Tl Nanominerale und ihre ökologische Bedeutung

Thallium (Tl) ist ein giftiges Spurenmetall, das eine ernsthafte Gefahr für die Umwelt bringt. Die zulässigen Tl-Grenzwerte gehören zu den niedrigsten unter den regulierten anorganischen Schadstoffen, das heißt, bereits geringste Mengen sind hochgiftig. Im Rahmen des Projekts TlNanoMin streben wir ein besseres Verständnis dieses nicht- essentiellen Spurenmetalls mit Hilfe der Mineralogie an. Tl wird in zahlreichen Hochtechnologieprodukten wie zum Beispiel in der Optik, Elektronik und der Radiologie verwendet. Es wird nur in geringen Mengen eingesetzt, ist aber aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften ein wichtiger Rohstoff in der modernen Konsumelektronik. In der Natur kommt Tl meistens in Verbindung mit Schwefel, Alumosilikaten und Manganoxiden vor. Bergbau und metallurgische Abfälle sind die Hauptquellen der Tl- Kontamination von Böden sowie Oberflächen- und Grundwasser. In Gebieten, die vom Abbau von Tl-reichen Sulfiderzen betroffen sind, erreichen die Tl-Gehalte in sulfidreichen Minenfällen bis zu 20.000 mg/kg, was im Vergleich mit der Tl-Konzentration in Ackerböden von etwa 1 mg/kg enorm ist. In solchen Gebieten wird Tl hauptsächlich in sekundären Tl- haltigen Mineralen zurückgehalten. Aus Bergwerkshalden, kontaminierten Böden oder Sedimenten kann Tl ins Grundwasser und so in die menschliche Nahrungskette gelangen. Die Mobilität und Bioverfügbarkeit von Tl in Bergbauabfällen, Böden und Sedimenten hängt von seiner Speziation ab, d. h. von der chemischen Form, in der das Tl zurückgehalten wird. Im Fall von Sekundärmineralen bestimmt ihre Wasserlöslichkeit ihre Affinität, Tl einzudämmen und seine weitere Anziehungskraft zu verhindern. TlNanoMin untersucht die Verwitterungsprozesse und deren nano- und mikrokristalline Produkte in den Tl-reichen Bergbauabfällen, Sedimenten und Böden, mit besonderem Fokus auf Mehrkomponentensysteme, bei denen Tl mit anderen potenziell toxischen Spurenelementen wie Arsen (As), Antimon (Sb) und/oder Quecksilber (Hg) verbunden ist. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir sowohl ausgewählte, natürlich Tl- haltige Erzlagerstätten als auch benachbarte Bergbauabfälle und Technosole aus drei Tl- reichen Fundorten in Europa sowie synthetische mineralähnliche Tl-Verbindungen untersuchen.AusdiesemGrundwerdenwir eine Vielzahl komplementärer Analysetechniken verwenden, um die geochemischen Treiber der Verwitterung in natürlichen Umgebungen zu bewerten. Anhand des TlNanoMin-Projekts wird auch gezeigt werden, welche Bedeutung der Mineralogie und Geochemie für das bessere Verständnis von Umweltrisiken im Zusammenhang mit neu auftretenden Schadstoffen zukommt. Moderne Technologien zur Bestimmung der Schadstoff-Konzentration und deren Einsatz dafür, toxische Stoffe in Böden zu binden und damit, aus Wasser und Nahrung zurückzuhalten, könnten beispielsweise in Hinblick auf die wachsende Bevölkerung und den steigenden Bedarf an Land, Boden und Wasser zu einem festen Bestandteil der Umweltpolitik werden.