Multi-component reactive transport modelling in the rhizosphere - the special case of arsenate

Abstract

Neue Erkenntnisse über das Ausmaß der Arsenbelastung auf landwirtschaftlich genutzten Flächen in Deutschland und der Welt begründen die Notwendigkeit die Risiken des Arsentransfers vom Boden in die Nahrungskette abzuschätzen. Das Hauptziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines neuen Rhizosphärenmodells (RhizoMath), das die zeitliche und räumliche Integration von unterschiedlichen Rhizosphärenprozessen ermöglicht, die zu zeitlichen und räumlichen Änderungen der Arsenverfügbarkeit in der Rhizosphäre führen können. Dafür wurde das mathematische Programm MATLAB mit dem geochemischen Code PHREEQC gekoppelt. Es wurden aktuelle Ansätze der Modellierung von Oberflächensorption und Nährstoffaufnahme kritisch diskutiert, und teilweise ergänzt, bzw. teilweise neue Ansätze geschaffen. Mit dem Vergleich von Modellvorhersagen und den Ergebnissen der Kompartimentsystemversuche wurde nachgewiesen, dass das konkurrente Verhalten von Arsenat und Phosphat (für Sorptionsplätze im Boden und für Membrantransporter bei der Wurzelaufnahme) die Dynamik von Arsenat in der Rhizosphäre stark beeinflusst.