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X 86-Bei welchen Bodenarten ist der Kapillarhub höher, Sand- oder Lehmboden? Geben Sie Gründe an.
Der Kapillarhub ist beim Lehmboden höher, wegen der höheren Kapillarkräfte. Dies ist bedingt durch die kleinen Porendurchmesser aus der abgestuften Körnung.
X 87-Zu welchen Jahreszeiten ist im Norddeutschen Raum mit einer Auffüllung des GW-Speichers zu rechnen? Geben Sie eine Erläuterung in Stichworten.
In Mitteleuropa tritt die Versickerung und damit die Auffüllung des GW-Speichers nur im Winterhalbjahr auf, weil dann die Evapotranspiration sehr gering ist.
-geringe Einstrahlung und Temperaturen -geringe Pflanzenaktivität -Eis schützt vor Evaporation Bei sommerlichen Starkregenereignissen ist auch eine geringe Versickerung im Sommer möglich.
X 88-Erklären Sie den Effekt der Hystereses von Adsorption und Desorption.***
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X 89-Was versteht man unter der Kationenaustauschkapazität? Benennen Sie die wesentlichen Charakteristika des Kationenaustausches.
[Bodenkunde und Standortlehre]->Die KAK ist das Maß für den Kationenaustausch eines Bodens. Es ist die Summe der austauschbaren Kationen eines Bodens angegeben in Millimol pro Kilogramm.
Millimol= Atommasse * 10-3g /Wertigkeit 1 Millimol Ca= 40* 10-3g /2=20mg Prozesse: -Kationen aus der Bodenlösung sorbieren an den negativ geladenen Partikeloberflächen (TM, Huminstoffe) und gleichen Ladungen aus.
-Die Partikeloberflächen tragen permanente Ladungen, die durch ihren Aufbau bedingt sind (isomorpher Ersatz). -Die Partikeloberflächen tragen auch variable Ladungen, die vom pH-Wert abhängig sind (funktionelle Gruppen [z.B. FeOOH] spalten bei viel H+ in der Lösung OH- ab sind dann positiv geladen [Anionentauscher] und bei wenig H+ in der Lösung werden H+ abgespalten, was zur negativen Ladung führt [Kationentauscher]).
Charakteristika: -Transfer zwischen fester und flüssiger Phase -ändert die Summe der Kationenladung nicht (äquivalente Mengen) -Voraussetzung: Vorhandensein von Wasser -ist reversibel -ist ein schneller Prozess
X 90-Welche Bodenbestandteile haben a) höhere Bodenoberflächen und b) höhere KAK? Erstellen Sie eine Reihung: Allophane, Smectit, Huminstoffe, Illit, Kaolinit
potenzielle Kationenaustauschkapazität KAKpot: bei standardisiertem pH7 -höchstmögliche KAK, da variable Ladung maximal (Wasserstoff vollständig dissoziiert) effektive Kationenaustauschkapazität KAKeff: bei dem im Boden vorhandenen pH -Anteil der variablen Ladung abhängig vom sorbiertem Wasserstoff und pH Bei pH<7 (saure Böden) ist KAKeff immer kleiner als KAKpot.
X 92-Was versteht man unter Basensättigung? Wie wird sie berechnet?***
Die Basensättigung ist der Anteil der basisch wirksamen Ionen (Mg2+, Ca2+, Na+, K+) an der KAK.
Basensättigung oder S-Wert: Der prozentuale Anteil der Summe von Ca2+, Mg2+, Na+, K+ an der KAK
BS% = ((Ca2+ + Mg2+ + Na+ + K+) /KAK)*100
Die Differenz der BS zu 100% wird v.a. von H+ und Al3+, NH4+, den sauer wirksamen Ionen, gebildet
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X 93-Von welchen Faktoren hängt die Kationenbelegung am Austauscher ab?
-Ladung der Kationen: höherwertige Ionen werden stärker angezogen, bei Gleichwertigkeit größerer Radius entscheidend (Al3+>Mg2+>Na+) -Hydrathülle: je kleiner die Hydrathülle, desto größer die Anziehung (K+>Na+>Li+). Bei Gleichwertigkeit gilt: je größer der Ionenradius, desto kleiner die Hydrathülle. Die Bindung der Hydrathülle ist bei kleinen Ionen stärker, die Hydrathülle muss aber bei der Sorption teilweise abgelegt werden. -Konzentration der Außenlösung: Die Kationen werden umso stärker an die Oberfläche gezogen, je höher die Konzentration in der Außenlösung ist.
