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Inorganic geochemistry of sedimentary rocks in the catchment of river Thuringian Saale during the last 600 Ma

A literature retrieval was performed for whole rock geochemical analyses of sedimentary, magmatic and metamorphic rocks in the catchment of River Thuringian Saale for the past 600 Ma. Considering availability and coincidence with paleontological an facies data the following indicators seem suitable to detect environmental and climatic changes: biogenic P for Paleoproductivity, STI Index for weathering intensity, Ni/Co-ratio for redox conditions, relative enrichments of Co, Ba and Rb versus crustal values for volcanic activity at varying differentiation. The Mg/Ca-ratio as proxy for salinity is applicable in evaporites. The binary plot Nb/Y versus Zr/TiO2 indicates a presently eroded volcanic level of the Bohemian Massif as catchment area for the Middle Bunter, whereas higly differentiated volcanics provided source material for Neoproterozoic greywackes. A positive Eu-anomaly is limited to the Lower Bunter and implies mafic source rocks perhaps formerly located in the Bohemian Massif.

Chemical composition and Sr, Nd, Pb isotope ratios of mafic igneous rocks from the Ordovician Saxothuringian basin east of and within the post-Devonian Müncheberg massif, NE Bavaria, Germany

The sampling area is located east (E-domain) and west (W-domain) of the Münchberg gneiss massif, NE Bavaria. Germany. Major and trace element compositions and Sr, Nd, and Pb isotope composition of a selected subset of Ordovician samples and post- Devonian samples of mafic igneous rocks are documented in the Table 1 'E-domain'. Sr, Nd, and Pb isotope composition of selected mafic igneous rocks from the W-domain of Ordovicician, Silurian, and Devonian age are documented together with the previously analysed Rb-Sr, Sm-Nd, U-Th-Pb concentrations (Höhn et. al., 2018, doi:10.1007/s00531-017-1497-2) in the Table 2 'W-domain'.

Entwicklung von Analysenmethoden zur Untersuchung des Meerwassers auf schaedliche Schwermetalle

Es sollen weitere schaedliche Schwermetalle, die bisher im DHI noch nicht hinreichend bearbeitet werden konnten, in die Ueberwachungsprogramme aufgenommen werden. Hierzu zaehlt im Meerwasser mit hoechster Prioritaet die Bestimmung von Blei und Zink durch Invers-Involtametrie, die Bestimmung von Titan, Chrom und Vanadium durch Atomabsorptionsspektrometrie, sowie die Bestimmung von vielen weiteren Elementen durch Totalreflexions- Roentgenfluoreszenzanalyse. Hierzu muessen auch die bewaehrten Probenahmemethoden im Hinblick auf moegliche Kontaminationen bei neu zu untersuchenden Metallen geprueft werden. Alle neuen Verfahren und Untersuchungen dienen unmittelbar dem Ziel, eine regelmaessige Ueberwachung auf die in Zukunft neu hinzutretenden Elemente im Rahmen internationaler und nationaler Verpflichtungen des DHI durch geeignete und erprobte Verfahren sicherzustellen.

Biochemische Anpassung der Pflanzen, insbesondere des Photosyntheseapparates an die Wirkung von Pestiziden auf photosynthetische Reaktionen

Der Photosyntheseapparat besitzt bei vielen Pflanzen eine grosse modifikativische Plastizitaet, welche eine kurzfristige Akklimatisation an wechselnde Umweltbedingungen gestattet. Es kommt zu einer Vielzahl von oekologischen Abwandlungen der Blaetter als photosynthetisches System. Solche Anpassungen lassen sich auch bei einzelligen Algen beobachten und in vereinfachten Systemen bearbeiten. Unsere Untersuchungen der letzten Jahre zeigen, dass es sich bei den Anpassungen an unterschiedliche Lichtbedingungen um komplexe, ausbalancierte Veraenderungen vieler struktureller und enzymatischer Komponenten handelt. Hierzu gehoeren vor allem Veraenderungen der Blatt- und Zellanatomie der Enzym- und Redoxsysteme, der Pigmentverhaeltnisse sowie die Thylakoidstruktur der Chloroplasten. Es laesst sich zeigen, dass solche Reaktionen auch durch Pestizide (Kinetik, Essigsaeure, Vanadium, Eisen) induzierbar sind. Im einzelnen wurden folgende Komponenten des Photosyntheseapparates untersucht: Pigmente, Cytochrome, P-700, Chlorophyll-Protein Komplexe, Enzyme des Calcincyclus und des Stickstoffwechsels.

WIR! - rECOmine - LiDoVa, TP3: Validierung und Maßstabsvergrößerung der Herstellung von vanadiumhaltigen Grundchemikalien aus hydrometallurgischen Prozessströmen

WIR! - rECOmine - LiDoVa, TP1: Hydrometallurgische Extraktion und Anreicherung von Vanadium aus LD-Schlacken

WIR! - rECOmine - LiDoVa

Aufarbeitung eines Vanadin- und Chrom-VI-haeltigen Abwassers mittels der Fluessig-Membran-Permeation

Bei der Produktion von Ammonpolyvanadat und Vanadinsaeure faellt ein vanadin- und chromhaeltiges Abwasser an. Es sollen Vanadin und Chrom aus diesem Abwasser gewonnen werden, um einerseits Rohstoffe zurueckzugewinnen und andererseits die Umweltbelastung zu minimieren. Ziel dieser Verfahrensentwicklung ist es, einen wirtschaftlich vertretbaren Prozess zur Reinigung dieses Abwassers zu finden. Die Reinigung wird mittels der Fluessig-Membran-Permeation (FMP) durchgefuehrt. Ergebnisse zur Vanadin-Permeation liegen bereits vor, fuer die Chrompermeation sind noch Voruntersuchungen notwendig. In beiden Faellen werden Pilotanlagen am Institut betrieben.

