Korngrößenzusammensetzung (kombinierte Sedimentationsanalyse nach Köhn)
Ein Großteil der wichtigen Bodendaten können erst durch bodenchemische und bodenphysikalische Analysen gewonnen werden. Obligatorische Untersuchungen in der Bodenchemie sind: ph-Wert, C-Gehalt, Gesamt-N-Gehalt, Carbonatgehalt, Schwermetallgehalt, Austauschkapazitäten und austauschbare Kationen. In der Bodenphysik wird die Korngrößenzusammensetzung, Rohdichte, Wasserdurchlässigkeit (kf) und Porengrößenverteilung bestimmt. Während des Praktikums bestimmte ich die Korngrößenzusammensetzung und die Kationenaustauschkapazität verschiedener Bodenproben.
Bei der Ermittlung der Korngrößenzusammensetzung geht es um die Bestimmung der Gewichtsanteile von mineralischen Kornfraktionen mit einem Durchmesser > 63µm grobkörniger Böden durch Siebung. Mit Hilfe dieser physikalischen Analyse lassen sich Rückschlüsse auf die Bodenart ziehen, sowie die kolloid-chemischen und physikalischen Eigenschaften eines Bodens (Wasserdurchlässigkeit, Quellung, Schrumpfung, Gefügebildung, Nährstoffanlagerung) beurteilen. Die Probe für die Analyse soll einen kennzeichnenden Durchschnitt des Bodenmaterials darstellen.
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Durchmesser des größten Probenkorns in mm |
Probenmindestgewicht in Gramm |
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2 |
150 |
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6 |
300 |
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20 |
2000 |
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40 |
7000 |
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60 |
18000 |
Es werden 10g der zu untersuchenden Probe abgewogen und in Erlenmeyerkolben gegeben. Diese sind mit 250ml dest. Wasser aufzufüllen, und die Probensuspension über Nacht zu schütteln. Dann werden, entsprechend der Anzahl der Proben, 1000ml-Standzylinder (Schlämmzylinder) mit jeweils 500ml dest. Wasser gefüllt und die Probensuspension aus den Kolben in die Zylinder überspült. Mit Hilfe einer Spritzflasche wird der Kolben restlos ausgespült. Die Zylinder werden anschließend auf 1000ml aufgefüllt. Ein Überfüllen ist dringend zu vermeiden!
Die Suspension im Zylinder muss nun homogenisiert werden. Dazu werden die Zylinder im Abstand von einer Minute für je eine Minute geschüttelt. (Das ergibt eine Arbeitszeit von 2 Minuten für das später folgende Abpipettieren.) Nach dem Schütteln werden die Zylinder hingestellt, um die Sedimentation der Probe zu ermöglichen. Diese hat erschütterungsfrei und bei bekannter Temperatur zu erfolgen.
Während der Sedimentation werden, entsprechend der Fallzeitspannen der verschiedenen Kornfraktionen (siehe folgende Tabelle), die Eintauchtiefe der Pipette gewählt, dort 10ml der Probensuspensionen entnommen und quantitativ in ein trockenes, gewogenes Wägeglas überführt. Die entnommenen Proben werden bei 105°C im Trockenschrank getrocknet, im Exsikkator abgekühlt und gewogen. Mit diesem Verfahren erhält man die jeweiligen Gewichtsanteile der Kornfraktionen, die <63µm sind.
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Durchmesser der zu bestimmenden Kornfraktion |
Abnahmezeit und Eintauchtiefe (bei 21°C) |
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0,02 mm |
nach 6min 49sek, in 15cm Tiefe |
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0,0063 mm |
nach 45min 46sek, in 10cm Tiefe |
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0,002 mm |
nach 3h 47min, in 5cm Tiefe |
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0,00063 mm |
nach 3d 4h 15sek, in 10cm Tiefe |
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0,0002 mm |
nach 6d 7h 20s, in 2cm Tiefe |
Nach Ende der Pipettanalyse wird der Inhalt der Schlämmzylinder quantitativ durch ein Sieb mit 63µm Maschenweite gespült. Der erhaltene Siebrückstand (>63µm) wird ebenfalls bei 105°C im Trockenschrank getrocknet. Der gesamte getrocknete Rückstand wird gewogen und durch einen entsprechenden Prüfsiebsatz (Siebmaschine) gesiebt. Danach werden die einzelnen Kornfraktionen jeweils in ein trockenes, gewogenes Wägeglas überführt und erneut gewogen. Für jede Kornfraktion läßt sich so aus der Differenz des Gewichtes des Wägeglases mit Probe und dem Gewicht des Wägeglases, der Massenanteil an der Gesamtprobe bestimmen.
Die gewogenen Massen der einzelnen Kornfraktionen, aus der Pipettanalyse und der Siebung, werden auf einem Protokoll festgehalten. Anhand dieses Protokolls kann der Probenverlust während der gesamten Analyse ermittelt werden. Er sollte möglichst Null sein. Die Auswertung der Analyse erfolgt am Computer