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Geothermalwässer sind eine der wichtigsten Quellen im geochemischen Arsen-Kreislauf. Untersuchungen konzentrieren sich häufig auf Arsenit und Arsenat, die sich nach dem Austritt aus Geothermalquellen weit ausbreiten und z.B. die Qualität von Trinkwasser-Aquiferen negativ beeinflussen können. Erst kürzlich wurde gezeigt, dass nicht Arsenit und Arsenat, sondern Thioarsenate (AsVSnO4-n3-; n = 1 - 4), die sich aus Arsenit und reduziertem Schwefel bilden, die häufigsten Arsenspezies an Geothermalquellen sind. Allerdings ist deren Ausbreitung durch Reaktivität gegenüber Sauerstoff begrenzt. Für das vorliegende Projekt postulieren wir, dass Methylierung ein viel häufigerer Prozess an Geothermalquellen ist als bisher angenommen und dass methylthiolierte Arsenate signifikanten Anteil am Gesamtarsengehalt haben, v.a. bei leicht saurem pH und hohen Gehalten an Sulfid und gelöstem organischem Kohlenstoff. Wir postulieren weiter, dass methylthiolierte Arsenate im Vergleich zu anorganischen Thioarsenaten geringere abiotische und mikrobielle Umwandlungen zeigen und im Vergleich zu Arsenit und Arsenat geringere und langsamere Sorption an Eisenminerale und organische Substanz. All dies würde zu einem potentiell hohen Austrag aus Geothermalgebieten führen. Um unsere Hypothesen zu testen, werden wir an zwei Geothermalgebieten in China (Rehai, Yunnan und Daggyai, Tibet) Arsenspezies an den Quellen bestimmen und ihre Umwandlung entlang der natürlichen Abflusskanäle sowie in on-site Inkubationsstudien verfolgen. Wir werden dabei auch klären, welche anderen abiotischen oder biotischen Faktoren zur Arsenspeziesumwandlung beitragen. Im Labor werden wir methylthiolierte Arsenate synthetisieren und ihre Bildung und Stabilität unter verschiedenen S/As Verhältnissen, Temperaturen, pH und in Anwesenheit von Oxidationsmitteln untersuchen. Desweiteren werden wir Ausmaß und Kinetik von Sorption an häufig vorkommenden Eisenmineralen (Ferrihydrit, Goethit, Mackinawit, Pyrit) und an einer organischen Modelsubstanz untersuchen. Um natürliche Bedingungen besser abzubilden, werden wir das Sorptionspotential für methylthiolierte Arsenate auch an natürlichen Sedimenten von Geothermalquellen und ihren Abflusskanälen bestimmen. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit zwischen Prof. Dr. Britta Planer-Friedrich (Deutschland), Expertin für Thioarsenchemie und -analytik, und Prof. Dr. Qinghai Guo (China), Experte für Geothermalwasserchemie, durchgeführt. Die Zusammenarbeit schliesst gemeinsam betreute Promotions- und Masterarbeiten ein, gemeinsame Geländearbeiten in China und Laborarbeiten in Deutschland, ein kickoff meeting in Deutschland sowie ein Abschlusstreffen in China. Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, ein neues Modell für die Bildung, den Transport und die Umwandlung von Arsenspezies in Geothermalgebieten zu entwickeln sowie das mögliche Vorkommen von methylthiolierten Arsenaten auch für andere natürliche Systeme vorhersagen zu können.
Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Trinkwasser können negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Konsumenten haben und führen zu einem erhöhten Risiko für Korrosionen im Leitungsnetz. Aufgrund dessen schreibt die Trinkwasserverordnung einen Grenzwert von 240 mg/l vor. Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Grundwasser, die eine spezielle Aufbereitungstechnik erfordern, kommen vor allem durch den Einfluss von Tagebauaktivitäten zustande. Im ausgehobenen Kippenmaterial kommt es zur Oxidation des Pyrits, was nach der Verfüllung der Gruben zu einem Anstieg der Sulfat-, Calcium- und Schwermetallkonzentration im Grundwasser führt. In betroffenen Grundwasservorkommen in Deutschland wurden Konzentrationen von bis zu 2500 mg/l Sulfat gemessen. Die Nanofiltration ist eine mögliche Aufbereitungstechnologie, die die Grundwassernutzung in derart beeinträchtigten Standorten auch nach der Verfüllung der Gruben erlaubt. Es wird erwartet, dass die Nanofiltration im Vergleich zu den anderen in Frage kommenden Technologien Ionenaustauscher, Destillation, Elektrodialyse und Umkehrosmose vor allem bei höheren Sulfatkonzentration in der Größenordnung >1000 mg/l das wirtschaftlichste Verfahren darstellt. In dem Projekt Nanofiltration zur Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung wird die Aufbereitung mittels Nanofiltration experimentell im Labor- und Pilotmaßstab untersucht. Es wird dabei schwerpunktmäßig ein Standort betrachtet, der im Einflussgebiet des Braunkohletagebaureviers Inden I liegt und derzeit Sulfatkonzentrationen von 1000-1500 mg/l in einem Trinkwasserbrunnen aufweist. Neben der Untersuchung der Nanofiltration an sich wird eine Konzentrataufbereitung mittels CaSO4-Kristallisation auf ihre Effektivität geprüft.
Arsen und Quecksilber sind zwei hochgiftige Elemente, die das Grundwasser als Trinkwasserquelle weltweit gefährden. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation haben mindestens 140 Millionen Menschen in 50 Ländern arsenverseuchtes Wasser getrunken. Während beide Elemente in Asien, Süd- und Nordamerika und Europa ausgiebig untersucht wurden, hat man sich auf dem afrikanischen Kontinent kaum damit beschäftigt. Das Nigerdelta ist das Herz der Erdölindustrie in Nigeria. Nigeria ist der größte Erdgasproduzent in Afrika, der sechstgrößte Rohölexporteur weltweit und verfügt über die zweitgrößten Ölreserven auf dem afrikanischen Kontinent. In den letzten 50 Jahren sind in der Niger-Delta-Region schätzungsweise 13 Millionen Barrel Rohöl ausgetreten. Da bekannt ist, dass sowohl As als auch Hg im Rohöl vorkommen oder bei Ölaustritten ins Grundwasser gelangen, schlagen wir die erste Studie über As und Hg in Nigerias ölproduzierender Region vor, mit dem Ziel, wichtige Informationen für eine nachhaltige und sichere Nutzung des Grundwassers zu liefern. Dies stellt eine einzigartige Gelegenheit dar, die Grundwasserkontamination im Zusammenhang mit der umfangreichen Kohlenwasserstoffproduktion zu untersuchen und die Ergebnisse auf andere Standorte mit ähnlichem Vorkommen zu extrapolieren. Das Hauptziel wird sein, die Prozesse zu verstehen, die die Quelle, den Transport und den Verbleib von As und Hg im Grundwasser kontrollieren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Feld- und Laborstudien durchgeführt, um die Möglichkeit erhöhter As- und Hg-Konzentrationen im Grundwasser vorherzusagen. Außerdem werden wir Entfernungstechniken evaluieren, die einfach, aber effizient sind und im Haushaltsmaßstab eingesetzt werden können. Vier Hypothesen treiben die Studie an:1. Die Einleitung von Abwässern aus der Öl- und Gasproduktion in den Grundwasserleiter erhöht potenziell die Konzentration von As und Hg im Grundwasser2. Ein Konzentrationsanstieg von Hg und As im Grundwasser ist möglich, wenn die Grundwasserleitermatrix geogenes Hg und As enthält.3. Mobilisierung von geogenem Hg und As aus Sulfidmineralen (z. B. Pyrit) und natürlichem organischem Material aufgrund von Oxidation durch Sauerstoff, der entweder durch natürliche oder anthropogene Prozesse in den Grundwasserleiter eingebracht wird.4. Manuelle Filter aus Messinggranulat und Eisenoxid entfernen As und Hg aus dem Grundwasser.
