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LV-Nr. 815306 Applied Soil Physics LV

1. C Anpassungskoeffizient aa C 69 34881 as gcm Koeffizient as g cm 0 999974950 Die Berechnung der Feststoffdichte erfolgt am einfachsten mit der Formel 2 8 zur Herleitung der Formel siehe das folgende Kapitel Theorie MP s w Mp Pw 0 Vp 1 w ps g cm Feststoffdichte der Bodenprobe Mp s w g Masse des Pyknometers mitsamt der lufttrockenen Bodeneinwaage und Stoppel mp g Masse des leeren Pyknometers mitsamt dem Glasstoppel Vp cm Volumen des Pyknometers je nach Gr tkorn der Bodenprobe f r Feinboden wird im Allgemeinen ein Pyknometer mit dem Volumen Vp 50 cm verwendet Das genaue Volumen des jeweiligen Pyknometers mit der Nummer Nr ist der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen wW gg Massenwassergehalt separat bestimmt Mpssiwtw g Masse des mit Wasser aufgef llten Pyknometers ow ll gem Dichte von Wasser im Pyknometer bei gemessener Temperatur t in C Theorie Zuerst soll die Feststoffmasse der lufttrockenen Bodeneinwaage bestimmt werden Bezeichnet man die Masse des Pyknometers mit mp und die des Pyknometers mitsamt der Bodenprobe mit dem Massenwassergehalt w mit Mp s w erh lt man die Masse der Einwaage ms w aus Ms w Mp stw Mp Mp s w g Masse des Pyknometers mitsamt der lufttrockenen Bodeneinwaage mp g Masse des Pyknometers Msiw g Masse der lufttrockenen Bodeneinwaage Da der Massenwassergehalt nach Formel 1 1 w m
2. APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Ol 6 8 H 9 G y Z L 0 00 ee O L ell WK sejo palnjoniisun s e pue sueo palnjonas Z spues GES Oe SunsiomuesyonelgoahH WdH You U3uUpuaDOg SsUdpdIYOSIOA TOIP INF Y H SIuyeyIsA WOA SII M S P OYSIsueyqV 10M 7 9 9 SUNP IQQY Guelph Permeameter v APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Versuchsprotokoll der Standard Guelph Permeameter Messung Bezeichnung Bergltal Obstlerfeld 1 10793 ersuchsdatum 2004 02 30 Ger tespezifische Zellkon X cm 35 13 Jer E Schmidt stanten siehe Ventilknopf wiem 215 57 6 I 06 14 00 06 14 30 06 15 00 06 15 30 06 16 00 06 16 30 06 17 00 06 17 30 06 18 00 06 18 30 kis cm s 0 0041x_ 0 072 0 0054x_0 043 6 3x10 a kel dm 0 084 cm dm cm s 0 0572x_0 043 0 0237x_ 0 072 7 5x10 h 1 a 12cm Guelph Permeameter S 61 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Auswertung der Guelph Permeameter Messung Ger tespezifische Zellkon X cm stanten siehe Ventilknopf y gcm Bohr Standard R cm Kurve 1 a 20 09cm Standard lochradus R cm 0 1 Kurve 2 a 0 04cm Kurven Nr Kurve 3 a 0 01cm siehe R ckseite Messreihe Wassertiefe im Bohrloch Standard Zellkonstante Kerbe am Ventilknopf a beide Zylinder quasistation re Absenkung As cm 0 1 im Zeitintervall atiset _ co ao geometrisches Verh ltnis H R SE E E H
3. bei fto 0 C und po 101325 Pa laut WMO el ms Normwert f r die Fallbeschleunigung gn 9 80665 ms PTorr Torr Druck in der Einheit Torr Das Einsetzen der gegebenen Standardwerte liefert die zugeschnittene Gr engleichung p _13595 1kgm 9 80665 ms pror y Pa kom ms Torr p PTorr bzw x 221 2 Pa Torr gt Der klassische atmosph rische Normdruck von Droen 760 Torr entspricht demnach einem Druck orr T in der Einheit Pavon 22 Bien 133 322 ION 133 322 101325 Pa Torr Torr bzw po 101325 Pa S 92 Anhang APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Um Luftdruckmessungen aus verschiedenen Orten die 1m Allgemeinen auch in verschiedenen H hen gemessen werden miteinander vergleichbar zu machen m ssen sie auf ein bestimmtes Standardniveau blicherweise Meeresh he reduziert werden In erster N herung ist hierf r wohl die barometrische H henformel Vogel 1999 P Z PMeeresh he COD z H p z Pa Luftdruck in einer bestimmten H he z ber Meeresniveau PMeeresh he l Pa Luftdruck auf Meeresh he z m Hohe ber dem Nullniveau Meeresh he A m Skalenh he Konstante die von der Temperatur abh ngig ist Fur fo 0 C gilt H 8005 m Vogel 1999 geeignet doch empfiehlt die WMO modifizierte Formeln 12 3 2 Temperatureinheiten Kelvin und Grad Celsius Der Zusammenhang zwischen den Temperatureinheiten Grad Celsius und Kelvin wird in der ON V 118 199
4. 301 797 las C Anpassungskoeffizient a3 9C 522528 9 a4 C Anpassungskoeffizient aa C 69 3488 1 as kgm Koeffizient as kg m 999 974950 Tanaka et al geben zwar keinen G ltigkeitsbereich f r die Formel selbst an doch ist ein solcher sogar im Titel ihres Artikels angef hrt Dieser wird daher auch der Formel 12 2 unterstellt Die beiden Koeffizienten a und as haben einen physikalischen Hintergrund a ist die Temperatur bei der das Dichtemaximum auftritt und as die Dichte unter einem Druck von 10 Pa bei dieser Tem peratur Die Werte die man mit der Formel 12 2 erh lt k nnen der Tabelle 12 4 entnommen wer den allerdings in der Einheit g cm Sie weichen um maximal 0 01 kg m von den Normwerten des ISO TR 3666 1998 ab Dar ber hinaus haben Tanaka et al 2001 auch den Unterschied in der Dichte zwischen SMOW und Leitungswasser aufgrund eventuell abweichender Isotopenzusammensetzung Verh ltnisse Real 0 und D H beschrieben Weiters geben sie auch den Dichteunterschied zu luftges ttig Anhang S 89 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN tem Wasser durch folgende Formel an Apw t So sit 0 C F lt 25 C L n kgm Differenz zwischen der Dichte von luftges ttigtem Wasser und entliiftetem Wasser 3 so kgm gt Koeffizient empirisch ermittelt so kg m 4 612x10 s kgm C Koeffizient empirisch ermittelt s kgm oC is 0 106x10 D C
5. Die mit dem GPM bestimmte Durchl ssigkeit ist ein mittlerer k Wert f r das am Fluss beteiligte feldges ttigte aber auch unges ttigte Str mungsgebiet in dem die Str mung nach verschiedenen Richtungen erfolgt Im Gegensatz zum Doppelzylinder Infiltrometer bei dem die Abstr mung nahezu ausschlie lich vertikal erfolgt und somit die vertikale Durchl ssigkeit erfasst wird verl sst das Wasser bei der GPM das Bohrloch ber die Sohle und ber die Seitenwand Daraus folgt dass nicht nur die vertikale Komponente der Durchl ssigkeit sondern auch die horizontale erfasst wird Die Wassertiefen werden bei der GPM normalerweise auf ein eher niedrigeres Niveau eingestellt eben H 5 cm und Ar 10cm um die ben tigten Wassermengen klein zu halten w hrend sie bei der sogenannten umgekehrten Bohrlochmethode eher gr er gew hlt werden Der Anteil der horizontalen Komponente ist bei der umgekehrten Bohrlochmethode daher im Allgemeinen gr er als beim GPM Da v llige Isotropie selten anzutreffen ist ergeben sich daraus zwangsl ufig Unterschiede in den Messergebnissen zwischen dem Doppelzylinder Infiltrometer dem Guelph Permeameter und der umgekehrten Bohrlochmethode Das Guelph Permeameter kann auch verwendet werden wenn nicht genug Wasser vorhanden ist um beide Reservoirs vollzuf llen Daf r wird die Vakuumhandpumpe aus dem Transportkoffer gebraucht N here Erl uterungen siehe in der Gebrauchsanleitung Guelph Permeameter S 59
6. ww ww ww 000 Co p dv pry p ww p ezues6 SUONYEIZ aJajun P lt 02000 stu p gt p w p gt p d aluljuawuwns osn ec oe ez ozooo ec zz Team osr zor ozoo ca zo eso v so ol e Ol 0001 AV 07 L 66 u poq Co 0 001 ula4 ww p L L6 we 2ZU9 1b L Qk lsla uspoquiay we 1 UO pun N unjyos el pues UOA ajiejueuasseln eet 000052 oo oa o 000 tsld sisla omg wem Agm 99 Jozoo o 80811 zepo esoo o two osz o og DEL veze voeo o eseto ozro oe SAIL LZ 200 0 lt P lt 900 0 az u z 900 0 lt P lt 0z0 0 g t oer SzL ozp lt 90 0 eeg ee esoo size ve esolozp lt szio z6 ve SzL ozp lt 0z 0 96 OZ O ZP lt 9 0 EZE SC ee OLspet KEE Sg y WU E90 0 SALI ODOS 012 6 L Liz 9 7 Bunss yad q Jap yoeu nyessdweydsns i isid enn tro Lego br esoe len zoeeos veges o ozo ojz oszeo Leo Tage egooj 99Z0 0 Bymsesur 6B PSw IN ww Uu app IN vepog ajeyos men 6 pysyons sieyas asseyy sse ajeuyas Yd Jdwepulg essey Looo oz 56 w abeemulsuspoquia y 9 19 ue U9SSEIN 9 uulbeg nz dwe dsns eusiqny yoeu NFJAHVYFUSAUSILLSAld 91 9 z 1 Swizz 6 S s w pues osseyy o rue eg Te een u esoo xOOL SIslq ee Seu oz sor ver pozos epes mer Le
