Heavy metal species, mobility and availability in soils

The ecological effects of heavy metals in soils are closely related to the content and speciation of the elements in the solid and liquid phases of soils. Methods for the determination of metal species in both phases are described and critically evaluated. In connection with the possible binding mechanisms of heavy metals in soils the concept of specific and non‐specific adsorption is discussed. Recent results indicate that the adsorption of heavy metals on soil particles is not only restricted to the formation of surface complexes but can also take place in the interior of minerals. Diffusion processes of heavy metals into soil minerals are described for goethite. In order to assess metal mobility and availability in soils, the concentration and speciation of metals in the soil solution or in comparable aeqeous equilibrium solutions of soil samples and the transfer of metals from solid pools to the liquid phase and vice versa have to be assessed. Methods for the determination of the amount of plant available heavy metals are described and the associated problems discussed. Schwermetall‐Spezies, ‐Mobilität und ‐Verfügbarkeit in Böden Die ökologische Wirksamkeit von Schwermetallen in Böden ist eng verknüpft mit dem Gehalt und der Art der Schwermetallspezies in der Feststoff‐ und Lösungsphase der Böden. Es werden Methoden für die Bestimmung der Schwermetallspezies in beiden Phasen beschrieben und kritisch bewertet. Als wichtigster Mechanismus der Schwermetallbindung in Böden wird die spezifische und unspezifische Schwermetalladsorption diskutiert. Neuere Ergebnisse zeigen, daß die Adsorption von Schwermetallen dabei nicht nur auf Mineraloberflächen, sondern auch im Innern von Mineralpartikeln stattfinden kann. Mechanismus und Art der Diffusionsprozesse von Schwermetallen in das Innere mineralischer Partikel werden exemplarisch für die Diffusion von Ni, Zn und Cd in Goethitpartikel beschrieben. Zur Erfassung der Mobilität und Verfügbarkeit von Schwermetallen in Böden ist die Bestimmung der Konzentration und Art der Schwermetallspezies in der Bodenlösung oder in vergleichbaren Gleichgewichtslösungen, z.B. dem Bodensättigungsextrakt, sowie des Metalltransfers von den Feststoffen in die Lösungsphase und vice versa erforderlich. Methoden für die Bestimmung des Gehaltes an pflanzenverfügbaren Schwermetallen werden beschrieben und die mit diesen Methoden verknüpften Probleme diskutiert.