Diese Hausarbeit soll den jahreszeitlichen Verlauf der Phosphatspeziierung und deren Rolle für die Bindung und Freisetzung von Schwermetallen und Eisen beschreiben. Dazu soll geklärt werden, welche Rolle Phosphat aus biologischer und chemischer Sicht in aquatischen Ökosystemen spielt. Da Phosphat in verschiedenen Bindungsformen vorliegt, wobei sowohl Löslichkeit als auch Speziierung und die Bedeutung von Kolloiden stark vom Redoxpotential und vom pH-Wert abhängig sind.
Des Weiteren soll geklärt werden, wie Phosphorverbindungen die Bindung und Freisetzung von Schwermetallen und Eisen in Seen beeinflussen. Im zweiten Teil werden die zuvor beschriebenen Prozesse auf einen dimiktischen See angewendet. Abschließend soll darüber diskutiert werden, welche Auswirkungen die beschriebenen Prozesse für den Nährstoffhaushalt und die Schwermetallverfügbarkeit im See in den verschiedenen Zirkulationsphasen erwartet werden.
Inhaltsverzeichnis
- Zielstellung
- Grundlagen Phosphat
- Phosphat im Gewässer
- Einfluss von chemischen Prozessen auf Phosphat in den Kompartimenten eines aquatischen Ökosystems
- Epilimnion
- Hypolimnion - Sediment - Wasser - Grenzschicht
- Litoral
- Chemische Prozesse in einem dimiktischen See
- Zirkulations- und Stagnationsphasen eines dimiktischen Sees
- Die für Phosphat relevanten chemische Prozesse im dimiktischen See
- Auswirkungen auf Nährstoffhaushalt und Schwermetallverfügbarkeit im See
- Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Hausarbeit befasst sich mit dem jahreszeitlichen Verlauf der Phosphatspeziierung und deren Bedeutung für die Bindung und Freisetzung von Schwermetallen und Eisen in Seen. Sie untersucht die Rolle von Phosphat in aquatischen Ökosystemen aus biologischer und chemischer Sicht, wobei die Abhängigkeit der Löslichkeit, Speziierung und Bedeutung von Kolloiden vom Redoxpotential und pH-Wert hervorgehoben wird. Außerdem wird untersucht, wie Phosphorverbindungen die Bindung und Freisetzung von Schwermetallen und Eisen in Seen beeinflussen. Der zweite Teil der Arbeit wendet diese Erkenntnisse auf einen dimiktischen See an und diskutiert die erwarteten Auswirkungen der beschriebenen Prozesse auf den Nährstoffhaushalt und die Schwermetallverfügbarkeit im See in verschiedenen Zirkulationsphasen.
- Die Rolle von Phosphat in aquatischen Ökosystemen
- Die Abhängigkeit von Phosphatspeziierung und Löslichkeit vom Redoxpotential und pH-Wert
- Der Einfluss von Phosphorverbindungen auf die Bindung und Freisetzung von Schwermetallen und Eisen in Seen
- Die Anwendung der Erkenntnisse auf einen dimiktischen See
- Die Auswirkungen der Prozesse auf den Nährstoffhaushalt und die Schwermetallverfügbarkeit in verschiedenen Zirkulationsphasen
Zusammenfassung der Kapitel
1. Zielstellung
Die Hausarbeit soll den jahreszeitlichen Verlauf der Phosphatspeziierung und deren Rolle für die Bindung und Freisetzung von Schwermetallen und Eisen in Seen beschreiben. Es wird geklärt, welche Rolle Phosphat in aquatischen Ökosystemen spielt, insbesondere die Abhängigkeit von Löslichkeit, Speziierung und Kolloiden vom Redoxpotential und pH-Wert. Zudem wird untersucht, wie Phosphorverbindungen die Bindung und Freisetzung von Schwermetallen und Eisen beeinflussen. Im zweiten Teil werden die Erkenntnisse auf einen dimiktischen See angewendet und die Auswirkungen auf den Nährstoffhaushalt und die Schwermetallverfügbarkeit in verschiedenen Zirkulationsphasen diskutiert.
2. Grundlagen Phosphat
Phosphor ist ein nichtmetallisches Element der 5. Hauptgruppe und das 11. häufigste Element in der Erdkruste. In der Erdkruste liegt es hauptsächlich als Apatit oder Phosphorit vor. Phosphorverbindungen, insbesondere Organophosphorverbindungen, sind essentiell für alle Lebensvorgänge, da sie Bestandteil von Proteinen, Nukleinsäuren und dem Energiestoffwechsel (ATP) sind. Da Phosphor aufgrund seiner hohen Affinität zu Sauerstoff nicht im freien Zustand vorkommt, liegt er in der Natur nur in Form von Phosphaten vor. Phosphate sind die Salze und Ester der Orthophosphorsäure (PO3). Gelöstes Orthophosphat ist biologisch wichtig, da es direkt pflanzenverfügbar ist. Da Phosphat zu schwer löslichen Verbindungen neigt, kann es auf trophischer Ebene zum wachstumslimitierenden Faktor werden.
3. Phosphat im Gewässer
Phosphat wird durch partikulären atmosphärischen Niederschlag, Verwitterung von Gesteinen und anthropogene Einträge aus Industrie, Haushalt und Landwirtschaft in Gewässer eingetragen. In Gewässern liegt Phosphat in drei Fraktionen vor: gelöstes anorganisches Phosphat (Orthophosphat), organisch gelöstes Phosphat und organisch partikuläres Phosphat. Orthophosphat ist eine dreibasige Säure, deren Salze in primäre (Dihydrogenphosphat), sekundäre (Hydrogenphosphat) und tertiäre Phosphate eingeteilt werden können. Die Dissoziation von Orthosphosphorsäure in Wasser wird durch die Dissoziationskonstante beschrieben.
4. Einfluss von chemischen Prozessen auf Phosphat in den Kompartimenten eines aquatischen Ökosystems
4.1. Epilimnion
Das Epilimnion ist der Bereich des Gewässers, in dem Photosynthese stattfinden kann, was den Verbrauch von Nährstoffen, darunter Phosphat, zur Folge hat. Orthophosphat wird von photoautotrophen und anderen Organismen aufgenommen.
4.2. Hypolimnion - Sediment - Wasser - Grenzschicht
4.3. Litoral
5. Chemische Prozesse in einem dimiktischen See
5.1. Zirkulations- und Stagnationsphasen eines dimiktischen Sees
5.2. Die für Phosphat relevanten chemische Prozesse im dimiktischen See
5.3. Auswirkungen auf Nährstoffhaushalt und Schwermetallverfügbarkeit im See
Schlüsselwörter
Phosphatspeziierung, Schwermetalle, Eisen, aquatische Ökosysteme, Redoxpotential, pH-Wert, Phosphorverbindungen, Bindung, Freisetzung, dimiktischer See, Nährstoffhaushalt, Schwermetallverfügbarkeit, Zirkulationsphasen.
- Arbeit zitieren
- Martina Just (Autor:in), 2007, Jahreszeitlicher Verlauf der Phosphatspeziierung und deren Rolle für die Bindung und Freisetzung von Schwermetallen und Eisen in Seen, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/88696
