Protokoll der Arbeitsgruppe "Chemische Bodenanalyse"

 Stefanie Berg, Simone Junker, Susanne Schenke



1. Einleitung

Im Rahmen des "fächerübergreifenden Seminars zur Umwelterziehung in Bettenfeld führten wir chemische Bodenanalysen durch. Dabei beschäftigten wir uns auch mit der Frage, wie sich eine solche im Rahmen einer Exkursion mit einer Schülergruppe durchführen lässt.

Als Analysematerial stand uns der "Visocolor - Bodenkoffer" und das dazugehörige Arbeitsbuch der Firma Macherey - Nagel zur Verfügung.

Ein weiteres Ziel unserer Arbeit war folglich auch, die Tauglichkeit dieses Koffers für Schülerexperimente zu prüfen.
 
 

2. Durchführung der Analyse

Von zwei Bodenproben (1. Wald, 2. Wiese) aus der Umgebung von Bettenfeld wurden im Laufe dieser Analyse der Wassergehalt, der pH-Wert, der Nitrationengehalt, der Phosphationengehalt, der Kaliumionengehalt und der Ammoniumionengehalt bestimmt.

Die Vorgehensweise bei diesen Analysen soll nun im Folgenden näher erläutert werden.
 
 

2.1 Wassergehalt

Die Bodenproben werden im Trockenschrank bei 105°C bis zur Gewichtskonstanz (über Nacht) getrocknet. Aus der Massendifferenz (= Masse des entwichenen Wassers) ergibt sich der Wassergehalt der Probe.

Ergebnisse:

Wald: 22 % Bodenfeuchtigkeit

Wiese: 36% Bodenfeuchtigkeit
 
 

2.2 pH - Wert

Zur Bestimmung des pH - Werts werden jeweils 100 g der nichtgetrockneten, gesiebten Bodenproben mit 100 ml der Lösung A ( CaCl2 0,0125 mol / dm3) gerührt, stehengelassen und filtriert. Die Calciumchloridlösung wird dazugegeben, da die Huminsäuren wie Ionenaustauscher funktionieren und dann Protonen freisetzen. Auch für die Vegetation ist der so gemessene Wert relevanter als der in destilliertem Wasser gemessene, denn den Pflanzenwurzeln werden durch das gleiche Prinzip Nährsalzionen entzogen und dafür Protonen geliefert.

Zur Überprüfung der Messgenauigkeit wurde zusätzlich eine Messung mit dem pH - Meter durchgeführt.
 
 
pH - Wert
Wald
Wiese
Papierskala
4,0
5,0
pH - Meter
4,63 / 24,8°C
5,38 / 24,8°C

Wie die Messergebnisse zeigen, eignet sich der Umweltkoffer für eine Grobeinschätzung des pH - Werts. Es wäre also möglich, eine solche Messung auch direkt im Gelände durchzuführen.
 
 

2.3 Nitratgehalt

Da bei der Durchführung mit den Teststäbchen aus dem Umweltkoffer bei beiden Proben keine Ergebnisse feststellbar waren, führten wir eine photometrische Bestimmung des NO3- - Gehalts, abgeleitet vonm offiziellen Verfahren der Fachgruppe Bodenuntersuchung des VO - LUFA, durch.

Dazu werden 25 g nichtgetrockneter Boden in 0,0125 molarer CaCl2 - Lösung 60 Minuten maschinell geschüttelt.

Der Nitratgehalt des Filtrats wird am Filterphotometer Macherey - Nagel als Nitrit bei 520 nm Wellenlänge mit Hilfe des dazugehörigen Chemikaliensets (Test 63) gemessen. Als Reduktor findet pulverisiertes Zink Verwendung. Zur Eichung wird eine Eichkurve erstellt und die Absorption der Messprobe mit dieser verglichen (entsprechende Eichkurven liegen in der Station Bettenfeld vor).

Das Ergebnis wird in mg NO3-/l angegeben. Zusätzlich müßte die Bestimmung der NO2- - Konzentration erfolgen( Test 67). Aus der Differenz zwischen Nitrat- und Nitrit - Konzentration läßt sich der Gehalt an Nitrat / l im Boden errechnen und auf 100 g Boden umrechnen. Gemessen wird letztendlich also der NO3 - N Gehalt in 100 g Boden.

Ergebnisse:

Wald: 0,46 mg NO3 - N / 100 g

Wiese: 0,276 mg NO3 - N / 100g
 
 

2.4 Ammoniumionenkonzentration

Die folgenden Ergebnisse konnten bei der Analyse mit dem Umweltkoffer lediglich erahnt werden und sind somit in keinster Weise aussagekräftig, da die gemessenen Werte an der Nachweisgrenze der Teststäbchen liegen.

Wald: 0 - 10 mg /100g Boden

Wiese: 0 - 10 ml /100g Boden
 
 

2.5 Phosphationen- und Kaliumionengehalt

Zur Bestimmung der Phosphat- und der Kaliumionen wurden jeweils 10g luftgetrocknete Bodenprobe und 200 ml Lösung B (Calcium-Acetat-Lactat- Lösung 0.05 mol/dm3 ) 5 Minuten geschüttelt.

Bei diesem Verfahren konnten in keiner der Proben Phosphationen nachgewiesen werden, da die tatsächlichen Konzentrationen wohl unter der Nachweisgrenze dieser Nachweismethode lagen.

Bezüglich der Kaliumionenkonzentration ergab sich bei der Waldprobe folgendes Analyseergebnis: 8 mg K+ - Ionen /100g Boden.

Bei der Wiesenprobe konnte mit Hilfe dieses Messverfahrens keine Kaliumionenkonzentration nachgewiesen werden.
 

3. Kritik

Zum Abschluss sollen im folgenden noch einige Kritikpunkte bezüglich des Umweltkoffers diskutiert werden.

Da die Messbereiche dieser Messmethoden oft oberhalb der zu messenden Ionenkonzentrationen in normalen Böden liegen, sollte vor Einsatz des Koffers in jedem Fall sichergestellt werden, dass die zu analysierenden Bodenproben die nachzuweisenden Ionen in ausreichendem Maße enthalten (es würde sich hier z.B. die Analyse von Gartenerde im Vergleich zum Waldboden anbieten). Aber auch dann eignen sich die im Arbeitsbuch beschriebenen Methoden lediglich zu einem halbquantitativen Nachweis! Keinesfalls lassen sich mit dem Koffer repräsentative, quantitative Aussagen machen.

Kochrezeptähnlich sind die Versuchsdurchführungen zur Analyse beschrieben. Über die in den unterschiedlichen Lösungen enthaltenen Inhaltsstoffe, findet man keine weiteren Angaben. Der fachwissenschaftliche Lerneffekt für die Schüler ist allein mit diesem Koffer folglich nicht sehr ausgeprägt. Es müssen weitere Materialien oder Lehrerinformationen bereit gestellt werden.

Ein Punkt, der den Einsatz des Koffers befürworten läßt, ist seine Einsatzmöglichkeit direkt im Gelände. Die meisten Analysen lassen sich dort gut durchführen und liefern in einem gewissen Rahmen Anhaltspunkte für weitere Messungen.

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