Modellversuche zur natürlichen abiotischen Bildung von Organohalogenen

Die Bedeutung leichtfluchtiger halogenierter Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Chlormethan, Brommethan und Iodmethan, als Vorlauferverbindungen fur ozonzerstorende Substanzen in der Atmosphare ist seit der Entdeckung des Ozonlochs intensiv untersucht worden. Im Mittelpunkt des offentlichen Interesses steht vor allem der anthropogene Eintrag der Organohalogenverbindungen in die Umwelt. Bei naherer Betrachtung wird allerdings deutlich, dass daruber hinaus weitaus grosere naturliche Quellen fur diese Verbindungen existieren. So tragen Waldbrande, hohere Pflanzen, Ozeane, Pilze, Nutzung fossiler Brennstoffe und abiotische Bildungsvorgange zur Emission der Monohalomethane bei. Eine rechnerische Gegenuberstellung der Quellen und Senken zeigt jedoch auch, dass es weitere bisher nicht identifizierte Quellen fur leichtfluchtige Organohalogenverbindungen geben muss. Im Zuge dieser Dissertation wird an die bisherigen Untersuchungen zur naturlichen abiotischen Entstehung der Organohalogenverbindungen in Boden angeknupft. Mit Hilfe eines chemischen Modellsystems, bestehend aus einer organischen Verbindung, einem Oxidationsmittel und einem Halogenid in wassriger Losung, wird der Einfluss verschiedener Oxidationsmittel wie Mangan(III)- Acetat, Mangandioxid, Eisen(III)-Sulfat, Kupfer(II)-Chlorid und Quecksilber(II)-Chlorid auf die Bildung von Organohalogenen und die Intensitat der Reaktion untersucht. Es kann grundsatzlich eine Produktion verschiedener halogenierter Kohlenwasserstoffe nach Einsatz oben genannter Verbindungen nachgewiesen werden. Ferner wird die Abhangigkeit der Konzentration der Reaktionsprodukte von den Konzentrationen der eingesetzten Modellsubstanzen, der Temperatur und der Zeit gezeigt. Hinzu kommt die Analyse verschiedener Versuchsreihen, wahrend derer das jeweilige Oxidationsmittel in Kombination mit Kaliumiodat eingesetzt wurde, was die Intensitat der Reaktion deutlich steigert. Im anschliesenden Teil der Arbeit wird die Bedeutung von Staubsturmen als potenzielle Quelle fur Organohalogenverbindungen anhand feinkorniger Bodenproben der Insel Lanzarote untersucht, die sich im direkten Einflussbereich von Staubsturmen der Sahara befindet. Infolge des Nachweises der abiotischen Bildung von Alkylhalogeniden in Boden stellt sich die Frage, ob diese Reaktion auch an Aerosoloberflachen in der marinen Atmosphare oder durch Eintrag des Aerosols in das ozeanische Oberflachenwasser ablaufen kann. Der Feinkornanteil der vierzehn Bodenproben wurde zuerst mineralogisch und chemisch charakterisiert und anschliesend in Batch-Experimenten auf die abiotische Bildung halogenierter Kohlenwasserstoffe untersucht. Die geochemischen Analysen zeigen, dass die mineralogischen und chemischen Eigenschaften der Bodenproben mit denen von Aerosolproben aus der Sahara vergleichbar sind. Weiterhin lasst sich anhand der Batch-Experimente nachweisen, dass eine Bildung verschiedener halogenierter Verbindungen schon nach Zugabe von bidestilliertem Wasser eintritt. Durch Addition von Chlorid, Bromid, Iodid, Iodat oder Wasserstoffperoxid konnte die Konzentration der Reaktionsprodukte weiter gesteigert werden. Hieraus lasst sich schlussfolgern, dass Staubeintrage in die Atmosphare oder den Ozean durchaus die abiotische Bildung leichtfluchtiger halogenierter Kohlenwasserstoffe fordern konnen.