Mineraloberflächen – von atomaren Prozessen zur Geotechnik
Die Nachwuchsgruppe zielt auf das Verständnis des Einflusses von Mikrostruktur, Mineralchemie und Kristallographie von natürlichen Metallmonosulfiden auf ihr Auflösungs- und Verwitterungsverhalten. Beim Abbau von sulfidischen Erzen werden große Gesteinsmengen aus dem Untergrund in oxidierende Umweltbedingungen verlagert.
Dies führt zur Verwitterung von Sulfiden unter Bildung von sauren, sulfathaltigen Oberflächenwässern und zur Mobilisierung von Metallen mit weitreichenden und langfristigen Folgen für die Wasserqualität und Biosphäre.
Unter Berücksichtigung der sich bildenden Sekundärminerale und beteiligten Mikroorganismen soll eine verlässliche Einschätzung natürlicher Auflösungs-/Verwitterungsraten erreicht werden, die Aussagen zur Freisetzung und Mobilität von toxischen Elementen (z.B. Cd, Cr, Cu, Ni, Co, Pb, Zn, Se und As) aus natürlichen Quellen (Lagerstätten) und Abraumhalden ermöglichen.
Die Alteration soll im Labormaßstab mit möglichst realitätsnah gewählten Umweltparametern nachgestellt werden. Die ermittelten Raten werden dabei mit der Verwitterung komplexer natürlicher Systeme verglichen.
Neben einem breiten Spektrum von analytischen Methoden wird schwerpunktmäßig die analytische Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) als eine vielseitige Methode eingesetzt, die direkte (mikro-)strukturelle und chemische Information im Nanometermaßstab liefert.
Untersuchungen zur Reaktivität von Mineraloberflächen erfolgen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Mineralogie der Universität Münster. Zudem soll der Einfluss von Mikroorganismen auf die Auflösung und Verwitterung von Monosulfiden in Kooperation mit dem Institut für Mikrobiologie der Universität Jena erfasst werden, um so ein umfassendes Bild der Reaktionsmechanismen zu erzielen.
Die Ergebnisse tragen zu einem geochemischen Modell der Monosulfidverwitterung bei, das sowohl oberflächenspezifische, strukturelle, chemische, kinetische als auch thermodynamische Parameter berücksichtigt. Es wird dabei ein Prozessverständnis auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen angestrebt, das zur Abschätzung der Umweltgefährdung und zur Auswahl einer geeigneten Sanierungsstrategie beiträgt.
Kontakt
und weitere Informationen
Dr. Kilian Pollok
Bayerisches Geo-Institut
der Universität Bayreuth
Tel. 0921/55-37 29
Mail: kilian.pollok@uni-bayreuth.de
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