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Bodenchemisches Praktikum
Versuch 1: pH-Wert-Messung
Theorie
Der pH-Wert des Bodens ist ein Maß der Wasserstoffionenkonzentration (Einheit: mol/l) in der Bodenlösung. Er wird als negativ dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionenkon- zentration dargestellt und gibt die aktuelle Säureintensität wieder. Große Bedeutung besitzt der pH-Wert fur eine Reihe von Prozessen im Boden. So beeinflußt er Nährstoffverfügbarkeit, Redoxreaktionen, biologische Aktivität, Mineralisation, Humifizierung, Verwitterung und Gefügebildung.
Der pH-Wert ist abhängig von der Salzkonzentration der Bodenlösung: Ca2+- und K+-Ionen verursachen einen Austausch von Al3+ und H+ am Sorbtionskomplex. Al3+ reagiert mit H2O nach folgender Reaktion:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die freigesetzten Al3+ und H+-Ionen senken daher den pH-Wert.
Bei der pH-Wert-Messung unterscheidet man zwischen aktueller und potentieller Acidität. Die potentielle Acidität bezieht sich auf die Messung in einer CaCl2- oder KCl-Lösung, wodurch die sorbierten Kationen ausgetauscht werden. Das garantiert eine realistischere Messung, da Ca2+ auch im Boden in höherer Konzentration vorliegt und jahreszeitlich bedingte pH-Schwankungen durch Salzkonzentrationsänderungen umgangen werden.
Bei der aktuellen Acidität erfogt die Messung in reinem Wasser, weswegen kaum Kationen ausgetauscht werden. Der pH-Wert liegt daher um ca. 0,6 höher als in Salzlösungen.
Gemessen wird der pH-Wert mit der Glaselektrode, die an ein Voltmeter angeschlossen ist. Die Glaselektrode besitzt eine Glasmembran. Auftreffende H+-Ionen bilden dort ein Gel, wo- durch sie haften bleiben. Die Konzentration der H+ im Gel stellt sich auf die gleiche Konzent- ration wie in der Lösung ein. Im Inneren der Elektrode befindet sich eine Pufferlösung mit pH
7. Zwischen dem Gel und der Pufferlösung bildet sich ein Potential.
Mit Hilfe einer Bezugselektrode Ag/AgCl wird die Potentialdifferenz zwischen Ag/AgCl und Gel/Innerem gemessen. Da der pH-Wert mit dem Redoxpotential korreliert, läßt sich anhand einer Kalibrierung mit zwei Lösungen bekannten pH-Werts aus der gemessenen Spannung der pH-Wert ermitteln.
-Methode
Jeweils 10 g lufttrockener, auf 2 mm gesiebter Boden wird in drei Bechergläser eingewogen. In das erste Glas gibt man 25 ml 0,01M CaCl2-Lösung und in das zweite 1M KCl-Lösung hinzu. In das dritte Glas füllt man nur 25 ml Wasser. Anschließend werden die Suspensionen umgerührt und 2 Stunden stehengelassen.
Vor dem Messen ist eine Eichung der Glaselektrode erforderlich. Das geschieht durch Eintau- chen in Pufferlösungen (bei sauren Böden Pufferlösungen pH 7 und pH 4, bei alkalischen Böden pH 7 und pH 9) und Einstellen der Raumtemperatur. Beim Messen taucht man die E- lektrode mit Bewegungen in die Bodensuspension ein, um den Boden aufzuwirbeln.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
-Interpretation
Der pH-Wert von 4,90 in CaCl2 wird nach AG BODEN (1994) als stark sauer eingestuft.
Der pH-Wert in CaCl2 ist aufgrund des Austauschs der sorbierten Al3+- und H+-Ionen um ca.0,4 niedriger als in H2O.
Noch niedriger ist der pH-Wert in KCl. Ursache hierfür ist die 100 mal höhere Konzentration der KCl-Lösung.
