Schwermetalle in Böden: Analytik, Konzentration, Wechselwirkungen

ISBN-13: 9783540620860 / Niemiecki / Twarda / 1999 / 540 str.

Brian J. Alloway; T. Reimer; R. Eis

Opis

Schwermetalle sind von Natur aus in allen Boden vorhanden. Die jeweiligen Gehalte sind dabei abhangig von den in den bodenbildenden Ausgangsgesteinen vorhandenen Konzentrationen, von den chemischen Eigenschaften der einzelnen Schwermetalle und von der Entwicklungsgeschichte der Boden. Von einer wirklichen Belastung fur den Boden kann daher nur bei zusatzlich anthropogen verursachtem Schwermetalleintrag gesprochen werden. Der erste Teil des Buches fuhrt in die naturlichen Bodenprozesse sowie in die Chemie der Metalle und deren Analytik ein. Der Hauptteil beinhaltet detaillierte Informationen zu den einzelnen Schwermetallen, deren spezifischen Wechselwirkungen mit Boden und Pflanzen und zeigt Moglichkeiten der Melioration bzw. Sanierung auf."

Spis treści

1 Einleitung.- Literatur.- I — Allgemeine Grundlagen.- 2 Vorgänge in Böden und das Verhalten von Schwermetallen.- 2.1 Einführung in die Bodenkunde.- 2.2 Schlüsseleigenschaften von Böden.- 2.2.1 Bodenreaktion.- 2.2.2 Organisches Material in Böden.- 2.2.3 Tonmineralien.- 2.2.4 Oxide des Eisens, Mangans und Aluminiums.- 2.2.5 Oxidation und Reduktion in Böden.- 2.3 Adsorption von Metallionen durch Böden und Bodenbestandteile.- 2.3.1 Kationenaustausch.- 2.3.2 Spezifische Adsorption.- 2.3.3 Mitfällung.- 2.3.4 Schwerlösliche Schwermetallverbindungen in Böden.- 2.3.5 Organische Komplexbildung.- 2.3.6 Selektivität von Adsorbenzien für bestimmte Metalle.- 2.3.7 Quantitative Beschreibung der Metallionenadsorption.- 2.3.8 Adsorption als Oberflächenkomplexbildung.- 2.3.9 Biologische Methylierung von Schwermetallen.- 2.4 Schwermetalle im System Boden-Pflanze.- 2.4.1 Wechselwirkungen zwischen Boden und Pflanze.- 2.4.2 Aufnahme von Schwermetallen durch Pflanzen.- 2.4.3 Absorption von Metallen durch Blätter.- 2.4.4 Umlagerung von Metallen in Pflanzen.- 2.4.5 Wechselwirkungen zwischen Metallen und anderen Elementen.- 2.4.6 Biologische Bedeutung von Spurenelementen.- 2.4.7 Auftreten von Mikronährstoffmangel bei Pflanzen.- 2.4.8 Schwermetalltoxizität bei Pflanzen.- 2.4.9 Schwermetalle und mikrobielle Biomasse.- Literatur.- 3 Herkunft von Schwermetallen in Böden.- 3.1 Geochemische Herkunft.- 3.2 Bodenbildung und Umlagerung von Schwermetallen in Böden.- 3.2.1 Bodenbildung.- 3.3 Quellen von Schwermetallverunreinigungen in Böden.- 3.3.1 Erzbergbau und Verhüttung.- 3.3.2 Landwirtschafts- und Gartenbaumaterialien.- 3.3.3 Klärschlämme.- 3.3.4 Verbrennung fossiler Brennstoffe.- 3.3.5 Metallverarbeitende Industrie.- 3.3.6 Elektronikindustrie.