24

Boden (Fach) / Definitionen (Lektion)

Diese Lektion wurde von armx erstellt.

Lektion lernen

Diese Lektion ist leider nicht zum lernen freigegeben.

zurück  |  weiter 1 / 1

• Tonminerale - verleihen dem Boden die Fähigkeit Moleküle zu sorbieren - Sie haben eine hohe reaktionsfähigkeit aufgr. des isomorphen Ersatzes (permanente Ladung) der eine negative Schichtladung im Kristallgitter erzeugt. (ein höherwertiges Zentralion der Tetraeder und Oktaeder ersetzt wird durch niederwertiges Ion) -> können somit Kationen fixieren -können Komplex mit Metalloxiden bilden
• Sorbenten Tonminerale, Metalloxide, Huminstoffe Sorptionsvermögen für Sorbate ist abhängig von spezifischer OberflächeOberflächenladungPolarität/Benetzbarkeit von Wasserfunktionelle Gruppenchemischem Millieu (pH, Salze, PAK)
• Sorptionsmechanismen elektrostatische Wechselwirkungen außersphärische Komplexe (Kationenaustausch) Austausch von an der Oberfläche von Bodenpartikeln gebundenen Kationen mit in der Bodenlösung gelösten Kationen. Tonminerale, Humus und Metalloxide weisen i.d.R. negative Ladungen auf, an die sie Kationen des Bodenwassers binden. Eher schwach, da aussersphärisch. innersphärische Komplexe (Ligandenaustausch) Chemische Reaktion, bei der ein Ligand eines Komplexes gegen einen anderen Liganden ausgetauscht wird. Stabiler als Kationen-austausch, da innersphärisch. Es entsteht derjenige Komplex der am stabilsten ist. Cu bildet solche Komplexe.
• Sorptionsmechanismen Van-der-Waals-WechselwirkungDipol-Dipol WechselwirkungWasserstoffbrückenbindungelektrostatische Wechselwirkung (Kationen- und Ligandenaustausch)Kovalente Bindung
• Wann ist das Sorptionsvermögen hoch? Wenn pH hoch ist, Boden gekalkt Wenn KAK hoch ist Wenn viel Humus/Corg vorhanden ist
• Böden sind dank ihrer Filterfunktion wichtige Senke für viele Schadstoffe. Erläutern! Welche Schadstoffe gibt es? Schadstoffe werden gebunden/sorbiert und somit nicht weiter verbreitet. Schadstoffe reichern sich im Boden an. Anorganische Schadstoffe:Schwermetalle (Pb, Cd, Cu, Cr, Ni...), Säuren, Arsen, Cyanide... Organische Schadstoffe Pflanzenschutzmittel, Mineralölbestände, Arzneimittel/Antibiotika, Klärschlämme
• Wie werden Schadstoffe im Boden gebunden? 1. Sorption an Feststoffe/Sorbenten (Minerale/Ton, Humus, Metalloxide)2. Fällung von unlöslichen Reaktionsprodukten 3. Komplexierung (Umhüllung von Ionen mit anderen neutralen oder polaren Stoffen unter Ausbildung von Komplexen - bei Zerfall von Mineralen werden Fe,Al-Ionen frei die dann zB mit Huminsäuren reagieren) ♦ Immobilisierung der Schadstoffe♦ Geringere Verlagerung ins Grundwasser♦ Geringere Pflanzenverfügbarkeit
• Sorptionsmechanismus: Kovalente Bindung =Elektronenpaarbindung Sehr starke Bindung zwischen gelösten Schwermetallen und der festen Bodenmatrix.
• Vor was muss der Boden geschützt werden? Beeinträchtigungen von Bodenfuktionen durch: Schadstoffe/Bodenkontamination Versiegelung Verdichtung Erosion Versalzung Deserifikation
• Problem: Bodenkontamination (Schadstoffbelastung & Quellen) Ursache, Folge Ursache: -Säuren -Schwermetalle -organische Verbindungen welche als Stofflicher Eintrag den Boden kontaminieren Typische Schadstoffquellen sind Emissionen der Industrie/Verkehr, Ablagerungen, Deponien, Dünger und Pflanzenschutzmittel Folge: Lebensgrundlage und Lebensraumwird beeinträchtigtBiogeochemische Stoffkreisläufe können durch toxische Wirkungen gestört werden.Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften werden eingeschränktNutzungsfunktionen eingeschränkt
• Anzeige
