Frei nebeneinander liegende Partikel: Primärteilchen Abzugrenzen von Aggregaten (= zusammen haftende Primärpartikel)

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Waldemar Dresdner
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Körnung und Lagerung Frei nebeneinander liegende Partikel: Primärteilchen Abzugrenzen von Aggregaten (= zusammen haftende Primärpartikel) Entstehung der Primärpartikel/Körner durch: Physikalische

1 Körnung und Lagerung Frei nebeneinander liegende Partikel: Primärteilchen Abzugrenzen von Aggregaten (= zusammen haftende Primärpartikel) Entstehung der Primärpartikel/Körner durch: Physikalische Verwitterung Chemische Verwitterung Neubildung Größe der Primärpartikel: Ausgedrückt durch Äquivalenzducrhmesser: dieser entspricht bei Siebung: Maschenweite Sieb Sedimentation: Durchmesser einer Kugel, die ebenso schnell sinkt wie das betrachtete Primärpartikel Einteilung der Korngrößen (Deutschland): Abb. 1: Einteilung der Korngrößenfraktionen nach deutschem Klassifikationssystem. Bestimmung der Korngrößenverteilung Für Feinboden ( 2mm) Gesamtheit der Partikel >2mm: Grobboden Grobbodenanteil wird vor der Bestimmung der Korngrößenverteilung des Feinbodens abgesiebt und dessen Anteil notiert. Im Labor Vorbehandlung: zur Zerstörung von Aggregaten: Auswaschen von leichtlöslichen Salzen inkl. Gips (verhindern Dispergierung von Primärpartikeln) mit Wasser Kalkzerstörung mit Salzsäure Zerstörung der organischen Substanz mit Wasserstoffperoxid Entfernung der Eisenoxide mit Natriumdithionit Danach Dispergierung mit z.b. Natriumpyrophosphat ( komplexiert koagulierende Al-, Caund Mg- Ionen) Achtung: Vorbehandlung muss je nach Fragestellung abgewandelt werden (z.b. wenn Kalk als Einzelkorn mit erfasst werden soll) Sandfraktion: Ermittlung durch Siebung

2 Schluff- und Tonfraktion: Ermittlung durch Sedimentation Piettmethode Berechnung der Sinkgeschwindigkeit nach STOKES: v= 2 * r² * (ρ F ρ W ) * g 9η v = Sinkeschwindigkeit r = Radius Partikel (= ½ Äquivalenzdurchmesser) ρ F = Dichte Partikel ρ W = Dichte Flüssigkeit g = Erdbeschleunigung η = Viskosität der Flüssigkeit Nach dem Äquivalenzdurchmessers der zu bestimmenden Korngröße wird die Sinkgeschwindigkeit berechnet und die jeweiligen Fraktionen abpipettiert. Die genaue Beschreibung der Methode findet sich z.b in Hartge, K.H. und Horn, R. (2009): Die physikalische Untersuchung von Böden: E. Schweizerbart sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, ISBN Im Gelände: Fingerprobe Darstellung der Korngrößenverteilung: Körnungssummenkurven: Abb. 2: Körnungssummenkurven für unterschiedliche Bodenarten. Gestrichelte Linien in der Tonfraktion geben wieder, dass meist nur die Gesamttonfraktion bestimmt wird. Der Kurvenverlauf links der 2µm-Grenze ist daher meist nicht genau bekannt. (Abbildung aus: Scheffer, F. und Schachtschabel P. (Hrsg.) (2010): Lehrbuch der Bodenkunde, Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg, ISBN ) Körnungsdreieck: Je nach ermittelten Korngrößenfraktionen kann mittels des Körnungsdreiecks die Bodenart bestimmt werden. Hierbei unterscheidet man zwischen T = Ton

