Formålet med denne Ph.d. afhandling er, at beskrive processer, der foregår hvor jernholdige mineraler er til stede. Arbejdet fokuseredes specielt på ferro-ferri hydroxyd-holdige mineraler, grøn rust, og deres mulige rolle i jerns kredsløb. Det første studium havde som formål at beskrive jernholdige mineraler i sprækker i granit ved Äspö, Sverige. Jernoxidernes struktur, kemiske sammensætning og stabile jern isotopforhold tillod,  rekonstruktion af de palæo-redox- forhold i granittens sprækker. Der blev fundet 3 typer ferri oxider dannet i forskellige miljøer: 1) grovkornede hydrothermale hematitter, 2) meget fin kornede amorfe jern oxider, der var udfældet under boring af kernen, 3) krystalline jern oxider af intermediær størrelse, der blev dannet ved lave temperaturer (<10°C) i en dybde på mindre end ~100 m under overfladen.

Når pH er neutral til let basisk vil oxidation af Fe(II)-holdige opløsninger udfælde grøn rust. I det andet studium benyttede jeg Røntgendiffraktion til, at identificere grøn rust i grundvandsområder med middel til relativt høj jern koncentration. Metoden jeg udviklede er rimelig enkel og bygger på at grøn rust stabiliseres, når det sidder på overflader af f.eks. glas eller glimmermineraler. Prøvetagningen skete i nærheden af Bornholms Lufthavn og i tunnelen til Äspö Hard Rock Laboratorium. Prøverne transporteredes under nitrogen til vores laboratorium hvor Røntgendiffraktion viste at prøvematerialet indeholdt GR_CO3. Tilstedeværelsen af GR blev ligeledes bekræftet af et drastisk fald i toppenes intensitet efter et par dages kontakt med den almindelige atmosfære.

Viden om den kemiske sammensætning af mineraler og deres krystalstruktur er essentiel, idet de bestemmer det faste stofs opførsel. En litteratur gennemgang i forbindelse med det tredje studium viste, at tidligere undersøgelser af sulfat-holdig GR benyttede strukturelle og sammensætningsmæssige parametre, der var fejlagtige eller mangelfulde. Jeg udførte grundige analyser af sulfat-holdige grøn rust med Røntgendiffraktion, Rietveld analyse, og Mössbauer spektroskopi. Sammenholdt med den kemiske sammensætning tillod det mig at revaluere strukturen og sammensætningen af stoffet. De nye resultater beviste at natrium er en essentiel strukturel komponent af sulfat-holdig grøn rust, GR_Na,SO4. Den kemiske formel er NaFe(II)₆Fe(III)₃(SO₄)₂(OH)₁₈12H₂O, dens rum gruppe er P-3, og enhedscelle parametrene er a = 9.528(6) Å, c = 10.968(8) Å og Z = 1.

Den sidste del af denne afhandling beskriver, hvordan GR_Na,SO4 reagerer med andre redox-sensitive elementer. Selenium og neptunium er typiske henfaldsprodukter fra brugte radioaktive brændselsstænger. Disse og andre radioaktive elementer vil udgøre et alvorligt miljømæssigt problem, hvis der skulle opstå lækage fra fremtidige depoter til radioaktivt affald. For bedre at forstå de radioaktive elementers opførsel i naturen og deres vekselvirkning med depotets jernstrukturer undersøgte jeg, hvordan selenit (SeO₃^2-) og neptunyl (NpO₂⁺) reagerede med GR_Na,SO4. Selenit reduceredes hurtigt af GR ved at reagere langs kanten af GR partiklerne. Her dannedes trigonalt elementært Se(0), mens den grønne rust omdannedes til goethit. Ved reaktion mellem neptunyl og GR foregik reduktion ligeledes omkring kanterne af den grønne rust. Neptunium reduceredes til tetravalent Np, mens GR omdannedes til goethit. Ved efterfølgende oxidation af reaktionsblandingen i luft forblev omkring 40% af neptunium i dets tetravalente form. Resultaterne indikerer, at Np(IV) enten er inkorporeret i goethitstrukturen eller eksisterer som en selvstændig oxid fase. Det skal dog noteres, at tilstedeværelsen af Np(IV) oxider er mindre sandsynligt, da denne fase let oxideres til pentavalent Np.

I denne afhandling har jeg vist, at jernholdige mineraler kan bruges som indikatorer for redox-forhold, og at sulfat-holdige grøn rust indeholder monovalente kationer i mellemlaget, i dette tilfælde natrium. Grøn rust er således ikke udelukkende anion substituerende mineraler, men kan ligeledes potentielt udveksle kationer med omkringliggende væsker, som det ses for ler-mineraler. I grundvand transportmodeller er det nødvendigt at inkludere de parametre der beskriver grøn rust opførelse under grundvands forhold, da faserne gerne reagerer med en række giftige stoffer, hvorved de immobiliseres.  Ud fra min forskning er det nu endnu tydeligere, at modeller der skal simulere eller forudsige grundvandstransport af giftige elementer, skal inkludere de termodynamiske og kinetiske parametre for grøn rust og dets reaktivitet med opløste stoffer.