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Arsenkontamination im Grundwasser durch natürliche organische Materie beeinflusst

Aquifer Sediment Core Sample

Eine Sedimentkernprobe aus einem Grundwasserleiter in Vietnam zeigt orangefarbene, arsenhaltige Eisenoxide und schwarze NOM. Bildnachweis: Andreas Kappler

Millionen von Menschen weltweit konsumieren Wasser, das mit Arsenwerten kontaminiert ist, die über den von der Weltgesundheitsorganisation empfohlenen Werten liegen. Dies kann zu gesundheitlichen Problemen wie Arsenvergiftung, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs führen. Mikroben im Grundwasser setzen Arsen aus Sedimenten frei, und organische Stoffe unterstützen diese Reaktion. Jetzt berichten Forscher in ACS Umweltwissenschaften & Technologie haben entdeckt, dass die Art der natürlichen organischen Substanz (NOM) die Geschwindigkeit und den Grad der Arsenfreisetzung beeinflusst.

Arsen kommt auf natürliche Weise in den Mineralien vor, aus denen die Aquifersedimente bestehen. Einige Bakterienarten können arsen- und eisenhaltige Mineralien auflösen und Arsen ins Wasser abgeben. Wissenschaftler haben versucht, diesen Prozess im Labor zu simulieren, indem sie einfache Kohlenstoffquellen wie Acetat und Laktat als Nahrung für arsenfreie Bakterien verwendeten. NOM im Grundwasser enthält jedoch komplexere Kohlenstoffquellen, wie z. B. pflanzliche organische Stoffe,

Aminosäuren sind eine Reihe von organischen Verbindungen, die zum Aufbau von Proteinen verwendet werden. Es gibt ungefähr 500 natürlich vorkommende bekannte Aminosäuren, obwohl nur 20 im genetischen Code vorkommen. Proteine ​​bestehen aus einer oder mehreren Ketten von Aminosäuren, die als Polypeptide bezeichnet werden. Die Sequenz der Aminosäurekette bewirkt, dass sich das Polypeptid in eine biologisch aktive Form faltet. Die Aminosäuresequenzen von Proteinen sind in den Genen kodiert. Neun proteinogene Aminosäuren werden als “essentiell” für den Menschen bezeichnet, da sie vom menschlichen Körper nicht aus anderen Verbindungen hergestellt werden können und daher als Nahrung aufgenommen werden müssen.

“class =” glossaryLink “> Aminosäurenund Kohlenhydrate. Andreas Kappler und Kollegen wollten untersuchen, wie NOM aus tatsächlichen Grundwassersedimenten in der Nähe des Dorfes Van Phuc in Vietnam (wo das Grundwasser mit einem hohen Arsengehalt kontaminiert ist) die Arsenfreisetzung beeinflusst.

Auf dem Feld sammelte das Team Sedimentproben aus dem Grundwasserleiter bis zu 150 Fuß unter der Erdoberfläche. Sie fanden mehr Gesamt-NOM und komplexere Moleküle in diesem NOM aus oberen tonigen Schlickschichten als aus unteren sandigen Sedimenten. Zurück im Labor platzierten die Forscher arsenhaltige Mineralien und simuliertes Grundwasser in Reagenzgläsern. Dann fügten sie Acetat / Lactat oder NOM aus den beiden Schichten hinzu. Zuerst stellten sie fest, dass Acetat / Lactat dazu führte, dass Bakterien in den Sedimenten mehr Arsen freisetzten als bei Zugabe von NOM aus dem tonigen Schlick oder den sandigen Schichten. Nach 100 Tagen enthielten die Röhrchen mit NOM aus den beiden Grundwasserleiterschichten jedoch mehr gelöstes Arsen sowie vielfältigere mikrobielle Gemeinschaften als diejenigen, die Lactat / Acetat enthielten. Obwohl NOM aus dem Grundwasserleiter dazu führte, dass Bakterien Arsen langsamer freisetzten als die einfachen Kohlenstoffquellen, könnte es im Laufe der Zeit helfen, die gleiche Menge oder sogar mehr Arsen freizusetzen, sagen die Forscher.

Referenz: “Rolle der natürlichen organischen Materie in situ bei der Mobilisierung wie bei der mikrobiellen Reduktion von FeIII-mineralhaltigen Aquifersedimenten aus Hanoi (Vietnam)” von M. Glodowska, E. Stopelli, M. Schneider, A. Lightfoot, B. Rathi D. Straub, M. Patzner, VT Duyen, AdvectAs-Teammitglieder, M. Berg, S. Kleindienst und A. Kappler, 11. März 2020, Umweltwissenschaften & Technologie.
DOI: 10.1021 / acs.est.9b07183

Die Autoren bestätigen die Finanzierung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Institutionsstrategie der Universität Tübingen, das Sonderforschungsbereich CAMPOS und ein Emmy Noether-Programm.