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chemische Reaktionen, die in Böden, Sedimenten,
Oberflächenwässern und Grundwässern den pH-Wert des Systems durch Abfangen von Säuren bzw.
Basen innerhalb eines Pufferbereiches konstant halten. Entsprechend der bodenkundlichen
Klassifizierung kann unterschieden werden in:
1) Carbonat-Pufferbereich (pH 8,6-6,2): -CaCO3+H+→Ca2++HCO3
2) Silicat-Pufferbereich (pH 6,2-5,0):
CaAl2Si2O8+2H++6H2O→Ca2++2Al(OH)3+2H4SiO4
3) Austauscher-Pufferbereich (pH 5,0-4,2):
(X-Ca0,5)+H+→(X-H)+0,5Ca2+
(X2-AlOH)+H++H2O→2(X-H)+[Al(OH)2]+
4) Aluminium-Pufferbereich (pH 4,2-3,0):
AlOOH+3H+→Al3++2H2O 5) Eisenpufferbereich (pH < 3,0):
FeOOH+3H+→Fe3++2H2O Diesen schematisierten Reaktionen ist gemeinsam, dass sie den Eintrag von Protonen in exogene Systeme durch Mineralauflösung abfangen. Die Pufferkapazität ist dann durch das Dargebot der entsprechenden Minerale begrenzt. Da die Minerallösung i.d.R. in offenen Systemen erfolgt, sind diese exogenen Puffer - im Gegensatz zu den meisten Puffern im Laboratorium - nicht reversibel. Im Falle der Silicatpuffer erfolgt die Pufferung zudem unter inkongruenter Lösung der Silicate, verbunden mit der Bildung neuer Minerale (z.B. Al-Hydroxide). Die Zusammenstellung der Puffersysteme erfolgt nach ihrem Pufferbereich unter thermodynamischem Gleichgewicht. Dabei bleibt die Reaktionskinetik unberücksichtigt, die bei den genannten Puffersystemen sehr unterschiedlich ist. Während die Carbonatpuffer meist unter Gleichgewichtsbedingungen gelöst werden, ist die Lösung der Silicate sehr viel langsamer. Die Versauerung von silicatreichen Böden oder die Ausbreitung saurer Wässer sind deutliche Belege dafür, dass die Pufferung von Protonen durch Silicate oft mit dem Protoneneintrag insbesondere aus anthropogenen Quellen nicht Schritt halten kann.Reaktionen, die in Böden, Sedimenten,
Oberflächenwässern und Grundwässern den pH-Wert des Systems durch Abfangen von Säuren bzw.
Basen innerhalb eines Pufferbereiches konstant halten. Entsprechend der bodenkundlichen
Klassifizierung kann unterschieden werden in:
1) Carbonat-Pufferbereich (pH 8,6-6,2): -CaCO3+H+→Ca2++HCO3
2) Silicat-Pufferbereich (pH 6,2-5,0):
CaAl2Si2O8+2H++6H2O→Ca2++2Al(OH)3+2H4SiO4
3) Austauscher-Pufferbereich (pH 5,0-4,2):
(X-Ca0,5)+H+→(X-H)+0,5Ca2+
(X2-AlOH)+H++H2O→2(X-H)+[Al(OH)2]+
4) Aluminium-Pufferbereich (pH 4,2-3,0):
AlOOH+3H+→Al3++2H2O 5) Eisenpufferbereich (pH < 3,0):
FeOOH+3H+→Fe3++2H2O Diesen schematisierten Reaktionen ist gemeinsam, dass sie den Eintrag von Protonen in exogene Systeme durch Mineralauflösung abfangen. Die Pufferkapazität ist dann durch das Dargebot der entsprechenden Minerale begrenzt. Da die Minerallösung i.d.R. in offenen Systemen erfolgt, sind diese exogenen Puffer - im Gegensatz zu den meisten Puffern im Laboratorium - nicht reversibel. Im Falle der Silicatpuffer erfolgt die Pufferung zudem unter inkongruenter Lösung der Silicate, verbunden mit der Bildung neuer Minerale (z.B. Al-Hydroxide). Die Zusammenstellung der Puffersysteme erfolgt nach ihrem Pufferbereich unter thermodynamischem Gleichgewicht. Dabei bleibt die Reaktionskinetik unberücksichtigt, die bei den genannten Puffersystemen sehr unterschiedlich ist. Während die Carbonatpuffer meist unter Gleichgewichtsbedingungen gelöst werden, ist die Lösung der Silicate sehr viel langsamer. Die Versauerung von silicatreichen Böden oder die Ausbreitung saurer Wässer sind deutliche Belege dafür, dass die Pufferung von Protonen durch Silicate oft mit dem Protoneneintrag insbesondere aus anthropogenen Quellen nicht Schritt halten kann. |
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