Charakterisierung von Cyaniden in Böden und industriellen Abfällen mit der Fourier-Transformations-Infrarot-Spektrometrie
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Characterization of cyanides in soils and industrial wastes by fourier transform infrared spectroscopy
- Birgit Jannusch1,
- Tim Mansfeldt1 &
- Jürgen Specovius2
Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung volume14,pages 90–95 (2002)Cite this article
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Zusammenfassung
Böden ehemaliger Kokereien, Stadtgasproduktionsstätten und Hochofenstandorte sind häufig mit Cyaniden (CN) belastet. Zur Prüfung einer möglichen Gefährdung, die von solchen Altlasten ausgeht, sind oft eine beträchtliche Anzahl von Proben schnell und kostengünstig zu untersuchen. Die Fourier-Transformations-Infrarot-(FTIR)-Spektrometrie hat den Vorteil, ohne den Aufwand konventioneller nasschemischer Analyseverfahren auszukommen. Um die FTIR-Spektrometrie für den genannten Einsatzbereich zu testen, wurden reine Cyanidverbindungen, Gasreinigungsmassen, Hochofengasschlämme und mit bekannten Cyanidmengen aufgestockte Böden sowohl mit der Reflexions- als auch mit der Transmissionstechnik untersucht. Die abgeschwächte Totalreflexion (ATR) war für die Untersuchung von Cyanidverbindungen nur bedingt geeignet, da sich Eigenabsorptionen des eingesetzten ATR-Kristalls (Diamant) mit den Spektralbereichen überschnitten, in denen Cyanidverbindungen charakteristische Absorptionen aufwiesen. Mit der Transmissionsmethode (KBr-Pressling) ließen sich trotz der ungünstigen optichen Eigenschaften der belasteten Substrate im Vergleich zur ATR-Technik bessere Ergebnisse erzielen. Cvanidverbindungen in reiner Form konnten unterschieden werden, da sowohl Lage als auch Form und Intensität ihrer Absorptionsspektren voneinander abwichen. Versuche, bei denen unbelastete Bodenproben mit Cyaniden versetzt wurden, haben gezeigt, dass sich die Bodenmatrix weder auf die Intensität noch auf die Lage und Form der Absorptionsmaxima auswirkt. Mit der Transmissions-methode konnten Cyanidkonzentration über 500 mg kg−1 CN nachgewiesen werden, wobei unter 1000 mg kg−1 CN jedoch nur sehr schwache Signale erhalten wurden. Mit der FTIR-Spektrometrie ist es möglich, Cyanidverbindungen in Böden und industriellen Abfällen nachzuweisen. Neben Aussagen über Cyanidbindungsverhältnisse, dies ist für eine toxikologische Bewertung wichtig, sind bei hohen Cyanidbelastungen quantitative Bestimmungen möglich. Die FTIR-Spektrometrie kann daher zur ersten Erfassung und Gefährdungsabschätzung von cyanidbelasteten Altlastverdachtsflächen eingesetzt werden.
Abstract
Soils on sites of former co*king and manufactured gas plants as well as on those of blast furnaces are frequently contaminated with cyanides (CN). For assessing the possible risk arising from these hazardous compounds, it is necessary to analyze a considerable number of samples quickly as well as at low costs. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy has the advantage of being much easier in handling compared to conventional wet-chemical methods for analyzing cyanides. For testing FTIR spectroscopy in the application mentioned above, pure cyanide compounds as well as contaminated purifier waste, blast furnace sludge, and spiked soils were investigated by the reflexion and the transmission techniques. Applicability of the attenuated total reflexion (ATR) technique was limited, since the absorption bands of the crystal used (diamond) overlapped in the range of the cyanide-specific absorption. Although the environmental samples investigated have unfavorable optical properties, results obtained by the transmission technique (KBr pressed pellets) were much better than those obtained by the reflexion technique. Pure cyanide compounds could be distinguished by their IR spectra because their absorption bands of the cyanide-valence vibration differed in position, shape and intensity. The soil matrix did not interfere with either the intensity or the shape and position of the absorption maxima, as concluded from the IR spectra of spiked soil samples. Applying the transmission technique, cyanides are detected at concentrations larger than 500 mg kg−1 CN. However, the signal was low when the cyanide concentration was below 1,000 mg kg−1 CN. The FTIR spectroscopy is capable of detecting cyanide compounds in soils and industrial wastes. Additionally, the method provides information about the cyanide species, which is important in toxicological assessments. FIIR spectroscopy is a suitable method for a first survey and environmental assessment of cyanide contaminated areas.
Literatur
BbodSchV (1999): Verordnung zur Durchführung des Bundes-Bodenschutzgesetzes (Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung BBodSchV) vom 16.7.1999. BGBl. I, 1554–1582
DIN 38405 (1988). DEV Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung, Anionen (Gruppe D). Bestimmung von Cyaniden DIN 38405, Teil 13 und 14. VCH, Weinheim
E DIN ISO 11262— International Organization for Standarization (1999). Soil quality—Determination of cyanide (draft).
