Bodenchemische Gleichgewichtsmodelle fuer Batchversuche mit Beruecksichtigung metallorganischer Komplexe

Göttingen

1993

122 S.

42 Lit. Ang.

Bandaufführung

102619

Es wurden Batchversuche (Def.: siehe Kapitel 2) mit Boden-Loesungs- Suspensionen durchgefuehrt. Verwendet wurden sowohl Bodenproben von B- als auch von A-Horizonten (Def.: siehe Kapitel 2) mit unterschiedlicher Pedogenese. Die Simulation der Batch-Versuche erfolgte mit dem von Prenzel aufgestellten Modell gekoppelter Gleichgewichte. Dieses Modell beinhaltet Kationenaustausch, anorganische Komplexbildungs- und Salzbildungsreaktionen. Das Modell gekoppelter Gleichgewichte konnte bestaetigt werden: es liefert fuer alle vier untersuchten B-Horizonte eine widerspruchsfreie Beschreibung der stattfindenden Reaktionen. Die Simulationsergebnisse aller vier untersuchten B-Horizonte haben ergeben, dass K+ etwa um den Faktor 10 fester gebunden wird als die uebrigen Kationen Na+, Mg2+, Ca2+ und Mn2+. (Hierbei sind natuerlich die Wertigkeiten der Ktionen zu beruecksichtigen; siehe Gl. (1) bzw. (9), Kapitel 3.1.). Weiterhin wurde gefunden, dass die erhaltenen Austausch-Selektivitaetskoeffizienten voellig verschiedener Probeflaechen mit unterschiedlicher Pedogenese nur sehr geringfuegig variieren. Zusaetzlich wurde untersucht, ob die Daten der Labor-Routine-Bestimmung der effektiven Austauschkapazitaet von Boeden (AKE-Bestimmung "gewaschener" Bodenproben, siehe Kapitel 4.2.) zur Simulation der Batchversuche herangezogen werden koennen. Diese Untersuchungen waren erfolgreich: die mit Hilfe der AKE-Bestimmungen erhaltenen Austauscherbelegungen und die Gesamtaustauschkapazitaet duerfen zur Simulation der Batchversuche verwendet werden, so dass die Zahl der frei waehlbaren Parameter reduziert wurde. Bei Anwendung dieser AKE-Daten zur Auswertung muessen allerdings drei Einschraenkungen gemacht werden: 1) Einzel-AKE-Bestimmungen sind z.T. stark fehlerbehaftet, zur Auswertung sollten die Mittelwerte von zehn Einzelbestimmungen verwendet werden. 2) Der mit Hilfe der AKE-Bestimmungen gefundene Na+-Belegungsgrad des Austauschers kann nicht zur Auswertung verwendet werden; dieser Wert ist aufgrund der Versuchsbedingungen (das Routine-Eluationsmittel NH4Cl ist sehr geringfuegig mit Na+ verunreinigt) zu stark fehlerbehaftet. Die Ergebnisse der Batchversuche, die mit Boden- Loesungs-Suspensionen von A-Horizonten durchgefuehrt wurden, konnten nicht mit dem von Prenzel aufgestellten Modell beschrieben werden, da organische Liganden einen erheblichen Einfluss auf das Reaktionsgeschehen ausueben. Das Modell musste zur Beschreibung des chemischen Verhaltens der A-Horizonte erweitert werden: Es wurde angenommen, dass Al3+ und Fe3+ jeweils stabile 1:1-Komplexe mit den organischen Liganden bilden, und dass sich die organischen Liganden wie ein hypothetischer organischer Ligand mit folgenden Eigenschaften verhalten: 1) Der hypothetische organische Ligand besteht aus C45-Einheiten. 2) Der Ligand verhaelt sich wie eine organische Saeure mit drei Protolysestufen: (Formeln). 3) Die ...