- 3.3.7 Chemische Industrie und sonstige industrielle Quellen.- 3.3.8 Abfallentsorgung.- 3.3.9 Sportschießen.- 3.3.10 Militärische Konflikte und Manöver.- 3.4 Schwermetalle aus atmosphärischer Ablagerung.- 3.5 Schwermetallkonzentrationen in landwirtschaftlichen Böden.- Literatur.- 4 Methoden zur Analyse von Schwermetallen in Böden.- 4.1 Einführung: Analysearten.- 4.2 Probenahme.- 4.3 Trocknung und Lagerung von Proben, Teilprobenahme.- 4.4 Verunreinigung.- 4.5 Eichsubstanzen.- 4.6 Verfahren zur Gesamtanalyse fester Proben.- 4.6.1 Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA).- 4.6.2 Neutronenaktivierungsanalyse (NAA).- 4.6.3 Funkenbogen-Atomemissionsspektrometrie (DCA-AES).- 4.6.4 Gesamtanalyse von Aufschlämmungen.- 4.7 Säurelösung zur Gesamtanalyse gelöster Proben.- 4.8 Schmelzaufschlußverfahren zur Herstellung von gelösten Proben für die Gesamtanalyse.- 4.9 Pseudogesamtanalysen: Aufschluß mit starken Säuren.- 4.10 Atomspektrometrische Verfahren zur Analyse von Lösungen.- 4.10.1 Atomabsorptionsspektrometrie (AAS).- 4.10.2 Atomemissionsspektrometrie (AES).- 4.10.3 Massenspektrometrie.- 4.11 Besondere Methoden bei der Atomspektrometrie.- 4.11.1 Hydridbildungsverfahren.- 4.11.2 Atomsammel-Atomabsorptionsspektrometrie (ATAAS).- 4.11.3 Vorkonzentrations- und Separationsverfahren bei der Atomspektrometrie.- 4.11.4 Kaltdampf-Atomabsorptionsspektrometrie (CVAAS).- 4.12 Analyse von Bodenextrakten.- 4.12.1 Bodenextraktionsverfahren.- 4.13 Speziationsanalyse.- 4.14 Neuere Anwendungen der Atomspektrometrie.- 4.15 Schlußbemerkungen.- Literatur.- II — Einzelne Elemente.- 5 Arsen.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Geochemische Verbreitung.- 5.3 Herkunft von Arsen in Böden.- 5.3.1 Bodenausgangsmaterialien.- 5.3.2 Landwirtschaftliche Materialien.- 5.3.3 Atmosphärische Deposition.- 5.3.4 Klärschlämme.- 5.3.5 Andere Arsenquellen.- 5.4 Chemisches Verhalten im Boden.- 5.5 Arsen im System Boden-Pflanze.- 5.6 Verunreinigte Böden.- 5.7 Schlußbemerkungen.- Literatur.- 6 Blei.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Chemie und Geochemie von Blei.- 6.2.1 Angewandte Chemie.- 6.2.2 Bleigehalt von Gesteinen und Böden.- 6.3 Herkunft von Blei in Böden.- 6.3.1 Blei aus Autoabgasen.- 6.3.2 Atmosphärische Deposition von Blei.- 6.3.3 Blei in städtischen Böden.- 6.3.4 Verunreinigungen durch Bergbau und Metallhütten.- 6.3.5 Blei aus landwirtschaftlichen Materialien.- 6.4 Blei in Bodenprofilen.- 6.5 Chemisches Verhalten von Blei in Böden.- 6.5.1 Verbleib von in Böden eingetragenem Blei und seiner Verbindungen.- 6.5.2 Blei in den verschiedenen Bodenfraktionen.- 6.5.3 Blei in der Bodenlösung.- 6.6 Blei im System Boden-Pflanze.- 6.6.1 Aufnahme von Blei aus Böden und Umlagerung in die Triebe.