The relationship between the molecular structure and ion adsorption on goethite

Keywords:Ion adsorption modeling, goethite, iron oxide, CD-MUSIC, phosphate, arsenate, vanadate, molybdate, tungstate, sulfate, selenate.A study is presented on the adsorption of inorganic ions on goethite with emphasis on the adsorption of oxyanions. Experimental results for a range of oxyanions (PO4, AsO4, VO4, WO4, MoO4, CrO4, SeO3, SeO4, SO4, Cl, NO3, ClO4) and Ca are presented and interpreted using the CD-MUSIC model. For some of these ions the coordination and structure of the adsorbed ions on goethite are known from spectroscopy (SO4, SeO4, PO4, AsO4, SeO3). Ideally, surface complexes derived from spectroscopy correspond with those resulting from the modeling of macroscopic adsorption data. This would assure that the mechanistic description of ion binding scales from the microscopic molecular structure to the macroscopic adsorption behavior. In the CD-MUSIC model it is assumed that the charge of the adsorbed ions is distributed at the interface as a function of the coordination and structure of the adsorbed ions and that this distribution of charge can be estimated using the bond valence concept of Pauling. In this study it is found that the macroscopic proton-ion adsorption stoichiometry is almost solely determined by the interfacial charge distribution of adsorbed complexes. It is shown that the experimentally determined proton-ion adsorption stoichiometry can be predicted on the basis of the spectroscopically identified structures of sulfate, selenite, phosphate and arsenate on goethite. By doing so a direct relationship is demonstrated between the molecular structure of adsorbed ions and macroscopic adsorption phenomena. By using this knowledge it is in principle possible to identify the structure and coordination of adsorbed complexes from the macroscopic adsorption data and vice versa. It is found that the spectroscopically suggested differentiation between inner- and outersphere complexes of sulfate and selenate, and the differentiation between bidenate and monodentate phosphate can be modeled satisfactory with the CD-MUSIC approach although the differentiation cannot be established solely from the available adsorption data. It is also found that the proton adsorption on goethite decreases in electrolyte solutions of NaCl, NaNO3 and NaClO4 (below the PZC) in the order Cl>NO3>ClO4 while sulfate and phosphate adsorption is lower in the order Cl<NO3<ClO4. These results can be explained well by assuming outersphere complexes of the electrolyte anions on the goethite surface with different intrinsic affinities.</p

Effecten van de ontwikkeling van de luchtvaart op Lelystad Airport op voedselkwaliteit

Voor de milieueffectrapportage Lelystad Airport is een bureaustudie gedaan naar de effecten van de ontwikkeling van de luchthaven op de kwaliteit van de landbouwproducten. Anders dan bij andere Nederlandse luchthavens, zijn er in de omgeving van Lelystad Airport veel teelten van verse bovengrondse producten voor de humane voeding, zoals spinazie, broccoli, boerenkool, sla en prei. Dergelijke gewasproducten staan bloot aan depositie via luchtverontreiniging. Gevoelig zijn vooral gewassen die pas geoogst worden in de herfst en winter omdat de genoemde landbouwgewassen dan nauwelijks of niet groeien terwijl er wel depositie is, én producten die weinig of niet gewassen worden. Voor een aantal stoffen die uitgestoten worden bij luchthavens (zware metalen, polycyclische koolwaterstoffen) zijn er normen voor landbouwproducten. Voor PAK’s in gewassen is er alleen een norm voor zuigelingen- en peutervoeding

Cadmium en zink in de bodem en landbouwgewassen in de Kempen; onderzoek naar relatie tussen cadmium en zinkgehalte in de bodem en in het gewas in de gemeente Cranendonck

In opdracht van stichting Actief Bodembeheer de Kempen is onderzoek gedaan naar de relatie tussen cadmium en zink in de bodem en in gewassen. Verspreid rondom Budel en Soerendonk zijn 44 locaties bezocht waarbij bodem en gewasmonsters zijn genomen van maïs, gras, biet of aardappel. Bepaald zijn de cadmium- en zinkgehalten van verschillende bodemhorizonten en gewasproducten

Risico's van zware metalen in sediment in het natuurontwikkelingsgebied in de Logtse Baan

In het Beerzedal in het natuurontwikkelingsgebied de Logtse Baan komen sterk verhoogde gehalten aan zink, koper en in mindere mate cadmium, nikkel en arseen in het sediment voor tov de gehalten in de bodem. Het gebied is door Natuurmonumenten aangewezen als gebied voor grote grazers. Door de hoge gehalten in de bodem is het niet duidelijk of de kwaliteit van het gras wel voldoet aan wettelijke normen voor veevoer. Belangrijk om op te merken is dat koper en nikkel nutriënten zijn die alleen bij hoge gehalten ongewenste stoffen zijn. Onbekend is in hoeverre de aangetroffen gehalten van sedimentmonsters in andere beken en of dit alles problematisch is. Op basis van nader onderzoek zou bepaald kunnen worden in hoeverre de huidige en toekomstige situatie (met meer sediment) leidt tot ongewenste situaties. In enkele grond- en sedimentmonsters zijn relatief hoge cadmiumgehalten aangetroffen (4 tot 9 mg.kg-1 in de jaren 2004-2006). In geen van de grasmonsters zijn echter nog hoge cadmiumgehalten aangetroffe