7. 2 5 und Vw gem Gl 2 6 vom Pyknometervolumen Vp abziehen UMprstw Mp Mp4stw W 7 MP s w VI Vp Ve Vw abe 2 7 i ONEST P SCH V cm Feststoffvolumen bzw Volumen der ofentrockenen Bodenmasse im Pyknometer Vp cm Volumen des Pyknometers je nach Gr tkorn der Bodenprobe f r Feinboden wird im Allgemeinen ein Pyknometer mit dem Volumen Vp 50 cm verwendet Schlie lich gelangt man mit den Ausdr cken f r m Gl 2 3 und V Gl 2 7 und der Definitions gleichung 2 1 zu einer Formel fur die Feststoffdichte ps Mp stw Mp oO EM gt i y Mpistw Mp W Mptrstwrw Mptstw WOA Pw UI S 12 Feststoffdichte ps Pyknometerversuch APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN die in eine numerisch einfachere Form umgewandelt werden kann MP s w Mp a GL Mp s w w 1 w Mptstw w mp KS iE j Pw t Anmerkung Die Feststoffdichte ps lie e sich theoretisch auch von ungest rten aufges ttigten Bodenproben aus m mMm Dis Ms os Vo VV y Mw y MSt stw MStts Pw UI Pw UI bestimmen doch ist eine vollstandige Aufs ttigung einer ungest rten Bodenprobe schwierig zu er zielen insbesondere die richtige Einstellung der Wasseroberflache an der Probenoberseite sodass die Wassermasse bzw das Wasservolumen nicht genau mit dem Porenvolumen bereinstimmt und das Feststoffvolumen aus V V nur unzureichend genau ermittelt werden kann ps wird daher mit dem
8. 8 p Nees mghg Stickstoffgehalt im Boden in der Einheit mg NH N 100 g Boden Gesamt N hgg Gesamtstickstoff in Massenprozent ee Der Titrator zieht bei Methode 2 automatisch den vorher titrierten Blindwert ab Das Ergebnis wird als prozentualer Massenanteil auf zwei signifikante Stellen angegeben wobei die Stickstoffmasse auf die Masse des lufttrockenen oder ofentrockenen Feinbodens bezogen wird Die Bezugsbasis und die Bestimmungsmethode sind anzugeben NORM L 1082 1989 S 84 Bestimmung verschiedener Stickstoff Formen APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 11 4 Bestimmung des Nitratgehalts nach Navonne Im anges uerten Milieu absorbiert Nitrat NO3 Licht im UV Bereich Konkret wird bei dieser Methode eine Wellenl nge von 210 nm verwendet Allerdings absorbieren in diesem Bereich eben so einige organische Substanzen wie Huminsauren Dadurch werden zwei Messungen notwendig wobei bei der ersten Messung sowohl Nitrat als auch die st renden Substanzen bei der zweiten nur letztere gemessen werden Die Erfassung von Nitrat bei der zweiten Messung wird dadurch verhindert dass es durch die Zugabe von verkupferten Zinkgranalien reduziert wird Gerate Dilutor Becherglaser Messkolben Proberdhrchen und St nder Spektralphotometer mit Sampler Horizontalschuttler Reagenzien konzentrierte Schwefels ure H2SO 95 97 verd nnte Schwefels ure 4 5 mL konz H2SO auf 2 L mit
9. Die beiden Konstanten in der Gleichung f r m besitzen die Dimension L bzw die Einheit cm Bei negativem Ergebnis f r m siehe Seite 58 Ares cm Querschnittsfl che des im Reservoir absinkenden Wasservolumens als Zell konstante bezeichnet Kerbe des Ventilknopfes oben Zellkonstante X Apes X Abstrom aus beiden Reservoirs X entspricht der Summe der beiden Kreisring flachen Luftrohr Innenzylinder und Innenzylinder AuBenzylinder fur das Gerat mit der Seriennummer 10793 X 35 13 cm Besitzer IHLW Seriennummer 10295 X 35 34 cm Kerbe des Ventilknopfes unten Zellkonstante Y Ars Y nur Innenzylinder ge ffnet Y entspricht der Kreisringflache Luftrohr AuBen radius Innenzylinder Innenradius f r das Ger t mit der Seriennummer 10793 Y 2 15cm Besitzer IHLW Seriennummer 10295 Y 2 16 cm Iai ems quasistation re Flie oder Absenkrate entweder Mittel aus den letzten drei ann hernd konstanten Absenkungen der ersten Messreihe dividiert durch das festgelegte Zeitintervall oder festgelegte Absenkung dividiert durch das Mittel der letzten drei Zeitintervalle q Wasserspiegeldifferenz As in cm Zeitdifferenz At in s Wenn z B das Zeitintervall mit At 120s festgelegt wurde und die letzten 4 Ablesungen 56 5 cm 55 9 cm 55 4 cm und 54 8 cm und damit die Absenkun gen As 0 6 cm 0 5 cm 0 6 cm und 0 6 cm betragen kann die Str mung als quasi station r mit As 0 6 cm erachtet werden Als
10. Tabelle 5 1 Bodentextur struktur Kategorien und zuzuordnender Kapillarl ngenparameter o Reynolds Elrick und Youngs 2002a Bodentextur und struktur Kategorie a cm Verdichtete strukturlose tonige oder schluffige Substrate Diese Kategorie trifft oftmals auf Deponieabdeck oder dichtungsschichten limnische oder marine Sedimente zu 0 01 B den die sowohl fein texturiert tonig oder schluffig als auch unstruktu riert sind k nnen auch einen gewissen Feinsand Anteil aufweisen 0 04 Die meisten strukturierten B den von Tonen bis zu Lehmen einschlie lich unstrukturierten mittleren und feinen Sanden Diese Kategorie trifft f r die meisten landwirtschaftlich genutzten B den zu 0 12 Grobsande und kiesige Sande einschlie lich stark strukturierte oder aggre gierte B den als auch B den mit gro en und oder zahlreichen Rissen oder Makroporen 0 36 Doppelring Infiltrometer station res Verfahren S 49 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 5 3 Guelph Permeameter Das Guelph Permeameter ist eine Apparatur die zur Bestimmung der feldges ttigten hydraulischen Leitf higkeit bzw des kg Wertes aber auch des Matrixflusspotenzials dient Zu diesem Zweck wird im ungest rten Boden sorgfaltig ein nicht allzu tiefes Bohrloch errichtet die Apparatur aufgestellt die Wasserzufuhr ge ffnet und der Wasserspiegel konstant gehalten Gemessen wird vom Beginn der Wasserzufuhr an das je Zeitintervall infiltrierende Wasservolumen Fur
11. Temperatur t C 24 25 26 21 28 29 30 Korrekturfaktor f 1 021 1 000 0 979 0 959 0 940 0 921 0 903 S 74 Bestimmung der elektrischen Leitfahigkeit APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 10 HUMUSBESTIMMUNG DURCH NASSOXIDATION Der Gehalt an organischer Substanz wird durch nasse Verbrennung mit Kaliumdichromat und Schwefels ure bestimmt wobei die organische Substanz oxidiert C zu CH Kaliumdichromat reduziert Cr zu Cr wird Das Verfahren entspricht etwa der NORM L 1081 1989 Die Endbestimmung kann entweder ma analytisch durch Titration des unverbrauchten Kalium dichromats oder kolorimetrisch durch Bestimmung der Cr F rbung mit dem Photometer erfolgen in unserem Labor wird nur erstere Methode angewandt zweitere ist vollstandigkeitshalber ange f hrt Diese Methode ist nur f r Bestimmungen von Humus bis zu einer Obergrenze von 5 geeignet da dar ber die Oxidation selbst bei externer Erhitzung zunehmend unvollst ndig abl uft Mit dieser Methode wird eigentlich der organische Kohlenstoff bestimmt Der Wert f r den Humus gehalt wird aus einer Umrechnung mit dem Faktor 1 72 welcher sich bei einer Annahme eines mittleren Kohlenstoffgehalts der organischen Substanz von 58 ergibt erhalten Ger te f r die Oxidation Bechergl ser Pipette oder Stepper Messkolben fur die titrimetrische Bestimmung Titrator Goldelektrode Bezugselektrode fur die photometrische Bestimmung P
12. d 3 2 0 0 Feinboden oder pr Mges MSR 2 mm x100 0 M ges p Feinboden prozentueller Massenanteil des Feinbodens 2 mm gt d an der Gesamt probe Einen bestimmten durch den Bereich d gt dg i 1 lt i lt n wobei n die Anzahl der Siebe ist defi nierten Punkt der Kornsummenlinie erh lt man mittels i d gt dei rj Del on 100x MSE Mees j l p d gt der iJ prozentueller Massenanteil aller Bodenpartikel mit einem quivalentdurchmes ser d gt dgr an der Gesamtprobe bzw Punkt der Durchgangslinie deri p MsR der j 8 lufttrockene Masse eines bestimmten Siebr ckstandes j mit dem unteren Grenz durchmesser bzw mit der Siebmaschenweite dgr Mees 8 lufttrockene Bodeneinwaage fur die Feinsiebung enthalt 1m Allgemeinen einen geringen Grobbodenanteil In 1 Anzahl der Siebe blicherweise ist n 6 Fur die Bodentextur ist der prozentuelle Massenanteil der Sandfraktion am Feinboden erforderlich Korngr enanalyse S 25 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN n Y msr dgr i Sand e 3 3 Mges MSR 2 mm p Sand Sandanteil prozentueller Massenanteil der Sandfraktion 2 0 mm gt d gt 0 063 mm am Feinboden 2 mm gt d MsR der i 8 lufttrockene Masse eines bestimmten Siebr ckstandes i mit dem unteren Grenz durchmesser bzw mit der Siebmaschenweite dan Die Summe umfasst alle Siebe mit Ausnahme des gr bsten mit dgr 2 0 mm Mees g