Die Versorgung von kritischen und energie-kritischen Elementen für die Energiewende wird zu einer immer größeren Herausforderung. Viele dieser Metalle und Halbmetalle werden hauptsächlich als Nebenprodukt gewonnen und sind somit stark von den Hauptabbauprodukten abhängig. Der beträchtliche Einfluss dieser Elemente auf den Energie- und Wirtschaftssektor der Europäischen Union macht sie strategisch bedeutend. Daher muss die Abhängigkeit von Ländern wie China reduziert werden um die Rohstoffversorgung zu sichern, da politische Spannungen den Import beeinträchtigen können, was zu Versorgungsengpässen führen kann. Folglich muss der europäische Kontinent auf Anreicherungen wirtschaftlich wichtiger Elemente neu untersucht werden.Thrakien in NE Griechenland stellt ein Beispiel für solch eine Zone mit hohen Gehalten an Metallen und Halbmetallen (z. B. Cu, Ga, Ge, Se, Mo, Sb, Te, Re, Au and Bi) dar. Die Lagerstätten treten in unterschiedlicher Krustentiefe auf, von porphyrischen Systemen in der direkten Umgebung einer Magmenkammer zu epithermaler Mineralisation bis zur Oberfläche. Regionale Unterschiede in der Mineralogie der Lagerstätten wurden beschrieben, die erzbildenden Prozesse der porphyrisch-epithermalen Systeme sind aber insbesondere im Hinblick auf die Spurenelementchemie schlecht verstanden. Die magmatischen und hydrothermalen Voraussetzungen, die zur Bildung eines solchen mineralisierten Vulkanbogens führen sind umstritten, aber essentiell um neue Anreicherungen von Spurenmetallen in der kontinentalen Kruste zu identifizieren. Die Metall- und Halbmetallzusammensetzung von plutonischen und vulkanisch/sub-vulkanischen Gesteinen wird neue Ergebnisse zu den magmatischen Prozessen in der tieferen Kruste und während des Magmenaufstiegs liefern; Bereiche wo es zur Bildung porphyrisch-epithermaler Systeme kommen kann. Dies ermöglicht es Prozesse der Magmenentgasung und Sulfidsättigung sowie Segregation, als Vorkonzentrat in der mittleren bis unteren Kruste, als einen grundlegenden Prozess für die Mineralisation in kontinentalen Vulkanbögen zu identifizieren. Pyrit oder Magnetit treten in allen wichtigen metallführenden Adern im flacheren Hydrothermalsystem auf. Hochauflösende Spurenelementanalytik an diesen Mineralen wird einen 3D-Einblick in die erzbildenden Prozesse geben, d.h. vertikal und lateral in der Kruste. Die (in situ) S Isotopie von hydrothermalem Pyrit wird zu einem besseren Verständnis der Interaktion des magmatischen und hydrothermalen Systems führen. Die kombinierte Untersuchung von magmatischen und hydrothermalen Prozessen macht diesen Antrag einzigartig und wird neue grundlegende Informationen über die Quelle, Fraktionierung und Ausfällung von S, Metallen und Halbmetallen liefern, wodurch die magmatischen und hydrothermalen Voraussetzungen für die Anreicherung von kritischen und energie-kritischen Elementen in einem mineralisierten kontinentalen Vulkansegment in Europa definiert werden können.
This dataset contains a compilation of the sulfur isotopic composition of pyrite from outcrop and sediment cores over the past 165 million years. The compilation includes 3754 data points from 94 publications, compiled in 2020, 2021, and 2023. The data was collected in order to investigate the relationship between the sulfur isotopic composition of pyrite and depositional environment over the Cenozoic and Late Mesozoic, and has global spatial coverage. Compiled sediment core data includes the sulfur isotopic composition of pyrite, age, water depth, location, methane content, lithology, and total organic carbon. Compiled outcrop data includes the sulfur isotopic composition of pyrite, age, generalized water depth based on sedimentological criteria, and lithology.
Dieses Forschungsprojekt untersucht die Herkunft und Entwicklung erzbildender Flüssigkeiten und Formationsmechanismen an einer der bedeutendsten Zinn-Kupfer-Zink-Blei-Lagerstätte, der Neves Corvo in Portugal, in Verbindung mit Flüssigkeits- und Schmelzeinschlüssen und numerischen Simulationen. Dies ist ein wichtiges Forschungsprojekt, das dem Verständnis und der Entwicklung von Mineralressourcen im gesamten iberischen Pyritgürtel und ähnlichen Provinzen einen erheblichen Mehrwert verleihen wird.
