Oberflächen sekundärer oxidischer Eisen- und Manganminerale" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Geowissenschaften.In wässrigen Systemen ist die quantitative Bedeutung abiotischer Redoxprozesse gegenüber mikrobiell katalysierten Redoxübergängen bislang wenig bekannt. Ort des abiotischen Umsatzes ist die reaktive Oberfläche sekundärer oxidischer Minerale des Mangans und des Eisens. Untersuchungen des Redoxverhaltens von Arsen in abgeschlossenen bzw. laufenden DFG-Projekten weisen darauf hin, dass sowohl bei der Oxidation von As(III) zu As(V) als auch bei der Reduktion des Arsenates zum Arsenit abiotische Prozesse an oxidischen Oberflächen von großer Bedeutung sind. Im beantragten Projekt sollen daher sowohl die Prozessabläufe als auch ihre Kinetik in Laboruntersuchungen in geschlossenen und offenen Systemen betrachtet werden. Hierbei werden klassische Methoden der Hydrogeochemie (Spezies-Untersuchungen in Wasser und Elutionslösungen) mit mineralogischen Methoden zur Untersuchung von Mineralstrukturen und Bindungscharakteristika an der Oberfläche (REM, TRDX, XAFS und XANES) kombiniert.

Influence of arsenate adsorption on iron and aluminium hydroxide surfaces on microbial arsenate reduction kinetics

Das Projekt "Influence of arsenate adsorption on iron and aluminium hydroxide surfaces on microbial arsenate reduction kinetics" wird/wurde gefördert durch: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Biogeochemie und Schadstoffdynamik.Arsenic in drinking water and soils poses a serious threat to millions of people worldwide due to its chronic toxicity. The oxidized arsenate (As(V)) is less mobile and toxic than the reduced arsenite (As(III)). The reduction of As(V) to As(III) in most environmental systems is driven by microorganisms, but arsenic sorption at the mineral-water interface may strongly influence the rates of this transformation. Understanding the influence of mineral surfaces on the kinetics of microbial As(V) reduction is thus essential to better assess the arsenic mobility and toxicity in soils, sediments, and natural waters. In this project, incubation experiments will be performed to study the influence of As(V) sorption on iron and aluminium hydroxide surfaces on the kinetics of the microbial As(V) reduction. The effects of As(V) surface loading and of competitive sorption with phosphate and sulphate will be studied in detail. The experiments are carried out with arsenic reducing bacteria to focus on the effect of arsenic sorption on As(V) reduction and with mixtures of iron and arsenic reducing bacteria to study the combined effects arising from oxide dissolution and As(V) reduction. The biogeochemical fate of arsenic at the water-solid interface is considered parallel from the aspects of microbial activities, chemical speciation and physiochemical processes. The knowledge generated in this study provides new insight into an important environmental process and is needed for the implementation of powerful strategies to cope with the problem of large-scale arsenic release from sediments into water worldwide.

Verknüpfung hydrogeochemischer und mikrobiell katalysierter Prozesse in der Arsen-Schwefel-Redoxchemie alkalischer geothermaler Quellen im Yellowstone Nationalpark

Das Projekt "Verknüpfung hydrogeochemischer und mikrobiell katalysierter Prozesse in der Arsen-Schwefel-Redoxchemie alkalischer geothermaler Quellen im Yellowstone Nationalpark" wird/wurde gefördert durch: Gesellschaft zur Förderung der Lufthygiene und Silikoseforschung e.V.. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften - Umweltgeochemie.Zielstellung des vorliegenden Projektes ist es, das Zusammenspiel zwischen abiotischen und mikrobiell katalysierten Umwandlungen von Arsen- und Schwefelspezies unter Zunahme des Sauerstoffs und Abnahme der Temperatur zu bestimmen. Dazu werden insgesamt ca. 5-10 alkalische heiße Quellen und deren Abflusssysteme im Yellowstone National Park ausgewählt und folgende Einzelprojekte durchgeführt: - Charakterisierung mikrobieller Gemeinschaften aus hoch auflösenden (0.1-0.5 cm Pixelgröße) Luftbildern, die mittels eines Heliumballons selbst über den Quellen aufgenommen werden (Erfahrungen dazu hat meine Gruppe aus 3 anderen Projekten zur Kartierung hydrothermaler Features in Yellowstone); Kartierung und Wasserprobenahme zur Charakterisierung mittels DGGE (denaturierende Gradientengelelektrophorese, vorhanden an Uni Bozeman) - Speziierung von Arsen und Schwefel mittels IC-ICP-MS (Gerät wird 2008 angeschafft im Rahmen meiner DFG Emmy Noether Förderung) in kurzen Abständen von der Quelle entlang des Abflusskanals - Sequenzierung ausgewählter OTU-Bänder (OTU = operational taxonomic unit; in erster Näherung einer phylogenetischen Einheit entsprechend) aus der DGGE-Trennung zur Identifikation der Mikroorganismen (Uni Bozeman) à Korrelation mit der hydrogeochemischen Speziierung - Laborexperimente, in denen ausgewählte, aus den heißen Quellen isolierte Mikroorganismen Thioarsenat-Standard-Lösungen ausgesetzt werden zur Bestimmung der Umsatzraten einzelner Spezies (in meinem Labor) - Isotopenanalyse an Thioarsenaten mittels Elektrospray-Time-of-Flight-Massenspektrometrie (Trent University, Kanada) zur Bestimmung der 32S/34S Verhältnisse, die Hinweis auf abiotische oder biotische Fraktionierung geben und im Vergleich mit den mikrobiellen Untersuchungen helfen, abiotische von mikrobiell gesteuerten Umwandlungen zu unterscheiden - Bestimmung volatiler Arsenspezies mittels Sorption auf solid phase micro extraction fibers im Gelände und anschließender Analyse mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie zur Überprüfung der Arsenbilanz und möglicher Verschiebung der Redoxgleichgewichte durch Überführung von Spezies in die gasförmige Phase (Erfahrung zu Probenahme und Analyse bestehen aus meinem eigenen Promotionsprojekt); wenn möglich auch Korrelation mit dem Auftreten bestimmter Mikroorganismen

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