->Selektivitätsreihe: Na+<K+<<Mg2+<Ca2+<Al3+
X 94-Benennen Sie zwei Kationen, die selektiv angelagert werden? Warum?
Al3+: auf Grund seiner hohen Wertigkeit Ca2+: auf Grund seiner kleineren Hydrathülle (als Mg2+)
X 95-Welche Bodenbestandteile sind maßgeblich für eine Anionenadsorption verantwortlich?
Ionenaustauscher mit hoher variabler Ladung (Abspaltung von OH- führt zur positiven Ladung) z.B. in eisen- und aluminium-oxidreichen tropischen Böden oder Tonminerale der Allophangruppe (nur variable Ladung) oder Huminstoffe mit entsprechenden funktionellen Gruppen.
X 96-Benennen Sie wichtige Bodeneigenschaften und Prozesse, die durch die Kationenaustauschkapazität beeinflusst werden.
-Lessivierung (Tonverlagerung) -Fähigkeit zur Speicherung, Pufferung und Freisetzung von Ionen (Nährstoffen) -Stoffaustausch Boden/Pflanze, Boden/Grundwasser, Boden/Oberflächengewässer -Stabilisierung des Stoffhaushaltes ganzer Landschaften
X 97-Welche Bedeutung hat die Kationenaustauschkapazität für den Nährstoffhaushalt?
Nährstoffe werden durch die KAK an Bodenpartikel gebunden. Dies kann bedeuten, dass die im Boden gespeicherten Nährstoffe nicht mehr pflanzenverfügbar sind (Kaliumfixierung) oder dass die Nährstoffe durch weiteren Ionenaustausch wieder freigegeben werden.
Letzteres passiert bei der Verwitterung der Bodenpartikel. Für die Pflanzen ist die Nachlieferung der Nährstoffionen entscheidender als die aktuelle Konzentration in der Bodenlösung
X 98-Beschreiben Sie an Hand von Abbildungen die Ladungsverhältnisse von Halloysit, Smectit, Gibbsit.***
von links nach rechts: Halloysit, Smectit, Gibbsit
X 99-Welche Gruppen von Bodenbestandteilen tragen maßgeblich zur Ionenaustauschkapazität in Böden bei?
-Tonminerale -Huminstoffe -Fe-/Al-Oxide
X 100-Bei welchem pH liegen die Schwermetalle Blei und Cadmium in höheren Konzentrationen bioverfügbar vor, bei pH 4,5 oder pH 7,2?
bei pH 4,5 (Schadstoffmobilisierung im sauren Bereich durch erhöhte H+-Konzentration)
X 01-Was ist Boden? Nennen Sie eine Definition.
Durch bodenbildende Prozesse umgewandelter Teil der festen Erde, einschließlich der obersten Lage des unverwitterten Gesteins.
X 02-Nennen Sie die Faktoren der Bodenbildung. Wie wirken sie?
Ausgangsgestein: bestimmt die physikalische und chemische Beschaffenheit des Bodens Klima: steuert die Verwitterung des Bodens und die Besiedelung durch Tiere und Pflanzen Organismen: durchmischen den Boden, wandeln Stoffe um, tragen zur chemischen Verwitterung bei Relief: entscheidend für physikalische Verwitterung, Erosion und Sedimentation Nutzung: verändert den Boden in seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften Zeit: ermöglicht das Wirken der Faktoren und bestimmt damit die Intensität der Bodenbildung
X 03-Aus welchen Phasen besteht das Mehrphasensystem Boden? Nennen Sie ein Beispiel der Zusammensetzung.
Feststoffphase, Flüssigphase, Gasphase, Stoffe im Boden, Mikroorganismen, Pflanzen und Tiere Drei-Phasen-System: Bodenmatrix, Bodenlösung, Bodenluft
X 04-Was sind Bodenfunktionen, woher stammt der Begriff?
Aus dem Bundesbodenschutzgesetz. Als Bodenfunktionen bezeichnet man die Wege, über die der Boden mit seiner Umgebung interagiert.