Im Hinblick auf die Nutzung als Brache läßt sich die stark saure Bodenreaktion nach GISI (1990) durch stark erhöhten Streuanfall und CO2-Produktion, verlangsamte Mineralisation und höheren Gehalt an unterirdischer Pflanzenmasse erklären.
Versuch 2: Bestimmung des Carbonatgehalts nach Scheibler
-Theorie
Anorganische Carbonatverbindungen kommen im Boden v.a. als Calcit und Dolomit vor. Der Carbonat-Gehalt beträgt häufig 0,2-1,5%. Die Bedeutung von Carbonat an sich ist die Fähig- keit als Puffer zu fungieren, wodurch Säureeinträge bis zu einem gewissen Grad neutralisiert werden. Da Carbonat vorzugsweise als Calciumcarbonat vorliegt, bezieht man die Eigen- schaften des Carbonats auf die des Calciumcarbonats. Zu ihnen zählen Gefüge- und Aggre- gatstabilisierung, Ionenbrückenausbildung in Tonmineralen und Ton-Humus-Komplexen so- wie günstige Beeinflussung der Porengrößenverteilung sowie Pflanzenernährung.
Die Analytik kann mit mit dem Calcimeter nach Scheibler erfolgen.
Durch Zugabe von Salzsäure werden die Carbonate zu CO2 umgesetzt. Das CO2 entweicht in eine Dreihalsflasche und füllt eine Gummiblase, wodurch eine äquivalente Luftmenge ver- drängt wird. Die Flasche ist mit einem wassergefüllten Glasrohr verbunden, so daß die Luft einen Teil der Flüssigkeit in eine zweite Flasche drückt. Parallel zu dem Glasrohr befindet
sich ein Niveaurohr. Zum Ablesen der verdrängten Wassermenge muß das Wasserniveau bei- der Rohre auf gleiche Höhe eingestellt werden. Das abgelesene Volumen entspricht dem CO2
-Volumen.
-Methode
Zuerst erfolgt eine Vorprobe, um die günstigste Probenmenge festzustellen. Hierzu wird etwas Boden mit 10%-iger HCl betropft. Bei schwachem, kurzem Brausen liegt der CaCO3- Gehalt unter 2%, die ideale Menge ist 10 g. Deutliches, anhaltendes Brausen deutet auf einen CaCO3-Gehalt von 3-4%, als Probenmenge sind 5 g einzuwiegen. Starkes Brausen tritt bei CaCO3-Gehalten von über 5% auf, die Menge beträgt 1-2 g.
Die ermittelte Menge wird in das Reaktionsgefäß gefüllt. Im Anschluß wird der Belüftungshahn an der Dreihalsflasche und der Hahn für Sperrflüssigkeit. Nun füllt man die Rohre mit der Sperrflüssigkeit (2% KCl). Durch Schließen und Öffnen der Hähne stellt man in beiden Rohren Niveaugleichheit her. Dann gibt man 20 ml HCl in den Kippeinsatz, setzt es auf das Reaktionsgefäß und schließt den Belüftungshahn.
Durch Kippen fließt die HCl auf die Bodenprobe. Es beginnt die CO2-Entwicklung. Mit Hilfe des Hahns für Sperrflüssigkeit wird Flüssigkeit aus dem Niveaurohr abgelassen, um den erhöhten Druck auszugleichen (verfälscht Ergebnis). Dabei müssen beide Menisken auf gleicher Höhe bleiben. Bleibt der Meniskus 5 min lang unverändert, wird exakte Niveaugleichheit eingestellt und abgelesen. Den ermittelten Wert rechnet man unter Berücksichtigung des atmosphärischen Drucks und der Temperatur in %CaCO3 um.
-Ergebnisse
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
-Interpretation
Der Boden ist als nach AG BODEN (1994) als sehr carbonatarm einzustufen, da der Carbonatgehalt unter 0,5% liegt.
Versuch 3: Bestimmung von Phosphor und Kalium nach der CAL-Methode
-Theorie
Phosphor und Kalium stellen sehr wichtige Pflanzennährstoffe dar.
