Stechend riechende ölige Substanz aus Waldboden - Biologie & Biochemie

Phoenix6478 · 13.09.2019, 20:59

Hallo

Hier ist mal kurz die Vorgeschichte: Ich bin gerade in die Gammaspektroskopie eingestiegen und ich wohne in einem Gebiet (Oberösterreich), welches noch stark mit Cs137 von Tschernobyl belastet ist. Aus diesem Grund habe ich mir aus dem nächsten Wald ca. 1kg Waldboden mitgenommen. Da drinnen ist Erde, Laub und Wurzeln.

Danach versuchte ich, dass Cs herauszulösen, damit es leichter messbar wird. Dazu habe ich zu der Erde etwas Wasser hinzugegeben, damit alles bedeckt ist. Zusätzlich habe ich noch eine kleine Menge Salzsäure hinzugegeben, damit sich sämtliche Cs Salze in sehr gut wasserlösliches CsCl umwandeln. Nun habe ich alles abgefiltert und es blieb bräunliches Wasser zurück. Der nächste Schritt bestand darin, das Wasser mit der Herdplatte zu verdampfen, damit die Salze zurückbleiben. Ich rechnete damit, dass also ein Feststoff im Becherglas verbleibt. So war es aber nicht. Als das Wasser fast komplett verdunstet war viel mir auf, das leicht weißer Rauch aufsteigt. Natürlich sollte das nicht sein. Also habe ich die Herdplatte abgeschaltet und die Sache abkühlen lassen. Übrig blieb eine ölige Flüssigkeit, die pechschwarz ist. Als ich mir das Zeug genauer ansehen möchte, kommt mir ein extrem stechender Geruch entgegen.

Könnt ihr euch vorstellen, was das für eine Substanz sein könnte? Könnten es vielleicht Huminstoffe sein? Ich halte mich vorerst von dem Zeug fern, womöglich sind da nämlich aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzen drinnen.

Vielen Dank fürs lesen

Grüße
Phoenix

HNIW · 14.09.2019, 09:58

Das, was da zurückbleibt, wird undefinierbares organisches Material sein. Der stechende Geruch wird höchstwahrscheinlich von der Salzsäure kommen, die durch die Prozedur aufkonzentriert wurde. Das organische Material dürfte jetzt größere Konzentrationen an gelöster HCl enthalten,die geruchlich eben wahrnehmbar sind.

Phoenix6478 · 14.09.2019, 11:01

Hallo

Vielen Dank für die Antwort, das hat mir sehr geholfen.

Ja, es ist tatsächlich noch Salzsäure vorhanden. Ich habe ursprünglich damit gerechnet, dass bei hohen Temperaturen sämtlicher Chlorwasserstoff entweicht, aber meine Annahme war falsch. Tatsächlich stellt sich bei ca. 20% Konzentration ein azeotropes Gemisch ein. Ich habe auch einen Tropfen auf ein Stück Alufolie gegeben, das Aluminium wurde sofort angegriffen.

Ich hab selber noch etwas das Internet durchsucht, die schwarze Farbe kommt von Fulvosäuren. In der Erde sind Fulvosäuren und Huminsäuren enthalten. Fulvosäuren sind bei niedrigen PH Werten löslich, Huminsäure bei hohen. Also habe ich mit meinem Prozess die Fulvosäuren extrahiert.

Beste Grüße
Phoenix

HNIW · 14.09.2019, 11:34

Zitat:

Zitat von Phoenix6478

Ja, es ist tatsächlich noch Salzsäure vorhanden. Ich habe ursprünglich damit gerechnet, dass bei hohen Temperaturen sämtlicher Chlorwasserstoff entweicht, aber meine Annahme war falsch.

Selbst wenn kein Wasser mehr vorhanden ist, hält sich HCl oftmals hartnäckig in organischem Material. Auch bei Salzfällungen mit überschüssigem HCl läßt sich dieser oft nicht so einfach auf der Herdplatte entfernen, es sei denn man brät das Zeug. Ich muss dazu mitunter längere Zeit im Vakuum auf 60-80°C erhitzen....

Phoenix6478 · 14.09.2019, 11:54

Ich habe mir die Struktur von den Huminsäuren/Fulvosäuren nochmal genauer angeschaut und ich glaube, dass auf der Herdplatte durchbrennen gefährlich werden könnte. Hier ist die Skelettformel: http://www.ahabc.de/wp-content/uploads/2014/09/aha-boden-entwick-stoffneu-huminstoffe-2-800.jpg

Wie man sehen kann ist in der Skelettformel Dibenzofuran. Wenn ich das Zeug so stark erhitze das es sich zersetzt könnte das Zeug ja durch das HCl chloriert werden und es kommt Dioxin raus.

Gibt es eine andere Möglichkeit, dass CsCl da herauszubekommen? Eine Möglichkeit für Vakuum habe ich leider nicht.

Danke für die Hilfe

Grüße
Phoenix

Okay · 14.09.2019, 12:31

Also mit HCl wirst du sicherlich keine Fulvosäuren am Aromaten chlorieren können.

