Hydrochemie, Sedimentgeochemie und Sanierungstechnologie von ...

3.8 Bakterielle Eisen- und Sulfaftreduktion
Auf die Möglichkeit des Protonenverbrauchs durch mikrobielle Sulfatreduktion und die damit
verbundene pH-Wertanhebung für AMD wies schon Tuttle (1969a, b) hin. Die
Sulfatreduktion ist der letzte Schritt in einer Reihe metabolischer Sauerstoff- und Protonen-
verbrauchender mikrobieller Reduktionsprozesse, die natürlicherweise in aquatischen
Systemen auftreten (Abb. 5). Für die sauren Bergbauseen sind die Eisen- und die
Sulfatreduktion als neutralisierende, Alkalinität produzierende Vorgänge von besonderem
Interesse, da beide Komponenten in hohen Konzentrationen im System vorhanden sind. Zwei
Randbedingungen schränken aber die Anwendungsmöglichkeit ein: Zum einen verlaufen
beide Vorgänge nur unter anoxischen bzw. anaeroben Bedingungen ab und zum anderen
benötigen die Eisen- und Sulfat-reduzierenden Bakterien ausreichende Mengen an gut
verfügbaren organischen Kohlenstoffverbindungen als Quelle für den Stoffwechselvorgang
bzw. als Elektronendonator. Aus der Mineralisierung der organischen
Kohlenstoffverbindungen ziehen die Bakterien einen Energiegewinn wobei Eisen(III) bzw.
S(VI) als die finalen Elektronenakzeptoren fungieren. In beiden Prozessen sind verschiedene
Eisen- bzw. Sulfatreduzierende Bakterien involviert. Seit wenigstens 20 Jahren werden
beide
Prozesse intensiv sowohl von mikrobiologischer (z.B. Kelly et al. 1982; Postgate 1984)
als
auch von geochemischer Seite (z.B. Berner 1984) aus untersucht und spätestens seit Ehrlich
(1990) hat der Begriff „Geomicrobiology“ Eingang in die Wissenschaft gefunden. Einen
zusammenfassenden Überblick über die mikrobielle Eisenreduktion gibt z.B. Lovley ( 1987)
und bei Barton (1995) findet sich eine ausführliche Abhandlung über die bakterielle
Sulfatreduktion; weitere neuere Literaturübersichten bieten Wendt-Potthoff & Neu (1998),
Totsche & Steinberg (2003) und Willscher (2003).
Die Anlage bzw. Konstruktion von Feuchtgebieten (constructed wetlands) zur Reinigung
und
Neutralisierung von AMD nutzt beispielsweise die beiden Prozesse der mikrobiellen Eisen-
und Sulfatreduktion aus. Vor allem die bakterielle Sulfatreduktion findet aber auch schon seit
Jahren gezielt Anwendung in technischen Anlagen, z.B. zur Verringerung von Sulfat in der
Trinkwasser- und Abwasseraufbereitung (z.B. Brettschneider & Pöpel 1992), aber auch zur
Neutralisierung von AMD in Bioreaktoren, durch die das zu reinigende Wasser geleitet wird
(z.B. Dvorak et al. 1992).
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