Das Verhalten von Umweltchemikalien in Boden und Grundwasser

die Aussage treffen kann, daß die Bindungsstärke eines Kations mit
zunehmender Ladung und abnehmender Größe steigt, die Reihenfolge im einzelnen
jedoch durchaus variieren kann.
Trotz dieser gegenläufigen Vorgänge geht der größte Einfluß auf die
Adsorptionsstärke von der Ladung der Kationen aus: Mehrwertige Kationen
befinden sich bevorzugt in der Stern-Schicht und werden auch fester
gebunden als einfach positiv geladene Ionen.
Einige Kationen werden im Boden bevorzugt und zum Teil sehr fest bis
irreversibel gebunden. In solchen Fällen findet nicht nur eine Adsorption an
die Oberflächen, sondern ein Einbau in Kristallgitter (Tonminerale), oder in
die Molekülstruktur (organische Substanz) der Bodenbestandteile statt.
Bei Tonmineralen wird eine Adsorption vor allem dann bevorzugt, wenn ein
Kation in hydratisierter oder nicht hydratisierter Form von der Größe her ideal
in dessen Zwischenschichträume paßt. Beispiel hierfür sind Mg 2+ , NH4 +
und K + , die bevorzugt in aufweitbare Schichtsilikate eingebaut werden
können.
Die organischen Bodenanteile besitzen eine hohe Selektivität für zweiwertige
gegenüber einwertigen Ionen, wodurch die Bindungsstärke eines
Kations im Boden auch davon abhängig ist, welche Zusammensetzung
ein Boden und die Bodenlösung hat. Ziechmann & Müller-Wegener
(1990) geben für Adsorption von Metallkationen an synthetische Huminstoffe
folgende Reihenfolge an (von schwächerer zu stärkerer Adsorption):
Mn 2+ < Co 2+ < Zn 2+ < Cd 2+ < Ni 2+ < Cu 2+ < Al 3+ < Pb 2+ < Fe 3+ .
Für die wichtigsten Kationen kann eine Reihenfolge steigender Bindungsstärke
in Böden angegeben werden (Scheffer & Schachtschabel 1984):
Na + < K + < Mg 2+ < Ca 2+ > Al 3+ .
Wenn Kationen mit besserer Adsorbierbarkeit in der Bodenlösung auftauchen,
dann sorgen sie dafür, daß die Kationen mit geringerer Bindungsstärke
von den Adsorptionsplätzen freigesetzt und statt dessen die Kationen mit
höherer Bindungskraft angelagert werden; Aluminium-Ionen in der
Bodenlösung sorgen also dafür, daß Ca, Mg, K und Na ihre Sorptionsplätze
verlassen und in Lösung gehen.
Die Haftfähigkeit von Schwermetall-Ionen (alle Metalle mit einer Dichte >
5 g/cm 3 ) in Böden ist höher als die von Erdalkali-Ionen in folgender Reihenfolge
(Förstner & Müller 1974):
Na + < K + < NH4 + < Rb + < Cs + < Mg 2+ < Ca 2+ < Sr 2+ < Ba 2+ < Mn 2+
< Zn 2+ < Co 2+ < Ni 2+ < Cu 2+ < Pb 2+ .
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