Bodenschutz (Fach) / 6. Säure (Lektion)
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Versauerung
Diese Lektion wurde von stefanpetter erstellt.
- Was bedeutet Bodenversauerung? Findet statt, wenn der Verbrauch an Puffersubstanzen im Boden größer ist als ihr Eintrag oder ihre Neubildung. Verlust an Säureneutralisationskapazität DIe kann mit einer pH-Abnahme verbunden sein Ist 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 (H2CO3), wobei H+-Ionen (Säure) dissoziieren. Biologische Mineralisierungsaktivität: Nitratbildung (Anion), auch hierbei dissoziieren H+-Ionen Rhizosphärenversauerung: 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 kommt es zur anthropogenen Bodenversauerung: Säureeinträge aus Verbrennungsgasen (H+, Salpetersäure/2H+, Schwefelsäure) Ammonium-Einträge aus der Tierhaltung (2H+) 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. 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 Reaktionspartner Pufferbereich: 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
- Puffersubstanzen und Pufferungsprozesse Puffersubstanzen neutralisieren H+-Ionen Erdalkali-Karbonate: pH 8-6,5 , Kalkstein, Mergel Silikate: pH <7, Feldspat, Tonminerale variable Ladung (Austauscher): pH 8-3, Metallhydroxide, Tonminerale, organische Substanz Metalloxide (Al, Fe, Mn-Oxide): pH 4,5-3, im sauren Bereich wirksam Entscheidend für die Säurepufferung sind die Vorräte an Puffersubstanzen, Pufferraten (Geschwindigkeit der Reaktion) und pH des Bodens.
- Wie lässt sich die Bodenversauerung nachweisen? pH-Messungen/Zeitreihen Säurebilanzen (Input-Output) Alkalinität des Sickerwassers
- Alkalinität der Bodenlösung Was bedeutet eine negative ANC in der Bodenlösung? ANC= Kationen-Anionen Wenn die Summe an Kationen>Anionen, dann Ladungsausgleich durch Karbonat oder organische Anionen. Lösung verfügt über Säurepufferkapazität ausreichend Pufferkapazität im Bodenraum Wenn Kationen<Anionen, dann Ladungsausgleich durch H+ oder Al3+ Lösung transportiert Säure Pufferung unvollständig (Pufferraten gering, Puffersubstanzen verbraucht) Tiefenversauerung
- Folgen der Bodenversauerung Freisetzung basischer Kationen (Ca,Mg, K), H+ wird gebunden erhöhte Pflanzenverfügbarkeit erhöhte Auswaschungsgefährdung 2. Freisetzung toxischer Metalle (Al, Schwermetalle) Wurzelschäden Schädigung der Bodenorganismen Verlagerung ins Grundwasser 3. Verlust an variabler Ladung weniger Speichervermögen für Nähr- und Schadstoffe