Einfluss der Quervernetzung der organischen Bodensubstanz durch mehrwertige Kationen auf die Reversibilität der Bleibindung in Humusauflagen

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Während die Sorption von Blei an die organische Bodensubstanz gut untersucht ist, ist wenig darüber bekannt, über welche Prozesse die Reversibilität und Alterung der Bleibindung gesteuert werden. Ausgehend von der Modellvorstellung der organischen Bodensubstanz als vernetzte (pseudo-) makromolekulare Matrix, werden die folgenden Hypothesen überprüft: (1) Mehrwertige Kationen bilden in der festen und kolloidalen organischen Substanz koordinative Quervernetzungen aus, die die Starrheit der Matrix verstärken und die Bleidesorption behindern. (2) Die langsame Zunahme der Quervernetzungen ist die Ursache für die Festlegung von Pb mit zunehmender Kontaktzeit zur organischen Substanz. Zur Überprüfung der Hypothesen werden Proben aus dem Of und Oh Horizont einer Rohhumusauflage und deren DOM-Extrakte in unterschiedlichen Kationenbelegungen und Alterungszuständen untersucht. Mit Hilfe der Differential Scanning Kalorimetrie (DSC) wird über das Glasübergangsverhalten die Starrheit der festen organischen Matrix charakterisiert. Kolloidgröße und - eigenschaften werden über Laserstreuung, Zetapotentialmessung und Kleinwinkelröntgenstreuung (SAXS) ermittelt. Ausgewählte Proben werden röntgenspektroskopisch (Pb- und Fe- XANES und EXAFS) auf die Kationenkoordination und mit NMR auf die Beweglichkeit von Molekülbereichen untersucht. Die Materialgrößen werden mit der Desorptionskinetik (Batch, Durchfluss und Isotopenaustausch) von Blei in Verbindung gebracht. Auf diese Weise werden Informationen über den Einfluss der Kationenvernetzung auf sorptionsrelevante Festkörpereigenschaften der organischen Bodensubstanz sowie über den Mechanismus der Alterung der Bleibindung in organischen Auflagen erwartet.