Vorgänge und Reaktionen: Versauerung

Bodenversauerung

Bild: Alexander Stahr

Es gibt viele Faktoren, die den Boden sauer machen. Lustig macht ihn das aber nicht.

Die neuartigen Waldschäden oder das Umweltproblem des so genannten "Waldsterbens" werden in den Medien immer wieder auf die Versauerung des Bodens durch saure Niederschläge infolge von Schadstoffemissionen zurückgeführt. Das ist durchaus richtig. Doch Böden werden auch von Natur aus sauer.

Die Konzentration von Wasserstoff-Ionen oder H⁺-Ionen in den flüssigen Anteilen des Bodens – man spricht auch von der Bodenlösung – dient als Maß für die Bodenreaktion, also als Maß dafür, ob der Boden alkalisch oder sauer reagiert.

Die Bodenreaktion wird mithilfe des pH-Wertes ausgedrückt. Der pH-Wert stellt den negativen Logarithmus der Wasserstoff-Ionenkonzentration dar. Anders ausgedrückt: Die Konzentration der Wasserstoff-Ionen verzehnfacht sich von pH-Zahl zu pH-Zahl. Beträgt der pH-Wert des Bodens 7, so liegt eine neutrale Reaktion vor.

Oberhalb von 7 spricht man von einer basischen oder alkalischen, unterhalb davon von einer sauren Reaktion. Wasserstoff-Ionen werden im Boden auf verschiedene Arten produziert:

• Die Wurzeln der Pflanzen und zahlreiche Bodenorganismen geben bei ihrer Atmung Kohlenstoffdioxid (CO₂) ab. Auch der Mensch atmet Kohlenstoffdioxid aus. Im Boden verbindet sich das Kohlenstoffdioxid mit Wasser zu Kohlensäure. Sie spaltet sich wieder zu Hydrogencarbonat und Wasserstoff-Ionen.
• Pflanzenwurzeln sondern direkt Wasserstoff-Ionen ab. Das ist auch der Grund dafür, dass Gesteine chemisch-biologisch verwittern, indem die ausgeschiedene Säure das Gestein angreift.
• Die Oxidation von Eisen, Mangan oder von Stickstoffverbindungen lässt im Boden Wasserstoff-Ionen entstehen.

Tonmineralien und bestimmte organische Substanzen können Ionen austauschen. Eine zunehmende Konzentration von Wasserstoff-Ionen im Boden verursacht einen Verlust an austauschbaren Ionen. An den Stellen der Tonminerale und organischen Substanzen, wo zuvor wichtige Nährelemente wie Kalzium, Magnesium oder Natrium gebunden waren, sitzen nun Wasserstoff-Ionen.

Die ausgetauschten Nährelement-Ionen befinden sich zwar noch im Bodenwasser (Bodenlösung), sie werden aber allmählich vom Sickerwasser ausgewaschen. Der Boden kann jedoch unter "normalen" Umständen einer Zufuhr von Wasserstoff-Ionen sehr lange entgegenhalten.

Man nennt dies "Pufferwirkung" des Bodens. Diese ist natürlich bei basischen Böden aus Kalkstein wesentlich höher als bei Böden aus ohnehin schon sauren Gesteinen, wie beispielsweise Granit. Bedenklich wird es, wenn der Mensch dem Boden zusätzlich Wasserstoff-Ionen in größeren Mengen zuführt. Das kann durch Düngemittel oder über Luftverschmutzungen und sauren Regen erfolgen.

Wenn der pH-Wert durch die Versauerung des Bodens unter den Wert 4,5 sinkt, werden giftige Metalle aus dem Boden freigesetzt. Dazu zählen Aluminium und vom Boden zuvor fest gebundene Schwermetalle aus Luftverunreinigungen. So zum Beispiel Blei und Cadmium. Diese Metalle sind für viele wichtige Mikroorganismen und die Pflanzenwurzeln giftig.

Deshalb versucht man vor dem Hintergrund des sauren Regens der Versauerung der Böden mit Kalkung entgegenzuwirken. Denn die Freisetzung von Schwermetallen ist letztendlich auch für den Menschen gefährlich. Sie werden von Nutzpflanzen aufgenommen oder gelangen über das Grundwasser ins Trinkwasser.