Der deutsche Arzt Paracelsus behauptete 1538, alle Dinge seien Gift und allein die Dosis mache, dass etwas kein Gift sei.
Diese medizinische Grundregel hat bis heute nichts von ihrer Gültigkeit verloren. Im Gegenteil: In den letzten Jahrhunderten taten sich durch den Fortschritt der Medizin immer neue Felder auf, bei denen neue Heilmittel aus ursprünglich giftigen Stoffen entwickelt wurden. Dies lässt sich besonders anschaulich an Schlangengiften sehen, die auch als Basis für Medikamente und Gegengifte Verwendung finden. Doch nicht nur von vornherein „schädliche“ Stoffe, sondern auch „gute“ Stoffe können schädlich sein – je nachdem, wie konzentriert sie aufgenommen werden.
Eisen an sich ist für höhere Organismen ein essentielles Spurenelement. Besonders Pflanzen benötigen es für ihr Wachstum, für die Biosynthese von Proteinen, Enzymen und für die Synthese des grünen Blattfarbstoffs – dem Chlorophyll. Dieses ist die Voraussetzung für die Photosynthese, ohne die die gesamten Lebensvorgänge auf der Erde undenkbar wären. Essentiell bedeutet in der Biologie und Chemie, dass ein bestimmter Stoff nicht vom Organismus aus anderen Nährstoffen synthetisiert werden kann. Der Organismus muss sich dieses Spurenelement also von außen verschaffen, um überleben zu können. Dies geschieht bei Pflanzen ausschließlich über Wurzeln aus dem Boden.
Falls das Eisen nicht in ausreichender Konzentration zur Verfügung steht, führt dies bei Pflanzen zu typischen Mangelerscheinungen: die jungen Blätter verfärben sich gelb, werden fast weißlich und haben charakteristische grüne Blattadern. Auch wird das Wachstum der Pflanze und der jungen Blätter eingeschränkt. Im Gegensatz dazu wirkt Eisen in höheren Konzentrationen für den Pflanzenorganismus toxisch.
Diese Arbeit soll untersuchen, ob Paracelsus’ Grundsatz bezüglich des essentiellen Spurenelements Eisen auf Böden in Cadolzburg bei Nürnberg zutrifft und ob eventuelle Schädigungen bei Pflanzen zu befürchten sind.
Inhaltsverzeichnis
1 Eisen als essentielles Spurenelement
2 Grundlagen
2.1 Bodenaufbau
2.2 Chemische Eigenschaften des Bodens
2.3 Toxische Wirkung des Eisens auf die Pflanze
2.4 Bodenschätzung und Bodenzahlen
3 Analyse der Bodenproben
3.1 Probeentnahme
3.2 Beschreibung der Bodenproben
3.3 Der Eisentest
3.3.1 Herstellung der Eichlösungen
3.3.1.1 Versuchsvorbereitung
3.3.1.2 Versuchsdurchführung
3.3.1.3 Beobachtung
3.3.1.4 Auswertung
3.3.2 Bestimmung der pFe-Werte
3.3.2.1 Versuchsvorbereitung
3.3.2.2 Versuchsdurchführung
3.3.2.3 Beobachtung
3.3.2.4 Auswertung
3.3.3 Ermittlung der pH-Werte
3.3.3.1 Versuchsvorbereitung
3.3.3.2 Versuchsdurchführung
3.3.3.3 Versuchsergebnisse
4 Diskussion
5 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht, ob der Grundsatz von Paracelsus, dass erst die Dosis die Giftigkeit eines Stoffes bestimmt, auf das essentielle Spurenelement Eisen in landwirtschaftlich genutzten Böden der näheren Umgebung von Cadolzburg zutrifft und ob daraus eine toxische Wirkung auf Pflanzen resultiert.
