Redoxkarten und Bodenschutz

Hilfsmittel zur räumlichen Visualisierung reduzierender Bedingungen im Brücker Bruch, Köln

Die Böden im Brücker Bruch bestehen aus technogenen Substraten mit erhöhten Arsengehalten. In diesem Feuchtgebiet können Perioden der Wassersättigung zu reduzierenden Bedingungen mit einer Mobilisierung dieses Halbmetalls führen. Für eine Risikobeurteilung sind flächenhafte Informationen über das Redoxmilieu wünschenswert. In dieser Studie wurden weiße Kunststoffstäbe mit synthetischen Mangan (Mn)- und Eisen (Fe)-Oxiden beschichtet, 30 Tage im Boden installiert, deren prozentuale Entfärbung bildanalytisch bestimmt und erstmalig mit einem Geographischen Informationssystem (GIS) visualisiert. Die prozentuale Mn-Oxidentfärbung war aufgrund unterschiedlicher Mineraleigenschaften um den Faktor drei intensiver gegenüber der Fe-Oxidentfärbung. Die Bodeneigenschaften nahmen maßgeblich Einfluss auf die räumliche Verteilung reduzierender Bedingungen, denn die Entfärbung nahm mit abnehmendem pH und mit steigendem Ton- und organischen Kohlenstoffgehalt zu. Flächen, in denen mäßig reduzierende Bedingungen auftraten, d. h. Fe-Oxid-reduzierende Bedingungen und damit eine potenziell erhöhte Arsenmobilität, konnten räumlich identifiziert und abgeleitet werden. Ein Transfer der Punkt- zur Flächeninformation generiert Redoxkarten, welche die Bewertung und Kontrolle von Altlasten erheblich verbessern.

The soils in the Brücker Bruch consist of technogenic substrates with elevated trace metal contents. Periods of water saturation favor the onset of reducing conditions in the wetland along with a potential mobilization of redox-sensitive elements (e.g. arsenic (As)). Detailed information about the redox environment is desirable for a risk assessment. In this study, white plastic rods were coated with synthetic manganese (Mn) and iron (Fe) oxides and the oxide removal of the coating under soil reducing conditions was visualized within in a Geographical Information System. The Mn oxide removal exceeded Fe oxide removal by a factor of three. Intensified Mn and Fe oxide removal was related to low pH along with increases of clay and organic carbon content. Areas in which a potential mobilization of As occurs, can be spatially identified and delineated. Spatial information of oxide removal generates redox maps, which offer significant benefits in the evaluation and control of contaminated sites.