Role of microbiogeochemical processes in mobilization of As in the aquifer sediments of the Bengal Delta Plain (BDP): an experimental approach
Final Report Abstract
Die durchgeführten Arbeiten stellen einen Beitrag zur Lösung der Arsenproblematik nicht nur innerhalb der Bengalischen Deltaebene dar, sondern sind auch relevant in Hinblick auf die vielen anderen Gebiete weltweit, in denen Grundwasser durch geogenes Arsen belastet ist. Die wichtigsten Erkenntnisse aus diesem interdisziplinären Projekt lassen sich wie folgt zusammenfassen: • Die Arsenfreisetzung aus Sedimenten der Bengalischen Deltaebene ist ein heute noch aktiver Prozess, durch den charakteristische, reduzierte Grundwässer hervorgehen mit erhöhten Konzentrationen an gelöstem Bicarbonat, Mangan, Eisen und eben auch Arsen bei gleichzeitig niedrigen Sauerstoff- und Nitratgehalten. • Die Mobilisierung von Arsen kann infolge der mikrobiologisch gesteuerten Reduktion von Eisenphasen erfolgen, wobei abiotische Folgereaktionen auch eine Zurückhaltung von gelöstem Arsen bewirken können. • Im Rahmen der mikrobiologischen Untersuchungen konnten aus den arsenbelasteten Wasserproben arsenatreduzierende und arsenitoxidierende Bakterien isoliert werden. In Anwesenheit von Glucose/ Acetat war die stöchiometrische Reduktion von Arsenat zu Arsenit durch Pseudomonas putida in Laborversuchen nachweisbar. • Säulen- und in-situ Feldversuche lassen darauf schließen, dass eine externe Zufuhr von leicht abbaubaren organischen Verbindungen innerhalb kürzester Zeit starke mikrobiologische Folgereaktionen, begleitet von einer Freisetzung von Arsen auslösen kann. Obwohl nicht direkt beobachtet, zeigen diese Ergebnisse, dass eine Zufuhr von nährstoffreichem Grundwasser in reduzierte Bereiche des Aquifers infolge von Pumpen zusätzliches As freisetzen kann. • Mikrobiologisch gesteuerte Redoxreaktionen können sowohl vertikal wie horizontal ausgeprägte scharfe Gradienten in der chemischen Zusammensetzung des Grundwassers (inkl. der Arsengehalte) verursachen. Die Position solch scheinbar stabiler hydrochemischen Schichten mit unterschiedlichen Arsenkonzentrationen können jedoch unter dem Einfluss dynamischer hydrogeologischer Prozesse vertikal verlagert werden, so dass es bei Brunnen die im Bereich einer solchen Schichtgrenze verfiltert sind zu starken temporären Schwankungen der Arsenkonzentrationen kommen kann. Solche Qualitätsänderungen können sowohl durch saisonal bedingte, natürliche Grundwasserspiegelschwankungen entstehen, als auch durch exzessive Grundwasserförderung zur künstlichen Bewässerung hervorgerufen bzw. zusätzlich verstärkt werden. • Trotz der nachweisbar erheblichen Bedeutung der Mikrobiologie in der Mobilisierung von Arsen ist die Entstehung arsenbelasteter Bereiche im Grundwasser letzten Endes ein Vorgang, der das Resultat eines komplexen Zusammenspiels zwischen einer Reihe von biotischen aber auch abiotischen Faktoren ist. Neben Parametern mit direktem Einfluss auf die mikrobiell gesteuerten Prozesse (Menge und Qualität der abbaubareren organischen Substanz, Verfügbarkeit potentieller Elektronenakzeptoren, vorliegende indigene Bakterienpopulation, etc.) sind zusätzlich auch abiotische Faktoren (die mineralogische Speziation des Arsens, der lithologische Aufbau des Aquifers sowie die lokalen wie regionalen hydrogeologischen und klimatischen Verhältnisse) nicht vernachlässigbare Einflussgrößen, deren relative Bedeutung lokal sehr unterschiedlich sein kann.
Publications
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