13. dynamische Viskosit t bei gegebener Temperatur D C Temperatur in Grad Celsius Tabelle 12 3 y aus der optimierten Modellbeziehung in Anlehnung an Truckenbrodt 1980 und die hierf r herangezogenen Werte aus ISO TR 3666 br 15 20 23 25 30 40 n mPa s aus Modell 1 1376 1 0016 0 9320 0 8898 0 7968 0 6526 n mPa s aus ISO TR 3666 1 1378 1 0016 0 9321 0 8899 0 7971 0 6524 Die Funktionswerte dieser optimierten Modellbeziehung weichen von den in der ISO TR 3666 gegebenen Werten um weniger als 4x10 mPa s ab Sie liefert daher f r drei Nachkommastellen ausreichend genaue Interpolationswerte f r die dynamische Viskosit t von reinem Wasser bei einer Temperatur im Bereich 18 C lt t lt 30 C 12 2 Dichte von Wasser Tanaka et al 2001 haben Ergebnisse von neueren Experimenten zur Bestimmung der Dichte von Wasser analysiert und an diese eine Beziehung py f angepasst die von Thiesen schon im Jahre 1900 verwendet wurde Demzufolge l sst sich die Dichte von reinem entl ftetem Wasser in der Isotopenzusammensetzung von SMOW Standard Mean Ocean Water unter einem Normdruck von po 101325 Pa durch folgende Funktion hochgenau angeben 0 C lt r lt 40 C 12 2 ow 0 kgm Dichte von reinem luftfreiem Wasser in der Isotopenzusammensetzung von SMOW bei po 101325 Pa D C Temperatur Die aus der Anpassung ermittelten Parameterwerte betragen la C Koeffizient a C 3 983035 ar C Anpassungskoeffizient ay C
14. h ndische Siebung mit dem 2 mm Sieb bei gr eren Bodenmengen portionsweise Siebr ck stand in eine kleinere Reibschale bef rdern d Aggregate gt 2 0 mm im Siebr ckstand grob mit dem Morser zerkleinern ohne dabei etwaige Grobbodenpartikel zu zerst ren organische Bestandteile entfernen e Grobbodenpartikel und zerkleinerte Aggregate bzw Reibschaleninhalt mit dem Siebdurchgang sorgf ltig vermengen 5 22 Korngr enanalyse APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 3 4 2 Ansetzen der Proben f r die Feinsiebung und f r das Absetzverfahren F r die Feinsiebung und f r das Absetzverfahren werden Parallelproben in getrennten Zylindern angesetzt Ger te und Reagenzien 2 mm Sieb W geschiffchen Sedimentationsgef Absetzzylinder mit 1000 mL Marke sowie Gummistopfen Waage Genauigkeit mindestens 10 g f r die Siebung und 10 g Analysenwaage f r das Absetzverfahren 0 4n Natriumpyrophosphat Losung zur Dispergierung hierf r werden 89 22 g Na4P207 10 H2O in einem 2 L Messkolben mit wenig Wasser aufgel st auf 2 000 L mit entionisiertem Wasser aufgef llt und mit dem Magnetr hrer ger hrt 250 mL Messzylinder berkopfsch ttler Spritzflasche mit entionisiertem Wasser gef llt Durchf hrung d b c d e g Fur die Feinsiebung ist entweder a a bei einem gesch tzten Grobbodenanteil gt 10 eine Teilprobe des Siebr ckstandes aus der Grobbodensiebung Masse my oder a b eine Teilprobe
15. m betr gt folgt f r die in der Bodenprobe enthaltene Wassermasse my w m und Ms w Ms my Mg wm ms 1 w woraus sich Feststoffdichte ps Pyknometerversuch S 11 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN ER 22 Ms Sg 1 E w z m g Feststoffmasse der lufttrockenen Bodeneinwaage wW gyg Massenwassergehalt separat bestimmt bzw m sa Me ergibt 2 3 l w Umgekehrt kann die Wassermasse my in der lufttrockenen Bodenprobe sofort angegeben werden mit My W Ms Mery SE Mp s w Mp E 2 4 my g Wassermasse der lufttrockenen Bodeneinwaage Aus der Dichte des Wassers py t bei gegebener Temperatur t im Pyknometer laut Formel 12 2 oder Tabelle 12 4 und ihrer Definitionsgleichung pw t E lasst sich das vom Bodenwasser eingenommene Volumen mit Mw Mp stw mp Ww Y 2 5 pul wO W Ge Ve cm Volumen des Bodenwassers der lufttrockenen Bodenprobe 1 cm 1 mL Io 0 g cm Dichte von Wasser bei gegebener Temperatur t berechnen Bezeichnet man die Masse des mit Wasser aufgef llten Pyknometers mit Mp s w w be tr gt die aufgef llte Wassermasse mw Mp stw Ww MP s w Mpssiwtw g Masse des mit Wasser aufgef llten Pyknometers mw g aufgef llte Wassermasse e iw MP t stwt w 7 MpP stw und ihr Volumen Vw eG 2 6 Vw cm Volumen der aufgef llten Wassermasse im Pyknometer 1 cm 1 mL Um das gesuchte Feststoffvolumen V zu erhalten muss man Vw gem Gl
16. sondern eine Eingangsgr e f r die Auswertung die entweder mittels der Tabelle 5 1 oder der Ausnutzung anderweitiger Information ber die hydraulischen Bodeneigenschaften festzulegen ist Die ma gebliche Formel f r die Auswertung ist nach wie vor die Gleichung 5 2 in der allerdings du It Gleichung 5 6 durch den Quotienten aus Kr und der nunmehrigen Konstante a ersetzt wird 2n H Q ke nR ky JH Kg C a Die Aufl sung dieser Gleichung nach ks liefert y O __ krs 2n H n R C 2nHla SS Das Matrixflusspotenzial ergibt sich wenn man diese Gleichung f r ke in die Beziehung 5 6 ein Ee 5 7b 2n H n R C a 2nH m Aus den beiden Messreihen erh lt man jeweils ein Resultat f r kg und dm und die neuere setzt Om Gebrauchsanleitung empfiehlt als Endergebnis das Mittel aus den Werten auszuweisen Die neuere Anleitung enth lt auch ein Rechenbeispiel f r diesen Fall Seine Auswertung mittels EXCEL Arbeitsblatt ist auf Seite 64 zu sehen Unter Standardbedingungen erh lt man mit C 0 821 und f r C 1 25 siehe S 55 ed reent kes 1 ems 1 a 383 Ge H 5 cm a cm a Ve cm Hie ae ae H 5 cm S 58 Guelph Permeameter APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN O 50 3 cms H 10cm a cm nz a H 10 cm cm s 53la cm 50 3 cm s Als Versuchsergebnis ist das Mittel der beiden Werte anzugeben Kgs 1 keg m fy Ae a jy Sota Anmerkungen
17. 12 1 1 mPa s 1 gm s 1x10 gcm s Die Fallzeit die ein Partikel von der Suspensionsoberfl che bis zum Erreichen einer Tiefe h ben tigt betr gt bei angenommener konstanter Fallgeschwindigkeit h Des v Der Formelwert y t 21 0 C 0 977 mPa s f r die dynamische Viskosit t bei der im Wasserbad eingestellten Temperatur von 21 0 C ergibt mit der Falltiefe h von 10cm bzw 5cm die f r die jeweiligen Grenzdurchmesser bzw Pipetten geltenden Fall bzw Entnahmezeiten die in der Be schreibung der Versuchsdurchf hrung unter Punkt 4 bzw 6 angegeben sind Die Anwendungsgrenze des Stokesschen Gesetzes ist bei niedrigen Sinkgeschwindigkeiten durch Konvektionsstr mungen durch die Brownsche Molekularbewegung die bei Sedimentation im Schwerefeld etwa ab Partikelgr en lt 1 um lt 0 001 mm zu beachten ist und durch die Bildung von Agglomeraten w hrend der langen Sedimentationszeit beschr nkt DIN 66 111 1989 Bei den gr eren Teilchen sind insbesondere die zeitlich genaue Pipettenentnahme bzw die Trennsch rfe und die Abh ngigkeit vom Anfangszustand Entnahme der ersten Pipette nach rund 27s proble matisch Korngr enanalyse S 31 APPLIED SOIL PHYSICS c6L ZAO IHLW WAU BOKU WIEN oO Lu seao o 2800 sze o esoo eizo oso sesio weou z so oe roi er seoe o szo o seo oz o s00 0 Lei oe 9000 ve o eso 1000 so eer 0100 1860 o eo0 o esto iseo e 6000 Leen o z
