Bodenkunde (Subject) / Bodenkunde (Lesson)
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- Wofür sind Stofftransportprozesse im Boden die Voraussetzung? Formen des Stofftransports: Stoffflüsse in und aus dem System Stoffverlagerungen innerhalb des Bodens Wurzelaufnahme gelöst als Ionen, Komplexe oder anderen Verbindungen in wässriger Bodenlösung (Für Schadstoffe relevante Form) Kolloidal als suspendierte Substanzen (Ton) gasförmig in der Bodenluft (CO2,Stickstoff,Schwefelwasserstoff) partikulär in Makroporen
- Stofftransportprozesse gelöster Stoffe Konvektion (Massenfluss mit der Wasserbewegung, Versickerung), dominanter Prozess, passive Wurzelaufnahme Diffusion (einem Konzentrationsgradienten folgend, gerichtete Bewegung) aktive Wurzelaufnahme (K+), Stofftransport in und aus Feinporen. Diffusion ist meist nur über kurze Distanzen wirksam, es dominiert Konvektion.
- Dispersion Dispersion (zerstreuen) Fließgeschwindigkeit ist abhängig vom Porendurchmesser Massenfluss ist in großen Poren schneller, in kleinen langsamer Konzentrationsfronten verschmieren während des Transports Dispersivität ist Funktion der Fließgeschwindigkeit und des Fließquerschnitts Folgen der Dipserion kann man anhand von Perkolationsversuchen demonstrieren.
- Tracer Indikator u.a. für die Fließgeschwindigkeit Chlorid, Bromit, Nitrat (Anionen) geringe Affinität für Sorptionsprozesse Kationen hingegen haben große Affinität zu Austauscherplätzen Verhalten von Tracern kann mithilfe von Durchbruchskurven durch eine Bodensäule veranschaulicht werden. Insektizid wird länger sorbiert und verschwindet erst nach längerer Zeit. Insektizid mit DOC (gelöste organische Substanz) retardiert/sorbiert noch länger.
- Stoffverlagerung bei dualer Porenstruktur (Sand/Ton) Der eine Boden hat kleine der andere goße Poren die einen fördern den Wasserfluss, die anderen bremsen ihn. Bei sandigen Böden findet Dispersion statt, und bei tonigen Böden eher Diffusion. Am Übergangsbereich dualer Porenstrukturen können die Konzentrationsfronten verschmieren. Konzentrationen können auf kleinem Raum abnehmen bzw. zunehmen
- Transportvorgänge Transport ist nur bei wenigen Stoffen oder Verbindungen ohne Wechselwirkungen mit der Bodenphase verbunden. Austauschprozesse Adsorption/Desorption Fällung/Lösung Reaktive Transportvorgänge
- Retardation Verzögern, im Rahmen von Wechselwirkungen Je nach Intensität und Geschwindigkeit (Kinetik) der Wechselwirkungen kommt es bei reaktiven Stoffen (Kationen) zur verlangsamten Verlagerung im Vergleich zu nicht-reaktiven (konservativen) Stoffen. nicht-reaktive Stoffe: Deuterium, Cl, Br, Nitrat (Anionen) Retardationsfaktoren drücken aus, um das Wievielfache der Transport gegenüber Wasser verzögert wird. <1 schneller, >1 langsamer (häufiger)
- Transportvorgänge Reaktiver Stofftransport, Retardation Beide Prozesse führen dazu, dass von Stoffgemischen, die auf den Boden gelangen (Niederschläge), nicht alle in gleicher Weise verlagert werden. Bei Kationen ist der reaktive Transport eng mit der Affinität für Austauscherplätze verknüpft. höherwertige Kationen retardieren (verzögern, sorbieren) stärker größere gleichgeladene Kationen ebenfalls stärker
- Aspekte beim Wasser-und Stofftransport (preferential flow - fingering) kleinräumliche Variabilität präferentielle Fließwege (Regenwurmgänge) fingering inhomogene Wurzelverteilung 2. Oberflächenabfluß und Bodenabtrag Wasser und Stoffe, die nicht in den Boden gelangen, sondern abfließen oder ausgespült werden, gehen für den Wasser- und Stoffhaushalt verloren.
- Ermittlung des Stofftransport im Gelände Bestimmung von Stoffkonzentrationen in der Bodenlösung Lysimeteranlagen, Einbau von Saugkerzen 2. Bestimmung der Wasserhaushaltskomponenten Lysimeter (Austrag und oder wiegen) Messung von Wassergehalten und Wasserspannungen im Boden (Teniometer)
- Lysimeteranlage, Saugkerzen, Tensiometer Tensiometer: Instrument zur Messung von Saugspannungen im Boden. In welche Richtung bewegt sich Wasser? Welche Gradienten liegen vor? Lysimeter: ist ein Gerät zur Ermittlung von Bodenwasserhaushaltsgrößen (Versickerungsrate, Verdunstung) und zur Beprobung von Bodensickerwasser Saugkerzen: Zur Gewinnung von Bodenwasserproben für die chemische Analyse (qualitativ) Saugplatten: Zur Gewinnung von Bodenwasserproben für die chemische Analyse (quantitativ)
- Ermittlung von Stoffflüssen im Boden ist wichtig für: Nährstoffbilanzen und Düngerbedarf in der Landwirtschaft (Nitrat) Abschätzung von Stoffeinträgen in das Grundwasser (Nitrat, Schwermetalle, andere Schadstoffe) Ermittlung von ökosystemaren Stoffbilanzen zur Abschätzung von Entwicklungstendenzen bezüglich Bodenversauerung, Schadstoffakkumulation oder -mobilisierung.