Phosphor weist i.A. Gehalte von 20-80 mg pro 100 g Boden auf. Zu 25-65% liegt es in orga- nischer Form vor, v.a. als Phytate, Nukleotide und Phospholipide. Anorganisches Phosphat
kommt als lithogenes Apatit und als Neubildungen vor. Die Neubildungen sind schwerlösliche Ca-, Al,- und Fe-Orthophosphate. In sauren Böden herrschen Al- und Fe-Phosphate vor, in alkalischen Böden Ca-Phosphate. Ein hoher Anteil der Phosphate ist an Tonminerale und Al-, Fe-Oxide/Hydroxide sorbiert. Pflanzen können nur gelöste Phosphationen aufnehmen, weshalb eine Nachlieferung durch Mineralisierung organischen Phosphors, durch Desorption sowie Auflösung von Phosphaten notwendig ist.
Die Kalium-Gehalte betragen meist 0,2-3,3%. Kalium tritt vorwiegend in Form von Alkalifeldspat, Glimmern und Illiten auf. In organischer Spezies kommt es kaum vor. Pflanzen nehmen nur gelöstes Kalium auf. Die Versorgung ist durch ein Gleichgewicht zwischen gelöstem, austauschbarem und nicht austauschbarem Kalium sichergestellt: bei Abnahme der K-Konzentration in der Bodenlösung geht zunächst austauschbares Kalium in die Lösung über. Der Verlust an austauschbarem Kalium wird durch Nachlieferung von nicht austauschbarem Kalium aus Zwischenschichträumen ausgeglichen. Zu 98% liegt nicht austauschbares Kalium vor. Entscheidend ist die Transportrate und der Gehalt an austauschbarem und leicht verfügbarem nicht austauschbarem Kalium.
Mit der CAL-Methode bestimmt man die K- und P-Versorgung durch Nachahmung der Phos- phor- und Kaliumaufnahme von Wurzeln. Es werden daher die pflanzenverfügbaren Ionen in die Lösung freigesetzt. Mit Hilfe einer mit Essigsäure angesäuerten Lactat-Acetat-Lösung (pH 3,5) werden Kalium- und Phosphationen aus den Austauschern freigesetzt. Das geschieht bei Kalium durch Austausch mit H+ oder Ca2+-Ionen und beim Phosphat durch Austausch mit Lactationen oder H+.
Durch den Puffercharakter der Lösung bleibt der pH-Wert unabhängig der H+ und Ca2+- Konzentration des Bodens erhalten. Der gemäßigt saure pH-Bereich garantiert eine realisti- sche Ionenfreisetzung, da bei niedrigerem pH-Wert auch nicht planzenverfügbare Ionen in Lösung gehen. Bei höherem pH-Wert besteht die Möglichkeit, daß Carbonat die Säure zu sehr abschwächt. Freigesetzte Eisenionen werden durch Lactat komplexiert um eine Bildung schwerlöslicher Eisenphosphate zu verhindern. Die Ca- und H-Ionen sorgen für einen ge- flockten Zustand der Huminstoffe.
Die Konzentration der gelösten Ionen mißt man bei Kalium mit dem AAS, bei Phosphat mit dem Photometer.
Das Prinzip der AAS beruht auf der Tatsache, daß freie Atome Wellenlängen, die ihren Spektrallinien entsprechen, absorbieren. Dadurch kommt es zu einer Schwächung der eingestrahlten Energie. Da die Extinktion von der Zahl der freien Atome abhängig ist, kann man an Hand der gemessenen Extinktion die Konzentration eines Elements berechnen.
Die zu untersuchende Analysenlösung wird mit einem Zerstäuber zusammen mit einem Brenngas (Acetylen/Luft) in ein Aerosol überführt, welches in einer Flamme verbrannt wird. Die Probenatome werden dabei atomisiert. Die Flamme wird mit einer Lampe, der HKL, durchstrahlt, die ein elementspezifisches Spektrum liefert. Die freien Probenatome in der Flamme absorbieren einen Teil des durchgestrahlten Lichts. Vor und hinter dem Absorptionsraum befindliche Photokathoden messen die Lichtintensität vor und nach der Absorption, anhand dessen die Extinktion errechnet wird.
