Anwendung stabiler Isotope zur Beschreibung des mikrobiellen Abbaus organischer Schadstoffe in kontaminierten Aquiferen

Vieth, Andrea

Der mikrobielle in-situ Abbau organischer Schadstoffe ist mit einer Änderung der Isotopenverhältnisse (12C/13C; H/D) verbunden. Das Ausmaß der Isotopenfraktionierung ist abhängig von der initialen biochemischen Reaktion und variiert mit der Größe des Substratmoleküls bzw. der Anzahl der Kohlenstoff- bzw. Wasserstoffatome. Für die Anwendung dieses Isotopenkonzepts zur Beschreibung des mikrobiellen Abbaus von Schadstoffen im Grundwasser muss ausgeschlossen werden können, dass andere Prozesse einen Isotopeneffekt verursachen. Sorptionsexperimente zeigten, dass unter instationären Bedingungen, also unter der Annahme einer sich ausbreitenden Schadstofffahne, Isotopeneffekte durch die zahlreichen Sorptions- und Desorptionsprozesse an die organischen Bestandteile der Aquifermatrix in der residualen Schadstofffraktion verursacht werden können. Unter stationären Bedingungen, im Gleichgewichtszustand zwischen Schadstoffausbreitung und –rückhalt, ist nicht von einer sorptionsbedingten Isotopenfraktionierung auszugehen. In zahlreichen Feldstudien wurden die Isotopensignaturen der vorhandenen Schadstoffe (BTEX, PAK, chlorierte Ethene) genutzt, um aus der räumlichen (horizontal und vertikal) sowie zeitlichen Verteilung Aussagen über deren potentiellen Abbau treffen zu können. Weiterhin konnte auch die isotopische Zusammensetzung des Methans, DIC und Sulfats herangezogen werden, um Informationen über die mit dem mikrobiellen Schadstoffabbau verbundenen Redoxprozesse zu erhalten. Denn sowohl methanbildende als auch –oxidierende und sulfatreduzierende Prozesse sind mit charakteristischen Änderungen in den jeweiligen Isotopenverhältnissen verbunden, die somit zumindest qualitativ als prozessbeschreibende Parameter verwendet werden können.

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Vieth, Andrea: Anwendung stabiler Isotope zur Beschreibung des mikrobiellen Abbaus organischer Schadstoffe in kontaminierten Aquiferen.

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