Arsenic speciation in mining wastes - case studies in systems dominated by ferric sulfo-arsenates

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Arsen ist ein für die Umwelt und alle Organismen schädliches Halbmetall. Ein signifikanter Teil des Arsens, das zur Zeit in der Atmo-, Hydro- und Pedosphäre zirkuliert, wurde durch menschliche Tätigkeiten in der Umwelt angereichert, hauptsächlich durch den Abbau und die Aufbereitung von Erzen. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projekts planen wir, arsenreiche Bergbauabfälle ausgewählter Standorte in Bezug auf ihre Mineralogie und Geochemie, die Speziation des Arsens sowie die assoziierten mikrobiologischen Vergesellschaftungen zu erforschen. Wir erwarten, dass die extremen Arsengehalte und die ungewöhnliche Mineralogie der studierten Abfälle uns wichtige Hinweise zu Phasen, die zur Immobilisierung des Arsens in arsenreichen Abfällen dienen können, bieten. Das Projekt beinhaltet eine enge Zusammenarbeit zwischen dem Antragsteller und dem tschechischen Partner Dr. P. Drahota im Rahmen der Vereinbarungen zu einer wissenschaftlichen Zusammenarbeit zwischen der DFG und der tschechischen Wissenschaftsstiftung.In dieser Arbeit werden wir die Kristallstruktur des Minerals Bukovskyit, Fe2(AsO4)(SO4)(OH) • 7H2O, und des so genannten basic ferric arsenate-sulfate (BFAS), Fe(AsO4)x(SO4)1-x(OH)1-x lösen. Beide Phasen sind bekannt oder zumindest vermutet in Bergbauabfällen aus den studierten Lokalitäten. BFAS wurde noch nicht als Mineral beschrieben, aber wurde schon als ein Kandidat für die Arsenimmobilisierung vorgeschlagen. Weiterhin werden wir die thermodynamischen Eigenschaften dieser Phasen messen, deren Löslichkeit bestimmen und deren Eignung für die Arsenimmobilisierung evaluieren. Der Schwerpunkt der Arbeiten von Dr. P. Drahota liegt hierbei in der Extraktion und Analyse der Porenfluide der Abfälle, in mineralogischen Untersuchungen, in der Entwicklung eines sequentiellen Extraktionsverfahrens für diese Materialien und der Betrachtung der Bakterien- und Archaeenvergesellschaftungen in den Abfällen. Zum Abschluss des Projekts werden die Daten beider Arbeitsgruppen zusammengefügt; insbesondere ist eine Analyse der thermodynamischen Daten in Hinblick auf die Chemie der Porenfluide und die Mineralogie der Abfälle vorgesehen. Wir werden die Auswirkungen der Mikroorganismen auf die Mineralbildung untersuchen und ein Modell der Mineralentstehung und -transformation für die vorgefundenen Mineralparagenesen aufstellen.