- 6.6.2 Luftverfrachtetes Blei und seine Deposition auf Blättern.- 6.6.3 Bodenfaktoren bei der Steuerung der Bleiaufnahme.- 6.7 Blei und Mikroorganismen im Boden.- 6.8 Schlußbemerkungen.- Literatur.- 7 Cadmium.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Geochemische Verbreitung.- 7.3 Herkunft von Cadmium in Böden.- 7.3.1 Bodenausgangsmaterialien.- 7.3.2 Landwirtschaftliche Materialien.- 7.3.3 Atmosphärische Deposition.- 7.3.4 Klärschlämme.- 7.3.5 Weitere Cadmiumquellen.- 7.3.6 Cadmiumeinträge in Böden: Zusammenfassung.- 7.4 Chemie von Cadmium in Böden.- 7.4.1 Speziation von Cadmium in der Bodenlösung.- 7.4.2 Adsorption von Cadmium in Böden.- 7.5 Cadmium im System Boden-Pflanze.- 7.5.1 Einfluß von Bodenfaktoren auf die Cadmiumaufnahme durch Pflanzen.- 7.5.2 Einfluß pflanzlicher Faktoren auf die Cadmiumaufnahme aus Böden.- 7.6 Mit Cadmium verunreinigte Böden.- 7.6.1 Verunreinigungen durch Erzbergbau und -verhüttung.- 7.6.2 Bodenverunreinigung durch intensive Ausbringung von Klärschlamm.- 7.6.3 Sanierung und Regenerierung cadmiumverunreinigter Böden.- 7.7 Schlußbemerkungen.- Literatur.- 8 Chrom und Nickel.- 8.1 Einleitung.- 8.1.1 Verwendung.- 8.1.2 Biologische Bedeutung.- 8.2 Geochemische Verbreitung.- 8.3 Herkunft von Chrom und Nickel in Böden.- 8.3.1 Nickel und Chrom in Böden und Bodenausgangsmaterialien.- 8.3.2 Landwirtschaftliche Materialien.- 8.3.3 Atmosphärische Deposition.- 8.3.4 Klärschlämme.- 8.3.5 Andere Chrom- und Nickelquellen.- 8.4 Chemisches Verhalten im Boden.- 8.5 Chrom und Nickel im System Boden-Pflanze.- 8.6 Verunreinigte Böden.- 8.7 Schutz des Bodens vor Chrom und Nickel.- Literatur.- 9 Kupfer.- 9.1 Einleitung.- 9.2 Geochemische Verbreitung von Kupfer.- 9.3 Herkunft von Kupfer in Böden.- 9.3.1 Bodenausgangsmaterialien.- 9.3.2 Landwirtschaftliche Materialien.- 9.3.3 Atmosphärische Deposition.- 9.3.4 Klärschlämme.- 9.4 Chemisches Verhalten von Kupfer im Boden.- 9.4.1 Löslichkeit von Kupfer(II)-Mineralien und Bodenkupfer.- 9.4.2 Kupferadsorption durch Böden.- 9.5 Kupfer im System Boden-Pflanze.- 9.5.1 Kupfer und Pflanzenernährung.- 9.5.2 Adsorption und Umlagerung von Kupfer.- 9.6 Verunreinigte Böden.- 9.7 Kupfer in der Kette Boden-Pflanze-Tier.- 9.8 Der Baker-Test zur Bodendiagnose.- 9.9 Schlußbemerkungen.- Literatur.- 10 Mangan und Cobalt.- 10.1 Einleitung.- 10.1.1 Vorbemerkung zu Mangan.- 10.1.2 Vorbemerkung zu Cobalt.- 10.2 Geochemische Verbreitung.- 10.2.1 Verbreitung von Mangan.- 10.2.2 Verbreitung von Cobalt.- 10.3 Herkunft von Mangan und Cobalt in Böden.- 10.3.1 Mangan in Böden.- 10.3.2 Cobalt in Böden.- 10.4 Chemische Eigenschaften von Mangan und Cobalt und ihr Einfluß auf die Verfügbarkeit für Pflanzen.- 10.4.1 Verfügbarkeit von Mangan.