Zur Berechnung der Elementkonzentation ist eine Kalibrierung erforderlich. Hierzu werden Eichlösungen bekannter Konzentration analysiert. Aus den Ergebnissen wird eine Eichgerade erstellt, aus der man mit dem Extinktionswert die Konzentration berechnen kann.
Die Photometrie ist ein Verfahren zur Farbintensitätsmessung (Kolorimetrie). Die Farbinten- sität kommt durch die Absorption des Lichts zustande und hängt daher auch von der Konzent- ration des Absorbents ab. Der zu untersuchende Stoff liegt als Farbstoff in wäßriger Lösung vor (in der Küvette). Der Stoff ist entweder an sich farbig oder wird angefärbt. Die Probe wird mit einem monochromatischen Licht durchstrahlt, wobei ein Teil des Lichts in Abhän- gigkeit von der Konzentration und Schichtdicke absorbiert wird. Die Extinktion wird anhand von Photozellen ermittelt, die die Lichtenergie vor und nach der Absorption messen. Mit Hil- fe einer Kalibrierung aus angefärbten Lösungen bekannter Konzentrationen läßt sich die Pro- benkonzentration berechnen.
-Methode
Zunächst wird die Extraktionslösung hergestellt. 77 g Calciumlactat und 39,5 g Calciumacetat werden in etwas heißem destilliertem Wasser gelöst. Hinzu kommen 89,5 ml Eisessig. Schließlich füllt man auf 1 l auf. Vor Gebrauch verdünnt man nochmals auf 1:5.
Für die Phosphor-Bestimmung wird eine Anfärbelösung benötigt. Sie wird aus 5N Schwefelsäure, 4%-iger Ammoniumheptamolybdatlösung, Kaliumantimonyltatratlösung und 0,1M Ascorbinsäure im Verhältnis 10:3:1:6 hergestellt.
Für die Extraktion werden 5 g luftrockener Feinboden in Polyflaschen eingewogen und 100 ml der Lactatlösung hinzugegeben. Anschließend läßt man es zwei Stunden am Schüttelrad schütteln. Danach wird abfiltriert.
Als Nächstes ist eine Eichung vorzunehmen. Hierzu wird eine 10 ppm Phosphorlösung (1 g Kaliumdihydrogenphosphat auf 1 l, anschließend 1 ml auf 100 ml) angefertigt. Durch Zugabe von 4, 6, 8 und 10 ml der Phosphorlösung zu 100 ml Wasser erhält man 0,4, 0,6, 0,8 und 1 ppm Phosphorlösungen. Zusätzlich stellt man eine Lösung mit 0 ppm her. Dazu kommen jeweils 10 ml Extraktionslösung und 20 ml Anfärbelösung. Die Lösungen werden auf 100 ml aufgefüllt und geschüttelt, bevor sie am Photometer gemessen werden.
Aus den bekannten Konzentrationen und den gemessenen Extinktionswerten erstellt man durch Regression die Eichgerade.
Danach beginnt die eigentliche Probenanalyse. 1 ml des Filtrats werden mit 7 ml H2O und 2 ml Anfärbelösung (Verdünnung 1:10) versetzt und mit dem Photometer gemessen.
Bei der Kaliumanalyse am AAS ist ebenfalls eine Kalibrierung notwendig. Aus einer 1000 ppm Kalium-Standartlösung werden 5, 10, 15 und 20 ppm Lösungen hergestellt, daneben eine 0 ppm Lösung, und mit der Extraktionslösung auf 100 ml aufgefüllt. Die einzelnen Lösungen werden am AAS gemessen. Durch Regression erhält man die Eichgerade. Im Anschluß erfolgt die Probenmessung.