• Problem: Versiegelung (Auswirkungen auf die Bodenfunktionen) ♦ Lebensgrundlage und Lebensraum gehen irreversibel verloren♦ Boden als Bestandteil des Naturhaushalts wird eliminiert♦ Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften gehen verloren♦ Archivfunktion wird zerstört♦ Nuztzungsfunktionen teils eingeschränkt, teils nicht mehr möglich
• Problem: Erosion (Wasser, Wind) und Auswirkungen Fehlt eine ausreichende mechanische Verankerung der Vegetation, so können starke Beeinträchtigungen von Wasser und Wind den Boden abtragen. Zu den Auswirkungen zählen on site und off site Erscheinungen. Natürliche Funktionen werden eingeschränkt (Lebensgrundlage, Naturhaushalt, Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften. Auch diverse Nutzungsfunktionen mittel- bis langfristig nicht möglich.Eintrag von Bodenmaterial und oder Pflanzenschutzmittel auf tiefer liegende Flächen und in Gewässer.
• Bodenerosion Bodenerosion (durch: Entfernung der schützenden Vegetation durch Überweidung oder Abholzung, zu kurze Brachezeiten) z. B. wenn Äcker in guter fachlicher Praxis gepflügt werden oder zu lange bloßliegen, führt zu Humusverlust und Sedimentabtrag, d. h. zu stark schädigenden Auswirkungen. Durch Wind und fließendes Wasser (Niederschläge) wird fruchtbarer Boden abgelöst und vom Acker getragen, dadurch sinken die Puffer- und Feldkapazität (Wasserspeicherfähigkeit) der Böden. -> Oberboden wird abgetragen (fruchtbarsten und landwirtschaftlich bedeutendsten Teil) Bodendegradation ist die Folge, Dürre und Regenmangel wirken sich so negativ verstärkend und ertragsmindernd aus. Die Mehrheit der Feldfrüchte gedeiht auf neutralen oder leicht sauren Böden. Saurer Bodeneintrag durch Niederschläge oder Emissionen kann teilweise durch Pufferfunktionen des Bodens, besonders durch Humus, gedämpft werden. Zu sauer reagierender Boden kann durch Kalkung und Zugabe von Humus oder Kompost neutralisiert werden. Zu alkalische Böden können durch Eintrag von huminsäurereichem Torf, Ammonium (z. B. in Gülle enthalten) sowie Streu von Nadelbäumen auf einen neutralen pH-Wert gebracht werden. Als besonders kritisch ist ein stark saures Boden-Milieu anzusehen, da dann hohe Konzentrationen von Aluminium gelöst sein können. Sehr basische Böden können unter Mangel an frei gelöstem Mangan leiden. Im Allgemeinen führt eine basische pH-Wert-Erhöhung zur Gefügeverbesserung.
• Warum beeinflusst der pH-Wert Fällungsreaktionen? Der pH-Wert beschreibt die Anzahl der Protonen. Ist der Boden sauer, so liegen viele Protonen (+) vor. (=NIEDRIGER pH-Wert) Ist der Boden basisch, so liegen viele OH- (Hydroxidionen) vor und es besteht eine höhere Löslichkeit. (=HOHER pH-Wert)
• Kalkdüngung Kalk neutralisiert die Bodensäure und wirkt so einer schleichenden Bodenversauerung entgegen. Er verbindet zudem die Tonteilchen zu größeren Krümeln und fördert die biologische Aktivität der Mikroorganismen. Die indirekten Auswirkungen sind noch vielfältiger: Die als Dünger zugeführten Nährstoffe werden von den Pflanzen besser aufgenommen, die ausgeflockten Tonkrümel verbessern die Bodenstruktur und damit die Speicherfähigkeit für Wasser und Luft. Das wiederum verringert die Verschlämmungsgefahr und führt im Frühjahr zu einer rascheren Erwärmung des Bodens.
• Anorganischen Schadstoffe Meistens Schwermetalle Blei, Cadmium, CupferSäurenArsen, Bor (Halbmetall) Cyanide (Salze)
• Quellen von Schwermetallen ♦ Verkehrsemission: Pb bis 80er über verbleites Benzin, Bremsbeläge ♦ Verbrennung fossiler Brennstoffe (Viele!) -> alle fossilen Brennstoffe enthalten Kohlenstoff, der sich beim Verbrennen mit Sauerstoff verbindet und sich als Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre anreichert. ♦ Landwirtschaftliche Dünger und Pestizide ♦ Abfallbeseitigung (Batterien), Metallverarbeitende Industrie ♦ Bergbau