- 10.4.2 Verfügbarkeit von Cobalt.- 10.5 Abschätzung der Pflanzenverfügbarkeit.- 10.5.1 Bodenextraktion bei Mangan.- 10.5.2 Bodenextraktion bei Cobalt.- 10.5.3 Beurteilung mittels Isotopenaustausch.- 10.6 Schlußbemerkungen.- Literatur.- 11 Quecksilber.- 11.1 Einleitung.- 11.1.1 Gegenwärtige Verwendung des Quecksilbers.- 11.1.2 Freisetzung von Quecksilber in die Umwelt.- 11.1.3 Schädliche Auswirkungen von Quecksilber.- 11.2 Geochemische Verbreitung.- 11.3 Herkunft von Quecksilber in Böden.- 11.3.1 Bodenausgangsmaterialien.- 11.3.2 Atmosphärische Deposition.- 11.3.3 Landwirtschaftliche Materialien.- 11.3.4 Klärschlämme.- 11.4 Chemisches Verhalten von Quecksilber in Böden.- 11.4.1 Vorkommen und Stabilität anorganischer Quecksilberspezies in Böden.- 11.4.2 Verflüchtigung von Quecksilber aus Böden.- 11.4.3 Auswaschung von Quecksilber aus Böden.- 11.4.4 Retention von Quecksilber in Böden.- 11.4.5 Methylierung von Quecksilber in Böden.- 11.4.6 Gehalte und Verteilung von Quecksilber in Böden.- 11.5 Quecksilber im System Boden-Pflanze.- 11.6 Untersuchungen an quecksilberverschmutzten Böden.- 11.7 Weltweite Quecksilberbilanz.- Literatur.- 12 Selen.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Geochemische Verbreitung.- 12.3 Herkunft von Selen in Böden.- 12.3.1 Bodenausgangsmaterialien.- 12.3.2 Landwirtschaftliche Materialien.- 12.3.3 Atmosphärische Deposition.- 12.3.4 Klärschlämme.- 12.4 Chemisches Verhalten in Böden.- 12.4.1 Speziation: anorganische Ionen.- 12.4.2 Speziation: organische Ionen.- 12.4.3 Adsorption.- 12.4.4 Biologische Umwandlungsprozesse.- 12.4.5 Selen im Grundwasser.- 12.4.6 Unterschiedliches Verhalten in Meerwasser und marinen Sedimenten.- 12.5 Selen im System Boden-Pflanze.- 12.6 Verunreinigte Böden: Fallbeispiele.- 12.6.1 Kalifornien.- 12.6.2 China.- 12.7 Schlußbemerkungen.- Literatur.- 13 Zink.- 13.1 Einleitung.- 13.2 Geochemische Verbreitung von Zink.- 13.3 Herkunft von Zink in Böden.- 13.3.1 Bodenausgangsmaterialien.- 13.3.2 Atmosphärische Deposition.- 13.3.3 Einsatz von Klärschlämmen in der Landwirtschaft.- 13.3.4 Agrochemikalien.- 13.4 Chemisches Verhalten von Zink in Böden.- 13.4.1 Zinkfraktionen in Böden.- 13.4.2 Löslichkeit von Zink in Böden.- 13.4.3 Adsorption und Desorption von Zink in Böden.- 13.4.4 Einfluß organischer Substanzen auf das Verhalten von Zink in Böden.- 13.5 Zink im System Boden-Pflanze.- 13.5.1 Parameter der Verfügbarkeit von Zink in Böden.- 13.5.2 Bestimmung der Verfügbarkeit von Zink in Böden.- 13.5.3 Artspezifische Unterschiede in der pflanzlichen Zinkaufnahme.- 13.6 Mit Zink verunreinigte Böden.- 13.6.1 Verunreinigung durch Erzbergbau und Verhüttung.- 13.6.2 Bodenverunreinigung durch intensive Ausbringung von Klärschlamm.