Ein Spurmetall, dessen chemische Spezies, Löslichkeit und Verteilung zwischen gelösten und festen Phasen stark auf Änderungen der Redoxbedingungen (Oxidations-Reduktions-Potential) in Wassersäule oder Sedimenten reagieren (Beispiele: Mn, Fe, U, Mo, V, Cu, Cd).

Prinzip

Redoxreaktionen verändern die Oxidationsstufe von Übergangs- und Spurmetallen und damit deren Löslichkeit, Komplexbildung und Sorption; die lokale Abfolge von Elektronenakzeptoren und Eh/pH bestimmt, ob ein Metall mobil, ausgefällt oder adsorbiert ist.

Demonstration

In einem geschichteten Becken verbleibt Molybdat unter oxischen Bedingungen gelöst, wird jedoch bei Entwicklung von Euxinie in sulfidischen Sedimenten authigen eingebaut; Mn‑Oxide akkumulieren in oxischen Schichten und lösen sich rasch bei anoxischen Verhältnissen.

Fehlanwendung

Die Interpretation einer einzelnen Metallkonzentration als absoluten Indikator für vergangene Sauerstoffverhältnisse, ohne diagenetische Umlagerung, unterschiedliche Ligandenverfügbarkeit, Sedimentationsrate oder Zulauffluss zu berücksichtigen.

Konsequenz

Richtig angewandt sind redox-sensible Spurmetalle Proxys für vergangene und gegenwärtige Redoxverhältnisse, ermöglichen die Kartierung von Redoxklinen und helfen, Metallkreisläufe und Ablagerung im Meeresumfeld zu quantifizieren.

Umkehrung

Ein Metall, dessen Konzentration primär durch nicht-redox Prozesse (z. B. ausschließliche biologische Aufnahme oder konservatives Mischen) gesteuert wird, statt durch Änderungen des Oxidationszustands.

Abgrenzung

Bezieht sich speziell auf Spurmetalle, deren Speziierung redoxabhängig ist; ausgenommen sind großskalige Redoxsysteme, die ausschließlich durch Eisen- oder Schwefel-Massenbilanzen beschrieben werden, sowie Metalle, deren Verhalten ausschließlich von Ligandenkomplexierung oder Partikelaggregation unabhängig vom Redox gesteuert wird.

Semantische Spannung

Spannung zwischen der Bezeichnung als 'redox-sensibel', weil sich die Oxidationsstufe ändert, und der Bezeichnung, weil die Konzentration durch Sorption/Desorption oder mineralische Einlagerung variiert; operativ werden beide gruppiert, implizieren jedoch unterschiedliche Mechanismen.

Synthese

Redox-sensible Spurmetalle sind Spurenlemente, deren oxydationszustandsabhängige Chemie sie zu Indikatoren für Redoxbedingungen macht: ihre Verteilung zwischen gelöst und fest, Mobilität und authigene Anreicherung dokumentieren Orte elektronenakzeptierender Reaktionen und Redoxgrenzen im marinen System.