• Was bedeutet Bodenversauerung? Findet statt, wenn der Verbrauch an Puffersubstanzen im Boden größer ist als ihr Eintrag oder ihre Neubildung. Verlust an SäureneutralisationskapazitätDies kann mit einer pH-Abnahme verbunden seinIst die Säurebilanz eines Bodens positiv (Input>Output), so findet Versauerung statt. Puffersubstanzen: Kalk, Mergel, Silikate (Tonminerale)
• Natürliche Ursachen der Bodenversauerung Unter humiden Klimabedingungen versauern alle Böden durch natürliche Prozesse: Biologische Atmungsaktivität: Alle Bodenlebewesen und Wurzeln atmen, wodurch CO2 freigesetzt wird. Je mehr CO2 in der Bodenluft, desto niedriger ist der pH in der Bodenlösung. Kohlensäure entsteht, wobei H+-Ionen (Säure) dissoziieren. Biologische Mineralisierungsaktivität: Nitratbildung (Anion), auch hierbei dissoziieren H+-IonenRhizosphärenversauerung: Wurzeln scheiden Säure aus.H+ Abgabe bei Kationenaufnahme, um Ladungsgleichgewicht zu erhalten.Abgabe von niedermolekularen organischen Säuren (Zitronensäure)
• Anthropogene Ursachen der Bodenversauerung Durch anthropogene Immissionen und Landnutzung: 1. Säureeinträge aus Verbrennungsgasen (H+, Schwefelsäure)2. Ammonium-Einträge aus der Tierhaltung (H+) Ammoniak entsteht vor allem in der Tierhaltung, weil die Exkremente der Nutztiere Harnstoff und Eiweiß enthalten, die in Ammoniak umgewandelt werden. Besonders viel Ammoniak entweicht bei der Ausbringung von Gülle und Festmist  vor allemim Sommer bei hohen Temperaturen und wenn sie nur oberflächlich verteilt werden 3. Entzug von Puffersubstanzen mit Ernteprodukten: Alle Pflanzen nehmen basische Kationen auf (Ca2, Mg2, K), die als Puffersubstanzen verloren gehen, wenn sie nicht mit der abgestorbenen Biomasse in den Boden zurück gelangen.4. Anbau von Leguminosen (Soja): Diese fixieren N aus der Atmosphäre und haben hohe Gehalte an basischen Kationen.-> starker Verlust an Puffersubstanzen mit der Ernte-> Eintrag N-reicher Ernterückstände, die mineralisiert werden (H+)
• Säurepufferung Böden können aufgrund der natürlichen Funktion der Pufferung Säure neutralisieren (H+-Ionen werden neutralisiert). Puffersubstanz: reagiert mit H+ zu neutraler Verbindung (Kalk)Pufferkapazität: gibt an, wieviel H+ neutralisiert werden kann, bevor sich der pH-Wert ändert.Puffersystem: beschreibt die chemischen ReaktionspartnerPufferbereich: gibt an, in welchem pH-Bereich ein Puffersystem wirksam ist.Pufferrate: gibt an, wie rasch die Puffersubstanz mit der Säure reagiert.Puffersubstanzen: Kalk, Mergel, Tonminerale, Metalloxide
• Folgen der Bodenversauerung 1. Freisetzung basischer Kationen (Ca,Mg, K), H+ wird gebunden erhöhte Pflanzenverfügbarkeiterhöhte Auswaschungsgefährdung 2.  Freisetzung toxischer Metalle (Al, Schwermetalle) WurzelschädenSchädigung der BodenorganismenVerlagerung ins Grundwasser 3.  Verlust an variabler Ladung weniger Speichervermögen für Nähr- und Schadstoffe
• Was ist Ammonifikation? Welcher Zusammenhang zur Stickstoffmineralisierung besteht? Bildung von Ammonium aus organischer Substanz. Im wesentlichen wird durch die Spaltung von Makromolekülen (durch Bakterien, Pilze) und durch den Stoffwechsel (Desaminierung) N2 zu NH4+ umgewandelt. Die Ammonifikation ist ein Teil der Stickstoffmineralisation: Ammonifikation + Nitrifikation = N-Mineralisierung 
• Was sind Voraussetzungen für Nitrifikation? Oxidation von Ammonium zu Nitrat (mit Zwischenprodukt Nitrit) Die Präsenz von Ammonium sowie Sauerstoff und Wasser sind eine Vorrausetzungen für die Nitrifikation. Ebenso der gestufte Ablauf in dem Ammonium erst zu Nitrit und dann zu Nitrat oxidiert wird.

zurück  |  weiter 1 / 1