Arsen und Spitzenhäubchen im Trinkwasser
Globale Trinkwasserprobleme und Nanomineralogie
DMG.- Einer einfachen, natürlichen Sanierungsmethode für Grundwasser kam der Geochemiker Laurent Charlet aus Grenoble jetzt auf die Spur. Er verfolgte das Reaktionsverhalten verschiedener Schadstoffe an Kristalloberflächen, während die Reaktion stattfand - und entdeckte, wie die Säuberung des Trinkwassers von so giftigen Stoffen wie Arsen, Quecksilber oder der Entfettungs-Chemikalie Trichlorethylen (TCE) auf atomarer Ebene funktioniert. Das einfache Rezept Charlets: Man nehme etwas Eisen, nutze die Tonminerale des Bodens und reinige damit das belastete Trinkwasser.
In vielen Ländern der Erde, wie zum Beispiel in Bangladesch, ist das Trinkwasser mit hohen Konzentrationen des Schwermetalls Arsen belastet. Da dieses Element giftig ist, hat die US-Regierung erst kürzlich den zulässigen Grenzwert für die Konzentration im Trinkwasser von 50, dem heute noch in Deutschland gültigen Wert, auf 10 Milliardstel Teile Arsen pro Anteil Wasser gesenkt. Die Folge: Es entstehen massive Probleme in manchen Trinkwassereinzugsgebieten, da dort der neue Grenzwert nicht eingehalten werden kann.
Mit einem neuen Verfahren können Mineralogen jetzt diesen Problemen begegnen. Laurent Charlet von der Abteilung für Umweltgeochemie der Universität Grenoble untersuchte dazu winzige Tonminerale, die immer im Erdboden enthalten sind. Der Schlüssel des neuen Reinigungsverfahrens liegt in der atomaren Struktur dieser Minerale begründet. Zu ihrer Überraschung stellten Laurent Charlet und der Mineraloge Dirk Bosbach mit einem Rasterkraftmikroskop am Forschungszentrum Karlsruhe fest, dass die Reaktivität der Kristalloberflächen keineswegs einheitlich ist. Die für die Sanierung zugegebenen Eisen-Ionen lagern sich bevorzugt an molekularen Stufen, die eine Höhe von einem millionstel Millimeter aufweisen, an den Tonmineraloberflächen an und werden dabei äußerst reaktionsfreudig: Während sie selbst oxidiert werden, reduzieren sie im Gegenzug den ebenfalls an der Oberfläche angelagerten Schadstoff. Das Resultat: Das Arsen-Ion wird von dem dabei gebildeten eisenhaltigen Kolloid aufgenommen und so aus dem Wasser entfernt.
Die chemische Information im Nanobereich erhielt die Arbeitsgruppe von Laurent Charlet an der europäischen Synchrotron-Anlage in Grenoble, sowie der dortigen Neutronen-Quelle. Damit konnte er die Art und Anordnung der Atome und Ionen während der Adsorption und Kolloidbildung bestimmen. Im Karlsruher Rasterkraftmikroskop konnten die Forscher die Bildung der nanoskopischen Eisen-Kolloide genau nachvollziehen und somit den Reaktionsmechanismus aufklären. Mit diesem Mikroskop wird die hohe Auflösung erzielt, indem eine haarfeine Sensorspitze ähnlich einer Plattenspielernadel, die eine Schallplatte abspielt, über die Probenoberfläche gleitet und so einzelne Atome abbildet. Die Aufklärung des Reaktionsmechanismus ist Grundvoraussetzung für die Entwicklung von Sanierungsstrategien.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner: Prof. Dr. Laurent Charlet, CNRS-Université Joseph Fourier (Grenoble-I), Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique, BP53, F-38041 Grenoble Cedex 9. Tel.: 0033-476828020, Fax: 0033-476828101,
E-Mail: laurent.charlet@obs.ujf-grenoble.fr
Kontaktadresse: Deutsche Mineralogische Gesellschaft
Pressereferentin: Dr. Heidi Höfer, Institut für Mineralogie, Universität Frankfurt, Senckenberganlage 28,
60054 Frankfurt am Main. Tel.: 069-798 22549, Fax: 069-798 28066, E-Mail: hoefer@em.uni-frankfurt.de