Das Verhalten von Umweltchemikalien in Boden und Grundwasser

Bei der Verwitterung der Silikate und des Quarz der Ausgangsgesteine
wird auch Kieselsäure (SiO2) frei, die im Boden als Orthokieselsäure
(Si(OH)4) vorliegt. Der größte Teil findet bei der Bildung neuer Tonminerale
Verwendung. Nur ein kleiner Teil der gelösten Kieselsäure verbindet sich
bevorzugt bei pH-Werten zwischen 5 und 7 unter Wasserabgabe über Sauerstoffbrücken
zu einem wasserreichen amorphen Kieselgel, aus dem mit der
Zeit der wasserärmere Opal und schließlich sogar Quarz auskristallisieren
kann. Häufig verbindet sich die Kieselsäure jedoch unter Abspaltung von
Wasser mit Eisen- und Aluminiumoxiden.
Tab. 8 zeigt die im Boden entstehenden Oxide und Hydroxide noch einmal
im Überblick.
2.2.3 Die organische Substanz
Huminstoffe weisen eine große spezifische Oberfläche auf und können
Wasser, andere Moleküle sowie Kationen und Anionen reversibel anlagern.
Ihre Menge und Beschaffenheit ist daher für das Verhalten verschiedener
Stoffe im Boden äußerst wichtig.
Bei den Huminstoffen handelt es sich um verschiedenartige höherpolymere,
dunkle, zyklische organische Kolloide (< 2 μm), die sich aus reaktionsfähigen
Verbindungen formieren, die ihrerseits bei der Zersetzung der
organischen Substanz im Boden frei werden. Abb. 11 zeigt die wichtigsten
Bauelemente der Huminstoffe. Die aromatischen Kerne (5er- oder
6er-Ringe) werden über verschiedene Brücken (-0-, -NH-, -N-, -CH2-, -S)
miteinander verknüpft; daran sind funktionelle Gruppen -COOH = Carboxyl-,
-COH = Carbonyl-, -OH = Hydroxyl-, -OCH3 = Methoxylgruppen)
gebunden. Diese funktionellen Gruppen verleihen den Verbindungen
chemische Reaktionsfähigkeit, denn die außen angeordneten H-Atome
sind dissoziierbar, verleihen den Huminstoffen also Säurecharakter.
Außerdem können diese H+-Ionen durch andere Kationen ersetzt werden;
sie verursachen also die Fähigkeit des Kationenaustausches unter Bildung
sehr stabiler metallorganischer Komplexe.
Die Zersetzung von pflanzlichem und tierischem Material verläuft optimal
- bei ausreichender Bodenfeuchte (aber keine Vernässung),
- Temperaturen zwischen 25 und 35°C,
- guter Bodendurchlüftung,
- schwach alkalischer bis schwach saurer Bodenreaktion,
- ausreichendem Nährstoffangebot für Mikroben (vor allem Stickstoff
aus pflanzlichem Eiweiß).
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