This data set includes broadband (1e-4 to 1e5 Hz) frequency-dependent, complex electrical conductivity data, which have been measured in the laboratory by means of the spectral induced polarization (SIP) method on 28 oriented black shale and mudstone samples. Porosity, density and plug images are provided as accompanying information. The rock material originates from the Moffat Shale Group sampled from two shallow boreholes in Monaghan County, Ireland. Among the plug samples, 9 oriented pairs are used to derive anisotropy information of the frequency-dependent, complex electrical conductivity. The data have been processed by means of a Debye decomposition approach. The anisotropy is then determined by utilizing the foliation dip angle assuming tilted transverse isotropic conditions.
The stable isotopic composition of pyrite (δ34Spyrite) and barite (δ34Sbarite, δ18Obarite) in marine sedimentary rocks provides a valuable archive for reconstructing the biogeochemical processes that link the sulfur, carbon, and iron cycles. Highly positive δ34Spyrite values that exceed coeval unmodified seawater sulfate (δ34Spyrite > δ34SSO4(SW)), have been recorded in both modern sediments and ancient sedimentary records and are interpreted to result from various biotic and abiotic processes under a range of environmental conditions. A host of processes, including basin restriction, euxinia, low seawater sulfate, dissimilatory microbial sulfate reduction, sulfide reoxidation, and sulfur disproportionation, have been suggested to account for the formation of highly positive δ34Spyrite values in marine environments. Significantly, determining which of these factors was responsible for the pyrite formation is impeded by a lack of constraints for coeval sulfate, with relatively few examples available where δ34Spyrite and proxies for δ34Ssulfate values (e.g., barite) have been paired at high resolution. In the Selwyn Basin, Canada, the Late Devonian sedimentary system is host to large, mudstone-hosted bedded barite units. These barite units have been interpreted in the past as distal expressions of SEDEX mineralization. However, recent studies on similar settings have highlighted how barite may have formed by diagenetic processes before being subsequently replaced during hydrothermal sulfide mineralization. Coincidentally, highly positive δ34Sbarite values have been recorded in such barite occurring coevally with pyrite in diagenetic redox front, where sulfate reduction is coupled to anaerobic oxidation of methane (SR-AOM) at the sulfate methane transition zone (SMTZ). The mechanisms of sulfur cycling and concurrent processes are, nevertheless, poorly constrained. Grema et al. (2021) integrate high-resolution scanning electron microscopy petrography of barite (+ associated barium phases) and pyrite, together with microscale isotopic microanalyses of δ34Spyrite, δ34Sbarite, and δ18Obarite of selected samples from the Late Devonian Canol Formation of the Selwyn Basin. Samples containing both barite and pyrite were targeted to develop paired isotopic constraints on the evolution of sulfur during diagenesis. We have focused on the precise mechanism by which highly positive δ34Spyrite values developed in the Canol Formation and discuss the implications for interpreting sulfur isotopes in similar settings. This data report comprises microscale secondary ion mass spectrometry (SIMS) analyses of the isotopic compositions of pyrite (δ34Spyrite; n= 200) and barite (δ34Sbarite; n= 485, δ18Obarite; n= 338) in nine stratigraphic sections of the Northwest Territories’ part of the Selwyn Basin. Microdrills of regions of interest (n= 54) were made on polished sections to obtain suitable subsamples, using a 4 mm diameter diamond core drill. Several representative subsamples were cast into 25 mm epoxy pucks, together with reference materials (RMs) of pyrite S0302A (δ34S V-CDT = 0.0 ± 0.2‰ (Liseroudi et al., 2021)) and barite S0327 (δ34SV-CDT = 11.0 ± 0.5 ‰; δ18OV-SMOW = 21.3 ± 0.2 ‰ (Magnall et al., 2016)). Microscale isotopic analyses were carried out using Cameca IMS1280 large-geometry secondary ion mass spectrometer (SIMS) operated in multi-collector mode at the NordSIMS laboratory, Stockholm, Sweden. External analytical reproducibility (1 σ) was typically ± 0.04‰ δ34S for pyrite, ± 0.15‰ δ34S, and ± 0.12‰ δ18O for barite. The sample identification, location, and depth are reported in the data files.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 55 |
| Land | 7 |
| Wirtschaft | 4 |
| Wissenschaft | 30 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Förderprogramm | 55 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 58 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 51 |
| Englisch | 14 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 1 |
| Keine | 42 |
| Webseite | 15 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 52 |
| Lebewesen und Lebensräume | 51 |
| Luft | 31 |
| Mensch und Umwelt | 58 |
| Wasser | 45 |
| Weitere | 58 |