Lead
Eisen kommt in Böden und Sedimenten in verschiedenen Mineralien wie z.B. Goethit oder Hämatit vor und spielt eine wichtige Rolle im Kohlenstoffkreislauf und für die Mobilität und Toxizität von Schadstoffen. Die Redox-Reaktivität von eisenhaltigen Mineralien hängt davon ab, ob das Eisen in dreiwertiger (FeIII) oder zweiwertiger Form (FeII) vorliegt, wie es in der Mineralstruktur gebunden ist, und ob es Elektronentransferreaktionen eingehen kann.So können beispielsweise Mikroorganismen unter sauerstoffarmen Bedingungen amorphe Eisenmineralien besser veratmen als kristalline in dem sie FeIII zu FeII reduzieren und dabei das Mineral auflösen. Eine Quantifizierung dieser Redoxeigenschaften von eisenhaltigen Mineralien in der Umwelt ist aber trotz guter Kenntnis der Mineralstruktur noch nicht möglich.

Lay summary

Im vorliegenden Projekt geht es darum, die Redoxeigenschaften typischer eisenhaltiger Mineralien wie Eisenoxiden und eisenhaltigen Tonmineralien zu quantifizieren. Weil Elektronentransferreaktionen mit mehreren parallel ablaufenden Reaktionen an der Mineraloberfläche und Änderungen der Mineralphasen einhergehen können sind typische Parameter wie Standard-Reduktionspotentiale schwierig zu bestimmen und zu interpretieren. Diesen Herausforderungen wollen wir mit neuen elektrochemischen Methoden in Kombination mit spektroskopischer Mineralcharakterisierung begegnen. In Laborexperimenten werden wir damit die Veränderung der Redoxeigenschaften von Eisenmineralien beschreiben können, die durch mikrobielle Reduktion von FeIII zu FeII hervorgerufen werden.

Unsere Erkenntnisse ermöglichen ein besseres Verständnis von Redoxprozessen an welchen eisenhaltige Mineralien beteiligt sind. Beispiele hierfür sind die Mineralisierung von organischem Kohlenstoff unter sauerstoffarmen Bedingungen in Böden und Mooren oder die Retention von toxischen Metallen in Deponien und Endlagern. Damit liefert unser Projekt wichtige Informationen, welche zur fundierten Beurteilung in Klima- und Endlagerfragen benötigt werden.