Um notwendige Vorsorge- und Sanierungsmaßnahmen im Rahmen des Bodenschutzes zu treffen, muss die Wirkung von Kontaminationen insbesondere von Schwermetallen auf Bodenorganismen und auf ihre ökologisch ausschlaggebenden Aktivitäten untersucht und berücksichtigt werden.
Dementsprechend soll in diesem Laborversuch der Einfluss verschiedener (Schad-)Stoffe auf die Bodenaktivität an zwei verschiedenen Standorten untersucht werden. Dabei wurden Proben eines industriell geprägten Bodens, welcher noch zusätzlich mit Kupfer versetzt wurde, um die Grenzwerte einer Kontamination zu überschreiten, und eines naturnahen Waldbodens in Radeberg entnommen und davon abiotische und biotische Bodenparameter bestimmt. Die Durchführung der Versuchsreihe erfolgte im Zeitraum von sechs Monaten. In diesem Zeitraum wurden die beiden unterschiedlichen Böden getrennt voneinander mit jeweils Kohlenstoff in Form von Saccharose und Stickstoff in Form von Ammoniumsulfat gedüngt, um die Veränderung der mikrobiellen Aktivität bei Nährstoffzugabe verbunden mit einer Schwermetallkontamination zu untersuchen.
Der vorliegende Aufsatz bringt damit eine Übersicht über den Einfluss des Schwermetalls Kupfer auf die mikrobielle Umsetzung kohlenstoff- und stickstoffhaltiger Substrate sowie auf die Enzym- bzw. mikrobielle Aktivität.
Das C:N-Verhältnis der Düngung beläuft sich auf 10:1 und entspricht daher in etwa dem C:N-Verhältnis in der bakteriellen Biomasse sowie der von den Bakterien bevorzugten Nahrung. So ist ein C:N-Verhältnis von 10:1 für die Bakterien/Mikroorganismen, die zum Großteil die Enzyme bilden, eine gute Umweltressource. Bei dieser Bedingung kann die Zugabe beider Substrate recht gut miteinander verglichen werden.
Der industrielle Boden wies zu Versuchsbeginn deutlich geringere Aktivitäten der Katalase und sauren Phosphatase auf als der naturnahe Waldboden. Bei beiden Proben zeigten die Kontamination mit Kupfer sowie die Nährstoffzufuhr einen erheblichen Einfluss auf den Gehalt an organischer Substanz und die Bodenenzymaktivität.
Aus den zahlreichen Ergebnissen wurden Schlussfolgerungen gezogen, inwieweit eine Verbesserung der Nahrungsgrundlage der Mikroorganismen des Bodensystems eine Steigerung der Bodenqualität bewirkt und damit hemmenden Faktoren einer Schwermetallkontamination entgegenwirkt. Dementsprechend könnte die vorliegende Arbeit einen Ansatz für eine mögliche Renaturierung schwermetallkontaminierter Böden liefern.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Zusammenfassung
- Grundlagen
- Enzyme
- Aufbau und Funktion
- Abhängigkeit der Enzyme von Umweltbedingungen
- Temperatur
- pH-Wert
- Schwermetalle
- Bodenenzyme und mikrobielle Aktivität
- Aufgaben, Lokalisation und Funktionsweise von Bodenenzymen
- Eigenschaften der untersuchten Bodenenzyme
- Alkalische und saure Phosphatase
- Katalase
- Mikrobielle Aktivität
- Alkalische und saure Phosphatase
- Katalase
- Schwermetalle
- Kupfer
- Quellen und Gehalte im Boden
- Verhalten im Boden
- Wirkung von Schwermetallen auf Mikroorganismen
- Kupfer
- Renaturierung
- Bekämpfung von Schwermetallkontaminationen
- Bodenqualität
- Enzyme
- Untersuchungsgebiet
- Geographische Lage
- Geologie
- Klima und Wasserhaushalt
- Böden
- Vegetation
- Methoden und Auswerteverfahren
- Probenennahme und Vorbereitung
- Abiotische Bodeneigenschaften
- pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit
- Trockenmasse und Wassergehalt
- Glühverlust
- Austauschbare Elementkonzentration
- Aufschluss
- ICP-OES Bestimmung
- Bodenart und Bodenfarbe
- Biotische Bodenparameter
- Enzymaktivitäten & mikrobielle Aktivität
- Saure Phosphatase
- Alkalische Phosphatase
- Katalase
- Enzymaktivitäten & mikrobielle Aktivität
- Ergebnisse
- Abiotische Parameter
- Startwerte der Stammproben
- pH-Wert im Verlauf des Versuches
- Elektrische Leitfähigkeit im Verlauf des Versuches
- Kupfergehalt im Verlauf des Versuches
- Wassergehalt im Verlauf des Versuches
- Organische Substanz am Ende des Versuches
- Biotische Parameter
