Mai 19, 2024

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Die Studie ergab, dass häufig vorkommende Mineralien in roter Erde dazu neigen, mit der Zeit Spurenelemente einzuschließen

Die Studie ergab, dass häufig vorkommende Mineralien in roter Erde dazu neigen, mit der Zeit Spurenelemente einzuschließen

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Spurenelemente sind Nährstoffe wie Zink, die Tiere und Pflanzen in geringen Mengen benötigen, um richtig zu funktionieren. Tiere nehmen Spurenelemente im Allgemeinen über die Nahrung oder durch Umwelteinflüsse auf, während Pflanzen Spurenelemente aus dem Boden beziehen. Wenn wir zu wenig davon zu uns nehmen, kann es zu einem Mangel kommen, aber auch das Gegenteil kann der Fall sein: Zu viele Spurenelemente können giftig sein.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass bis zu 50 % der im Boden und in städtischen Umgebungen vorkommenden Spurenmetalle an Mineralkornoberflächen gebunden sein können, sodass Spurenmetalle praktisch nicht für den Verzehr oder die Exposition verfügbar sind. Forscher der Washington University in St. Louis fragten sich, warum sie dort waren, wo sie waren.

„Wenn Mineralien Spurenelemente binden, gehen wir oft davon aus, dass sie wie ein Schwamm wirken“, sagte Jeffrey J. Catalano, Professor für Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften und Direktor für Umweltstudien in Arts & Sciences. „Aber manchmal binden sie Spurenelemente und lassen sie nicht los. Das ist großartig, wenn es sich um Schadstoffe handelt, aber schlecht, wenn es sich um Mikronährstoffe handelt.“

in einer Studie veröffentlicht Im Magazin Umweltwissenschaft und -technologieCatalano und Greg Ledingham, Ph.D. Ein Kandidat in seinem Labor entdeckte, dass ein weit verbreitetes Mineral namens Goethit – ein eisenreiches Mineral, das im Boden, der die Erde bedeckt, reichlich vorhanden ist – im Laufe der Zeit dazu neigt, Spurenmetalle in seine Struktur einzubauen und die Mineralien so zu binden, dass sie aus dem Umlauf ausgeschlossen werden .

Die Forscher fanden heraus, dass der Anteil der Spurenelemente, die sich an Goethit binden, mit der Größe der Ionen steigt. Bis zu 70 % des Nickels, das Spurenmetall mit dem kleinsten Ionenradius in dieser Studie, war nicht rückgewinnbar, während nur 8 % des Cadmiums irreversibel an Goethit gebunden waren.

„Um zu untersuchen, wie Spurenmetalle auf Mineraloberflächen haften und zurückgehalten werden, mussten Geochemiker in der Vergangenheit chemische Bedingungen auf eine Art und Weise dramatisch verändern, die für reale Systeme unrealistisch oder realistisch war“, sagte Ledingham, ein Doktorand an der Harvard University. McDonnell Space Science Center. „Eine Änderung des pH-Werts wirkt sich beispielsweise darauf aus, wie sich Moleküle zusammenpacken, und kann sich darauf auswirken, wie sich Mineralien an der Oberfläche binden.

„Wir verwendeten einen neuen Ansatz namens Isotopenaustausch, der es uns ermöglichte, in Echtzeit und unter Bedingungen, die für reale Boden- und Flusssysteme repräsentativ sind, zu verfolgen, wie Metalle Eisenoxyhydroxide binden, trennen und einbauen“, sagte er.

„Unsere Studie legt nahe, dass Eisenoxyhydroxidmineralien wie Goethit als viel bessere Senke für Spurenmetalle dienen könnten als bisher angenommen“, sagte Catalano.

Das Wissen, dass Goethit von Natur aus dazu neigt, im Laufe der Zeit Spurenmetalle einzufangen, könnte Wissenschaftlern helfen, besser vorherzusagen, wie sich bestimmte Schadstoffe durch die Umwelt bewegen, sagten die Autoren der Studie. Es kann auch bedeuten, dass Spurenelemente, die dem Boden auf dem Bauernhof und im Garten zugesetzt werden, nach einigen Monaten an Wirksamkeit verlieren.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Auswirkungen auf die Umwelt gemischt sind: Das Einfangen von Mineralien, die als Schadstoffe wirken, reinigt den Boden und die Wasservorräte, aber Mineralien, die als essentielle Nährstoffe dienen, stehen Pflanzen und anderen Organismen auch nicht zur Verfügung, sagten die Forscher.

Mehr Informationen:
Greg J. Ledingham et al., Irreversible Mineralbindung an Goethit, gesteuert durch die Ionengröße, Umweltwissenschaft und -technologie (2024). doi: 10.1021/acs.est.3c06516

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