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Bodenkunde (Subject) / 06. Säuren und Basen (Lesson)

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• 1. Was ist der pH-Bereich, den man in Böden gemäßigter Klimate findet? Warum ist der pH-Bereich in semiariden Klimaten häufig zu höheren pH-Werten hin verschoben? Der in Mitteleuropa übliche pH-Bereich schwankt zwischen 3-8. Wegen der starken Verdunstung kommt es zu einer Versalzung der Bodenoberfläche durch einen nach oben gerichteten Bodenwasserstrom. In Semiariden Klima drängt das Grundwasser leicht lösliches Salz an die Oberfläche. Dort flocken diese Salze aus. Gelangt nun Wasser von Oben auf den Boden, steigt der pH-Wert, weil die Protonen sich mit den leicht löslichen Salzen verbinden. In Semiariden Klimaten gibt es wenig Humifizierung, die den Boden sauer macht.
• 2. Was bedeutet es, wenn eine Substanz eine starke oder eine schwache Säure ist? Welche chemische Kenngröße wird verwendet, um die Säurestärke einer Substanz zu beschreiben? Je leichter ein H+ Ion von einem Molekül abgespalten wird, desto stärker ist die Säure. Die Säurestärke einer Substanz wird mithilfe des pH-Wertes beschrieben.
• 3. Der pH-Wert eines Bodens in Wasser gemessen ist 4; alternativ wird der pH-Wert dieses Bodens in einer KCL haltigen Lösung gemessen. Ist dieser pH-Wert höher, gleich oder niedriger als der in Wasser gemessene Wert? Warum? Der pH-Wert des Bodens in KCL ist ≤ dem pH-Wert des Bodens in Wasser. Der pH-Wert bei Kalium ist niedriger, da bei Kalium Protonen an die Festphase ausgetauscht werden können. Dadurch sind mehr Protonen in der Lösung und der pH-Wert sinkt.
• 5. Welches sind die mengenmäßig am wichtigsten streuzerkleinernden Lebewesen in einem Kalkbuchenwald auf der schwäbischen Alb und wer übernimmt diese Rolle in einem Bergmischwald im Nordschwarzwald? Kalkbuchenwald ist vom pH-Wert her neutral, was bedeutet, dass es viele Nährstoffe und somit auch viele Regenwürmer gibt. Ein Bergmischwald ist sauer und somit nährstoffarm. In nährstoffarmen Böden übernehmen die Enchyträen die Rolle der streuzerkleinernden Lebewesen.
• 6. Wo sind mehr Nährstoffe in der Streu gespeichert, die auf dem Mineralboden liegt: In einem Edellaubwald auf neutralem Standort oder in einem Fichtenwald auf saurem Standort? Warum? Im Edellaubwald auf neutralem Standort gibt es eine hohe biologische Aktivität und somit nur eine dünne Streuauflage. Es gibt eine schnelle Verfügbarkeit von Nährstoffen. Beim Fichtenwald gibt es aufgrund des sauren Standortes nur wenig Bodentiere, wodurch sich die Streu akkumuliert und es gibt eine geringere biologische Aktivität der Bakterien, die ein neutrales Milieu bevorzugen.
• 7. Durch welche Art von Untersuchungen kann man nachweisen, dass Böden durch anthropogen bedingten Säureeintrag versauert sind? Man kann ältere und jüngere pH-Wert Untersuchungen von Waldböden unbehandelter Parzellen durchführen und es gibt verschiedene Düngeversuche. Allerdings benötigt man die Prozessbeschreibung verschiedener Jahre von verschiedenen großflächigen Bodenproben, denn die Vegetation hat sonst einen zu hohen Einfluss über die Wurzeln.
• 8. Welche Puffersubstanzen gibt es im Boden und ab welchem pH-Wert reagieren sie? Carbonat: 8,6 – 6,2 pH Kohlensäure: 8,6 – 5,0 pH Silikat: 6,2 – 4,2 pH Starke Säure: 5,0 – 4,2 pH, z.B. HCl Aluminium/Oxide: 4,2 – 3 pH Eisen: ab 3 pH
• 9. Wie lässt sich die Menge an Protonen berechnen, die durch den Austauscherpuffer neutralisiert werden kann? Die Menge der Protonen, die neutralisiert werden kann, lässt sich anhand der Mol-Menge und der Wertigkeit des Elements berechnen. Der Austauschpuffer ist die Differenz zwischen der potentiellen und der effektiven Kationenaustauschkapazität (KAK). Daher braucht man die KAK und die Basensättigung, um den Austauschpuffer berechnen zu können. Der pH-Wert und der Austauschpuffer muss im Gleichgewicht sein, abhängig vom CO2-Partialdruck bei 25°C.
• 10. Waldkalkung ist umstritten. Nennen und erklären Sie zwei Argumente für die Kalkung von Waldökosystemen und zwei dagegen. Für die Waldkalkung spricht, dass es zu einer Neutralisierung der anthropogen bedingten Bodenversauerung kommt und die Versauerung durch Dünger zum Beispiel in der Landwirtschaft aufgehoben wird. Ein weiteres Argument für die Waldkalkung ist der Gewässerschutz. Je höher der pH-Wert, desto höher ist die Speicherfähigkeit von Schadstoffen, die dadurch nicht ins Grundwasser gelangen. Gegen eine Waldkalkung spricht, dass das natürliche Gleichgewicht saurer Standorte gestört wird. Dort sind die Pflanzen und Tiere an den sauren Standort angepasst. Außerdem kommt es durch die Waldkalkung weiterhin zur Bodenversauerung in Mineralböden, da der Kalk von der Humusauflage vorher aufgelöst wird.
• 4. Welche Bodeneigenschaften beeinflusst der pH-Wert? Geben sie zwei Beispiele und erklären Sie den Zusammenhang zwischen Bodeneigenschaft und pH-Wert. Der pH-Wert beeinflusst die Bodenstruktur und andere Organismen im Boden. Je höher der pH-Wert, desto mehr Bodentiere gibt es und damit eine höhere biologische Aktivität. Bei niedrigen pH-Werten kommt es durch eine niedrige biologische Aktivität zu einer Akkumulation von Streu.

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