Einflüsse thermodynamischer und kinetischer Faktoren auf die Bildung und Lösung von Calciumphosphaten in komplexen geochemischen Systemen

Description: Bildung von Calciumphosphat (Ca-P) ist ein wichtiger Prozess für den Entzug von Phosphor (P) aus natürlichen Gewässern. Carbonat-Fluorapatit (CFAP) ist eine Hauptsenke für reativen P im Ozean. Lokale Bedingungen begünstigen eine direkte Apatitbildung oder Nukleation von Apatitvorstufen. Präzipitation und Lösung dieser Minerale lassen sich jedoch infolge wechselwirkender thermodynamischer und kinetischer Faktoren nur schwer prognostizieren. Dieses Projekt untersucht Effekte dieser Faktoren auf die Präzipitation und Lösung von Ca-P, indem Sediment- und Porenwasseranalysen, experimentelle Ansätze und geochemische Modellierung mit modernsten Analysetechniken zur P-Speziierung verbunden werden. Zentrale Ziele sind eine (i) Analyse der P-Speziierung in Ostseesedimenten; (ii) Abschätzung der Präzipitationszeit von Ca-P in Meer- und Brackwasser unter verschiedenen Bedingungen mittels eines Nukleationsassays; (iii) Löslichkeitsbestimmung von Ca-P-Mineralen in Sediment-Wasser-Systemen unter Meer-, Brackwasser- und Frischwasserbedingungen mittels eines Lösungsassays; (iv) Identifizierung der Rolle von Apatitvorstufen in der P-Diagenese; (v) Verifizierung der Ergebnisse mittels geochemischer Modelle und Kreuzvalidierung der Nachweismethoden. Der Nachweis einzelner Ca-P Minerale erfolgt durch chemische und synchrotronbasierte Methoden sowie begleitende elektronenmikroskopische Untersuchungen und Elektronenstrahlmikroanalyse. Diese Ansätze werden, zusammen mit der Methodenvalidierung, zur Aufklärung der P-Diagenese und P-Dynamik in komplexen Umweltsystemen beitragen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Calciumphosphat ? Carbonat ? Geochemie ? Phosphor ? Brackwasser ? Betriebswasser ? Chemische Analyse ? Feststoff ? Regenwasser ? Porenwasser ? Prognose ? Prognosedaten ? Vorläufersubstanz ? Analyseverfahren ? Hydrochemie ? Prognosemodell ? Wirkungsanalyse ? Sediment ? Meeresgewässer ? Modellierung ? Sedimentdynamik ? Chemische Reaktion ? Mineral ? Standortbedingung ? Gewässer ? Gesteinsbildung ? Analytik ? Mikrosonde ? Speziation [Chemie] ? Thermodynamik ? Wechselwirkung ?

Region: Schleswig-Holstein

Bounding boxes: 9.75° .. 9.75° x 54.2° .. 54.2°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2015-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: The influence of thermodynamic and kinetic factors on the formation and dissolution of calcium phosphates in complex geochemical systems
  Description: Formation of calcium phosphate (Ca-P) is an important process in removing phosphorus (P) from natural waters, with carbonate fluorapatite (CFAP) being a major sink for reactive P in the ocean. Local conditions may either favor direct apatite formation or nucleation of apatite precursors. In situ precipitation and dissolution of these minerals are, however, difficult to predict owing to the interplay between thermodynamic and kinetic factors. This project assesses effects of these factors on Ca-P precipitation and dissolution by combining conventional sediment and pore-water analyses, experimental approaches and geochemical modelling with state-of-the-art techniques for determining solid-phase P speciation. Main objectives are to (i) determine P speciation in Baltic Sea sediments; (ii) estimate the time of Ca-P precipitation in sea and brackish water under different experimental conditions using a nucleation assay; (iii) determine solubilities of Ca-P phases in sediment-water systems using a dissolution assay that mimics marine, brackish and freshwater conditions; (iv) identify the role of apatite precursors during P diagenesis; (v) verify results using geochemical models and cross-validate analytical methods. Techniques for determining Ca-P phases include chemical and synchrotron-based methods with accompanying scanning electron microscopy and electron microprobe analysis. These approaches will, together with the method validation, contribute to better understand P dynamics and P diagenesis in complex natural environments. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1074019

Status

Aktiv

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