Mikrobielle Fe(II) Oxidation und Schwermetall-Co-Präzipitation in der Rio-Tinto-Region, Spanien

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Kappler
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 329562988

Die Verschmutzung aquatischer Ökosysteme durch Schwermetalle stellt eine große Bedrohung dar für Lebewesen, die mit diesem Wasser in Kontakt kommen. Saure Grubenwässer die sich in Bergbauregionen bilden, transportieren häufig große Mengen an Schwermetallen in die lokalen Flüsse, die dadurch mit den Schwermetallen verschmutzt werden. Die Region um den Rio Tinto Fluss in der Huelva Provinz in Spanien ist von großem Interesse, da sie als die eines der am meist verschmutzten Fluss- und Mündungsgebiete der Welt gilt. Die Rio Tinto Region lässt sich in drei Gebiete einteilen basierend auf topologischen, geologischen und geochemischen Parametern: der nördliche Teil, der durch konstante hydrogeochemische Parameter gekennzeichnet ist, mit einem saurem Durchschnitts-pH-Wert von 2.3 und hohen Konzentrationen an gelöstem Fe(II), die Mündungsregion mit einem täglich fluktuierenden pH-Gradienten von 2.5 bis 6.8 sowie die dazwischenliegende Übergangsregion. Trotz des sauren pH Wertes und des hohen Schwermetallgehalts ist der Rio Tinto durch hohe mikrobielle Eisenoxidations-Aktivität gekennzeichnet. Diese Eisenoxidation stimuliert die Bildung von Fe(III) Mineralen und dadurch den Prozess der Schwermetallimmobilisierung durch Co-Präzipitation mit den Mineralen oder Sorption an die Minerale. Das erste Ziel des vorliegenden Antrags ist deshalb den Einfluss der räumlichen und zeitlichen pH-Fluktuationen auf die Abundanz und Aktivität der eisenoxidierenden Mikroorganismen zu untersuchen (insbesondere in der Übergangsregion) und zu bestimmen, ob und wie die pH-Fluktuationen die Aktivität dieser Mikroorganismen unterdrücken oder stimulieren. Das zweite Ziel ist zu bestimmen ob diese pH-Dynamik die Identität und Zusammensetzung der durch abiotische und biotische Eisenoxidation gebildeten Minerale beeinflusst. Das dritte Ziel ist zu bestimmen wie diese biogeochemischen Prozesse und die Zusammensetzung und Identität der Minerale das Umweltverhalten und den Transport der Schwermetalle in den drei Regionen des Rio Tinto Flusses beeinflusst. Die Ergebnisse dieses Projekts helfen uns die Mobilität von Schwermetallen sowohl in der Rio Tinto Region als auch in vielen anderen Schwermetall-verschmutzten Bergbaugebieten der ganzen Welt besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Sara Kleindienst, Ph.D.