- Startwerte der Stammproben
- Aktivität der Katalase der nichtkontaminierten Bodenproben im Verlauf des Versuches
- Aktivität der Katalase der kontaminierten Bodenproben im Verlauf des Versuches
- Aktivität der sauren Phosphatase der nichtkontaminierten Bodenproben im Verlauf des Versuches
- Aktivität der sauren Phosphatase der kontaminierten Bodenproben im Verlauf des Versuches
- Abiotische Parameter
- Diskussion
- Wichtigste Ergebnisse
- Fehlerabschätzung
- Probenennahme und Transport
- pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit
- Austauschbare Elementkonzentration
- Glühverlust
- Bodenart und Bodenfarbe
- Enzymaktivität
- Ausreißer
- Vergleichbarkeit der Standorte hinsichtlich abiotischer und biotischer Faktoren
- Diskussion der Bodenparameter
- Bodenfarbe und organische Substanz
- Gehalt an organischer Substanz, Wasser, Bodenart und mikrobielle Aktivität
- pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Wassergehalt und Bodentyp
- Katalase
- Saure Phosphatase
- Katalase- und saure Phosphataseaktivität der Bodenproben
- Gehalt an Kupfer
- Kontamination
- Konsequenzen für die Renaturierung
- Reflexion
- Quellenverzeichnis
- Literaturverzeichnis
- Internetquellen
- Anhang
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der mikrobiellen Bodenaktivität in verschiedenen Böden, die unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sind. Ziel ist es, die Auswirkungen von Nährstoffzufuhr auf die mikrobielle Aktivität in Böden mit unterschiedlicher Fruchtbarkeit und Schädigung zu analysieren. Dabei wird der Fokus auf die Renaturierung von schwermetallbelasteten Böden gelegt.
- Einfluss von Nährstoffen auf die mikrobielle Bodenaktivität
- Untersuchung der Enzymaktivität in Böden unterschiedlicher Fruchtbarkeit und Schädigung
- Bewertung der Renaturierungspotenziale von schwermetallbelasteten Böden
- Analyse der Auswirkungen von Schwermetallen auf die mikrobielle Aktivität
- Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Bodenqualität
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung führt in das Thema der mikrobiellen Bodenaktivität und deren Bedeutung für die Renaturierung von schwermetallbelasteten Böden ein. Sie erläutert die Zielsetzung der Arbeit und stellt die wichtigsten Fragestellungen vor.
Das Kapitel "Grundlagen" behandelt die relevanten theoretischen Grundlagen, die für das Verständnis der Arbeit notwendig sind. Es werden Enzyme, Bodenenzyme, mikrobielle Aktivität und Schwermetalle sowie deren Auswirkungen auf die Bodenökologie ausführlich beschrieben.
Das Kapitel "Untersuchungsgebiet" beschreibt den Standort der untersuchten Böden und deren abiotische und biotische Eigenschaften. Es werden die geographische Lage, die Geologie, das Klima, die Böden und die Vegetation des Untersuchungsgebiets detailliert dargestellt.
Das Kapitel "Methoden und Auswerteverfahren" erläutert die angewandten Methoden zur Probennahme, Vorbereitung und Analyse der Bodenproben. Es werden die Verfahren zur Bestimmung der abiotischen und biotischen Bodenparameter beschrieben.
Das Kapitel "Ergebnisse" präsentiert die Ergebnisse der Untersuchungen. Es werden die abiotischen und biotischen Bodenparameter der untersuchten Böden dargestellt und analysiert.
Das Kapitel "Diskussion" interpretiert die Ergebnisse der Arbeit und setzt sie in den Kontext der wissenschaftlichen Literatur. Es werden die wichtigsten Erkenntnisse der Arbeit zusammengefasst und die Bedeutung der Ergebnisse für die Renaturierung von schwermetallbelasteten Böden diskutiert.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die mikrobielle Bodenaktivität, Bodenenzyme, Schwermetalle, Renaturierung, Bodenqualität, Nährstoffe, Fruchtbarkeit, Schädigung, Bioindikation, Kupfer, Katalase, saure Phosphatase und die Auswirkungen von Schwermetallen auf die Bodenökologie.
- Quote paper
- Felix Knothe (Author), 2014, Bioindikation bei der Renaturierung von schwermetallbelasteten Böden, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/277792