-Ergebnisse
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
-Interpretation
Der sehr niedrige Phosphat-Gehalt von nur 0,60 mg/100 g ist nicht realistisch. Daher liegt wohl ein Meßfehler vor. Die Analyse der gleichen Probe durch eine andere Gruppe ergab einen Gehalt von 55 mg/100 g. Dieser Wert ist allerdings zumindest zweifelhaft. Nach SCHALLER (1993) ist er extrem hoch und nach KUNTZE et al (1988) besonders hoch. Der Kalium-Gehalt ist nach KUNTZE et al (1988) als niedrig einzustufen.
Versuch 4: Bestimmung von Kohlenstoff und Stickstoff am Leco
- Theorie
Stickstoff ist der bedeutenste Pflanzennährstoff. Die geogenen Gehalte sind allerdings sehr gering. Wichtigste Stickstoff-Quelle ist die Atmosphäre: Mikroorganismen fixieren den atmo- sphärischem Stickstoff in organischer Bindung. Zu 95% liegt es in dieser Bindungsform vor (Aminosäuren, Aminozucker,...). Pflanzenverfügbar ist nur NO3-, NO2- und NH4+ (im wesent- lichen NO3-, da die Nitrifikation wesentlich schneller abläuft als die Ammonifizierung). Die Nachlieferung stellt ein Kreislauf sicher: Durch Mineralisierung des organischen Stickstoffs entsteht zunächst NH4+ (Ammonifizierung). Weitere mikrobielle Umsetzungen bilden NO2- und schließlich NO3- (Nitrifikation).
Kohlenstoff ist ein essentieller Baustein des Lebens. Sämtliche organische Substanz im Boden enthält Kohlenstoff.
Die Analytik erfolgt mit dem Leco CHN-100. Die getrockneten Bodenproben werden bei 1000°C im Sauerstoffstrom unter Einwirkung von Katalysatoren (Zinn, Wolframtrioxid) ver- brannt. Dabei werden Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff zu CO2, H2O, N2 und NOx oxi- diert. Die freigewordenen Gase werden in einen Tank gesammelt und nachdem sie homogeni- siert sind, zu zwei Infrarotzellen geleitet. Dort werden die Konzentrationen von CO2 und H2O gemessen. Die IR-Zellen bestehen aus einem Glühdraht, der IR-Energie emittiert. Die beiden Gase absorbierten die Energie in einem bestimmten Wellenlängenbereich. Ein Detektor mißt die spezifische Extinktion der Strahlung, woraus die Konzentrationen berechnet werden.
Im nächsten Schritt wird NOx an 700°C heißem Kupfer zu N2 reduziert und anschließend CO2 und H2O durch Absorption entfernt. Zusammen mit dem primären N2 läuft dann die Analyse mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor ab.
-Methode
Zuerst ist eine Kalibrierung des Geräts mit Hilfe von 10-15 Leerläufen und im Anschluß 5 EDTA-Durchgängen durchzuführen.
Danach kann die Probenmessung erfolgen. Hierzu werden mehrmals 40-250 mg Boden in Zinnfolie eingewickelt und in ein Plazierkästchen gestellt. Die Gewichte der einzelnen Zinn- kapsels werden dabei notiert. Das Kästchen kommt nun in das Analysegerät. Nach der Analy- se wählt man die besten Werte aus (anhand der Standardabweichung) und druckt sie aus.
-Ergebnisse
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
-Interpretation
Der Gehalt an org. Substanz deutet nach AG BODEN (1994) auf einen stark humosen Boden hin.
Versuch 5: Bestimmung der kritischen Koagulation
-Theorie
Unter der kritischen Koagulation versteht man diejenige Salzkonzentration, bei der eine Ton- dispersion ausflockt. Tonpartikel flocken aus, wenn die Anziehungskräfte (van-der-Waals- Kräfte) die Abstoßungskräfte (negative Ladung) überwinden. Dies ist ab einer bestimmten Näherung der Teilchen der Fall. Die Näherung ist von der Größe der diffusen Doppelschicht der Partikel abhängig: im Falle von großen diffusen Doppelschichten ist eine Näherung er- schwert. Die Größe der diffusen Doppelschichten wird durch die Faktoren Salzkonzentration und Wertigkeit der sorbierten Kationen bestimmt. Kleine Doppelschichten bilden sich bei hoher Salzkonzentration und/oder Belegung mit mehrwertigen Kationen wie Ca2+ und Al3+. Bei der Ausflockung (Koagulation) kommt es zu einer Überlappung der diffusen Doppel- schichten; die Partikel vereinigen sich zu größeren Aggregaten, den Flocken.