18. 4 2 Druckplattenapparat f r h here Wasserspannungen Bei dieser Methode wird eine zuvor ges ttigte ungest rte Bodenprobe einem stufenweise h heren Luftdruck im Drucktopf ausgesetzt und der Boden von Druckstufe zu Druckstufe immer st rker entw ssert Das bei einem eingestellten Uberdruck in der Bodenprobe verbleibende Wasser wird im Ruhezustand vom Boden mit einer gleich groBen aber der Gasdruckkraft entgegengesetzt gerichte ten Wasserspannungskraft festgehalten Mit den gemessenen Wertepaaren Wasserspannung Wasseranteil bei verschiedenen Druckstufen kann somit die Wasserspannungs Wassergehalts beziehung im Bereich von pF 2 0 bis pF 4 18 des untersuchten Bodens angegeben werden Apparatur der Fa Soil Test Evanston Illinois USA bestehend aus Mitteldrucktopf pF 2 0 bis 3 7 bzw 0 1 5 bar mit Durchf hrungen Deckel und Schrauben Hochdrucktopf pF 3 7 bis 4 3 bzw 5 bar 15 bar mit Durchf hrungen Deckel und Schrauben Konsolenst cke Distanzhalter und Wasserableitschlauch Keramikplatten f r Dr cke bis 1 bar 3 bar 5 bar und 15 bar Kompressor mit Druckleitung Reduzierventilen und Manometern Durchsichtiges Kontrollgef mit Abdeckung Alu oder Plastik und Schlauch Stechzylinder h 2 5 cm V 100 cm Durchf hrung Folgende Druckstufen werden blicherweise untersucht Mitteldrucktopf mit 1 bar Keramikplatte 0 1 bar 0 2 bar 0 5 bar und 1 0 bar mit 3 bar Keramikplatte 1 0 bar 2 0 b
19. Bereich des quivalentdurchmessers Bl cke Bl d gt 200 mm K rner abgerundet K rner eckig kantig Schotter St Steine St 200mm gt d gt 63 mm Kies Ki Grus Gr 63 mm gt d gt 2 0 mm Tabelle 3 3 Korngr enklassen des Feinbodens nach NORM L 1050 1994 Bezeichnung Kurzzeichen Bereich des quivalentdurchmessers Sand S 2mm gt d gt 0 063 mm Grobsand gs 2mm gt d gt 0 63 mm Mittelsand mS 0 63 mm gt d gt 0 2 mm Feinsand fS 0 2 mm gt d gt 0 063 mm Schluff U 0 063 mm gt d gt 0 002 mm Grobschluff gU 0 063 mm gt d gt 0 02 mm Mittelschluff mU 0 02 mm gt d gt 0 0063 mm Feinschluff fU 0 0063 mm gt d gt 0 002 mm Ton T 0 002 mm gt d 3 1 Methodik Fur die Trennung der Fraktionen stehen prinzipiell drei Methoden zur Verf gung Der Grobboden wird grunds tzlich durch eine Trockensiebung in einzelne Korngr enfraktionen aufgeteilt Der Sandanteil des Feinbodens wird durch eine Nasssiebung abgetrennt und eventuell in Unterklassen aufgeteilt Die Massenanteile an Schluff und Ton werden durch das Pipettierverfahren nach Kubiena bestimmt Welche der Methoden zur Anwendung gelangen h ngt von der Bodenprobe und vom Zweck der Untersuchung ab Korngr enanalyse S 17 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Tabelle 3 4 berblick ber die Verfahren zur Trennung verschiedener Kornfraktionen Korngr enklasse Fraktion Verfahren d gt 2mm Grobboden Trockensiebung Grobboden 2mm gt d gt 0 063mm Sand Nasssiebung
20. Feinboden 0 063 mm gt d Schluff und Ton Pipettierverfahren nach Kubiena Organische Substanz Die im Folgenden beschriebene Methode ist bis zu einem Massenanteil an organischer Substanz unter 5 ohne Vorbehandlung mit H202 bei einem Massenanteil zwischen 5 und 15 mit Vor behandlung mit H202 anwendbar Bei Proben mit einem Massenanteil an organischer Substanz ber 15 ist diese Methode nicht mehr anwendbar Bei der Probenvorbereitung erkennbare organische Grobteile sind zu entfernen 3 2 Verfahrensauswahl Die Masse der vor Ort zu entnehmenden bzw der f r die komplette Korngr enverteilung erfor derlichen Urprobe richtet sich insbesondere nach dem Gr tkorn Wenn der gesch tzte Anteil des Grobbodens 10 bersteigt wird der Grobboden durch eine Trockensiebung in Korngr enklassen getrennt Vom Durchgang des Grobboden Siebsatzes wer den zwei Teilproben erstellt wobei eine f r die Feinsiebung und die andere f r das Pipettierverfah ren verwendet werden bersteigt der gesch tzte Anteil des Grobbodens 10 hingegen nicht kann auf eine Fraktionierung des Grobbodens verzichtet werden und die Analyse erfolgt nur durch eine Nasssiebung mit dem Feinboden Siebsatz und durch das Pipettierverfahren wobei f r beide Versuche zwei getrennte Bodenproben aus der Urprobe zu entnehmen sind Weicht das Pipettierungsergebnis f r den Sandanteil stark vom Ergebnis der Feinsiebung ab ist die Pipettierung zu wiederholen Wird der Wert de
21. Hahn 7 schlie en Fl ssigkeitsspiegel im Messrohr befindet sich ber dem im Niveaurohr Hahn 7 so lange ffnen und damit Sperrfl ssigkeit ablassen bis Niveaugleichheit in beiden Rohren erreicht ist sollte die Komprimierung der Luft im Sperrfl ssigkeitsbeh lter keine ausreichende Absenkung erlauben durch kurze Drehung des Hahnes 9 ein wenig Luft entweichen lassen das entstandene Volumen an CO in mL Van am Messrohr ablesen Entleerung der Anlage Hahn 9 freigeben Punkt muss nun nach unten weisen Hahn 10 freigeben Punkt muss nun nach rechts weisen Hahn 7 ffnen Reaktionsgef abnehmen und Probe entsorgen Auswertung Der Versuch ist mit der Formel 7 3 auszuwerten w CaCO Massenanteil des Kalks in Prozent Die Berechnung beruht auf der Annahme dass das gesamte im Reaktionsgef freigesetzte Gas CO ist dieses aus schlie lich aus CO hervorgegangen ist und lediglich Kalk vorhanden war und keine anderen Carbonate Van mL abgelesenes CO gt Volumen Bestimmung von Carbonat S 67 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Ip hPa atmosph rischer Luftdruck unter dem das Volumen Han gemessen wurde Im g eingewogene ofentrockene Feststoffmasse an Boden 7 C beim Versuch herrschende Temperatur 7 Korrekturfaktor betragt etwa 0 9 sollte taglich anhand eines Standards bestimmt werden N heres zur Auswerteformel siehe 1m folgenden Kapitel Unter der Annahme dass der
22. Keramikplatte genommen und gewogen Bleiben beim Abnehmen der Probe Bodenteilchen an der Platte kleben so m ssen diese mit einer Spachtel abgekratzt und mit der Bodenprobe mitgewogen werden Zwischen dem Absenken des Gasdrucks auf Luftdruck und dem Abheben der Probe von der Platte sollte man nicht allzu viel Zeit verstreichen lassen weil die Probe ansonsten wieder Wasser von der Platte aufnimmt Bevor die Bodenprobe f r die Untersuchung der n chsth heren Druckstufe auf die Platte aufgesetzt wird wird die Platte mit einem d nnen Wasserfilm entl ftetes entionisiertes Wasser benetzt um wiederum einen guten Kontakt zwischen Bodenprobe und Platte zu erhalten Man legt wieder die Platte in den Drucktopf und setzt fort wie zuvor Nach der letzten Druckstufe 15 0 bar und der darauf folgenden W gung wird die Bodenprobe in eine Abdampfschale gestellt und im Trockenschrank bei 105 C bis zu Massenkonstanz getrocknet Erst wird die Masse des getrockneten Bodens ermittelt und hierauf die einzelnen Wasseranteile bei den entsprechenden Druckstufen berechnet Die Resultate werden graphisch dargestellt wobei auf der Ordinate die Wasserspannung bzw der pF Wert und auf der Abszisse der Wasseranteil aufgetragen wird Gemeinsam mit den mittels Kapillarimeter erhaltenen Werten kann somit durch Verbinden der Punkte die Wasserspannungs Wassergehaltslinie bzw pF Kurve dargestellt werden S 40 Matrixpotenzial Wasseranteil Beziehung APPLIED SOIL PH
23. LEDO E FEO LO 1905 OSO CO or 10 SOO rose ce 06 see EE EE EE ioaroser soesusenrer see reeneienierho1e aui NS OS SI PET EEE DONOSO OF 950 HO Or oro se LL Inerboer oxc cczHpscr scrfprevcecr cc 1 E 6614 LS IY9LIE 91 PS tr E 60 LO osor sorlo ESO OE E OF LDO 96 eerloer ooefascrpscr se rocr scrl 1 ce 11H Lo D6 E SP ELSE SE GE OLE Po ESO ELO 90 GO SEO ZO SO Iserbrer cect erpoer socrlewcrcizy scr rte cc errereen SEL 6 bet sir 1201 or LE 90 LSOFS Or por zener LEE PELE ESC cence O LIS o DPOF O A EE HEES o1 oat ace occ vce fete fota wor 990 vor 0921092 57982 082052 057902900 02 ere onc wer 982 ec eee owe ver EN INVATIAMA Sunpopuessunustpog Wpotidsyus yey Neuss QD WI Jop 19q SWOT UL 9SPEMULSUDPOS IYOSHIJOMYL 7 L MPL L mn OCH foe Ze Al Se O M N A PAA AE AID CO ir I AIOI sti CH oo TI TI tm tT WO oO WO oO m1 mn m1 M1 OM Ms OM NAN Oo tI my Oo rm ao ny Oo NINININI NINININI eo Co Bestimmung von Carbonat See ri lU N 66 El en Leed end od rd end epaLe Gd e sose Lead ejerse cese 12 Leed essee 806 Le Le 9968 raar Poor COU S 72 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 8 BESTIMMUNG DES PH WERTS Elektrometrische Messung der H Ionen Aktivit t einer Suspension von Boden in 0 01 molarer CaCL L sung und gegebenenfalls in destilliertem Wasser Bei einer Bestimmung des pH Werts in wassriger Aufschlammung besteht ein
