ORGANISCHE BODENSUBSTANZ

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1 1 ORGANISCHE BODENSUBSTANZ Referentin: Darena Kapelle Seminar: Methoden zur chemischen, physikalischen und biologischen Bodenanalytik Seminarleiter: apl. Prof. Dr. rer. nat. habil. Wolfgang Schaaf Studiengang: Landnutzung und Wasserbewirtschaftung Datum:

2 2 Gliederung 1. Definition Organische Substanz 2. Bedeutung der Organischen Substanz 3. Messmethoden 3.1 Feldmethode 3.2 Nasse Veraschung 3.3 Trockene Veraschung 3.4 Glühverlust 4. Vergleich 5. Beispiel 6. Literaturverzeichnis

3 3 1. Definition Organische Bodensubstanz Organische Substanz (OBS) = alle in und auf dem Boden befindlichen Streustoffe abgestorbener Pflanzen und Tiere und die daraus entstandenen Huminstoffe Auch anthropogen eingetragene, zum Teil synthetische org. Stoffe (z.b. Pestizide und org. Abfälle)

4 4 2. Bedeutung der OBS Speicher und Puffermedium für Wasser, Nähr- und Schadstoffe Lebensraum für Bodenorganismen Bodenstrukturbildend und Aggregatstabilisierend C-Speicher Entscheidend für Bodenfruchtbarkeit Nahrungs- und Energiequelle für Bodentiere und Bodenmikroorganismen

5 5 3. Messmethoden Gehalt an OBS im Boden ist direkt praktisch nicht bestimmbar Indirekt lässt sich organische Substanz durch Oxidation erfassen, dafür gibt es 3 Wege 1. Nasse Veraschung der organischen Substanz 2. Ermittlung des Glühverlustes 3. Trockene Veraschung

6 6 3.1 Feldmethode Humusgehalt nach optischem Eindruck Je höher der Humusgehalt, desto dunkler der Boden und feiner fühlt er sich an Bestimmung des Humusgehaltes mit der MUNSELL COLOR CHART Abb. 1: Munsell Color Chart

7 7 3.2 Nasse Veraschung Ausführung: Zugabe von Kaliumdichromat und Schwefelsäure zur Bodenprobe Reaktionsgleichung: -> Oxidationsmittel: Kaliumdichromat K 2 Cr 2 O 2

8 8 3.2 Nasse Veraschung C- Gehalt lässt sich ermitteln: A) Bestimmung der verbrauchte Menge Dichromat durch Titration B) Spektralphotometrische Messung der Veränderung von der Farbintensität des grünen Farbkomplexes Berechnung der OBS: Humusgehalt = 2 x Corg

9 9 3.2 Nasse Veraschung Abb. 2: Schematischer Aufbau eines Photometers

10 Nasse Veraschung Fehlerquellen: Oxidation andere Stoffe (Fe(II),Mn(II)) Auswirkungen: Kaliumdichromat ist gefährlich für Mensch und Natur

11 Trockene Veraschung Ausführung: Proben in Zinnfolienschiffchen eingewogen, luftdicht verschlossen Verbrennung im Sauerstoffstrom bei 1150 C Entstandene Wasser wird in einem mit Sicapent gefüllten U-Rohr gebunden Verbrennungsgase über Reduktionssäule Gase nacheinander quantitativ ausgetrieben und registriert Der Nachweis der Verbindungen erfolgt mittels einer Wärmeleitfähigkeitsmesszelle (WLD)

12 Trockene Veraschung Abb. 3: VARIO EL III, elementar Analysesystem

13 Trockene Veraschung Darstellung der Ergebnisse: Ermittlung von Corg-Gehalte Corg x 2 = Humusgehalte Fehlerquellen: Bei der Verbrennung wird auch Carbonat- C erfasst, der separat zu bestimmen und in Abzug zu bringen ist

14 Ermittlung des Glühverlustes Ausführung: Bei 105 C im Trockenschrank (über Nacht) getrocknet Kontrollwägungen jeweils nach 1h Trocknung und Abkühlen im Exsikkator Masse des ofentrockenen Bodens Probe im Muffelofen bei 550 ± 25 C für 2 4 h geglüht Bis Glührückstand hellgraue bis schwach rötliche Farbe hat Abkühlen im Muffelofen bzw. unter dem Abzug bis auf ca.100 C Probe in den Exsikkator überführt und nach weiterer Abkühlung auf Raumtemperatur zurückgewogen Masse des geglühten Bodens

15 Ermittlung des Glühverlustes Abb. 4: Trockenschrank

16 Ermittlung des Glühverlustes Abb. 5: Muffelofen

17 Ermittlung des Glühverlustes Abb. 6: Exsikkator

18 Ermittlung des Glühverlustes Berechnung: Glühverlust (%)= Gewicht des ofentrockenen Bodens Gewicht des geglühten Bodens Gewicht des ofentrockenen Bodens 100 Organischer Substanzanteil der Probe Glührückstand (%)= Masse des geglühten Bodens Masse des ofentrockenen Bodesn x100 Anorganischer/mineralischer Substanzanteil der Probe

19 Ermittlung des Glühverlustes Fehlerquellen: Durch Erhitzung geben Gips, Ton und Sesquioxide Kristallwasser ab, dadurch wird OBS Angabe fehlerhaft Bei tonreichen, aber humusarmen Proben ist dieses Verfahren jedoch zu grob