3 S = Sand U = Schluff t = tonig s = sandig u = schluffig zusätzlich findet sich im Körnungsdreieck die Bodenart Lehm (L) und die Bezeichnung lehmig (l). Bei Lehm handelt es sich NICHT um eine eigene Korngrößenklasse, sondern um eine MISCHUNG aus Sand, Ton und Schluff. Laut Kartieranleitung lassen sich 21 Bodenarten differenzieren, sie reichen von tonigem Ton (Tt) bis zu Reinsand (Ss). Abb. 3: Körnungsdreieck des Deutschen Klassifikationssystems (Abbildung aus: Scheffer, F. und Schachtschabel P. (Hrsg.) (2010): Lehrbuch der Bodenkunde, Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg, ISBN ) Oberflächen der Partikel Wenn eine Kugel in mehrere kleinere Kugeln aufgeteilt wird, erhöht sich bei gleichem Volumen die Oberfläche: Kugelradius (mm) Kugelzahl Oberfläche (cm²) ,26*10 0, ,26*10 3 0, ,26*10 4 Wenn die Form der Partikel von der Kugelform abweicht, ist ebenfalls eine Erhöhung der Oberfläche festzustellen.

4 Kugelähnlichkeit: Sand > Schluff > Ton Die Oberfläche von 1g Ton kann bis zu 1m² betragen (ist aber häufig durch Aggregierung und organische/mineralische Überzüge geringer). Lagerung der Primärpartikel: Steigende Lagerungsdichte steigende Anzahl Kornkontaktpunkte steigende Stabilität sinkende Durchlässigkeit für Gase und Flüssigkeiten Kennziffern der Lagerung: Steht Gesamtbodenvolumen im Zentrum der Betrachtung, wird darauf der Porenanteil bezogen: Porenvolumen PV oder n PV = n = V P /V G = V P /V P + V F V P = Porenvolumen V G = Gesamtvolumen V F = Feststoffvolumen (Partikel) als Dezimalzahl oder Prozentangabe Steht die Volumenänderung eines Gesamtsystems im Vordergrund, wird das Feststoffvolumen als Bezugsgröße gewählt: Porenziffer = PZ = ε PZ = ε = V P /V F Bestimmung von PV und ε: Über die Geamtbodendichte (ρ B ): PV = n = 1- ρ B /ρ F ε = ρ F /ρb ρ B = Lagerungsdichte Gesamtboden ρ F = Dichte der Festsubstanz Veränderung der Körnung: Mineralverwitterung/Neubildung (sehr langsamer Prozess) Bewegung im Profil (z.b. Tonverlagerung) Abtransport durch Erosion Grundsätzlich zu unterscheiden: Entmischung (Erosion, Tonverlagerung, Kryoturbation) Mischung (Bioturbation, Baumwurf) Veränderumng der Lagerung: Bodenentwicklung Bodenverdichtung Lockerung Sackung Zur weiteren Nachbereitung: Scheffer/Schachtschabel S

5 Prüfungsvorbereitung: Es ist anzustreben, alle Inhalte zu verstehen und inhaltlich dem Prinzip nach wiedergeben zu können Wissen, dass Abrufbar sein sollte: Deutsche Einteilung der Korngrößen (Abb. 1) Formel zur Berechnung der Sinkgeschwindigkeit (Stokes) Beispielhafte Fragen, die zur Orientierung bei der Prüfungsvorbereitung dienen sollen (kein Vollständiger Fragenkatalog, nur zur Einschätzung!!!): Fragen könnten z.b. lauten: Welches Ziel hat die Probenvorbereitung bei der Körnungsanalyse? Zeichnen Sie eine Körnungssummenkurve für einen sandreichen und einen tonreichen Boden Wie ist die Porenziffer definiert? Prüfungsvorbereitung Bodenorganismen ( ) Es ist anzustreben, alle Inhalte zu verstehen und inhaltlich dem Prinzip nach wiedergeben zu können Beispielhafte Fragen, die zur Orientierung bei der Prüfungsvorbereitung dienen sollen (kein Vollständiger Fragenkatalog, nur zur Einschätzung!!!): Fragen könnten z.b. lauten: Wo liegen die Grenzen zwischen Mikroflora/-fauna, Mesofauna, Makrofauna und Megafauna? Nennen Sie jeweils 1 Beispiel für Organismen, die sich in Grobporen, Mittelporen und Feinporen aufhalten Nennen Sie die Funktionen von Bodenorganismen

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