Metallsalzextraktion

Die Metallsalzextraktion hat ihre industrielle Profilierung in den 40iger Jahren bei der Uranextraktion erlebt. Im weiteren erstreckte sich die Anwendung auf teure Metalle, wie Vanadium, Zirkon, Hafnium, Niob und Tantal. Erst in den 60iger Jahren gelang der Durchbruch mit der Gewinnung von Kupfer aus sehr verduennten Laugen. Heute wird diese Trennoperation grob gesagt fuer das halbe Periodensystem verwendet. Im Zuge von Umweltschutzerwaegungen werden auch immer billigere Metalle, wie z.B. Zink, Arsen, damit behandelt. Der Wert- bzw. Schadmetallgehalt im Abwasser liegt bei dieser Methode i.a. zwischen 0,5 und 20 g/l. Das Ziel dieser Unit Operation ist dabei entweder eine Reinigung eines Elektrolyten von Begleitelementen oder eine Aufkonzentrierung, die eine Weiterbearbeitung oekonomischer werden laesst, sowie die Umwandlung einer Spezies in eine einfacher gewinnbare Form. Aktuelle Probleme, die von uns zur Zeit behandelt werden, ist die Abtrennung des Schadstoffes Arsen aus einem Kupferelektrolyten, eine analoge Gewinnung eines Wertmetalls aus einem Zinkelektrolyten, eine Rueckfuehrung von Nickel, Zink etc. aus Spuelwaessern in der Galvanoindustrie, eine selektive Trennung der Edelmetalle Silber, Kupfer und Polladium sowie eine Aufarbeitung von Nickel aus einer chemischen Reize.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung, Teilprojekt: Mechanismen der Vanadiumanreicherung in Schieferlagerstätten: Erkenntnisse aus einem neuartigen Redox-Tracer (Projekt MoVE)

Der Bedarf an redox-sensitiven Metallen wie Vanadium (V) steigt im Rahmen der Energiewende, da große Mengen dieser kritischen Metalle für die Produktion wiederaufladbarer Redox-Batterien zur Speicherung erneuerbarer Energie benötigt werden. Diese neuen Hightech-Anwendungen in Verbindung mit der aktuellen Verwendung von V in Stahllegierungen erfordern neue V-Quellen, z.B. V in Schieferlagerstätten. Solche V-reichen Lagerstätten sind in Nordamerika, China und Europa bekannt, aber ihre Entstehung ist unsicher. Alle V-reichen Schieferlagerstätten sind organik-reich, es wird angenommen, dass sie sich in begrenzten Becken unter euxinischen (anoxischen und sulfidischen) Bedingungen bilden. Es gibt anhaltende Debatten über ihre Entstehungsmechanismen: 1) die relative Bedeutung einer Meerwasser- gegenüber einer hydrothermalen Quelle; und 2) ob sich die Lagerstätten unter einer euxinischen Wassersäule oder in der suboxischen Zone mit einer fluktuierenden oxisch-anoxischen Schnittstelle gebildet haben. Da diese Ablagerungen organik-reich sind, werden auch Mikroorganismen bei der Anreicherung von Metallen vermutet, was jedoch wenig erforscht ist. Das Projekt MoVE wird neue Entwicklungen in der Isotopengeochemie und die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Mikrobiologen innovativ kombinieren, um diese Debatten voranzubringen. Ein zentraler Schwerpunkt dieses Projekts ist die Anwendung des neuartigen V-Isotopen-Redox-Proxys auf V-Schieferlagerstätten an zwei Orten: die Jangtse-Plattform in Südchina und das Selwyn-Becken in Nordwest-Kanada. Vanadium-Isotope sind ein leistungsfähiger Redox-Anzeiger, da ihre Isotopensignatur mit der Ausfällung von V unter oxischen, anoxischen und euxinischen Wassersäulen verknüpft ist. Darüber hinaus gibt es eindeutige V-Isotopensignaturen für V-Mineralisation in hydrothermal überprägten Sedimenten. Diese neue V-Isotopendaten wird quantitative Beweise zur Klärung der Frage zur V-Quelle (hydrothermal bzw. Meerwasser) liefern. Wenn die Daten keine hydrothermale V-Quelle anzeigen, werden die V-Isotopendaten zeigen, ob die Wassersäule dauerhaft oxisch, anoxisch bzw. euxinisch war oder zwischen diesen Redoxzuständen oszillierte. Um die Rolle von Organik und Mikroorganismen bei der Anreicherung von Metallen besser zu verstehen, erfolgt ein interdisziplinärer Ansatz:1) Kombination von V-Isotopen- und Stickstoff-Isotopen-Messungen, um die biologische Produktivität während der Entstehung von V-reichen Schieferlagerstätten zu klären, und 2) Erstellung des ersten V-Isotopen-Datensatzes über experimentelle mikrobielle V-Reduktion. Das Projekt MoVE verfolgt also einen interdisziplinären Ansatz, bei dem das V-Isotopensystem als neuer Redox-Anzeiger mit traditionellen stabilen Isotopen und mikrobiellen V-Reduktionsversuchen kombiniert wird. Dieses Projekt wird Modelle für die Entstehung V-Schieferlagerstätten verfeinern und die Zusammenarbeit zwischen Geologen, Geochemikern und Mikrobiologen vertiefen.

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