20 20 4. Vergleich der Methoden Nasse Veraschung Trockene Veraschung Glühverlust Vorteile geringer technischer Aufwand CNS- Bestimmung mit Elementaranalysator vario EL: genau, zuverlässig, bedinungsfreundich Für viele Bodenproben geeignet Für sandige, humusreiche Bodenarten geeignet Bsp: Moorerden, Waldböden, Torfböden kostengünstig Nachteile Kaliumdichromat ist gefährlich für Mensch und Natur Oxidation anderer Stoffe (Fe(II),Mn(II)) Bei der Verbrennung wird auch Carbonat- C erfasst kostenintensiv Für tonhaltige, humusarme Böden nicht geeignet Gips,Ton und Sesquioxide geben Kristallwasser ab

21 21 5. Beispiel: Einfluss der Fruchtfolge Abb. 7: Einfluss der Fruchtfolge im 60-jährigen Dauerversuch

22 22 5. Beispiel Humusgehalt Abb. 8: Bewertung Humusgehalt

23 23 5. Beispiel Humusgehalt Abb. 9: Humusgehalt in % bei unterschiedlicher Bodennutzung

24 24 6. Literatur- und Abbildungsverzeichnis Blume, H.-P., Stahr, K., Leinweber, P. (2011): Bodenkundliches Praktikum. 3.Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg. Rowell, D.L.(1997): Bodenkunde. Untersuchungsmethoden und ihre Anwendungen. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg Blume, H.P., Horn, R. & Thiele-Bruhn, S.(2010): Handbuch des Bodenschutzes. Bodenökologie und belastung. Vorbeugende und abwehrende Schutzmaßnahmen, WILEY-VCH-Verlag Ad-hoc-AG Boden, Bodenkundliche Kartieranleitung,(2005). BGR. Hannover. 5.Aufl. S.438. Hannover (Stand: , 12:28 Uhr (Stand: , 17:55 Uhr) (Stand: , 13:22 Uhr) blob=publi cationfile (Stand: , 13:30 Uhr) (Stand: , 14:12 Uhr) (Stand: , 14:22 Uhr) (Stand: , 14:26 Uhr) (Stand: , 14:30 Uhr) s-boden-vario-el-cube.pdf (Stand: , 14: 35 Uhr) (Stand: ,!5:13 Uhr) (Stand: , 15: 25 Uhr) (Stand: , 16:30 Uhr)

25 25 6. Literatur- und Abbildungsverzeichnis Abb. 1: ianliwenmi.com%2fpostimg_ _4.html&h=536&w=800&tbnid=- o7pvwngcotn0m%3a&docid=euptzi5prvl9tm&ei=jjwmv7- LN8PGOvPMjfAG&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=661&page=11&start=244&ndsp=28&ved=0ahUK Ewi_iq6454fMAhVDow4KHXNmA244yAEQMwhgKC4wLg (Stand: , 11:10 Uhr) Abb. 2: _Bild_2_b5775d2058.jpg&imgrefurl=http%3A%2F%2Fwww.lmc.chemie.uniwuerzburg.de%2Fstudium%2Fbachelorstudiengang_lmc%2Fpraktikum%2Fausstattunggeraete%2F photometer_und_plattenlesegeraet%2f&h=256&w=320&tbnid=vkvsd0raxparem%3a&docid=vu Da5_yBWv8o2M&ei=MvsMV5zTJ4HvPa2CrZAK&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=384&page=1&sta rt=0&ndsp=18&ved=0ahukewictoafnynmahwbdw8khs1bc6iqmwgckaawaa (Stand: , 12:25 Uhr) Abb. 3: leipzig.de%2f~geologie%2fbilder%2fausstattunglabore%2fvario- 1.jpg&imgrefurl=http%3A%2F%2Fwww.unileipzig.de%2F~geologie%2FAusstattung%2FGeochemie.html&h=300&w=400&tbnid=42t7VUQfXfm A2M%3A&docid=M4WT9_lm98-v2M&ei=P_4MV_ajDYiDO47Th- AH&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=1307&page=2&start=18&ndsp=22&ved=0ahUKEwi2v4CUoInM AhWIwQ4KHY7pAXwQMwhfKB4wHg (Stand: , 12:30 Uhr)

26 26 6.Literatur- und Abbildungsverzeichnus Abb. 4: (Stand: , 12:15 Uhr) Abb. 5: d.live.vfmz.org%2fuploads%2fimage%2fbig_vtk_kb_cem_muffelofenphoenix_2014_12_klein.jp g&imgrefurl=http%3a%2f%2fwww.verfahrenstechnik.de%2fstatic%2flandingpage%2fkurzberic ht%2fhochtemperatur- Muffelofen_Phoenix_von_CEM_heizt_schnell_auf%2C11868%2F&h=396&w=595&tbnid=pQYankK SVYphM%3A&docid=s88DdCsZPCymjM&ei=1eH7VpP9A8eZsAHbvJWgBw&tbm=isch&iact=rc&ua ct=3&dur=838&page=1&start=0&ndsp=21&ved=0ahukewjtu7xvzujlahxhdcwkhvtebxqqrqmi RTAN (Stand: , 16: 33 Uhr) Abb. 6: kkator.gif&imgrefurl=http%3a%2f%2falchemya.de%2fassets%2fhtms%2fexsikkator.htm&h=302 &w=400&tbnid=kfhbocfao_luwm%3a&docid=58gtyuu2oswqum&ei=vut7vtr_hiswsahtw6zy Cg&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=295&page=1&start=0&ndsp=14&ved=0ahUKEwjagqKH0ejLAh UECywKHe0hC6sQMwg8KAUwBQ (Stand: , 16:38 Uhr) Abb.7: (Stand.: , 17:08 Uhr) Abb. 8: (Stand: , 16:03 Uhr) Abb. 9: ( Stand: , 16:33 Uhr)

27 27 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!