Bromine and iodine in plant-soil systems - Wishkerman, Asher (2006)
Brom und Jod kommen in von Folge sowohl natürlichen als auch anthropogenen Prozessen (z.B.Verdunstung von Meerwasser, Verbrennung von Biomasse) als Spurenelemente in der Biosphäre vor. Obwohl das Verhalten von Halogenen in der Umwelt intensiv untersucht worden ist, bestehen nach wie vor große Lücken im Verständnis ihres Verhaltens, ihrer Verteilung und ihrer Bindungsformen in terrestrischen Milieu. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung natürlicher Anreicherungsprozesse von Halogenen in terrestrischen Milieu, sowie der Wechselbeziehungen zwischen Halogenen, Boden, Streu und Pflanzen. Sowohl terrestrische Pflanzen als auch Böden vermögen den natürlichen Halogen-Kreislauf entscheidend zu beeinflussen, indem sie sowohl als Speichermedium (Senke) als auch als Emittent (Quelle) einer vielzahl von Halogen-Spezies dienen. Das Verhalten von Brom und Jod wurde während des einjährigen Lebenszyklus (vom Samen bis zur Zersetzung) von Weidelgras (Lolium multiflorum) untersucht. Darüber hinaus wurden Blätter von Buchen (Fagus Sylvatica) unter aborbedingungen zersetzt, um diese Ergebnisse mit denen von Abbauprozessen unter natürlichen Umweltbedingungen zu vergleichen. Die Verteilung von Brom und Jod in Boden, Bodenlösung, Ausgangsgestein, Niederschlag, Blättern und Streu wurde in zwei Wald-Gebieten in der Umgebung von Heidelberg (Deutschland) untersucht. Zur Quantifizierung der Halogene kamen verschiedene Methoden zum Einsatz, unter ihnen INAA, XRF, ICP-MS und IC/ICP-MS. Während der Weidelgras-Zersetzung werden die beiden Halogene sowohl in organischer, als auch anorganischer Form freigesetzt Brom in überwiegend flüchtiger Form (bis zu ~80%), während kleine Mengen im Detritus verbleiben (bis zu ~2,6%) und die restliche Menge ausgewaschen wird. Das Verhalten von Jod während der Zersetzung ist weniger schlüssig und bedarf weiterer Untersuchungen. Bei der Verrottung von Buchen-Blättern zeigt sich für die Freisetzung von Brom ein anderes Muster als bei der Weidelgras-Verrottung, was auf die Bedeutung der Eigenschaften des jeweiligen Streus hinweist. Brom- und Jod-Konzentrationen in den untersuchten Bodenprofilen reichen von 0,6 μg/g bis 15 μg/g und die in den Bodenlösungen von 0,5μg/l bis 43μg/l. Dabei ist eine Abhängigkeit vom jeweiligen Bodenhorizont zu beobachten. Im Oberboden (reich an organischem Material) sind die Halogene bevorzugt in organischen Bindungsformen zu finden (zwischen 60 und 100%), während deren Anteil im Verlauf des Bodenprofils nach unten hin abnimmt. Bei einem der untersuchten Waldgebiete stellt die atmospärische Deposition die Quelle für Brom und Jod dar, während im zweiten Waldgebiet eine zusätzliche Beeinflussung durch das Ausgangsgestein festzustellen ist. Bei der Verrottung von Buchenblättern im Labor war die Bildung flüchtiger Bromver-bindungen geringer (12,9% ± 6.1) als es Berechnungen aus dem gleichen Prozeß unter natürlichen Bedingungen ergaben (24,4%). Man kann daher das Streu selbst als Quelle für Bromverbindungen ansehen. Die vorliegende Arbeit zeigt das Vorhandensein von Halogenen in den Komponenten terrestrischer Ökosysteme, sowie deren Austausch und die Beeinflussung der Halogenverteilung und Bindungsphase durch biologische Prozesse (z.B. Wachstum, Zerfall).