Austauschbare Kationen und Austauschkapazität

Präsentation zum Thema: "Austauschbare Kationen und Austauschkapazität"—  Präsentation transkript:

1 Austauschbare Kationen und Austauschkapazität
Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK Austauschbare Kationen und Austauschkapazität Präsentation der Gruppen 7a und 7b Versuch 7 K. Ehlert, J. Harjung, E. Heinz, M.Hutfilter, K. Lasse, L. Schober, C. Volosciuk Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

2 Bodenkundliches Praktikum I 2006
Inhaltsverzeichnis Einleitung Materialien Versuchsdurchführung Auswertung und Diskussion Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

3 Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK
Was bedeutet Kationen-Austauschkapazität? Fähigkeit Kationen austauschbar zu binden Wovon ist sie abhängig? Gehalt an Kationen (v.a. Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Al3+, H+) Gehalt an Tonmineralen und Huminstoffen Bodenentwicklung pH-Wert Die Oberflächenmatrix eines Bodens weist negative Ladung auf,an denen sich Kationen festsetzen können Diese kationen können durch eine in der Ladung äquivalente menge anderer kationen ausgetauscht werden sowohl Wasser als auch Ionen können reversibel angelagert werden,beim Austausch werden äquivalente Mengen von anderen Ionen ersetzt Bei Perkolation eines Elektrolyts kann annähernd kompletter Austausch der reversiblen adsorbierten Ionen stattfinden Chem und physikal Eigenschaften des Bodens werden die art und menge dieser austauschbaren kationen beeinflusst und sind ein wichtiges kriterium für die bodenentwicklung Saures Milieu: vorwiegend Al3+ und H+; bindungsstärke sinkt im sauren milieu,  nährstoffe werden ausgewaschen Neutrales milieu: Na+, Ca2+, Mg2+ vorherrschend Häufigste Kationen: Ca2+, Mg2+, Na+, Al3+, H+ Bindungsstärke pH-Wert-abhängig  Kationenart pH-Wert-abhängig  KAK Vorwiegend TM und Huminstoffe sind in der Lage Kationen an ihren Oberflächen zu adsorbieren Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

4 Wofür ist die KAK wichtig?
Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK Wofür ist die KAK wichtig? Nährstoffversorgung der Pflanzen Biologische Aktivität Bodenreaktion/Pufferkapazität des Bodens Erst wenn die im boden enthaltenen kationen durch andere kationen ausgetauscht werden, können sie in die bodenlösung übergehen und somit verlagert und von den pflanzenwurzeln aufgenommen werden. Sobald der boden in einer elektrolytlösung vorlilegt, werden die kationen austauschbar und die ausgetauschten kationen somit pflanzenverfügbar Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

5 Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK
Materialien Probenentnahme: Reitlingstal (Elm): Ah-Horizonte von Löss, Rendzina und Kolluvium Vollbüttel (Gifhorn) Ahe-Horizont von Podsol: 1 reine Probe und 4 verschieden stark aufgekalkte Vorbehandlung: Siebung (2000 μm) und Lufttrocknung Proben gestört Alle 4 Proben stammen aus einem Ah Horizont Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

6 Versuchsdurchführung
Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK Versuchsdurchführung Einwaage: 2 x 8 Bodenproben à 5 g in Zentrifugengläser Mit 24 ml 0,2n BaCl2 aufgefüllt Von Hand durchgeschüttelt Zentrifugiert Vorgang 3x wiederholt  100 ml Bodenlösung pro Probe Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

7 Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK
Bestimmung von K+, Mg2+, Na+, Ca2+ mittels Atom-Absorptionsspektrometer 20 ml der jeweiligen Lösungen wurden mit einer spritze durch einen zellulose-membran-filter gespritzt 15 ml der lösung wurden in Autosampler-probegefäße gefüllt Je nach konzentrationen der Standardlösungen mussten die jeweiligen proben in einem bestimmten verhältnis verdünnt werden, welches zuerst ermittelt werden musste: verdünnung mit schinkellösung (cäsiumchlorid-Lathanchlorid-Pufferlösung) und destilliertem wasser anschließend wurden die proben in dem atom-adsorptionsspektrometer ausgewertet Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

8 Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK
Bestimmung von Al3+ 50 ml der Extraktionslösung Titriert mit 0,02n NaOH gegen Phenolphthalein verbrauchte NaOH entspricht äquivalenter Menge Al3+ Hätte auch mit AAS gemessen werden können, aber keine spektrallampe dagewesen Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

9 Zusammenstellung aller Messergebnisse
Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

10 Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK
Ergebnisse der Einzelmessungen des austauschbaren Ca2+ im Kolluvium Fehler einzelne Gruppen blabla Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

11 Bodenkundliches Praktikum I 2006
Versuch KAK, G 7 a & b

12 Bodenkundliches Praktikum I 2006
Versuch KAK, G 7 a & b

13 Vergleich der Al- und Ca-Gehalte in den aufgekalkten Podsolproben
Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK Vergleich der Al- und Ca-Gehalte in den aufgekalkten Podsolproben Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

14 Bodenkundliches Praktikum I 2006
KAK der Bodenproben Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

15 Bodenkundliches Grundpraktikum, Versuch 7 KAK
Ergebnisse Je höher Ton- und Huminstoffgehalt, desto höher KAK Ca2+, Mg2+,Na+ ,K+  hoher pH Al3+  niedriger pH Wegen Bindung zählen: Ca2+ , Mg2+ , K+ , Na+ sowie Al3+ und H+. Während Al- und H-Ionen die Bodenversauerung (= Bodenacidität ; s. Bodenreaktion) fördern, wirken die Ca-, Mg-, K- und Na-Ionen als basische Gegenspieler. Je stärker sie im Ionenbelag der Austauscher vertreten sind, umso höher ist die Basensättigung der Austauscher und desto besser ist die Pufferung, d.h. die Fähigkeit des Bodens, H+-Ionen zu binden und damit der Bodenversauerung entgegenzuwirken. Zum 1. Punkt: Vegetation Calluna-Heide, und Edellaub Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

16 Bodenkundliches Praktikum I 2006
Literatur Durner, W. und R. Nieder (2006): Bodenkundliches Praktikum I. Skript. Institut für Geoökologie, Abteilung Bodenkunde und Bodenphysik, TU Braunschweig, 56 Seiten. Hellberg-Rode, G. (2006): Hypersoil, Kapitel Bodeneigenschaften, Ionenaustausch und Austauschkapazität , Institut für Didaktik der Biologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster. Nieder, R. (2006): Bodenkunde I, Grundlagen der Bodenkunde, 3. Semester Geoökologie. Institut für Geoökologie, Abteilung Bodenkunde und Bodenphysik, TU Braunschweig, 268 Seiten. Scheffer, F. und P. Schachtschabel (2002): Lehrbuch der Bodenkunde, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Berlin, 15. Auflage. Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b

17 Und nach dem Praktikum…
Bodenkundliches Praktikum I 2006 Versuch KAK, G 7 a & b