24. Physikalische Gr en Gr en Einheiten Zahlenwerte Dimensionen Wien sterreichisches Normungsinstitut NORM L 1050 1994 Boden als Pflanzenstandort Begriffsbestimmungen Untersuchungs verfahren Wien sterreichisches Normungsinstitut ONORM L 1061 1 2002 Physikalische Bodenuntersuchungen Bestimmung der Korngr en verteilung des Mineralbodens Teil 1 Grobboden Wien sterreichisches Normungsinstitut NORM L 1061 2 2002 Physikalische Bodenuntersuchungen Bestimmung der Korngr en verteilung des Mineralbodens Teil 2 Feinboden Wien sterreichisches Normungsinstitut NORM L 1062 1988 Physikalische Bodenuntersuchungen Bestimmung des Wassergehaltes und des Wasseranteiles Wien sterreichisches Normungsinstitut ONORM L 1066 1988 Physikalische Bodenuntersuchungen Bestimmung der Versickerungs intensit t mittels Doppelzylinder Infiltrometer ONORM L 1081 1989 Humusbestimmung durch Na oxidation mit Kaliumdichromat Schwefels ure Wien sterreichisches Normungsinstitut ONORM L 1082 1989 Chemische Bodenuntersuchungen Bestimmung von Gesamtstickstoff Wien sterreichisches Normungsinstitut ONORM L 1091 1999 Chemische Bodenuntersuchungen Bestimmung von mineralischem Stickstoff Nmin Methode Wien sterreichisches Normungsinstitut Reynolds W D Elrick D E In Situ Measurement of Field Saturated Hydraulic Conductivity Sorptivity and the a Parameter Using the Guelph Permea
25. Pyknometer bzw mit gest rten zerkleinerten Bodenproben bestimmt Feststoffdichte ps Pyknometerversuch S 13 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 2 2 Trockendichte engl bulk density pa F r die Bestimmung der Trockendichte ist das Volumen der Gesamtprobe erforderlich das bei der Stechzylinderprobe durch das Volumen des Stechzylinders und bei der Klumpenmethode durch die Tauchw gung bestimmt wird Bei B den mit Grundgef ge Partikel sind nicht aggregiert bzw nichtbindigen B den ist die Entnahme einer ungest rten Bodenprobe oft nicht m glich sodass nur das Bodenersatzverfahren in Frage kommt Bei diesem wird das Gesamtvolumen durch Auslitern der Entnahmegrube ermittelt Ms Dr 2 9 pal gcm Trockendichte der ofentrockenen Bodenprobe Stechzylinder Im g Feststoffmasse der ofentrockenen Bodenprobe III cm Gesamtvolumen der Bodenprobe bzw des Stechzylinders Ger te Stechzylinder mit der Nummer Nr die ungest rte Bodenprobe beinhaltend Waage Genauigkeit mindestens 0 01 g Metalluntersetzer oder Abdampfschale Exsikkator Vakuumpumpe Durchf hrung a Stechzylinder im Labor ausw hlen Nummer notieren Nr w gen ms und sein Volumen Vst Standardzylinder Vs 200cm aus den im Labor aufliegenden Tabellen entnehmen Ungest rte Bodenprobe im Feld entnehmen b einen Metalluntersetzer oder eine Abdampfschale w gen my Stechzylinderprobe aufsetzen und im Trockenschrank be
26. Version 2011 11 29 INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN KORNGROSSENANALYSE gesch tzter Grobbodenanteil gt 10 Probennummer Labor analysiert am Entnahmedaten Bearbeiter Masse Bodeneinwaage lufttrocken Mges Y oe Schale Masse Schale Masse Schale Masse Siebr ck dor i Boden lufttr stand g msr mm Nr Msch ilg E O 01 Msch s w jl g Msch s w i MSch i E E ee RE BEN E eee NO 8 O GROBSIEBUN w in N rel Massenfehler Mqges Mp2 0x4 00 SR Schale Masse Schale iebru Massen dori Boden lufttr stand g msr anteil mm Nr Msch s w ig Msch s w i MSch i pl N AS tat o oo pISls COR BEE HE BE e Emsr Coss Masse Sand g Zmsr Ohne Msr 2 0 mm 2 6 er 2 OE Suspensionstemp zu Beginn ta C Feinbodeneinwaage Ms w g PR Schale Masse Schale Masse Schale stand Mpr i gr i Boden lufttr Msch s w Msch i mm Nr Mschi g 0 0001 Msch s w i 9 0 0266 Eindampfr ck z LU X E lt LL X LU gt X Lu E TE o A 3 0 0 4 lo See nach der Pipettierung te C Version 2011 11 29 INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN sn 9 SAN 050171 NYONO y gt eu BunuyolazaquassepyuagoJBuJoy ZAO p p p 9 pfp n wu p wu p ww ID JOSSYOWUIINPUJIOY 90 0720 E90 0 020 0 E900 0 02
27. am Feinboden Gerate und Reagenzien Pipettiervorrichtung und Wasserbad 4 Abdampfschalchen mit Nummern versehen Trockenschrank Thermometer Genauigkeit mindestens 0 1 C Stoppuhr entionisiertes Wasser Durchf hrung a Temperatur in der Pipettierwanne mittels Zufuhr von Frischwasser auf 21 0 0 4 C einstellen Sedimentationsgef e in die Wanne stellen b dispergierte Bodenprobe im Sedimentationsgef bis auf 1000 mL Marke mit entionisiertem Wasser auff llen zuwarten und Temperatur der Bodensuspension im Zylinder und des Wasser bades pr fen c Zylinder mit der Hand kurz durchsch tteln wieder in der Wanne absetzen und Stoppuhr starten n chsten Zylinder nach genau drei Minuten abstellen d Nach rund 20 Sekunden Pipette mit der Pipettiervorrichtung im ersten Zylinder 10 0 cm unter die Fl ssigkeitsoberfl che eintauchen siehe Markierung auf der Pipette Dreiwegehahn ffnen Volumen f r die erste Pipette geringf gig mehr als 20 mL genau nach 27 s ansaugen und Hahn durch eine Vierteldrehung im Uhrzeigersinn schlie en e berschuss an Suspension mittels einer weiteren Vierteldrehung des Dreiwegehahnes im Uhr zeigersinn in den seitlichen Beh lter entleeren und ein wenig sp len verbleibendes Pipette volumen von genau 20 mL in Abdampfsch lchen mit bekannter Masse msn auf 0 1 mg gewogen ablassen Pipette sp len und Sp lfl ssigkeit ebenfalls in das Abdampfsch lchen ablaufen lassen f
28. die produzierte CO gt Gasmasse unter dem atmo sph rischen Normzustand einnehmen w rde Die Dichte von CO unter diesen Bedingungen betr gt laut Firmenprospekt EIJKELKAMP p COs 1 9769 g L Lide 2002 gibt brigens f r 25 C und 101 325 kPa p CO 1 7989 g L an Nachdem f r die Dichte p m V gilt betr gt die Masse m p V bzw m p25 c V25 c po Vo und damit po p25 c Vasec Vo F r das Verh ltnis der beiden Volumina kann gem dem abgewandelten Gesetz f r ideale Gase in Form der Gleichung 7 1 Y _T po _ Vasc _ 25 273 15 K 101325 Pa _ 1 0915248 Vo Top Vo 27 15K 101325Pa gesetzt werden F r den Dichtewert von Lide 2002 unter Standardatmospharenbedingungen ergibt sich demnach po 1 7989 g Lx1 0915248 1 9635 g L Ein von Cerbe und Hoffmann 1994 zitierter Wert betr gt p CO2 1 9770 g L im Normzustand Trotz dieser Diskrepanzen wird als Referenzwert im Normzustand p CO2 1 9769 g L bei po 101325 Pa und To 273 15 K fest gelegt Die gasf rmig freigesetzte Masse an CO betr gt also T mco2 po Vo uch po Nachdem nicht die Masse des entstandenen CO gefragt ist sondern jene des vorherigen Carbonats CO3 7 muss noch f r die Reaktion im Reaktionsgef der Scheibler Apparatur zumindest eine vereinfachte st chiometrische Gleichung aufgestellt werden 2H CI Ca CO gt CaCl H20 CO 1 Molek l CaCO geht also in ein CO gt Molek l ber A Ca 40 078 A C 12 0107 A O 15 99
29. drei Verbin dungen sind freigegeben Luftzu und austritt ist m glich Sperrfl ssigkeit mit Hilfe des Gummiballs in beide R hren langsam bis zur Nullmarke dr cken und Hahn 7 schlie en Dreifachhahn 9 um 180 drehen erm glicht freien Luftzutritt in den Sperrfl ssigkeitsbeh lter Markierungspunkt nun unten Hahn 10 ebenfalls um 180 drehen Markierungspunkt nun links Luftmasse zwischen Scheiblerblase und Sperrfl ssigkeitsspiegel ist damit abgeschlossen Hahn 7 so lange ffnen bis der Fl ssigkeitsspiegel im Niveaurohr etwa bis zur halben H he abgesunken ist dadurch wird verhindert dass sp ter durch die rasche Expansion der Scheibler blase die Sperrfl ssigkeit aus dem Niveaurohr gedr ckt wird Wegen des im Messrohr entste henden Unterdrucks sinkt der Fl ssigkeitsspiegel in diesem weniger weit ab als im Niveaurohr Reaktionsgef kippen und damit die Salzs ure auf die Probe aufbringen vorsichtig sch tteln Sollte sehr viel Gas entstehen und dadurch die Sperrfl ssigkeit Gefahr laufen aus dem Niveau rohr gedr ckt zu werden noch etwas Fl ssigkeit durch kurzes ffnen von Hahn 7 ablassen Nach ungef hr 5 Minuten ist die Reaktion beendet Hahn 9 um 180 drehen Punkt nun oben m Fl ssigkeitsspiegel 1m Messrohr befindet sich unter dem im Niveaurohr n 0 p q r d t u Hahn 7 ffnen und mit dem Gummiball Sperrfl ssigkeit hinaufpressen bis Niveaugleichheit in beiden Rohren erreicht ist
