Kaiser, J. (1998). “Schwefel-Isotopenaustausch und Disproportionierung bei Thiosulfat in chemischen und mikrobiellen Systemen”. Diplomarbeit, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie/Universität Bremen. (Download)

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Mit dieser Arbeit wurde ein Verfahren zur Synthese radioaktiven Thiosulfats etabliert. Die Markierung mit ³⁵S kann sich dabei sowohl am äußeren (Sulfan-) als auch am inneren (Sulfonat-) Schwefelatom befinden. Die Ausgangsprodukte ³⁵S⁰ und Na₂³⁵SO₃ sind kommerziell erhältlich.

Die Reinheiten der dargestellten Verbindungen wurde per HPLC chemisch und radiochemisch untersucht. Sie lagen für das am äußeren Schwefel markierte Molekül ohne besondere Aufreinigungsschritte bei 92 bis 96 %. Beim am inneren Schwefel markierten Molekül lagen die radiochemischen Reinheiten nur um 10 %, weil das Ausgangsprodukt stark mit Sulfat (ca. 75 %) und einer nicht zu indentifizierenden Verbindung verunreinigt war (ca. 13 %).

Mit dem am äußeren Schwefelatom markierten Thiosulfat wurden Versuche zum Isotopenaustausch mit Hydrogensulfid/Schwefelwasserstoff und mit Polysulfid/Hydrogensulfid/Schwefelwasserstoff in anoxischem, deionisiertem Wasser durchgeführt. Probleme gab es bei der Wahl eines Reaktionsgefäßes, weil sich die ursprünglich vorgesehenen gasdichten Glasspritzen mit Teflondichtungen als ungeeignet herausstellten.

Dazu waren Methoden zur Trennung von Thiosulfat und Sulfid und zur Trennung des äußeren und inneren Schwefelatoms im Thiosulfat zu entwickeln, um die Aktivitäten der einzelnen Fraktionen zu bestimmen. Die erste Trennung wurde durch Fällen mit Zinksalzen, die zweite durch Zersetzung mit Silbernitrat und anschließender Auflösung des Silbersulfidniederschlags in Kaliumcyanid-Lösung bewerkstelligt.

Mit Hydrogensulfid/Schwefelwasserstoff allein fand weder bei 20 °C noch bei 80 °C ein Isotopenaustausch statt. War zusätzlich Polysulfid anwesend, konnte bei 80 °C ein langsamer Austausch festgestellt werden.

Der experimentell gefundene Austausch wurde mit theoretisch zu erwartenden und in einem natürlichen Sediment gefundenen Werten verglichen. Das Ausmaß war zu gering, um einen Isotopenaustausch, wie er für Thiosulfat mit anderen reduzierten Schwefelverbindungen in Sedimenten postuliert wurde, rein chemisch zu erklären.

In einem hypersalinen Teich mit hohen Konzentrationen reduzierter Schwefelverbindungen wurden Untersuchungen zur Rolle von Thiosulfat im Schwefelkreislauf der Wassersäule vorgenommen.