Durch Zugabe von Salzlösungen in steigender Menge zu einer Tondispersion versucht man durch Beobachtung die Konzentration herauszufinden, bei der die Dispersion koaguliert (als kritische Koagulationskonzentration cK bezeichnet).
-Methode
Zunächst stellt man eine Salzlösung mit 0,001 mol/l NaCl und 0,0001 mol/l MgCl2 her. In vier Reagenzgläser füllt man jeweils ca. 10 ml Tondispersion (Bentonit). Dann werden 200, 400, 600 und 800 ml der Salzlösung hinzugegeben. Nach kräftigem Schütteln sowie zweistündigem Stehenlassen erfolgt die optische Auswertung.
Diese grobe Einteilung ist eine erste Orientierung für die gesuchte Konzentration. Um den exakten cK -Wert zu ermitteln, werden nun kleinere Mengenschritte der Salzlösung verwendet. Das Reagenzglas mit der deutlichsten Koagulation weist die cK auf. Sie läßt sich anhand der eingesetzten Menge an Salzlösung berechnen.
-Ergebnisse
Es liegen keine vor. Der Versuch mißlang, da es zu keiner sichtbaren Ausflockung der Tonminerale kam.
Versuch 6: Bestimmung des Humifizierungsgrads
-Theorie
Der Humifizierungsgrad gibt an, wieviel % der organischen Substanz humifiziert sind, also als Huminstoff vorliegt.
Mit einer alkalischen Oxalatlösung werden die Huminstoffe aus dem Boden extrahiert und mit dem Photometer analysiert. Der alkalische pH-Wert garantiert eine Lösung aller Humussäuren.
-Methode
4 g Feinboden wird in einen Erlenmeyerkolben gefüllt und mit 50 ml einer 0,5%-igen NaOHNatriumoxalat-Lösung versetzt. Nach längerem Stehenlassen wird das Unlösliche abfiltriert. Das gelbe bis braune Filtrat (abh. vom Gehalt an Huminstoffen) wird bei 400 und 250 nm am Photometer gemessen.
Vorher ist eine Eichung erforderlich. Hierzu wird ein Huminsäure-Standartpräparat bei verschiedenen Wellenlängen am Photometer untersucht.
Aus der Eichkurve entnimmt man die Huminstoffkonzentration der entsprechenden Extinkti- on in mg/ml. Nach Umrechnung in mg/g bezieht man es auf die organische Substanz in %. Der Wert ist die Humifizierungszahl. Je höher der Wert liegt, um so weiter ist die Humifizie- rung fortgeschitten.
-Ergebnisse
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
-Interpretation
Da der EQ4/6 größer als 5 ist, handelt es sich bei den Huminstoffen um Fulvosäuren. Daraus kann man schließen, daß ein saurer, nährstoffarmer Boden mit geringer biologischer Aktivität vorliegt.
Versuch 7: Bestimmung von Nitrat
-Theorie
Bei der Probennahme ist darauf zu achten, daß die Proben sofort mit Kühlakkus gekühlt und schnellstmöglichst ins Labor gebracht werden, damit keine mikrobielle Bildung von Nitrat durch Nitrifikation stattfindet. Falls die Analyse nicht am gleichen Tag erfolgt, sind die Pro- ben tiefzufrieren.
Das Nitrat wird mit einer CaCl2-Lösung gelöst (durch Austausch von Nitrat durch Chlorid) und mit dem Photometer gemessen.
- Methode
10 g Trockensubstanz Boden werden in Plastikflaschen eingewogen. Da der Boden als Feuchtsubstanz vorliegt, ermittelt man mit einer kleinen Menge den Wassergehalt durch Wiegen vor und nach dem Trocknen. Unsere Probe ergab einen Wassergehalt von 28,1 %. Die zu verwendende Probenmenge ist daher 13,9 g.