X 05-Welche Funktionen haben Böden? Nennen Sie jeweils Beispiele.
Natürliche Funktionen: -Lebensgrundlage und Lebensraum für Flora und Fauna -Bestandteil des Naturhaushalts, Medium der Wasser- und Stoffkreisläufe -Umwandlung (Auf- und Abbau, Ausgleich) von Stoffen, Filterung und Pufferung Archiv der Natur- und Kulturgeschichte Nutzungsfunktionen: -Rohstofflagerstäten -Siedlungs- und Erholungsfläche -Standort für Industrie, Land- und Forstwirtschaft, öffentliche Nutzung, Verkehr, Ver- und Entsorgung
X 06-Was bedeutet, der Boden ist ein Filter- Puffer- und Transformationssystem?
Der Boden hat die Fähigkeit, Stoffe chemisch und physikalisch zu sorbieren und umzuwandeln. Die Filterung hält Stoffe mechanisch zurück, die Pufferung kann Stoffe auch längerfristig im Boden halten (physiko-chemisch), die Transformation wandelt Stoffe um (mikrobiell/biochemisch).
X 07-Welche Bodenfunktionen werden durch welche spezifischen Gefährdungen insbesondere beeinträchtigt?
Die Bodenfunktionen können sich gegenseitig beeinträchtigen und gefährden. Insbesondere die natürlichen Funktionen und die Nutzungsfunktionen können nicht gleichzeitig an einem Ort wahrgenommen werden.
Z.B. behindert der Boden als Lebensgrundlage für Pflanzen und Tiere eine Nutzung als Siedlungs- oder Industriestandort und umgekehrt. Bodenversiegelung <> natürliche – und Produktionsfunktionen Bodenversauerung <> Lebensraum-, Regelungs- und Produktionsfunktionen
X 08-Welche Verwitterungsneubildungen sind für Böden typisch?
Tonminerale, Fe-, Mn-, Al-, Si-Oxide, Ca- und Na-Minerale
X 09-Was ist das Charakteristikum von 2-Schicht-TM und 3-Schicht-TM?
-Zwei-Schicht-TM bestehen aus einer Tetraeder- (SiO4) und einer Oktaederschicht (Al(OH)6). Es tritt nur Kantenladung auf. -Drei-Schicht-TM besitzen zwei Tetraederschichten und eine Oktaederschicht dazwischen. Weisen einen negativen Ladungsüberschuss in der Silikatlage auf, der durch Kationen in der Zwischenschicht ausgeglichen wird.
X 10-Durch welche Parameter unterscheiden sich unterschiedliche TM?
Chemismus, Aufbau, Oberfläche, KAK, Ladungsart, Quellung und Schrumpfung
X 11-Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Smectit und Vermiculit?
Smectit ist dioktaedrisch, Vermiculit ist trioktaedrisch. Die höhere Ladung der Vermiculite mit 0,6-0,9 Mol(e-)/Formeleinheit gegenüber der Ladung der Smectite mit 0,2-0,6 Mol(e-)/Formeleinheit sorgt dafür, dass das Quellen und Schrumpfen nicht so stark möglich ist, wie bei den Smectiten. Vermiculite kontrahieren bei K+-Zufuhr.
X 12-Warum tragen TM eine negative Ladung?
Durch den isomorphen Ersatz der Zentralatome der Silikatlagen werden höherwertige Kationen durch niederwertige Kationen ersetzt. Es entsteht ein Überschuss an negativer Ladung. (Tetraeder: Si4+ durch Al3+, Oktaeder: Al3+ durch Fe2+ und Mg2+)
X 13-Welcher Prozess der Vermiculite wird als Kaliumfixierung bezeichnet?
Der Austausch von Wasser und hydratisierten Kationen durch nicht hydratisierte K+-Ionen. Als Folge entsteht ein geringerer Basisabstand.
X 14-Welche TM weisen mehr Kalium-Strukturionen auf: Illit, Glimmer, Smectit?
Glimmer: 10%, Illit: 4-6%, Smectit: <1%
X 15-Was versteht man unter austauschbaren Ionen?
Dies sind hydratisierte Kationen in den Zwischenschichten, die mit der Bodenlösung interagieren und ausgetauscht werden können.