Änderung der Schwermetallbindungsformen in thermisch behandeltem Bodenmaterial:
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Köln
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Seite
Kurzfassung 5
Abstract 5
Vorwort 6
1. Einleitung 7
2. Ziel der Untersuchungen 14
3. Schwermetallbindung und -Mobilisierung in Bodenmaterialien 16
3.1 Mechanismen der Schwermetallfixierung in
Bodenmaterialien 17
3.1.1 Adsorption und Kationenaustausch 17
3.1.2 Ausfällung durch Überschreiten des
Löslichkeitsprodukts 21
3.1.3 Mitfällung an Mineralphasen (Kopräzipitate) 21
3.2 Mobilisierungsmechanismen von Schwermetallen
in Bodenmaterialien 21
3.2.1 Veränderung der pH-Werte 22
3.2.2 Mikrobielle Tätigkeit 22
3.2.3 Veränderung der Redoxverhältnisse 23
4. Material 23
4.1 Kriterien zur Auswahl der Materialien 23
4.2 Zusammensetzung und Inhaltsstoffe der Boden-
materialien 24
4.3 Probenvorbehandlung 24
4.4 Thermische Behandlung der Bodenmaterialien 25
5. Untersuchungsmethoden 25
5.1 Bestimmung der Bodenacidität 25
5.2 Korngrößenverteilung 25
5.3 Kationenaustauschkapazität 25
5.4 Bestimmung des Karbonatgehaltes 26
5.5 Bestimmung der Gehalte an organischem Kohlenstoff 27
5.6 Atomadsorptionsspektroskopie (AAS) 27
5.7 Plasmaemissionsspektroskopie (ICP) 28
5.8 Reinheit der verwendeten Reagenzien und Geräte 28
5.9 Mineralogische Untersuchungen 29
5.9.1 Röntgendiffraktometrische Analysen 29
5.9.2 Bodendünnschliffe 30
5.9.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 30
6. Sequentielle Extraktionsverfahren 30
6.1 Allgemeines 30
6.2 Wahl der Extraktionsmethode 32
6.3 Durchführung der sequentiellen Extraktion 35
7. Untersuchungsergebnisse 38
7.1 Vergleichbarkeit von in Drehrohr-und Muffelofen
gebrannten Bodenmaterialien 38
7.2 Charakterisierung der Bodenmaterialien 39
7.2.1 Bodenacidität der Bodenmaterialien 39
7.2.2 Korngrößenverteilung 43
7.2.3 Kationenaustauschkapazitât der Boden-
materialien 48
7.2.4 Karbonatgehalt der Bodenmaterialien 51
7.2.5Organische Substanz der Bodenmaterialien 53
7.3 Chemische Ausgangszusammensetzung der
Bodenmaterialien 55
7.3.1 Schwermetallgesamtgehalte der thermisch
behandelten Bodenmaterialien 58
7.4 Bewertung der Schwermetallgesamtgehalte der
unbehandelten und thermisch behandelten
Bodenmaterialien 61
7.5 Mineralogische Ergebnisse 63
7.5.1 Probleme der mineralogischen Analysen 65
7.5.2 Ergebnisse 66
7.5.3Zusammenfassung und Bedeutung der
Ergebnisse für eine Schwermetallbindung 72
7.6 Voruntersuchungen über die Änderung der Schwer-
metallbindungsformen durch thermische Behandlung 76
7.6.1 Versuchsbeschreibung 77
7.6.2 Ergebnisse der Voruntersuchungen 77
7.7 Bindungsformen der Schwermetalle in unbehandelten
und thermisch behandelten Bodenmaterialien 81
7.7.1 GleyAa-Gr 82
7.7.2 PodsolAe-Bs 87
7.7.3 Braunerde Ap 92
7.8 Thermisches Verhalten der Schwermetallfraktionen 97
7.8.1 Wasserlösliche SM 97
7.8.2 Adsorptiv gebundene SM 99
7.8.3 Karbonatisch gebundene SM 104
7.8.4 An organische Substanzen gebundene SM 109
7.8.5 Oxidisch gebundene SM 115
7.8.5.1 An schlecht kristalline Oxide gebundene SM 115
7.8.5.2 An kristalline Oxide gebundene SM 121
7.8.5.3 Königswasserlösliche SM 128
7.8.6 Silikatisch gebundene SM 133
7.9 Tendenzielles Bindungsverhalten der Schweemetalle
Cd, Cu, Zn, Pb, Ni und Cr bei thermischer Behandlung 139
7.10 Bewertungsverfahren über das Mobilitätsverhalten
und die Verfügbarkeit von thermisch behandelten,
schwermetallhaltigen Bodenmaterialien 145
8. Zusammenfassung 150
9. Dank 154
10.Literaturverzeichnis 155
Anhang 166
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