Als Nächstes wird eine 0,01M CaCl2-Lösung angesetzt, wovon 50 ml auf die Probe gegeben werden. Danach ist ein einstündiges Schütteln am Schüttelrad erforderlich. Anschließend wird filtriert. Im klaren Filtrat befinden sich die Nitrat-Ionen.
Für die Photometer-Analyse ist zunächst eine Eichreihe durchzuführen. Man benötigt dafür eine 0,01M CaCl2-Lösung mit 1000 ppm Nitrat. Sie wird hergestellt, indem man 1 g Kaliumnitrat zu 1 l 0,01M CaCl2-Lösung gibt. Durch Mischen der 1000 ppm Nitratlösung mit der 0,01M CaCl2-Lösung stellt man Eichlösungen von 5, 10, 20, 30 und 40 ppm Nitrat in 100 ml her, sowie eine Lösung mit 0 ppm.
Die Eichlösungen werden am Photometer bei 218 und 228 nm gemessen. Die Differenz der Extinktion der beiden Wellenlängen trägt man gegen die Konzentration als Eichgerade auf. Aus den Werten wird eine Regressionsgleichung erstellt.
Nun kann das Filtrat analysiert werden. Anhand der Regressionsgleichung läßt sich die Konzentration berechnen.
-Ergebnisse
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
-Interpretation
Nach SCHLICHTING et al. (1995) ist der Nitrat-Gehalt als hoch einzustufen.
Versuch 8: Oxidation von Eisen(II)
-Theorie
Eisen kommt in Böden häufig in Gehalten von 0,2 bis 5% vor. In areoben Böden liegt es als Fe(OH)3, Fe2+, Oxide (Goethit, Hämatit) sowie in organischer und silikatischer Bindung vor. Die Pflanzen sind nur in der Lage Fe2+ aufzunehmen. Dessen Konzentration in der Bodenlösung ist aber äußerst gering. Durch Reduktion von löslichen organischen Fe-Komplexen an der Wurzel zu Fe2+ wird eine Versorgung sichergestellt. Die Nachlieferung erfolgt durch schlecht kristalline Oxide und organische Verbindungen.
In anaeroben Böden sind hohe Fe2+-Konzentrationen möglich.
Durch Sauerstoffzugabe bei Gegenwart von Wasser läßt sich Fe(II) zu Fe(III) oxidieren. Dabei spielt sich folgende Reaktion ab:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
-Methode
Zu einer FeCl2 -Lösung wird sauerstoffangereichertes Wasser gegeben. Es kommt zur Ausflockung von schwerlöslichem braunem Fe(OH)3.
Literaturverzeichnis
AG BODEN (1994): Bodenkundliche Kartieranleitung, 4.Aufl..- Hannover GISI (1990): Bodenökologie.- Stuttgart
KUNTZE/ROESCHMANN/SCHWERDTFEGER (1988): Bodenkunde, 4.Aufl..- Stuttgart
SCHLICHTING/BLUME/STAHR (1995): Bodenkundliches Praktikum, 2.Aufl..- Berlin, Wien
SCHALLER (1993): Praktikum zur Bodenkunde und Pflanzenernährung, 7.Aufl..- Geisen- heim
Häufig gestellte Fragen
Was ist der pH-Wert im Boden und warum ist er wichtig?
Der pH-Wert des Bodens ist ein Maß für die Wasserstoffionenkonzentration in der Bodenlösung. Er beeinflusst Nährstoffverfügbarkeit, Redoxreaktionen, biologische Aktivität, Mineralisation, Humifizierung, Verwitterung und Gefügebildung.
Was ist der Unterschied zwischen aktueller und potentieller Acidität bei der pH-Wert-Messung?
Die aktuelle Acidität wird in reinem Wasser gemessen, während die potentielle Acidität in einer CaCl2- oder KCl-Lösung gemessen wird, wodurch sorbierte Kationen ausgetauscht werden. Die potentielle Acidität ist realistischer, da sie jahreszeitliche pH-Schwankungen durch Salzkonzentrationsänderungen berücksichtigt.
