Influence of Nitrilotriacetic Acid on the sorption of heavy metals onto defined solid phases (Calcite, Illite, Montmorillonite, cell walls of algae)

Für die Abschätzung der möglichen Auswirkungen von Nitrilotriessigsäure (NTA) auf die Sorption von Metallen in Kläranlagen und Oberflächengewässern wurden Laboratoriumsversuche mit definierten mineralischen Feststoffphasen (Calcit, Illit, Montmorillonit) und einem organischen Substrat, das aus Zellwänden der Alge Scenedesmus quadricauda bestand, durchgeführt. Der Einsatz von Algenzellwänden ermöglichte erstmals die quantitative Rückgewinnung und Messung der organischen Feststoffphasen in derartigen Versuchssystemen. Die Komplexierungsreaktion mit den organischen Komponenten ist stark pH-abhängig; während für Blei und Kupfer der Einfluß auf eine Behinderung der Metallsorption am stärksten bei niedrigen pH-Werten ist (pH = 4 bzw. 6), ist für Cadmium und Zink dieser Effekt besonders deutlich bei Versuchen, die bei pH = 8 angesetzt wurden. Wenn man für die Abwassersysteme eine NTA-Konzentration von 3 mg/l voraussetzt, müßte die Sorption von Zink um ca. die Hälfte, von Cadmium von ca. 20% auf ca. 5%, verglichen mit NTA-freien Bedingungen, zurückgehen. In Oberflächengewässern, deren NTA-Konzentrationen um ca. eine Größenordnung niedriger liegen dürften, würde die Sorptionsrate von Zink ebenfalls signifikant verringert, während die Sorption von Cadmium weniger stark beeinflußt würde. In weiteren Versuchen muß geklärt werden, welchen Einfluß die Komplexierungsreaktionen von NTA mit Metallen in den Abwassersystemen auf die Wechselwirkungen in den Oberflächengewässern nehmen.In order to estimate the possible influences of Nitrilotriacetic Acid (NTA)on the sorption of metals in sewage treatment plants and in surface waters laboratory experiments were performed using defined mineral phases (Calcite, Illite, Monmorillonite) and an organic substrate consisting of cell walls of the algae Scenedesmus quadricauda. The application of algal cell walls for the first time enabled the quantitative recovery and analysis of the organic solid matter in such experiments. The complexation reactions implying organic components are strongly pH-dependent; for lead and copper the decrease of sorption is strongest at lower pH-values (pH 4 and 6), whereas for cadmium and zinc this effect is more evident in the experimental series at pH 8. Assuming a NTA-concentration of 3 mg/l in the effluents of sewage treatment plants the sorption of zinc should be reduced to about the half, of cadmium from approx. 20% to 5%, compared to NTA-free conditions. In surface waters - at NTA-concentrations about one order of magnitude smaller than in sewer systems - the sorption rate of zinc should be lowered significantly as well, whereas the sorption of cadmium would be affected to a lesser extent. Additional experiments will be performed to clarify the question, to what extent the complexation reactions with NTA in the sewage systems are affecting the interactions of metals and solid matter in the receiving surface waters