Toxizität von Aluminium

Zusammenfassung

Die durch Umwelteinflüsse bedingte zunehmende Acidität der Oberflächenwässer und Böden führt u.a. zu einer Erhöhung der Mobilität und damit der Konzentration des gelösten Aluminiums. Zur Art der unter diesen Bedingungen auftretenden Al-Kationen liegen jedoch nur wenige Informationen vor. Aus diesem Grunde wurden partiell protolysierte Aluminiumchloridlösungen eines großen Konzentrations-(10⁻¹–10⁻⁵ mol·l⁻¹ Al) und Basizitätsbereiches (OH/Al=0,5–2,5) strukturell — unter Nutzung der Ferronmethode — charakterisiert. In den frisch bereiteten Lösungen nimmt im gesamten Konzentrationsbereich der Ateil der monomeren Al-Spezies mit steigendem OH/Al-Molverhältnis kontinuierlich ab; die Bildung von polymeren Al-Spezies verschiebt sich mit sinkender Konzentration zu niedrigeren OH/Al-Molverhältnissen. Die Beständigkeit des tridekameren Al₁₃ nimmt mit sinkender Al-Konzentration ab; es werden zunehmend übergangspolymere Spezies gebildet. Bei der Alterung der partiell protolysierten Aluminiumchloridlösungen erweisen sich diese übergangspolymeren Al-Spezies als instabil. Bei niedrigen Al-Konzentrationen und steigenden OH/Al-Molverhältnissen tritt mit fortschreitender Alterung eine Disproportionierung der übergangspolymeren Al-Spezies unter Bildung von Monomeren und Polymeren auf. In den an Al 10⁻⁵ M Lösungen erfolgt dagegen schon bei kurzer Alterung eine Kondensation der übergangspolymeren — unter teilweisem Einbezug von monomeren — zu polymeren Spezies.

Allgemein läßt sich schlußfolgern, daß die Lösungen mit höherer Basizität in ihrer Zusammensetzung durch die Alterung stärker beeinflußt werden; dies wird durch sinkende Al-Konzentrationen noch deutlicher ausgeprägt.

Einflüsse von Mg²⁺-bzw. Ca²⁺-Gehalten auf die Al-Speziesverteilung in protolysierten Aluminiumchloridlösungen zeigen sich nicht unmittelbar nach der Präparation, sondern erst nach längeren Alterungszeiten dahingehend, daß die Bildung polymerer Spezies verstärkt wird.

Bei Betrachtungen zur biologischen Relevanz des Aluminiums sollten den polymeren und — mit Abstrichen — den monomeren Spezies besondere Beachtung geschenkt werden.

Abstract

The concentration of solubilized aluminium in soils and waters increases due to environmental influences. To obtain information on the types of Al species occuring under these conditions, aluminium chloride solutions were prepared in a wide range of concentrations (10⁻¹–10⁻⁵ mol·l⁻¹ Al) and basicity (OH/Al=0,5–2,5), respectively, and then structurally characterized using the ferron method. For the freshly prepared solutions, a decrease in the portion of monomeric Al species is observed, with an increasing OH/Al-ratio; the formation of polymeric cations decreases to lower OH/Al-ratios with diminishing concentration. The portion of tridecameric cations (Al₁₃) decreases with diminishing concentration, but so called transition polymers occur in these solutions. The transition polymers are instable under ageing; by inreasing the ageing time, a disproportion of these cations into monomeric and polymeric species can be observed. At extremly low Al concentrations (10⁻⁵ mol·l⁻¹ Al), a condensation of the transition polymers into polymeric species occurs, after only a short ageing. The influence of admixtures of Mg²⁺-and Ca²⁺-ions, respectively, on the specification of the Al cations are only observed after longer ageing times; in this case, the formation of polymeric Al species is forced.

The polymeric Al species therefore, seem to be especially preferred alongside the monomeric ones under biologically relevant concentrations.