Comparison of 24 h and Long-term pHstat Leaching Tests for Heavy Metal Mobilization from Solid Matrices

The dynamic leaching behaviour of environmentally relevant heavy metals makes it difficult to fix a suitable elution time of leaching tests. With ten different solid materials which were characterized by wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis and by the determination of aqua regia soluble amounts of heavy metals we performed 24 h and long-term leaching tests using the pHstat procedure at pH 4 to be able to compare the resulting acid neutralization capacities (ANC) and heavy metal mobilization. This comparison demonstrates firstly the limitations in predicting the extent of heavy metal release after a longer (geological) time period only from the leached amounts after 24 hours and the ratio of the ANC values measured in the 24 h test and in a long-term experiment, respectively. Secondly, the effect of elution time on the leachability is not uniform but element specific and matrix dependent. Hence, the pHstat leaching test performed in the usual manner does not seem to be suitable particularly for assessing long-term mobilization of heavy metals under acidic conditions. Additional experiments under variation of shaking frequency and time clearly demonstrate the dominant influence of the first parameter on the resulting ANC and support the necessity of further studies to optimize the pHstat leaching procedure before the test can be recommended in regulations for environmental protection. Vergleich von 24-h- und Langzeit-pHstat-Schutteltests zur Schwermetall-Mobilisierung aus festen Matrices Das dynamische Auslaugverhalten umweltrelevanter Schwermetalle macht es schwierig, eine geeignete Zeitdauer von Auslaugtests festzulegen. Mit zehn verschiedenen Feststoffen, die mittels wellenlangendispersiver Rontgenfluoreszenzanalyse und durch Bestimmung der konigswasserloslichen Schwermetallanteile charakterisiert wurden, haben wir 24-h- und Langzeit-Auslaugtests mit der pHstat-Prozedur bei pH = 4 durchgefuhrt, um die resultierenden Saureneutralisationskapazitaten (ANC) und die Mobilisierung der Schwermetalle vergleichen zu konnen. Dieser Vergleich zeigt erstens, das es nicht moglich ist, das Ausmas der Schwermetallfreisetzung nach langerer Kontaktzeit nur aus den ausgelaugten Mengen nach 24 Stunden und dem Verhaltnis der im 24-h- und Langzeit-Test gemessenen ANC-Werte vorherzusagen. Zweitens ist der Effekt der Elutionszeit auf die Auslaugbarkeit nicht einheitlich, sondern sehr elementspezifisch und matrixabhangig. Somit scheint der pHstat-Auslaugtest, in der ublichen Weise durchgefuhrt, wenig geeignet fur die Abschatzung der Langzeit-Mobilisierung von Schwermetallen unter sauren Bedingungen. Zusatzliche Experimente unter Variation der Schuttelfrequenz und Zeit zeigen klar den dominanten Einflus der ersteren auf die ermittelten ANC-Werte und unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen zur Optimierung der pHstat-Auslaugprozedur, bevor diese fur das Regularium empfohlen werden kann.