30. eine genauere Auswer tung sind ahnlich wie beim Doppelring Infiltrometer zwei Messreihen erforderlich Die Messung dauert fur gewohnlich nicht langer als eine Stunde Apparatur Das Guelph Permeameter besteht aus folgenden 1m Transportkoffer befindlichen Teilen Wasserreservoir Einheit mit Reservoirhalterung Reservoirkopf und mittlerem Luftrohr Versorgungsrohr mit unterem Luftrohr oberes Luftrohr mit Wassertiefenanzeiger und Skalenrohr Dreibeinkopf mit Halterungsmanschette drei FuBrohre des Dreibeins Bohrgestange Fl gelbohrer Sohlbohrer Bohrlochb rste Kanister Handvakuumpumpe Bohrlochherstellung Der Tiefenbereich in dem mit der Standardausr stung des Guelph Permeameters gemessen werden kann betr gt 15cm bis 75cm Darauf ist auch die Bohrausr stung abgestimmt Soll die Durch l ssigkeit tiefer liegender Schichten erfasst werden muss vorerst z B mit einem L ffelbagger eine Plattform in der entsprechenden Tiefe ausgehoben werden Von dieser Plattform aus erfolgt das Bohren des Lochs mit dem Fl gelbohrer Die letzten 15cm eventuell auch weniger sind mit dem Sohlbohrer zu graben mit dem die Bohrlochwand und die Sohle besonders genau geformt werden k nnen In den meisten B den wird durch den Bohrvorgang die Bohrlochwand verschmiert besonders bei h herem Wassergehalt Diese Schmierschicht kann mit der Bohrlochb rste durch brochen werden Der Au endurchmesser der B r
31. einmal kurz geschwenkt die Proben auf den Heizblock gestellt der auf 360 C aufgeheizt wurde die Absaugung aufgesetzt und mindestens 2 Stunden gekocht besser bis keine wei en D mpfe mehr aufsteigen und die berstehende L sung gr nlich klar ist Die Kolben k nnen auch schon vor Erreichen von 360 C auf den Heizblock gestellt werden mit dem Z hlen der 2 Stunden muss jedoch gewartet werden bis die endg ltige Temperatur erreicht wurde Die Proben m ssen vor der Destillation ausk hlen Destillation und Titration Der Aufschlusskolben und ein Becherglas mit 20 0 mL H3BO3 und Mischindikator werden auf die jeweils vorgesehenen Pl tze in der Destillationsapparatur gestellt und das Analyseprogramm ablau fen gelassen 10s H20 100 mL 8s NaOH 80 mL 30s warten 480s destillieren mit 75 iger Dampfleistung 30 s absaugen Anschlie end wird das Becherglas auf den Titrator gestellt und die H3BO3 mit der HCl titriert Methode 2 Ein Blindwert der ebenso wie die Probe behandelt wurde muss zuvor gemessen Methode 1 und vom Probenwert abgezogen werden F r die Handhabung und Reinigung des Destillators zu Be ginn des Arbeitstages siehe die Vorschrift Vorbereitung des Destillators Nach dem Durchlauf aller Proben muss mind einmal das Sp lprogramm laufen gelassen werden Auswertung 1 mL einer 0 01 mol L HCI entspricht 0 14 mg N Die Berechnung erfolgt nach folgender Formel Vitr Probe Vit BW zo E xm HCI x 1 4 P Nees ms
32. gesamte anorganische Kohlenstoff in der Probe als Carbonat vorliegt kann aus dem Scheiber Resultat auch auf den Gehalt an anorganischem Kohlenstoff geschlossen werden Die molare Masse von Calciumcarbonat betr gt 100 emol und jene von Kohlenstoff 12 emol Man erh lt also M C 12 w Canore w CaCO3 TON w CaCOs 799 w CaCO3 0 12 Theorie Um die CO gt Masse zu berechnen die in dem produzierten Volumen enthalten ist m sste die Dichte unter den herrschenden atmosph rischen Bedingungen bekannt sein Nachdem ihr Wert in der Literatur nur f r den Normzustand angegeben ist muss das vom Druck und von der Temperatur abh ngig Volumen auf den atmosph rischen Normzustand umgerechnet werden Dieser Norm zustand ist durch den Druck po 101325 Pa entspricht etwa dem durchschnittlichen Atmosph ren druck auf Meeresh he und die Temperatur To 273 15 K 0 00 C definiert Setzt man die G ltigkeit des Gesetzes idealer Gase voraus ist der Zusammenhang zwischen dem herrschenden Zustand und dem Normzustand bei gleicher CO2 Masse gegeben durch pVab _poYo n R To T Ip Pa herrschender Gasdruck atmosph rischer Luftdruck Vai m eingenommenes Volumen an CO na mol Stoffmenge R Jmo K universelle molare Gaskonstante R 8 314510J mol KI T K herrschende Temperatur po Pa Luftdruck des Normzustandes Vo m Volumen das die freigesetzte Menge an CO unter Normbedingungen einnimmt To K Temperatu
33. gt SO versetzt und die Probe zwei bis drei Stunden stehen gelassen bis sie auf Raumtemperatur abgek hlt ist Anschlie end wird mit 65 mL Deionat versetzt und das Becherglas ber Nacht stehen gelassen wobei sich die Probenteilchen vollst ndig absetzen Am n chsten Tag wird mit der Pipette 1 00 mL der berstehenden Probel sung entnommen und mit Deionat in einem Messkolben auf 25 0 mL verd nnt wobei darauf zu achten ist dass keine Boden teilchen mit der L sung aufgesaugt werden Die L sung wird bei 570 nm gemessen und mit der zu erstellenden Standardeichreihe unten Tabelle 10 1 verglichen Tabelle 10 1 Eichreihe mit myo Inosit die Eichl sungen sind mehrere Wochen haltbar Kalibrierpunkt Humusgehalt in myo Inosit in mg l 0 ES 2 l 29 3 2 58 4 3 87 5 5 145 S 76 Humusbestimmung durch Nassoxidation APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Auswertung Titrimetrische Bestimmung p Corg _ 0 003 x100x A AxC B g Einwaage Al mL Vorlage an K gt Cr207 L sung B mL Verbrauch an Ammoniumeisen II sulfatl6sung f r den Blindwert C mL Verbrauch an Ammoniumeisen I sulfatl sung f r die Probe Fr her wurde der Formelwert noch mit dem Faktor 1 33 multipliziert nach Walkley und Black 1934 weil bei dieser Methode angeblich nur etwa 75 des gesamten C Gehalts erfasst wurden Darauf ist beim Vergleich mit lteren Literaturdaten Bedacht zu nehmen Soll der Humusgehalt angegeben werden muss das obige Ergebnis mit 1
34. ist zu messen 5 2 1 Instation rversuch Der instation re Versuch besteht aus zwei Messreihen Die Messgr e ist die zeitliche Absenkung des Wasserspiegels im Innenzylinder w hrend der beiden Messreihen Bei der ersten Messreihe l sst man den Innenwasserspiegel absinken und h lt den u eren auf dem Ausgangsniveau Danach wird der Wasserspiegel in beiden Zylindern wieder auf das Ausgangsniveau eingestellt und erneut ann hernd station re Bedingungen abgewartet Bei der zweiten Messreihe l sst man den Innen und den Au enspiegel absinken wobei man den Au enwasserspiegel durch Wasserzufuhr best ndig auf gleicher Hohe wie den Innenwasserspiegel h lt Versuchsdurchf hrung Nachdem der Boden aufges ttigt wurde bzw ann hernd station re Verh ltnisse erreicht sind kann mit der ersten der beiden Messreihen begonnen werden Vorweg ist jedoch die in beiden Zylindern gleich gro e Wasserspiegelh he zu messen S 44 Doppelring Infiltrometer instation res Verfahren APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Nun startet man die Stoppuhr und l sst den Wasserspiegel im Innenrohr bis knapp ber dem Boden absinken w hrend man jenen des Au enrohres konstant halt Die Absinkgeschwindigkeit des Was serspiegels 1m Innenrohr wird gemessen indem man die Zeiten bis zum Erreichen von jeweils 0 5 cm Absenkung abliest alternativ kann die Lage des Wasserspiegels auch mit einem Ultraschall Sensor permanent erfasst und mit einer Datenerfassun
