WinterRapakivi_Di10

Der Kapillarhub ist beim Lehmboden höher, wegen der höheren Kapillarkräfte. Dies ist bedingt durch die kleinen Porendurchmesser aus der abgestuften Körnung. 

In Mitteleuropa tritt die Versickerung und damit die Auffüllung des GW-Speichers nur im Winterhalbjahr auf, weil dann die Evapotranspiration sehr gering ist.

-geringe Einstrahlung und Temperaturen
-geringe Pflanzenaktivität
-Eis schützt vor Evaporation
Bei sommerlichen Starkregenereignissen ist auch eine geringe Versickerung im Sommer möglich. 

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[Bodenkunde und Standortlehre]->Die KAK ist das Maß für den Kationenaustausch eines Bodens. Es ist die Summe der austauschbaren Kationen eines Bodens angegeben in Millimol pro Kilogramm.

Millimol= Atommasse * 10-3g /Wertigkeit
1 Millimol Ca= 40* 10-3g /2=20mg
Prozesse:
-Kationen aus der Bodenlösung sorbieren an den negativ geladenen Partikeloberflächen (TM, Huminstoffe) und gleichen Ladungen aus.

-Die Partikeloberflächen tragen permanente Ladungen, die durch ihren Aufbau bedingt sind (isomorpher Ersatz).
-Die Partikeloberflächen tragen auch variable Ladungen, die vom pH-Wert abhängig sind (funktionelle Gruppen [z.B. FeOOH] spalten bei viel H+ in der Lösung OH- ab sind dann positiv geladen [Anionentauscher] und bei wenig H+ in der Lösung werden H+ abgespalten, was zur negativen Ladung führt [Kationentauscher]).

Charakteristika:
-Transfer zwischen fester und flüssiger Phase
-ändert die Summe der Kationenladung nicht (äquivalente Mengen) -Voraussetzung: Vorhandensein von Wasser
-ist reversibel
-ist ein schneller Prozess 

Oberfläche (aufsteigend):
Kaolinit, Illit, Smectit, Huminstoffe, Allophane

KAK (aufsteigend):
Kaolinit, Illit+Allophane, Smectit, Huminstoffe 

potenzielle Kationenaustauschkapazität KAKpot: bei standardisiertem pH7 -höchstmögliche KAK, da variable Ladung maximal (Wasserstoff vollständig dissoziiert) effektive Kationenaustauschkapazität KAKeff: bei dem im Boden vorhandenen pH -Anteil der variablen Ladung abhängig vom sorbiertem Wasserstoff und pH
Bei pH<7 (saure Böden) ist KAKeff immer kleiner als KAKpot. 

Die Basensättigung ist der Anteil der basisch wirksamen Ionen (Mg2+, Ca2+, Na+, K+) an der KAK.    

• Basensättigung oder S-Wert:
  Der prozentuale Anteil der Summe von Ca2+, Mg2+, Na+, K+ an der KAK

  BS% = ((Ca²⁺ + Mg²⁺ + Na⁺ + K⁺) /KAK)*100 

• Die Differenz der BS zu 100% wird v.a. von H+ und Al3+, NH4+, den sauer wirksamen Ionen, gebildet 

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-Ladung der Kationen: höherwertige Ionen werden stärker angezogen, bei Gleichwertigkeit größerer Radius entscheidend (Al3+>Mg2+>Na+)
-Hydrathülle: je kleiner die Hydrathülle, desto größer die Anziehung (K+>Na+>Li+). Bei Gleichwertigkeit gilt: je größer der Ionenradius, desto kleiner die Hydrathülle. Die Bindung der Hydrathülle ist bei kleinen Ionen stärker, die Hydrathülle muss aber bei der Sorption teilweise abgelegt werden. -Konzentration der Außenlösung: Die Kationen werden umso stärker an die Oberfläche gezogen, je höher die Konzentration in der Außenlösung ist.

->Selektivitätsreihe: Na+<K+<<Mg2+<Ca2+<Al3+ 

Al3+: auf Grund seiner hohen Wertigkeit
Ca2+: auf Grund seiner kleineren Hydrathülle (als Mg2+) 

Ionenaustauscher mit hoher variabler Ladung (Abspaltung von OH- führt zur positiven Ladung) z.B. in eisen- und aluminium-oxidreichen tropischen Böden oder Tonminerale der Allophangruppe (nur variable Ladung) oder Huminstoffe mit entsprechenden funktionellen Gruppen. 

-Lessivierung (Tonverlagerung)
-Fähigkeit zur Speicherung, Pufferung und Freisetzung von Ionen (Nährstoffen) -Stoffaustausch Boden/Pflanze, Boden/Grundwasser, Boden/Oberflächengewässer -Stabilisierung des Stoffhaushaltes ganzer Landschaften 

Nährstoffe werden durch die KAK an Bodenpartikel gebunden. Dies kann bedeuten, dass die im Boden gespeicherten Nährstoffe nicht mehr pflanzenverfügbar sind (Kaliumfixierung) oder dass die Nährstoffe durch weiteren Ionenaustausch wieder freigegeben werden.