- 13.7 Schlußbemerkungen.- Literatur.- 14 Weniger häufig vorkommende Elemente.- 14.1 Antimon.- 14.2 Gold.- 14.3 Molybdän.- 14.4 Silber.- 14.5 Thallium.- 14.6 Uran.- 14.7 Vanadium.- 14.8 Zinn.- ANH 1 Chemische Eigenschaften der Schwermetalle.- ANH 2 Schwermetallgehalte von Böden und Pflanzen.- ANH 3 Zulässige Höchstwerte für Schwermetallgehalte in mit Klärschlamm behandelten Böden in verschiedenen Ländern.- ANH 4 Bestimmungen der amerikanischen Umweltschutzbehörde EPA für auf Böden aufgebrachte Klärschlämme.- ANH 5 Länderübergreifende SM-Hintergrundwerte aus ländlich geprägten Gebieten in Deutschland.- ANH 6 Schwellenkonzentrationen für Metalle in verunreinigten Böden Großbritanniens (DOE-ICRCL).- ANH 7 Richtwerte und Qualitätsstandards der Niederlande zur Beurteilung von Bodenverunreinigungen.- ANH 8 Elementgehalte in ausgewählten zertifizierten Eichmaterialien.- ANH 9 Vergleich der US-amerikanischen Bodentaxonomie mit dem Bodenklassifizierungsschema der FAO/UNESCO.- ANH 10 Trivialnamen und botanische Bezeichnungen landwirtschaftlich genutzter Pflanzen.- Internetadressen.- URL 1 Institute, an denen Beitragsautoren dieses Werks beschäftigt sind/waren.- URL 2 Schwermetalle.- URL 3 Spurenelemente.- URL 4 Analytik.- URL 5 Bezugsquellen für Eichsubstanzen.- URL 6 Geowissenschaften.- URL 7 Boden- und Landwirtschaftskunde.- URL 8 Bodenverschmutzung.- URL 9 Entsorgung.- URL 10 Toxikologie.- URL 11 Forschungszentren.- URL 12 Ökologie und Umweltschutz.- URL 13 Gesetzliche Bestimmungen.- URL 14 Behörden, Ministerien und Verbände.- URL 15 Virtuelle Bibliotheken, Datenbanken und Suchmaschinen.- URL 16 On-line Zeitschriften.- Deutschsprachige Literatur.- LIT 1 Schwermetalle.- LIT 1.1 Allgemeines zu Schwermetallen.- LIT 1.2 Schwermetalle in Gesteinen und Böden.- LIT 1.3 Schwermetalle in Wässern und Sedimenten.- LIT 1.4 Schwermetalle in der Atmosphäre, Filterung.- LIT 1.5 Schwermetalle in Pflanzen und Pilzen.- LIT 1.6 Schwermetalle in Mensch und Tier.- LIT 1.7 Schwermetalle in sonstigen Stoffen.- LIT 2 Spurenelemente.- LIT 3 Analytik.- LTT 3.1 Vorbereitung, Auswertung.- LIT 3.2 Chemische/Physikalische Methoden.- LIT 3.3 Biologische/Chemische Methoden.- LIT 4 Biologie.- LIT 5 Botanik, Biologie der Pflanzen.- LIT 6 Chemie.- LIT 7 Physik.- LIT 8 Geologie.- LIT 9 Geographie, Bodenbeobachtung, Kataster.- LIT 10 Mineralogie und Petrologie.- LIT 11 Bergbau und Verhüttung.- LIT 12 Wasserkunde.- LIT 13 Bodenkunde.- LIT 14 Bodenschutz- und -sanierung.- LIT 15 Land- und Forstwirtschaft.- LIT 16 Abprodukte/Deponien/Altlasten.- LIT 17 Wasser- und Abwasserbehandlung.- LIT 18 Toxikologie.- LIT 19 Ökologie und Umweltschutz.- LIT 20 Umweltrecht.- LIT 21 Grenz- und Richtwerte.