Günzler H, Heise HM (1996): IR-Spektroskopie. 3. Auflage, VCH, Weinheim
Korte F, Spiteller M, Coulsten F (2000): Commentary: The cyanide leaching gold recovery process is a nonsustainable technology with unacceptable impacts on ecosystems and humans: The disaster in Romania. Ecotoxicol. Environ. Saf. 46, 241–245
Mansfeldt T (2001): Cyanide in paper de-inking sludge used as a soil amendment. J. Plant Nutr. Soil Sci. 164, 637–641
Mansfeldt T, Dohrmann R (2001): Identification of a crystalline cyanide-containing compound in deposited blast furnace sludge. J. Environ. Qual. 30, 1927–1932
Mansfeldt T, Gehrt SB, Friedl J (1998): Cyanides in a soil of a former co*king plant site. Z. Pflanzenernähr. Bodenk. 161, 229–234
CAS Google Scholar
Ohno T (1990): Levels of total cyanide and NaCl in surface waters adjacent to road salt storage facilities. Environ. Pollut. 67, 123–132
Paschka MG, Ghosh RS, Dzombak DA (1999): Potential water-quality effects from iron-cyanide anticaking agents in road salts. Water Environ. Res. 71, 1235–1239
Shifrin NS, Beck BD, Gauthier TD, Chapnick SD, Goodman G (1996): Chemistry, toxicology, and human health risk of cyanide compounds in soils at former manufactured gas plant sites. Regul Toxicol. Pharmacol. 23, 106–116
Trinkw V (1990): Verordnung über Trinkwasser und über Wasser für Lebensmirtelbetriebe (Trinkwasserverordnung TrinkwV) vom 5.12.1990, BGBI I, 2613–2629
Vlasselaer S, D’Olieslager W, D’Hont M (1976): Caesium ion exchange equilibrium on potassium zinc hexacyanoferrate(II) K2Zn3[Fe(CN)6]2. J. Inorg. Nucl. Chem. 38, 327–330
Wiberg N (1985) Holleman-Wiberg-Lehrbuch der anorganischen Chemie. 91.-100. Auflage, de Gruyter, Berlin
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Authors and Affiliations
Arbeitsgruppe Bodenkunde und Bodenökologie, Fakultät für Geowissenschaften, Ruhr-Universität Bochum, D-44780, Bochum
Birgit Jannusch&Tim Mansfeldt
Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, Wallneyer Str. 6, D-45133, Essen
Jürgen Specovius
Authors
- Birgit Jannusch
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Corresponding author
Correspondence to Tim Mansfeldt.
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Online First. 21. 01. 2002
Tim Mansfeldt studierte Agrarwissenschaften an der Christan-Albrechts-Universität Kiel und promovierte dort im Fach Bodenkunde über die Schwefeldynamik von schleswig-holsteinischen Böden. Er wechselte dann als wissenschaftlicher Assistent an die Fakultät für Geowissenschaften, Arbeitsgruppe Bodenkunde und Bodenökologie, der Ruhr-Universität Bochum. Seit seiner Habilitation ist er dort als Hochschuldozent tätig und bildet Studierende der Geographie (Diplom) und Nebenfächler in der Vertiefungsrichtung Bodenkunde und Bodenökologie aus. Eines seiner Forschungsschwerpunkte sind Untersuchungen zur Identifikation von Cyaniden in belasteten Böden und Abfällen sowie Arbeiten zu deren Mobilitätsverhalten.
Birgit Jannusch studierte Geographie (Diplom) mit der Vertiefungsrichtung Bodenkunde an der Ruhr-Universität Bochum. Im Rahmen ihrer Diplomarbeit, die in Zusammenarbeit mit dem Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen erstellt wurde, beschäftigte sie sich mit der Charakterisierung von Cyaniden in Böden und Hochofengasschlämmen mit der FTIR-Spektrometrie.
Jürgen Specovius studierte Chemie (Diplom) an der Ruhr-Universität Bochum und promovierte 1978 über die Adsorption verdichteter Gase an hom*ogenen Festkörperoberflächen. Experimentelle Mischphasenthermodynamik waren sein Arbeitsgebiet in den folgenden Jahren; während eines eineinhalbjährigen Forschungsaufenthalfes als post doc an der UCLA (University of California at Los Angeles) widmete er sich trikritischen Phänomenen in quasibinären fluiden Mischungen. Seit 1982 leitete er unterschiedliche Laborbereiche am Landes-umweltamt Nordrhein-Westfalen.
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Jannusch, B., Mansfeldt, T. & Specovius, J. Charakterisierung von Cyaniden in Böden und industriellen Abfällen mit der Fourier-Transformations-Infrarot-Spektrometrie. UWSF - Z Umweltchem Ökotox 14, 90–95 (2002). https://doi.org/10.1065/uwsf2002.01.001
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DOI: https://doi.org/10.1065/uwsf2002.01.001
Schlagwörter
- Abfälle, Cyanide
- Altabiagerungen, Cyanide
- Altiasten, Cyanider
- Analysenmethoden
- Boden, Cyanide
- Cyanide Fourier-Transformations-Infrarot-Spektrometrie (FTIR-Spektrometrie)
- FTIR-Spektrometrie
- Gefährdungsabschätzungen
Keywords
- Analytical methods
- contaminated sites, cyanides
- cyanides
- fourier transform infrared spectroscopy (FTIR-spectroscopy)
- FTIR-spectroscopy
- risk assessment, cyanides
- soils, cyanides
- waste, cyanides