Letzteres passiert bei der Verwitterung der Bodenpartikel. Für die Pflanzen ist die Nachlieferung der Nährstoffionen entscheidender als die aktuelle Konzentration in der Bodenlösung 

von links nach rechts: Halloysit, Smectit, Gibbsit    

-Tonminerale
-Huminstoffe
-Fe-/Al-Oxide 

bei pH 4,5 (Schadstoffmobilisierung im sauren Bereich durch erhöhte H+-Konzentration)

Ausgangsgestein: bestimmt die physikalische und chemische Beschaffenheit des Bodens
Klima: steuert die Verwitterung des Bodens und die Besiedelung durch Tiere und Pflanzen Organismen: durchmischen den Boden, wandeln Stoffe um, tragen zur chemischen Verwitterung bei Relief: entscheidend für physikalische Verwitterung, Erosion und Sedimentation
Nutzung: verändert den Boden in seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften
Zeit: ermöglicht das Wirken der Faktoren und bestimmt damit die Intensität der Bodenbildung 

Feststoffphase, Flüssigphase, Gasphase, Stoffe im Boden, Mikroorganismen, Pflanzen und Tiere Drei-Phasen-System: Bodenmatrix, Bodenlösung, Bodenluft 

Aus dem Bundesbodenschutzgesetz.
Als Bodenfunktionen bezeichnet man die Wege, über die der Boden mit seiner Umgebung interagiert. 

Natürliche Funktionen:
-Lebensgrundlage und Lebensraum für Flora und Fauna
-Bestandteil des Naturhaushalts, Medium der Wasser- und Stoffkreisläufe
-Umwandlung (Auf- und Abbau, Ausgleich) von Stoffen, Filterung und Pufferung
Archiv der Natur- und Kulturgeschichte
Nutzungsfunktionen:
-Rohstofflagerstäten
-Siedlungs- und Erholungsfläche
-Standort für Industrie, Land- und Forstwirtschaft, öffentliche Nutzung, Verkehr, Ver- und Entsorgung 

Der Boden hat die Fähigkeit, Stoffe chemisch und physikalisch zu sorbieren und umzuwandeln. Die Filterung hält Stoffe mechanisch zurück, die Pufferung kann Stoffe auch längerfristig im Boden halten (physiko-chemisch), die Transformation wandelt Stoffe um (mikrobiell/biochemisch). 

Die Bodenfunktionen können sich gegenseitig beeinträchtigen und gefährden. Insbesondere die natürlichen Funktionen und die Nutzungsfunktionen können nicht gleichzeitig an einem Ort wahrgenommen werden.

Z.B. behindert der Boden als Lebensgrundlage für Pflanzen und Tiere eine Nutzung als Siedlungs- oder Industriestandort und umgekehrt.
Bodenversiegelung <> natürliche – und Produktionsfunktionen
Bodenversauerung <> Lebensraum-, Regelungs- und Produktionsfunktionen

Bodenverdichtung <> s.o. Bodenerosion <> Nutzungsfunktionen 

Tonminerale, Fe-, Mn-, Al-, Si-Oxide, Ca- und Na-Minerale    

-Zwei-Schicht-TM bestehen aus einer Tetraeder- (SiO4) und einer Oktaederschicht (Al(OH)6). Es tritt nur Kantenladung auf.
-Drei-Schicht-TM besitzen zwei Tetraederschichten und eine Oktaederschicht dazwischen. Weisen einen negativen Ladungsüberschuss in der Silikatlage auf, der durch Kationen in der Zwischenschicht ausgeglichen wird. 

Chemismus, Aufbau, Oberfläche, KAK, Ladungsart, Quellung und Schrumpfung    

Smectit ist dioktaedrisch, Vermiculit ist trioktaedrisch.
Die höhere Ladung der Vermiculite mit 0,6-0,9 Mol(e-)/Formeleinheit gegenüber der Ladung der Smectite mit 0,2-0,6 Mol(e-)/Formeleinheit sorgt dafür, dass das Quellen und Schrumpfen nicht so stark möglich ist, wie bei den Smectiten. Vermiculite kontrahieren bei K+-Zufuhr. 

Durch den isomorphen Ersatz der Zentralatome der Silikatlagen werden höherwertige Kationen durch niederwertige Kationen ersetzt. Es entsteht ein Überschuss an negativer Ladung. (Tetraeder: Si4+ durch Al3+, Oktaeder: Al3+ durch Fe2+ und Mg2+) 

Der Austausch von Wasser und hydratisierten Kationen durch nicht hydratisierte K+-Ionen. Als Folge entsteht ein geringerer Basisabstand. 

Glimmer: 10%, Illit: 4-6%, Smectit: <1%    

Dies sind hydratisierte Kationen in den Zwischenschichten, die mit der Bodenlösung interagieren und ausgetauscht werden können.