Phoenix6478 · 14.09.2019, 12:44

Danke für die Antwort

Ich habe leider keine Ahnung von den Reaktionen der organischen Chemie, aber ich will wirklich sicher gehen. Dioxin ist kein Spaß

Es könnte ja durchaus noch eine kleine Menge Huminsäure dabei sein. In der Huminsäure ist Dibenzofuran im Skelett eingebaut. Wenn ich das Zeug nun so stark erhitze, sodass sich die Huminsäure zersetzt, könnte ja das Dibenzofuran freigesetzt werden. Es geht mir nicht um die Chlorierug der gesamten Säure, sondern nur um das Dibenzofuran. Kann Dibenzofuran mit HCl chloriert werden?

Grüße
Phoenix

jag · 14.09.2019, 12:49

Nicht unter solchen Bedingungen. Da passiert gar nichts.

Gruß

jag

Fulvenus · 14.09.2019, 12:53

Wenn Temperaturen ausreichend hoch sind,enstehen Dioxine recht gern,wenn organisches Material in Gegenwart von Chlorid erhitzt wird.
So findest du schon Dioxine bei Lagerfeuern,die z.B. mit Treibholz befeuert wurden.Das Chlorid aus dem Meersalz reicht.
Es bleibt stets die Frage nach der Konzentration der Stoffe.
Du wirst in deinem Rückstand,wie oben schon beschrieben,alles mögliche an organischen Verbindungen haben,die teils auch ohne "Chlorierung" nicht besonders gesund sind.
Wie genau soll eigentlich die Cs-Lösung weiter untersucht werden?

Fulvenus!

Phoenix6478 · 14.09.2019, 15:15

Danke für eure Antworten, jag und Fulvenus

Mein Plan war ja die Cs Lösung einzudampfen, sodass nur die Salze in der Erde überbleiben. Daraus kann ich die Aktivität der Erde in Bq/kg mit dem Gammaspektrometer bestimmen.

Da ich mir ja nicht sicher sein kann ob da jetzt Dioxin entsteht oder nicht, dampfe ich das Zeugs nicht weiter ein. Das ist mir das Krebsrisiko und die anderen Symptome einer Dioxinvergiftung nicht wert. Normalerweise habe ich da keine Angst, aber Dioxin ist mir zu heikel.

Ich habe noch Erde übrig und kann das Ganze nochmal machen, allerdings nur mit Wasser alleine. Eigentlich sind ja eh alle Cs Salze wasserlöslich. Danach lasse ich das ganze stehen bis das Wasser von selbst verdunstet ist.

Grüße
Phoenix

cg · 14.09.2019, 18:23

Nimm Schwefelsäure, dann gibt's Dioxin nur aus dem erdeeigenen Chlorid.

Besser: Den Humus veraschen. Dann Asche messen oder das Lösliche daraus.

Fulvenus · 14.09.2019, 19:19

Zitat:

Zitat von cg

Besser: Den Humus veraschen.

MWn gehen da schon einige Cs-Salze in "Rauch" auf,wenn die Temperatur nicht genau kontrolliert wird.
Für belastbare Daten aus der Gammasektrometriemessung sollte aber die gesamte Probenahme und-aufbereitung reproduzierbar sein,sonst ist das mMn nichts.
Tehmatisch als Bachelorarbeit ähnliches:https://www.znf.uni-hamburg.de/media/documents/archiv-qualifikationsarbeiten/bachelorarbeit-pkaiser.pdf .

Fulvenus!

pleindespoir · 14.09.2019, 21:56

Zitat:

Zitat von Phoenix6478

noch stark mit Cs137 von Tschernobyl belastet

nach über 30 Jahren ist das doch wirklich nur noch halb so schlimm

ricinus · 18.09.2019, 08:40

Ich schliesse öfter mal Sediment- und Bodenproben mit Königswasser (enthält konz. Salzsäure) auf. Da wird dann auch gerne stundenlang drauf rumgekocht. Und an einer Dioxinvergiftung bin ich immer noch nicht gestorben.

cg · 18.09.2019, 17:14

Zitat:

Zitat von Fulvenus

MWn gehen da schon einige Cs-Salze in "Rauch" auf,wenn die Temperatur nicht genau kontrolliert wird.

Deswegen entweder Temperatur kontrollieren und die Probe nach und nach veraschen und/oder von Anfang an inaktives CsCl zusetzen um die Verluste zu vermindern. Oder "Rauch" waschen, die Waschflüssigkeit eindampfen und die so zurückgehaltene Flugasche der Asche der Probe wieder zusetzen.

Ich habe immer die Originalprobe in einem Marinellibecher gemessen. Dabei schirmt die Probe selbst ein wenig der Strahlung ab, was zu geringfügig niedrigeren Messwerten führt. Bei Humus ist eine rechnerische Korrektur leicht möglich. Anders ist das bei Lehm oder gar Gestein. Der GeLi-Detektor dafür ist natürlich aufwändig. Geht aber auch mit NaJ.