Bodemmeetnet provincie Noord-Holland; 3e meetjaar en eindrapportage

Gegeven worden de resultaten van het derde meetjaar van het bodemmeetnet van de provincie Noord-Holland. De planning is dat in drie jaren de bodems van alle belangrijke bodem-landgebruik-hydrologie eenheden van de provincie Noord-Holland representatief bemonsterd worden. In 2003 vond de eerste reeks bemonsteringen plaats, en in 2004 de tweede reeks. Dit rapport gaat over de derde reeks bemonsteringen welke plaats had in 2005. In eerste instantie was gepland om dit in 2005 en 2006 uit te voeren. Beschreven wordt het verloop van de meetronden, de aangetroffen locaties en de analyses. Statische kenmerken zoals de gemiddelden, en cumulatieve frequentieverdelingen worden gegeven per bemonsterde bodem-landgebruik-hydrologie eenheid, en ten slotte wordt als voorbeeld van een toepassing landkaarten van de zware metalengehalten in Noord-Holland gegeve

De effecten van baggeren op emissies naar water en lucht

Baggeren van sloten is een gangbare praktijk in grote delen van laag Nederland. Slootbagger is rijk aan nutriënten en organische stof. Bij organisch rijke bagger - zoals in veengebieden - wordt bij iedere baggerronde ongeveer 350 kilo stikstof en 20 kilo fosfaat per hectare opgebracht en draagt daarmee sterk bij aan de bemesting zonder dat dit terugkomt in de mestboekhouding. Het op de kant brengen van bagger kan echter ook leiden tot ongewenste emissies van lachgas en kooldioxide naar de atmosfeer en uitspoeling van stikstof en fosfaat naar grond- en oppervlaktewater. De omstandigheden waaronder dit gebeurt blijken af te hangen van de herkomst van de bagger, aldus een verkennende studie

Bijdrage uitspoeling zware metalen aan belasting van grond- en oppervlaktewater

Uitspoeling vanuit de bodem vormt mogelijk een belangrijke bijdrage aan de totale belasting van het oppervlaktewater met metalen. In een modelstudie is de uitspoeling op landelijke schaal gekwantificeerd middels een combinatie van een hydrologisch en een bodemchemisch model. De berekende totale bijdrage van uitspoeling op landelijke schaal varieert van twaalf procent voor lood en 30 procent voor koper tot bijna 50 procent voor cadmium en zink. Dit geeft aan dat de natuurlijke belasting vanuit de bodem voor de meer mobiele elementen als cadmium en zink significant bijdraagt aan de belasting van het oppervlaktewater. Dit kan ook de verklaring vormen voor het voorkomen van verhoogde metaalgehalten in het oppervlaktewater in niet specifiek belaste gebiede

Normstelling verspreidbare baggerspecie

Bij de huidige normstelling is het mogelijk dat bij het toepassen of verspreiden van baggerspecie landbouwpercelen niet meer voldoen of in de toekomst gaan voldoen aan de criteria voor landbouwkundig gebruik. In dit onderzoek zijn nieuwe normen afgeleid waardoor landbouwkundig gebruik gewaarborgd wordt. Er is nagegaan wat de consequenties van de voorgestelde normen zijn op de hoeveelheid te verspreiden baggerspecie. Gebruik makende van deze rapportage zullen de uiteindelijke normen beleidsmatig worden vastgesteld

FutMon activiteiten in Nederland in 2009 en 2010

Dit rapport geeft een overzicht en beschrijving van de activiteiten die in 2009 en 2010 in Nederland zijn uitgevoerd in het kader van het Life+ project Future of Forest Monitoring (FutMon). FutMon is het vervolg op Forest Focus en wordt gecoördineerd door het Johann Heinrich von Thünen Institute in Hamburg en de resultaten worden gebruik door ICP Forest om mogelijke effecten van luchtvervuiling op de vitaliteit van de bossen in Europa te bepalen. ICP Forest is in 1985 opgericht onder het Verdrag voor Grensoverschrijdende Luchtverontreiniging Over Lange Afstand van de UNECE

Opname van cadmium door gewassen in moestuinen in de Kempen: risico-inventarisatie en maatregelen

Op basis van bestaande data is de opname van cadmium door enkele belangrijke moestuingewassen beschreven via een bodem-plant relatie. Gebruik makend van organische stof, pH, klei en het cadmiumgehalte van de bodem kan het gehalte in het gewas voorspeld worden. Met deze vergelijkingen is vervolgens het toelaatbare cadmiumgehalte in de bodem berekend waarbij de warenwetnorm (per gewas) wordt overschreden. Daarnaast is ook de totale blootstelling berekend (CSOIL) in geval van consumptie van gewassen die geteeld worden op met cadmium verontreinigde gronden. Uit de resultaten blijkt dat bij gangbare gehalten aan cadmium in de bodem in de Kempen de blootstelling via consumptie de MTR waarde overschrijdt, zeker in geval van (licht) zure gronden (pH lager dan 5,5). Verhoging van de bodem-pH en handhaving van het organische stofgehalte door toevoeging van compost of mest blijkt effectief om de blootstelling te reduceren. Dit is echter alleen van toepassing bij cadmiumgehalten in de bodem die liggen tussen 1 en 5 mg kg-1. Bij cadmiumgehalten in de bodem tussen 2 en 5 mg kg-1 zijn er beperkingen aan de keuze van de gewassen. Met name bladgroenten als sla, spinazie en andijvie kunnen dan beter niet geteeld worden. Bij cadmiumgehalten in de bodem van meer dan 5 mg kg-1 zou consumptie uit eigen tuin afgeraden moeten worden. De hier gepresenteerde advieswaarden zullen in 2004 verder getoetst worden middels experimenteel onderzoek in bestaande moestuinen