Sager


Die Bodenkultur - Journal for Land Management, Food and Environment

M. Sager:

Vertikale Mobilität von Selen, Arsen und Schwefel in Modellbodensäulen

Zusammenfassung

In Europa ist das Vorkommen von Selen in Böden, Erntegut und Grundwässern ziemlich niedrig, könnte aber durch Gabe organischer Düngemittel oder selenhältiger Mineraldünger erhöht werden. Zum Vergleich wurde Selen zusammen mit Arsen und Schwefel untersucht, die ähnliche Eigenschaften aufweisen, und einander konkurrieren könnten. Um Mobilitäten und mögliche Verluste in das Grundwasser vorherzusagen, wurden Oberschichten von Schwarzerden (Paratschernosem, Feuchtschwarzerde und Tiefgründiger Tschernosem) aus dem Osten Österreichs in je 4 Säulen gepackt, um die höchstmögliche Beweglichkeit von als Düngemittel aufgegebenem Selen, Arsen und Schwefel durch Auswaschen mit dem natürlichen Regen zu untersuchen. Die Säulen enthielten etwa 5 kg Boden bei 30 cm Säulenlänge, und erhielten den Jahresniederschlag innerhalb von 2 Monaten. Sie wurden im Dunklen bei Zimmertemperatur ohne höhere Pflanzen und Algen gehalten, um möglichst hohe vertikale Mobilität zu erzielen. Die potentiell anionischen, aber doch metabolisierbaren Elemente Schwefel (als Sulfat), Selen (als Selenit) und Arsen (als Arsenat) wurden mit einer NPK Düngerlösung zugefügt. Die Eluate von den Säulen wurden auf den Totalgehalt der darin gelösten Stoffe analysiert. Zur Bestimmung von Gesamtselen mußten Teile der Eluate mit Magnesiumnitrat verascht werden. In einem Vorlauf wurde das effektive Porenvolumen für jede Säule über das Durchlaufen von Chlorid, gegeben als KCl, bestimmt. Nach 1 Porenvolumen, traten steile Spitzen von gelöstem Schwefel in allen Eluaten auf, die 2–3 mal höher als die aufgegebene Menge waren, möglicherweise wegen Ionenaustausch und Schwefelmineralisation. Nur aus dem Paratschernosem trat auch etwas Selen bei einem Porenvolumen aus den Säulen aus, wie beim Schwefel. Selen wurde ansonsten stark zurückgehalten und konstant in einer nicht-vierwertigen Form ausgewaschen. Gesamt-Arsen begann mit dem Auswaschen nach 2 Porenvolumina und blieb in seiner Mobilität im Vergleich mit den Gesamtmengen in der Bodensäule auf konstant niedrigem Niveau.

Nach einer Trocknungsperiode von 6 Wochen und Wiederbenetzen der Säulen, wurde die Schwefel-Freisetzung in allen Fällen beschleunigt, aber eine Freisetzung von Selen erfolgte nur aus der Feuchtschwarzerde. Innerhalb des Bodenprofils wurde das aufgegebene Selenit vorwiegend in den obersten Schichten sowohl im Königswasserextrakt, Oxalatextrakt und Natronlaugeextrakt erhalten, wobei es nach unten mit verschiedenen Geschwindigkeiten abhängig vom Bodentyp wanderte.

Im Hinblick auf Arsen führte das Zugabe-Auswasch-Experiment zu einem Anstieg von alkali-freisetzbarem Arsen aus dem Paratschernosem und der Feuchtschwarzerde. Bei der Feuchtschwarzerde trat außerdem ein Maximum an oxalatlöslichem Arsen in der Säulenmitte auf. Die Menge an zugefügtem Arsen schien geringer zu sein als der Wechsel der Bindungsformen während des Experiments.

Das signifikante Auswaschen von Schwefel, welches in allen Fällen stattfand, war in der NaOH-löslichen Fraktion nur beim tiefgründigen Tschernosem sichtbar, während die Freisetzung bei den anderen Proben offensichtlich aus anderen Bodenfraktionen erfolgte.

Schlagworte: Selen, Arsen, Schwefel, Düngung, Auswaschung.