35. lufttrockenen Siebr ckstandes i zu erhalten muss man die Masse der entsprechenden Schale abziehen msr der i Msch s w i Mschi S 24 Korngr enanalyse APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN MsR deri 8 lufttrockene Masse eines bestimmten Siebr ckstandes 7 der Feinsiebung mit dem unteren Grenzdurchmesser bzw mit der Siebmaschenweite do Msch stw i g Masse der Schale mit dem lufttrockenen Siebr ckstand Msch i 8 Masse der Schale Die weitere Auswertung hangt davon ab ob die Bodenprobe nur aus Feinboden besteht oder auch einen Grobbodenanteil enthalt a Ohne Grobbodensiebung Wenn auf eine Grobsiebung verzichtet wurde und die Bodenprobe auch Grobpartikel enthalt stellt sie eine Gesamtprobe mit der Masse Mges dar und der Quotient aus eingedampftem Siebr ckstand und Mges liefert unmittelbar die Massenanteile an der Gesamtprobe Insbesondere ergibt sich f r den Grobboden bzw Skelettanteil d gt 2 mm in Prozent p Grobboden msr2 mm x 100 d gt 2 mm Yo M ges p Grobboden prozentueller Massenanteil des Grobbodens an der Gesamtprobe MsR2 mm lufttrockene Masse des Siebr ckstandes des obersten Siebes mit der Maschen weite 2 0 mm die Grobbodenfraktion d gt 2 mm beinhaltend Mees E lufttrockene Bodeneinwaage f r die Feinsiebung enth lt im Allgemeinen einen geringen Grobbodenanteil _ p Feinboden p Grobboden und fur den Feinbodenanteil Oe 100 a 2 mm gt
36. quasistation re Absenkrate ist dann g 0 6 120 0 0050 cm s anzusetzen q cm s quasistation re Absenkrate der zweiten Messreihe Bei negativen Ergebnissen fur den Durchlassigkeitsbeiwert oder das Matrixflusspotenzial sind die beiden Messreihen getrennt auszuwerten Naheres hierzu siehe S 58 Theorie und Auswertung bei beliebigen Werten f r R H oder A gt W hrend die quasistation re Abstr mung ber die Bohrlochsohle berwiegend von der Schwerkraft getrieben wird erfolgt sie seitlich fast nur durch die au erhalb der Infiltrationsfront vorherrschen den Wasserspannung h 0 Je gr er das Verh ltnis H R ist desto gr er ist auch das Verh ltnis der Abstr mung ber die Bohrlochwand zur Abstr mung ber die Bohrlochsohle und die Form der sich ausbreitenden Infiltrationsfront weicht immer mehr von der unter Standardbedingungen ab Das ist auf den st rkeren Einfluss von h und von den hydraulischen Eigenschaften des Bodens f r die unges ttigte Wasserbewegung zur ckzuf hren dem pauschal durch einen bodenabh ngigen Formfaktor C engl shape factor Rechnung getragen wird Nach Reynolds und Elrick 2002 soll dieser den geometrie und den bodenabh ngigen Beitrag der horizontalen Ausbreitung der Infiltrati onsfront zum gesamten Fluss aus dem Bohrloch ber cksichtigen wobei die Abh ngigkeit von der Geometrie viel st rker ausgepr gt ist als jene von den restlichen Einflussgr en Der derzeitige Standardansatz zur Ausw
37. 0 5 0 6 6 10 0 19 9 33 1 1 05 32 7 0 10 5 20 9 34 8 1 10 5 3 7 3 11 0 21 9 36 5 1 15 3 1 7 6 11 5 22 9 38 2 1 20 6 0 8 0 12 0 23 9 39 9 1 25 6 2 8 3 12 5 24 9 41 6 1 30 6 5 8 7 13 0 26 0 43 3 1 35 6 8 9 0 13 5 27 0 45 0 1 40 7 0 9 3 14 0 28 0 46 7 1 45 152 9 7 14 5 29 0 48 3 1 50 7 5 10 0 15 0 30 0 50 0 Massenwassergehalt w Carbidmethode S 7 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 1 2 Wasseranteil engl volumetric water content 0 Im Gegensatz zum Massenwassergehalt w ist f r den Wasseranteil 9 das Gesamtvolumen der Bodenprobe erforderlich 0 wird im Regelfall mit ungest rten Stechzylinderproben bestimmt Eine Alternative ist bei bindigen B den die sogenannte Klumpenmethode engl clod method Bei nichtbindigen B den ist die Entnahme einer ungest rten Stechzylinder Probe oft nicht m glich sodass ein Volumenersatzverfahren herangezogen werden muss Vw Der Wasseranteil ist definiert durch Mw O I 1 2 my cm cm Wasseranteil in der Bodenprobe Anteil der w ssrigen Phase Vol cm Wasservolumen in der Bodenprobe VY cm Gesamtvolumen der Bodenprobe Stechzylinder 1 2 1 Ofentrocknung von ungest rt entnommenen Stechzylinderproben Bei der Verwendung von Madera Probenziehern sind die Proben nach der Entnahme mit bekann tem Volumen noch vor Ort in wasserdichte S ckchen umzuf llen die sofort lt 5 Min luftdicht zu verschlie en bzw zu verknoten sind Ger te Stechzylinder mit bekannte
38. 00 0 0 DRENKEN ae od DRETTEN Pr rr CH LO A 19JUBuasseln DREES Se ao ll zn ae Ty A 3 S d A A S S N R 00L eu ula oof em ula pues HI uoL 9401d INNTMILAJANISSOSINAIONM Version 2011 11 29 INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN uw DECH HENNEN KEE REENEN DRETTEN NENNEN DEE REENEN e oos oostorarss oonooono oponoso a er Ae e Ze Ne oonooonoo ps9 nos Jo SMUD SAI ZAO p ov P O 090171 NYJONO uy9eu Bunuyolezequesse yusyQubUsoy o ww p ww WW p JassewyoIinpuoy 9 oz 90 oe eee eo ewe ere ede rere ere renee rweye ug qoi6 oul Wee a ai e e ee ee An e e pues qOld OC 0 E90 0 020 0 E900 0 0200 0 0 eee ls eave a o te EE i Re rr ER O 0S d jleyueussseyy u O eee 02 AR SEM IE u CE ke ula qo6 ayu ula jnjyos uoJ ONN TALHYJANIJISSQHY NYHOY Version 2011 11 29 INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Schluff in Osterreichisches Texturdreieck nach ONORM L 1050 Version 2011 11 29 untere Schicht undurchlassig gut durchlassig gt Nomogramm A gt Nomogramm B Anmerkungen Version 2011 12 29 INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WI
39. 2 0 99700 0 99697 0 99694 0 99692 0 99689 0 99687 0 99684 0 99681 12 3 Zur Umrechnung von Einheiten Dieses Kapitel enth lt die Umrechnung zwischen den Druckeinheiten Torr und Pascal und zwischen den Temperatureinheiten Grad Celsius und Kelvin Im Zuge der Herleitung der Umrechnungs formeln wird auch auf die normgerechte Schreibweise der drei Arten an mathematisch physikali schen Gleichungen eingegangen n mlich der Gr engleichungen der zugeschnittenen Gr en gleichungen und der Zahlenwertgleichungen 12 3 1 Druckeinheiten Torr und Pascal Die nicht SI konforme Druckeinheit Torr ist durch die zugeschnittene Gr engleichung PTor _ h Torr mm Hg 23 Druck H he der Quecksilbers ule PTorr Torr A mm S 90 Anhang APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN definiert Die Division einer Gr e durch ihre Einheit liefert den Zahlenwert einer Gr e sodass in Gleichung 12 3 physikalisch korrekt zwei Zahlenwerte bzw zwei Konstante gleichgesetzt wer den Hingegen w re die Gr engleichung pro h Hg wertlos denn Pror besitzt die Dimension des Drucks dim pror ML T w hrend h eine L nge darstellt dimh L Es ist daher gar nicht m glich A in der Einheit Torr anzugeben und nur dann w rde die Gr engleichung Pror in der gew nschten Einheit Torr ergeben Die physikalisch und daher auch den Dimensionen nach korrekte Gr engleichung f r den Druck p den eine Quecksilbers ule mit der H he h be
40. 3 0 43256 Zitiert auf S 848 in 0 8 0 47480 0 52330 Dane JH Topp G C 2002 4 10 0 55816 0 60581 Methods of Soil Analysis Part 4 Physical Methods m 12 0 63631 Wisconsin USA Soil Science Society of America A 0 71018 0 75336 0 72924 as 1 6 0 78045 0 82049 0 79051 Dr 1 8_ 0 84759 0 88409 ____0 84820 e 2 0 0 91197 0 94462 ___0 90278 2 2 0 97388 1 00243 0 95463 Ee 2 4 1 03356 1 05782 100406 3 0 1 Sands 2 5 2 Structured loams and clays 3 Unstructured clays 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 H R Z LLZOFT Z 1109117 EG ASG GR 2 20609 2 14057 2 28526 2 16549 2 31393 2 18996 2 34213 2 36986 2 39713 2 26078 2 02084 2 42397 2 28356 2 03910 2 45038 2 30596 2 05700 2 47636 2 32797 2 07458 Guelph Permeameter S 63 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Auswertung der Guelph Permeameter Messung neuere Gebrauchsanleitung Beispiel 3 GeratNr Versuchsdatum 2008 Ger tespezifische Zellkon __X cm Durchf hrender stantensieheVentilknopf yycm Kurve 1 2 oder 3 Bohr Standard R cm Kurve 1 a 20 09cm Standard lochradius R cm 0 1 Kurve 2 a 0 04cm Kurven Nr Kurve 3 a 0 01cm siehe R ckseite Messreihe Wassertiefe im Bohrloch Standard Zellkonstante Kerbe am Ventilknopf a beide Zylinder quasistation re Absenkung As cm 0 1 im Zeitintervall At s 1 1000 1000 g
