Spurenelementkreislauf

Der Spurenelementkreislauf beschreibt, wie sich Metalle und Metalloide in der Umwelt bewegen. Sie dienen als essenzielle Mikronährstoffe, werden aber durch menschliche Aktivitäten zu Schadstoffen, wenn sie mobilisiert werden.

Definition

Der Kreislauf von Spurenmetallen und Metalloiden durch Umweltkompartimente, einschließlich ihrer Quellen, Speziationsumwandlungen und Senken.

Scope

Dieses Thema behandelt die natürlichen und anthropogenen Quellen, den Transport in der Umwelt und die Umwandlungen von Spurenmetallen und Metalloiden, die Redox- und Methylierungsreaktionen, die ihre Mobilität und Toxizität verändern, sowie ihre Verteilung in Luft, Wasser, Boden und Biota.

Core questions

• Was sind die natürlichen im Vergleich zu den anthropogenen Quellen von Spurenmetallen?
• Wie verändern Redox- und Methylierungsreaktionen die Metallmobilität und -toxizität?
• Wie sind Spurenelemente in den Umweltkompartimenten verteilt?
• Warum reichern sich einige Spurenmetalle in Organismen an (Bioakkumulation)?

Key theories

Anthropogene Dominanz des Spurenmetallkreislaufs

Für mehrere toxische Metalle übersteigen die menschlichen Emissionen inzwischen die natürlichen Flüsse, sodass die globalen Kreisläufe von Blei, Cadmium und Quecksilber maßgeblich durch industrielle Aktivitäten gesteuert werden.

Mechanisms

Spurenelemente gelangen durch Verwitterung sowie durch Bergbau, Verhüttung und Verbrennung in die Umwelt. Ihre Mobilität und Toxizität hängen von der Speziation ab, die durch pH-Wert, Redoxpotential und Komplexbildung bestimmt wird; mikrobielle Methylierung kann Metalle wie Quecksilber in bioverfügbarere, bioakkumulierende organometallische Formen umwandeln.

Clinical relevance

Der Spurenelementkreislauf steuert die Exposition gegenüber toxischen Metallen wie Blei, Cadmium, Quecksilber und Arsen sowie die Verfügbarkeit von Mikronährstoffmetallen, was sowohl die Bewertung als auch die Sanierung von Umweltverschmutzungen beeinflusst.

History

Globale Inventare in den 1980er Jahren zeigten, dass die menschlichen Emissionen mehrerer Spurenmetalle die natürlichen Quellen überstiegen hatten, was die anthropogene Störung der Metallkreisläufe belegte.

Key figures

• Jerome O. Nriagu

Seminal works

• nriagu1988
• schlesinger2013

Frequently asked questions

Warum ist Methylquecksilber besonders gefährlich?

Die mikrobielle Methylierung wandelt Quecksilber in Methylquecksilber um, eine Form, die leicht absorbiert wird und sich in Nahrungsketten bioakkumuliert, wodurch hohe Konzentrationen in Raubfischen erreicht werden.