- Grundlagen des Bodenaufbaus und der Bodenschätzung
- Chemische Eigenschaften und Pufferkapazität von Böden
- Experimentelle Bestimmung von Eisenkonzentrationen mittels Farbvergleichstest
- Analyse des Einflusses von pH-Werten auf die Verfügbarkeit von Eisen
- Diskussion über potenzielle Toxizität und Ertragsverluste in landwirtschaftlichen Flächen
Auszug aus dem Buch
3.3 Der Eisentest
Der ausgeführte Eisentest basiert auf einem spezifischen Farbvergleichstest für Fe3+-Ionen bei dem im ersten Schritt sechs Eichlösungen mit einem Konzentrationsgefälle hergestellt werden, deren Farbverteilung sich von klar (niedrigste Konzentration) bis schwarz-rot (höchste Konzentration) erstreckt. Jede Eichlösung steht hierbei für eine spezifische Konzentration an „labilen“ Fe3+-Ionen im Boden. Die später entstehenden Farbkonzentrationen der Bodenproben werden am Ende des Versuchs mit den Farbkonzentration der Eichlösungen verglichen und somit die jeweilige Eisenkonzentration pro kg Boden bestimmt. Da die entstehenden Farbkonzentrationen mit denen aus der Konzentrationslinie nicht exakt übereinstimmen werden, sind bei diesem Versuch nur Näherungswerte zu ermitteln, die in keinem Fall die exakte Eisenkonzentration im Boden angeben. Auch eine genauere quantitative Untersuchung mit einem Fotometer scheidet aufgrund der geringen Stabilität des Farbkomplexes aus.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Eisen als essentielles Spurenelement: Einführung in die biologische Relevanz von Eisen als essentielles Spurenelement für Pflanzenwachstum und Photosynthese sowie Darstellung des toxikologischen Grundsatzes nach Paracelsus.
2 Grundlagen: Erläuterung der theoretischen Basis, insbesondere des Bodenprofils mit seinen Horizonten sowie der chemischen Pufferkapazität des Bodens gegenüber Säuren und Laugen.
3 Analyse der Bodenproben: Durchführung und Auswertung praktischer Bodenuntersuchungen, einschließlich der Probenentnahme, der Eisentests zur Konzentrationsbestimmung und der pH-Wert-Messungen mittels VDLUFA-Methode.
4 Diskussion: Kritische Gegenüberstellung der Messergebnisse mit theoretischen Erwartungen und Bewertung der Frage, inwieweit die Eisenkonzentrationen in den untersuchten Böden ein toxisches Risiko für Nutzpflanzen darstellen.
5 Ausblick: Kurzer Abriss über die zunehmende Problematik der Anreicherung von nichtessentiellen Schwermetallen wie Cadmium in Böden durch industrielle Einflüsse und Düngung.
Schlüsselwörter
Eisen, Spurenelement, Bodenkunde, Bodenschätzung, Bodenhorizonte, Eisentest, Fe3+-Ionen, Toxizität, pH-Wert, Pufferzone, Cadolzburg, Pflanzenwachstum, Landwirtschaft, Schwermetalle, Bodenprobe
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Facharbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, ob die Eisenkonzentrationen in landwirtschaftlich genutzten Böden bei Cadolzburg toxisch für Pflanzen wirken können, basierend auf der Lehre von Paracelsus.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Arbeit verknüpft bodenkundliche Grundlagen mit chemischen Analyseverfahren, um die Eisenverfügbarkeit in verschiedenen Bodenhorizonten zu bewerten.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die experimentelle Ermittlung der Eisenkonzentration und deren Bewertung in Bezug auf eine mögliche Toxizität für die landwirtschaftliche Produktion.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es werden ein semiquantitativer Farbvergleichstest für Eisen-Ionen und eine pH-Wert-Bestimmung nach der standardisierten VDLUFA-Methode durchgeführt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil dokumentiert detailliert die Versuchsvorbereitung, Durchführung und Auswertung der Bodenanalysen für zwei verschiedene Bodenproben aus der Umgebung von Cadolzburg.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Eisen, Bodenschätzung, Bodenhorizonte, pH-Wert, Pufferkapazität und Eisentoxizität.
Wie unterscheidet sich die Bodenprobe 1 von Bodenprobe 2 in Bezug auf die Zusammensetzung?
Boden 1 weist einen höheren Lehmgehalt auf, was laut Autor den Wasserabfluss hemmt, während Boden 2 sandiger ist und eine bessere Wasserdurchlässigkeit zeigt.
Welche Schlussfolgerung zieht der Autor bezüglich der Toxizität des Eisens?
Der Autor kommt zu dem Schluss, dass trotz messbarer Eisenkonzentrationen keine akute Toxizität vorliegt, da das Eisen durch den neutralen pH-Wert des Bodens an Oxide gebunden und somit für Pflanzen weniger verfügbar ist.
- Arbeit zitieren
- Patrick Kastner (Autor:in), 2009, Toxische Eisenkonzentration in verschiedenen Bodenhorizonten? Analyse von Bodenproben aus dem Raum Fürth, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/304370
