AsFePO - Ein Modellkonzept zur in situ Untersuchung der Adsorption von Arsen und Phosphat an definierte Eisenminerale sowie zur Charakterisierung von Eisenmineraltransformationen

• Antragsteller: Dr. Harald Neidhardt
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 230271102

In oberflächennahem Grundwasser der großen Delta Gebiete Asiens, wie dem Red River Delta in Vietnam, treten teils sehr hohe Konzentrationen von anorganischem Arsen auf, was die Gesundheit von Millionen Menschen gefährdet. Die massive Entnahme von Grundwasser zur Gewinnung von Trink- und Bewässerungswasser führt hier vielerorts zu einer irreversiblen Vermischung unbelasteter Grundwasserressourcen mit arsenreichem Grundwasser. Um das Transportverhalten von Arsen und die damit einhergehende Gefährdung arsenfreier Grundwasservorkommen zukünftig besser abschätzen zu können, sollen im Rahmen dieses Forschungsvorhabens in Zusammenarbeit mit der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag) die Wechselwirkungen im Arsen-Eisen-Phosphat-System unter Feldbedingungen im Red River Delta untersucht werden. Im Dorf Van Phuc liegen in einem pleistozänen Aquifer momentan noch geringe Arsen Konzentrationen im Grundwasser vor, jedoch kommt es durch massive Wasserentnahme im nahegelegenen Hanoi zu einer Ablenkung der Grundwasserströmung, so dass zunehmend Grundwasser aus einem benachbarten holozänen Aquifer einströmt, welches hohe Konzentrationen an gelöstem Arsen, Eisen und Phosphat aufweist. Die pleistozänen Aquifersande weisen einen hohen Gehalt an Eisenmineralen auf, wodurch sie eine wichtige potentielle Senke für eindringendes Arsen darstellen. Während des Transports wird die Mobilität des gelösten Arsens stark durch die Adsorption an sedimentäre Eisen(hydr)oxide beeinträchtigt, allerdings ist unklar wie lange das Arsen zurückgehalten werden kann und wie stabil diese Immobilisierung auf Dauer ist. Hohe Konzentrationen von Adsorptionskonkurrenten, insbesondere Phosphat, verringern zudem das Arsen Immobilisierungspotential der Eisenminerale deutlich. Zusätzlich kann der Kontakt mit hohen Konzentrationen von gelöstem Eisen zu Mineraltransformationen der Eisenminerale führen, welche wiederum das Arsen Adsorptions- und Immobilisierungsverhalten der Sedimente nachhaltig beeinträchtigen kann. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden verschiedene synthetisch hergestellte Eisenmineralsande (mit Ferrihydrit, Goethit und Hämatit ummantelter Quarzsand) sowie originale pleistozäne Sedimente des Untersuchungsstandorts mit Hilfe speziell angefertigter Probenträger über vorhandene Grundwassermessstellen gegenüber dem lokalen Grundwasser exponiert, welches hohe Konzentrationen an gelöstem Arsen, Eisen und Phosphat aufweist. Mit Hilfe dieser in situ Versuche wird es möglich, die im Grenzbereich der pleistozänen und holozänen Sedimente stattfinden Prozesse zu simulieren. Aus den Ergebnissen der Feldversuche können neue und wichtige Erkenntnisse bezüglich der Mobilität von Arsen gewonnen werden. Zusätzlich wird es mit Hilfe der Feldversuche möglichen sein, das langfristige Arsen Immobilisierungspotential verschiedener Eisen(hydr)oxide zu beurteilen, was für Verfahren zur in situ Sanierung von essentieller Bedeutung ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Beteiligte Institution: Eawag ; Abteilung Wasserressourcen und Trinkwasser
• Gastgeber: Dr. Michael Berg