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Arsen ist eine der Kontaminanten, die als Umweltgift in der
Öffentlichkeit bekannt ist. Eine akute Gefahr durch Arsen
besteht nur selten, aber die Folgen der chronischen Aufnah-
me sind eher besorgniserregend. In mehreren Überblicksarti-
keln [1,2], die 2014 erschienen sind, haben wir auf fast 200
Seiten den jetztigen Kenntnisstand über die Mineralogie,
Geochemie, Kristallchemie und Thermodynamik der Arsen-
minerale zusammengefasst. Zur Erweiterung dieser Kennt-
nisse tragen wir intensiv bei. In einer der letzten Studien
konnten wir die Kristallstruktur des Minerals Kankit,
FeAsO
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·3.5H
2
O, lösen. Das Mineral kommt oft an den konta-
minierten Lokalitäten vor, ist aber immer feinkörnig und
schwierig zu erkennen. Die Kristallstruktur ist als ein wesent-
liches Identifikationsmerkmal in internationalen Mineralda-
tenbanken enthalten. Durch unsere Arbeiten kann das Mine-
ral Kankit nun besser und zuverlässiger identifiziert werden.
Weil das Mineral sehr feinkörnig ist und die Kristalle gebogen
sind, haben wir die Struktur mit hochauflösender Elektro-
nenbeugung gelöst, einem innovativen Verfahren, das er-
laubt, Kristallstrukturen von Kristallen, die nicht größer als 20
nm sind, zu bestimmen. Dieses Verfahren öffnet uns die Türe
in die Welt der Kristallstrukturen und Kristallchemie der
FORSCHUNG — 105
Abb. 3.
Otiorhynchus raucus
, eine der häufigen Käferspezies auf
der studierten Lokalität (links) und ein Schnitt aus der 3D
chemischen Verteilung mit den Elementen Chrom (rot) und
Kupfer (grün) (rechts). Dieser Schnitt ist zwischen dem Kopf und
dem Thorax des Käfers lokalisiert.
Mineralogie, Geochemie, Kristallchemie und Thermodynamik von Arsenmineralen
Die Wechselwirkungen zwischen lebenden Organismen und
Bergbauabfällen sind vielfältig und enthüllen die vielen Stra-
tegien, die die Organismen entwickelt haben, um sich vor
ungewünschten Stoffen zu schützen. In unseren Arbeiten
beschäftigen uns mit den Reaktionen und der Dynamik der
Elementaufnahme oder -abstoßung durch ausgewählte Or-
ganismen. In einer der letzten Studien haben wir chromrei-
che metallurgische Abfälle untersucht, die neben Chrom
auch erhebliche Konzentrationen von Nickel und Vanadium
aufweisen. Die Abfälle sind chemisch relativ inert, aber ent-
halten viele Natriumsulfatsalze, die in den Sommermonaten
auf den schwarzen, pulverigen Abfällen kristallisieren. Die
mikrobiologische Artengemeinschaft hat sich ausgezeichnet
auf die feindlichen Bedingungen eingestellt. Wir finden meh-
rere bakterielle Spezies, die halofil sind und sich durch ihre
Resistenz gegenüber Chrom bzw. anderen Schwermetallen
auszeichnen. Die Archeen in unseren Proben sind selten und
überraschend acidofil, obwohl die Abfälle pH-neutral sind.
Wir vermuten, dass das Archeen-Vorkommen ein Überrest
aus den ursprünglichen Erzen ist, die möglicherweise ein
saures Milieu hatten. Die Insekten haben auch eigene
Schutzmechanismen, deren Charakter nicht bekannt ist,
aufgebaut. Eine 3-dimensionale chemische Kartierung der
Käfer, die das Leben im Substrat (d. h. im Abfall) verbringen
und sich von den organischen Stoffen im Substrat ernähren,
Bio-Geo-Interaktionen: Der Einfluss von festen metallurgischen Abfällen auf Mikroorganismen und
Makroorganismen (Insekten)
Nanophasen, die in der Umwelt Arsen und andere giftige
Elemente speichern. Schon früher haben wir die thermody-
namischen Eigenschaften des Minerals Kankit und weiterer
Eisen-Arsenate gemessen, und festgestellt, dass das Mineral
metastabil im Bezug zu dem stabilen und häufigeren Eisen-
Arsenat Mineral Skorodit, FeAsO
4
·2H
2
O, ist.
[1] Majzlan J., Fillipi M., Drahota P. (2014): Mineralogy and crystal chemistry of
arsenic. Reviews inMineralogy and Geochemistry, 79. DOI:10.2138/
rmg.2014.79.2.
[2] NordstromD.K., Königsberger E., Majzlan J. (2014): Thermodynamic Proper-
ties for Arsenic Minerals and Aqueous Species. Reviews inMineralogy and Geo-
chemistry, 79. DOI: 10.2138/rmg.2014. 79.4.
hat gezeigt, dass die Käfer in der Lage sind, die biologisch
essentiellen Metalle (z. B. Cu oder Zn) aus dem inerten Ab-
fall zu gewinnen, aber gleichzeitig die Aufnahme der häufi-
geren, aber ungewünschten Elemente, zu unterdrü
c
ken. Das
bedeutet, dass sich nur nicht die biologisch „einfacheren“
Mikroorganismen, sondern auch Makroorganismen schnell
an solche Bedingungen anpassen können und unter diesen
Bedingungen ungestört weiter leben können.
Abb. 2. Feinkörnige, nadelige Kristalle von Kankit (links)
und eine Projektion der Kristallstruktur des Minerals (rechts).