Wie wird der pH-Wert gemessen?
Der pH-Wert wird mit einer Glaselektrode gemessen, die an ein Voltmeter angeschlossen ist. Die Elektrode erzeugt ein Potential abhängig von der Wasserstoffionenkonzentration, das mit einer Bezugselektrode gemessen wird.
Was sind Carbonatverbindungen im Boden und welche Bedeutung haben sie?
Anorganische Carbonatverbindungen, hauptsächlich Calcit und Dolomit, fungieren als Puffer, neutralisieren Säureeinträge, stabilisieren Gefüge und Aggregate, bilden Ionenbrücken und beeinflussen Porengrößenverteilung sowie Pflanzenernährung.
Wie wird der Carbonatgehalt im Boden bestimmt?
Der Carbonatgehalt wird mit dem Calcimeter nach Scheibler bestimmt. Durch Zugabe von Salzsäure wird Carbonat in CO2 umgewandelt, dessen Volumen gemessen und in %CaCO3 umgerechnet wird.
Warum sind Phosphor und Kalium wichtige Pflanzennährstoffe?
Phosphor und Kalium sind essentiell für das Pflanzenwachstum. Phosphor ist an organischen Verbindungen und anorganischen Phosphaten gebunden. Kalium ist hauptsächlich in Mineralien vorhanden und muss in gelöster Form vorliegen, um von Pflanzen aufgenommen zu werden.
Wie funktioniert die CAL-Methode zur Bestimmung von Phosphor und Kalium?
Die CAL-Methode extrahiert pflanzenverfügbare Phosphor- und Kaliumionen mit einer angesäuerten Lactat-Acetat-Lösung. Die Konzentrationen werden mit AAS (Kalium) und Photometrie (Phosphor) gemessen.
Was ist das Prinzip der Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)?
AAS basiert darauf, dass freie Atome Wellenlängen absorbieren, die ihren Spektrallinien entsprechen. Die Extinktion der eingestrahlten Energie ist proportional zur Konzentration des Elements.
Was ist das Prinzip der Photometrie?
Photometrie misst die Farbintensität einer Lösung, die durch Absorption von Licht entsteht. Die Absorption ist abhängig von der Konzentration des absorbierenden Stoffes.
Wie werden Kohlenstoff und Stickstoff im Boden bestimmt?
Kohlenstoff und Stickstoff werden mit dem Leco CHN-100 bestimmt. Die Probe wird verbrannt, die entstehenden Gase werden gemessen (CO2, H2O, N2) und die Elementkonzentrationen berechnet.
Was versteht man unter der kritischen Koagulation?
Die kritische Koagulation ist die Salzkonzentration, bei der eine Tondispersion ausflockt. Sie hängt von den Anziehungs- und Abstoßungskräften zwischen Tonpartikeln ab, die durch Salzkonzentration und Wertigkeit der Kationen beeinflusst werden.
Wie wird der Humifizierungsgrad bestimmt?
Der Humifizierungsgrad wird durch Extraktion der Huminstoffe mit alkalischer Oxalatlösung und photometrischer Analyse bestimmt. Der Wert gibt an, welcher Anteil der organischen Substanz humifiziert ist.
Wie wird Nitrat im Boden bestimmt?
Nitrat wird mit einer CaCl2-Lösung extrahiert und photometrisch gemessen. Es ist wichtig, die Proben schnell zu kühlen, um mikrobielle Bildung von Nitrat zu vermeiden.
Was passiert bei der Oxidation von Eisen(II)?
Eisen(II) kann durch Sauerstoffzugabe in Gegenwart von Wasser zu schwerlöslichem Eisen(III)-hydroxid oxidiert werden. Dieser Prozess ist wichtig für die Verfügbarkeit von Eisen für Pflanzen.
- Quote paper
- Anonym (Author), 2001, Bodenchemisches Praktikum, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/105465
