Geoökologisches Kolloquium WS 2006/07

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Dr. Stefan Fränzle
IHI Zittau
Thursday, 26.10.2006 16:15 H6

Verteilung von Elementen zwischen Umwelt und Biomasse: ein komplexchemisches Problem

Pflanzen geben über die Wurzeln an den Boden Liganden ab (Hydroxycarbonsäure, Aminosäuren), lösen dadurch Metallionen als Komplexe und resorbieren so essentielle und andere Metalle. Die Identität und Stabilität der so entstehenden Komplexe ist vielfach unbekannt. Bestimmte Pflanzen reichern einzelne Metalle spezifisch an. Die relative Biokonzentration der Metallionen (Anreicherungsfaktor BCF Pflanze/Boden) lässt sich auf Grund von Stoffwechselschritten nicht direkt mit den Stabilitätskonstanten in Beziehung setzen (ein 20-fach stabilerer Komplex führt also nicht zu einem 20-fach höheren relativen BCF). Anreicherungen lassen sich jedoch mithilfe einer durch Regressionsanalyse von Komplexstabilitätsdaten erhaltenen mathematischen Beziehung beschreiben.
Gestützt auf diese Gleichung wird das Verhalten ganzer Pflanzenorgane, etwa des Blattwerks, mit dem eines einzelnen Liganden verglichen (Biomasse als Ligandenäquivalent) und so eine Kennzahl für das Metallfraktionierungsverhalten einer Pflanzenart gewonnen. Sie zeigt, ob die Affinität zu Elementen wie Mn, Ti, Zr, Ni, Cu, Zn, Cd erhöht ist und diese evtl. so angereichert werden, sodass Phytoremediation (Bodenreinigung durch gezielte Bepflanzung) möglich wird.
Gegenstand zukünftiger Arbeiten wird die direkte elektrochemische Erfassung komplexchemischer Reaktionen in Wurzelexsudat und Moosschichteluaten sein, sowie die Erklärung biogeochemischer Stoffkreisläufe.


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