Inhaltszusammenfassung

Boden ist unter Feldbedingungen einer Dynamik von Temperatur und Feuchte aus-gesetzt. Dadurch werden Quellungs und Schrumpfungsprozesse sowie Verände-rungen in den Oberflächeneigenschaften der organischen Bodensubstanz induziert, die nur in den seltensten Fällen vollständig reversibel sind. Von diesen Veränderun-gen werden direkte Auswirkungen auf das Sorptions und Transportverhalten organi-scher Schadstoffe erwartet. Trotz dieser Bedeutung sind die zugrunde liegenden Prozesse bis heute ...Boden ist unter Feldbedingungen einer Dynamik von Temperatur und Feuchte aus-gesetzt. Dadurch werden Quellungs und Schrumpfungsprozesse sowie Verände-rungen in den Oberflächeneigenschaften der organischen Bodensubstanz induziert, die nur in den seltensten Fällen vollständig reversibel sind. Von diesen Veränderun-gen werden direkte Auswirkungen auf das Sorptions und Transportverhalten organi-scher Schadstoffe erwartet. Trotz dieser Bedeutung sind die zugrunde liegenden Prozesse bis heute noch weitgehend unverstanden. Ziel dieser Arbeit war es, die organische Bodensubstanz, basierend auf der Modell-vorstellung als amorphe Matrix, von einem neuen Blickwinkel zu beschreiben. Mit Hilfe der in der Bodenchemie noch wenig bekannten Methoden der 1H-NMR-Relaxometrie und Differential Scanning Kalorimetrie wurden ihre Wasserbindung und Matrixeigenschaften charakterisiert. Im Zentrum stand die Charakterisierung des Glasübergangsverhaltens und der physikalischen Alterung sowie deren Beeinflus-sung durch Wasser, Feuchtebedingungen und Temperatur. Die organische Bodensubstanz zeigt sowohl typisches als auch irreversibles Glas-übergangsverhalten, wobei Wasser in antagonistischer Weise als kurzfristig wirken-der Weichmacher und langfristig wirkender Hartmacher fungiert. Die zugrunde lie-genden Strukturrelaxationsprozesse äußern sich in einer langsamen physikochemi- schen Alterung der organischen Matrix über einen Zeitraum von mindestens sechs Monaten. Änderungen in den Feuchtebedingungen führen zu einer Beschleunigung und teilweisen Umkehrung der Alterung. Hystereseeffekte als typisches Merkmal amorpher Stoffe wurden bei Matrixeigenschaften und bei Wasseraufnahme und abgabe beobachtet. Quellungsprozesse führen zu einer Veränderung der Porenei-genschaften, Porengrößen und Wasserbindung. Die Matrixalterung könnte auch für die zeitliche Variabilität der Benetzungseigenschaften von Bodenproben verantwort-lich sein, und mikrobiell gebildete extrazelluläre Substanzen stellen einen weiteren wichtigen Einflussfaktor dar. Die Ergebnisse zeigen die Bedeutung der Matrixalterung für Sorption und Stofftrans-port in bodenkundlich relevanten Zeiträumen. Das Verständnis der Matrixalterung kann zu einem tieferen Verständnis der Alterung sorbierter Schadstoffe führen. In der weiteren Forschung sollen deshalb Zusammenhänge zwischen Struktur, Mikrobiolo- gie, Alterung und Schadstoffbindung untersucht werden.» weiterlesen» einklappen

Autoren