In situ long-term redox potential measurements in a dyked marsh soil

2003

S. 210-219

53 Lit. Ang.

Unselbständiges Werk

200099793

Die Langzeitmessung des Redoxpotentials (Eh) mittels dauerhaft im Boden installierter Pt-Elektroden kann durch Bruch der Elektroden, Auflösen des Harzes und Kontamination der Elektroden eingeschränkt werden, insbesondere unter nassen und stark reduzierenden Bodenbedingungen. In dieser Arbeit wurde das Eh einer schwach alkalischen (pH 7,1 bis 7,3) Norm-Kalkmarsch aus marinen Sedimenten in der eingedeichten Marsch von Schleswig-Holstein, Norddeutschland, wöchentlich mittels permanent im boden installierter Pt-Elektroden gemessen. Die Messungen erfolgten mit fünffacher Wiederholung in 10, 30, 60, 100 und 150 cm Bodentiefe. Weiterhin wurde der Grundwasserstand gemessen. In 150 cm trat sulfid infolge vorheriger mariner Bedingungen auf. Der mittlere Grundwasserstand lag 84 cm unterhalb der Bodenoberfläche. Er war durch kurzzeitige als auch saisonale starke Schwankungen gekennzeichnet und reichte von 33 bis > 200 cm unter Bodenoberfläche. In Übereinstimmung mit dem Grundwasserstand nahmen die EH mit der Bodentiefe kontinuierlich ab. Die mittleren Redoxbedingungen waren oxidierend in 10 (550 mV) und 30 cm (430 mV), schwach reduzierend in 60 cm (230 mV) und mäßig reduzierend sowohl in 100 (120 mV) als auch in 150 cm (-80 mV). Die bodenhydrologischen Verhältnisse unterschieden sich während der Messkampagne deutlich, was in der Dauer der Wassersättigung für jede Bodentiefe zum Ausdruck kam. Dies wurde durch die Messwerte der Elektroden widergespiegelt, denn Berechnungen für jedes Jahr und jede Tiefe ergaben signifkante negative Korrelationen zwischen Eh und Dauer der Wassersättigung (rs = -0,971; n = 20; P < 0,01). Die Tiefe 60 cm war am häufigsten durch Grundwasserschwankungen beeinflusst, zeigte die größte Spannweite (920 mV) und das ausgeprägteste sainsonale Muster im Eh während der gesamten Messkampagne. Daraus wird eine gute Funktion der Elektroden gefolgert, die auch nach langer Dauer der Installation im Boden anhält. Obwohl in einer sulfidhaltigen Umgebung eingesetzt, zeigten drei von fünf Elektroden in 150 cm einen wesentlichen Eh-Anstieg (+500 mV) in den Sommern des dritten und vierten Untersuchungsjahres, die niedrige Grundwasserstände aufwiesen. Es ist nicht klar, ob die Nichtreaktion der beiden Elektroden auf Elektrodenkontamination oder räumlicher Variabilität des Eh beruht. Wenn in reduzierenden Systemen gearbeitet wird, kann dieses Problem umgangen werden, indem eine größer Anzahl von Elektroden installiert wird oder indem die Elektroden regelmäßig ersetzt werden. Falls Pt-Elektroden sorgfältig angefertigt sind, wird eine Langzeitaufnahme des Redoxpotenzials von Böden mit dauerhaft installierten Elektroden empfohlen, auch unter ständig nassen und reduzierenden Bodenbedingungen.