Boden und Geochemie
Boden und Geochemie untersucht die chemische Zusammensetzung und Reaktionen von Böden und der oberflächennahen Erde, wo Mineralien, Wasser, organische Substanz und Organismen interagieren.
Definition
Der Zweig der Umweltchemie, der sich mit der Zusammensetzung, den Reaktionen und der Oberflächenchemie von Böden und der oberflächennahen Geosphäre befasst.
Scope
Dieser Bereich umfasst die Chemie der festen Erde bei niedrigen Temperaturen: Mineralverwitterung und Bodenbildung, die Natur und Reaktivität der organischen Bodensubstanz, Bodenazidität und Redoxprozesse sowie die Sorptions- und Ionenaustauschprozesse an mineralischen und organischen Oberflächen. Er verbindet den Elementkreislauf, die Nährstoffverfügbarkeit und das Verhalten von Kontaminanten in der terrestrischen Umwelt.
Sub-topics
Core questions
- Wie verwittern Gesteine, um Böden zu bilden und Elemente freizusetzen?
- Was steuert die Bodenazidität und den Redoxzustand?
- Wie halten mineralische und organische Oberflächen Ionen und Kontaminanten zurück?
- Wie wird organische Bodensubstanz gebildet, stabilisiert und abgebaut?
Key theories
- Oberflächenkomplexierung an Bodengrenzflächen
- Die Ionenretention in Böden wird durch Adsorption und Oberflächenkomplexierung an geladenen mineralischen und organischen Oberflächen beschrieben, die durch pH-Wert, Ionenstärke und konkurrierende Ionen gesteuert wird, was die Mobilität von Nährstoffen und Kontaminanten kontrolliert.
- Verwitterung und Pedogenese
- Die chemische Verwitterung primärer Minerale treibt die Bodenbildung an, setzt Nährstoffe frei und bildet sekundäre Tone und Oxide, deren Oberflächen das chemische Verhalten des Bodens dominieren.
Mechanisms
Die Bodenchemie wird durch Grenzflächen bestimmt. Oberflächen mit variabler und permanenter Ladung auf Tonen, Oxiden und Humus tauschen Kationen aus und binden Anionen und Metalle; pH-Wert und Redoxpotential bestimmen die Speziation; und Verwitterung liefert kontinuierlich reaktive Sekundärphasen. Diese Prozesse bestimmen die Verteilung von Elementen zwischen Lösung und Feststoff.
Clinical relevance
Boden und Geochemie sind die Grundlage für die Bodenfruchtbarkeit, die Retention oder Freisetzung von Schwermetallen und Kontaminanten sowie für Sanierungsstrategien, und sie dokumentieren die weltweite Verbreitung von Spurenmetallkontaminationen.
History
Die Umweltbodenchemie entwickelte sich aus der klassischen Bodenkunde und Geochemie, wobei die Oberflächenkomplexierungstheorie und spektroskopische Oberflächenstudien das Feld im späten 20. Jahrhundert reifen ließen.
Key figures
- Garrison Sposito
- Donald L. Sparks
- Victor Goldschmidt
Related topics
Seminal works
- sparks2003
- sposito2008
- nriagu1988
Frequently asked questions
- Wie unterscheidet sich dies von der landwirtschaftlichen Bodenkunde?
- Es konzentriert sich auf die zugrunde liegende Chemie von Böden und der Geosphäre, einschließlich des Verhaltens von Kontaminanten, und nicht speziell auf Anbaupraktiken.