The ecological effects of heavy metals in soils are closely related to their content and species distribution in the solid and liquid phases of soils. Methods for the determination of metal species in both phases are described and critically evaluated. In connection with the possible binding mechanisms of heavy metals in soils the concept of specific and nonspecific adsorption is discussed. Recent results indicate that the adsorption of heavy metals on soil particles is not only restricted to the formation of surface complexes but can also take place in the structure of minerals. Diffusion processes of heavy metals into soil minerals are described for goethite. In order to assess metal mobility and availability in soils, the concentration of the species in the soil solution or in comparable aqueous equilibrium solutions of soil samples, and the transfer of metals from solid pools to the liquid phase, and vice versa, have to be assessed. Methods for the determination of the amount of plant-available heavy metals are described and the associated problems discussed.
The ecological effects of heavy metals in soils are closely related to the content and speciation of the elements in the solid and liquid phases of soils. Methods for the determination of metal species in both phases are described and critically evaluated. In connection with the possible binding mechanisms of heavy metals in soils the concept of specific and non-specific adsorption is discussed. Recent results indicate that the adsorption of heavy metals on soil particles is not only restricted to the formation of surface complexes but can also take place in the interior of minerals. Diffusion processes of heavy metals into soil minerals are described for goethite. In order to assess metal mobility and availability in soils, the concentration and speciation of metals in the soil solution or in comparable aeqeous equilibrium solutions of soil samples and the transfer of metals from solid pools to the liquid phase and vice versa have to be assessed. Methods for the determination of the amount of plant available heavy metals are described and the associated problems discussed.Die okologische Wirksamkeit von Schwermetallen in Boden ist eng verknupft mit dem Gehalt und der Art der Schwermetallspezies in der Feststoff-und Lasungsphase der Boden. Es werden Methoden fur die Bestimmung der Schwermetallspezies in beiden Phasen beschrieben und kritisch bewertet . Als wichtigster Mechanismus der Schwermetallbindung in Boden wird die spezifische und unspezifische Schwermetalladsorption diskutiert. Neuere Ergebnisse zeigen, daS die Adsorption von Schwermetallen dabei nicht nur auf Mineraloberflachen, sondern auch im Innern von Mineralpartikeln stattfinden kann. Mechanismus und Art der Diffusionsprozesse von Schwermetallen in das Innere mineralkcher Partikel werden exemplarisch fur die Diffusion von Ni, Zn und Cd in Goethitpartikel beschrieben. Zur Erfassung der Mobilitat und Verfugbarkeit von Schwermetallen in Boden ist die Bestimmung der Konzentration und Art der SchwermetaIlspezies in der Bodenlosung oder in vergleichbaren Gleichgewichtslosungen, z.B. dem Bodensattigungsextrakt, sowie des Metalltransfers von den Feststoffen in die Losungsphase und vice versa erforderlich. Methoden fiir die Bestimmung des Gehaltes an pflanzenverfugbaren Schwermetallen werden beschrieben und die rnit diesen Methoden verknupften Probleme diskutiert. 00463263/86/040~382 $ M.SO/O 0 VCH Verlagsgesellschah mbH, D-6940 Weinheim, 1986 149, 382-398 (1986) Heavy metal species 383
Anhand der Ergebnisse von Modellversuchen mit Bodenproben aus verschiedenen Ober‐ und Unterbodenhorizonten unterschiedlichen Stoffbestandes werden die für die Löslichkeit und Bindung der Schwermetalle Cu, Zn, Cd und Pb unter oxidierenden Bedingungen wichtigsten Einflußgrößen ermittelt. Das Löslichkeitsverhalten der Schwermetalle wird im wesentlichen durch Ad‐ und Desorptionsprozesse sowie durch Komplexierungsvorgänge organischer und anorganischer Komplexbildner bestimmt. Eine Ausfällung definierter Schwermetallverbindungen ist – mit Ausnahme einer unter bestimmten Reaktionsbedingungen wahrscheinlich möglichen Bildung von Bleiphosphaten und Zinksilicaten – in der Regel nicht als löslichkeitsbestimmender Mechanismus wirksam. Als wesentliche Einflußgrößen der Schwermetallöslichkeit und ‐ bindung in Böden erweisen sich die (nichtsilicatisch gebundenen) Gesamtgehalte der jeweiligen Schwermetalle, die Bodenreaktion, die Gehalte an mobilisierend und immobilisierend wirkenden organischen Substanzen, die Gehalte an pedogenen Oxiden und Tonmineralen sowie die Art und Konzentration der anwesenden Salze und anorganischen Komplexbildner. Die Ergebnisse der Modellversuche werden zusammen mit den Ergebnissen anderer Autoren und allgemeinen physikalisch‐chemischen Kennwerten für eine zusammenfassende Interpretation des Löslichkeitsverhaltens der Schwermetalle in Böden verwendet. Die sich aus dem Löslichkeitsverhalten ergebenden Konsequenzen für die Verfügbarkeit und Verlagerbarkeit der Schwermetalle sowie die für eine Melioration schwermetallbelasteter Böden möglichen Maßnahmen werden diskutiert.
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