41. 49 110 50 333 39 50 394 111 51 331 46 51 345 113 51 600 47 32 8834 49 9858 117 51 086 51 51 432 133 51 130 52 30 6433 49 9427 136 51 782 53 50 369 138 51 339 54 29 1874 49 9528 180 50 995 56 51 594 203 31 7902 49 8980 59 31 0358 49 9245 311 51 293 Version 2011 11 29 INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN KORNGROSSENANALYSE gesch tzter Grobbodenanteil lt 10 Probennummer Labor analysiert am Entnahmedaten Bearbeiter FEINSIEBUNG Masse lufttrockene Bodeneinwaage Mges g 0 01 Massenanteil i SR Schale Masse Schale Masse Schale Masse Siebruck pl dogri Boden lufttr stand g msr i p Grobb mm Nr Mschi g 0 01 Msch s wi Y Msch s w i Mschi 100 MsR 2 0 Mges HACIA PACO TI III Masse Feinboden g Ms w Mges MSR 2 0 mm 20 pp JJ _ offrem sl pp 10xms Mg ajoo Sandantei 5 01235 pS 8 100 Bloe TESA Mee Masse Sand g EMsr Ohne Msp 2 0 mm i 2 6 PIPETTIERVERFAHREN nach KUBIENA Suspensionstemp zu Beginn ta C i iit 5000X MPR 0 063 mm Ms w Masse Feinbodeneinwaage Ms w g Masse Eindampf Massen i PR Schale Masse Schale Masse Schale r ckstand mpr anteil dor i Boden lufttr Msch s w i7 Msch i pl mm Nr Mschi g 0 0001 Msch s w il Y 0 0266 1pjoos BEE 2 pp BES X LEE Lok BES I 727 o d S Suspensionstemperatur nach der Pipettierung te C
42. 5 Wasseranteil Sollte die Bodenprobe so viel Wasser abgegeben haben dass ann hernd die Oberkante der mL Tei lung der Messpipette erreicht ist wird mit der Einmalspritze der Wasserspiegel durch Absaugen wieder knapp ber die Unterkante der mL Teilung eingestellt Um Hysteresis Effekte zu vermei Matrixpotenzial Wasseranteil Beziehung S 35 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN den sollte die Messpipette wahrend der Entnahme nach oben geschoben werden sodass die angelegte Wasserspannung nur unwesentlich vergr ert wird und der Wasserspiegel keinesfalls unterhalb der n chsten Druckstufe zu liegen kommt Der neue Stand in der Messpipette ist sofort abzulesen und zu notieren Zus tzlich ist das entfernte Wasservolumen durch W gung der Einmal spritze vor und nach dem Absaugen zu bestimmen AV Am py20 und zu notieren F r die n chste Druckstufe wird die Messpipette bzw der Wasserspiegel auf die n chstgr ere Wasserspannung A abgesenkt und wieder mehrmals nachjustiert bis sich ein neues Gleichgewicht zwischen der eingestellten Wasserspannung und dem in der Bodenprobe gehaltenen Wasservolu men eingestellt hat Danach ist erneut das Pipettenvolumen Vpip abzulesen und das abgegebene Wasservolumen als Differenz zum Ausgangsvolumen zu berechnen Nach Ablesung der letzten Druckstufe Vpip Ende wird die Stechzylinderprobe wieder gewogen Mst s w und damit sp ter die Volumenablesung kontrolliert Schlie lich wird der Stechzylin
43. 54 Guelph Permeameter APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 5 H O m 2 H Hy Ha A ER A CC H Cu HC _ H CC DC n 2H Ha H Hi R Hi C gt HO und k nnen nun schreiben ks G2 02 G1 Oil 5 4a G2 und Gi G2 Q0 ms quasistation rer Fluss f r die erste Messreihe 0 m s quasistation rer Fluss f r die zweite Messreihe HA m Wassertiefe im Bohrloch w hrend der ersten Messreihe HM m Wassertiefe im Bohrloch w hrend der zweiten Messreihe C 1 Formfaktor f r die erste Messreihe Co 1 Formfaktor f r die zweite Messreihe Der Fluss l sst sich errechnen aus O q Ares q ms quasistation re Flie oder Absenkrate Mittel aus den letzten drei ann hernd konstanten Absenkungen dividiert durch das festgelegte Zeitintervall oder fest gelegte Absenkung dividiert durch das Mittel aus den letzten drei Zeitinterval len Ares cm Querschnittsfl che des im Reservoir absinkenden Wasservolumens als Zell konstante bezeichnet Kerbe des Ventilknopfes oben Zellkonstante X Apes X Abstrom aus beiden Reservoirs X entspricht der Summe der beiden Kreisring flachen Luftrohr Innenzylinder und Innenzylinder AuBenzylinder fur das Gerat mit der Seriennummer 10793 X 35 13 cm Besitzer IHLW Seriennummer 10295 X 35 34 cm Kerbe des Ventilknopfes unten Zellkonstante Y Ars Y nur Innenzylinder ge ffnet Y entspricht der Kreisringfl che Luftro
44. 6 durch die Gleichung t T 273 15K D C Temperatur in Grad Celsius 7 K Temperatur in Kelvin angegeben Diese Gleichung ist nicht korrekt formuliert Sie ist weder eine Zahlenwertgleichung denn eine solche darf keine Einheiten enthalten noch eine Gr engleichung denn die Summe aus den beiden Gr en in Kelvin auf der rechten Seite ergeben nichts anderes wie Kelvin und das Einsetzen der Gr e T in einer anderen Einheit das m sste nat rlich C sein als Kelvin w re wegen der Addition unterschiedlicher Einheiten g nzlich falsch Die korrekte Interpretation als Gr Bengleichung besagt nur dass die Summe zweier Kelvin Temperaturen auch durch eine Celsius Temperatur angegeben werden kann aber nicht durch welche Als Gr engleichung ist sie daher zur Umrechnung zwischen den Einheiten ungeeignet Das Dilemma wird noch klarer wenn man die Gleichung invertiert T t 273 15K Jetzt stehen die Einheiten der beiden Gr en auf der rechten Seite C und K sogar im Wider spruch w hrend die Interpretation als Zahlenwertgleichung unter Weglassung der Einheit K den physikalisch richtigen Zusammenhang beschreibt Interpretiert man beide Gleichungen hingegen schlampig als zur Umrechnung geeignete Gr engleichungen so br chte die Umrechnung der konstanten Gr e 273 15 K mit der ersten Gleichung einen Wert in C von t 273 15K 273 15K 0 C und f r die Invertierung erhielte man T t 0 C also T t Damit wurde hoffentlich klar a
45. 724 multipliziert werden Photometrische Bestimmung Die Ergebnisse werden nach korrekter Eichung vom Photometer in Humus ausgegeben Theorie Die Oxidation l uft nach folgender Reaktionsgleichung ab 3 C C207 14H50 3 C 2Cr 21 H 0 Der Titrationsprozess l sst sich durch folgende Reaktionsgleichung darstellen K Cr2O7 6 FeSO 7 H2SO4 Cr2 SO4 3 3 Fe2 SO4 3 K SO 4 7 H20 Humusbestimmung durch Nassoxidation S 77 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 11 GEHALT AN VERSCHIEDENEN N FORMEN 11 1 Bestimmung des Gehalts an mineralisiertem Stickstoff Unter dem mineralisierten Stickstoff Nmin versteht man den in anorganischen Verbindungen vor liegenden Er setzt sich aus Nitratstickstoff NO3 N und austauschbar gebundenem Ammonium stickstoff NH4 NI zusammen Bei der vorliegenden Methode werden feldfrische Bodenproben mit einer schwachen Salzlosung extrahiert und der Nitrat und Ammoniumgehalt des Filtrats bestimmt Zur Berechnung der Ergeb nisse wird der Wassergehalt des Bodens ben tigt Die Bestimmung erfolgt gem NORM L 1091 1999 Ger te F r die Extraktion Waage 0 1 g genau 1000 mL Kunststoffbehalter mit Schraubverschluss Gewicht soll bekannt sein 250 mL Kunststoffflaschen Horizontalschuttler Trichter N freie Faltenfilter F r die NO Bestimmung siehe Bestimmung des Nitratgehalts nach Navonne Pipette F r die NH4 Bestimmung siehe Besti
46. 94 neueste Werte von de Laeter et al 2003 gt A CaCO3 40 078 12 0107 3x15 9994 100 0869 A COz 12 0107 2x15 9994 44 0095 Die Masse von 1 g CO entspricht daher der Masse von 100 0869 44 0095 2 2742112 g CaCO Bestimmung von Carbonat S 69 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Die Masse an CaCO in der Bodenprobe betrug daher vor dem Versuch T m CaCO3 po Fan o 227421 12 Bezieht man diese Masse auf die Einwaage erh lt man letztlich den Massenanteil an Carbonat in CaCO T Prozent a A Vor 7 E 12x100 Im g eingewogene ofentrockene Feststoffmasse an Boden Daraus gewinnt man die zugeschnittene Gr engleichung 1 9769x 10 amp mL V ALEA E Emo De CaCO mL mL hPa H EE x2 2742112100 z E 273 15 und die Zahlenwertgleichung Van D ECO mL hPa S Ms 5 Lan H Analysiert man einen Stoff mit bekanntem Carbonat Gehalt mit der Scheibler Apparatur muss man leider feststellen dass das Resultat mehr oder weniger vom Sollwert abweicht Daher sollte jeder Versuchsdurchf hrende das Ger t praktisch t glich mit einem Standard kalibrieren Hierzu wird Calciumcarbonat als Reinsubstanz 99 mit einer Einwaage von 0 15 0 20 g gemessen Der Sollwert der Einwaage betr gt dann nat rlich w CaCO so 99 Das Rechenergebnis mit der Formel 7 2 wird mit einem Korrekturfaktor versehen um den Sollwert zu ergeben w CaCO3 son 99 w CaCOs ist f A Korrekturfaktor
47. Betr gt die Manometeranzeige weniger als 0 2 bar muss die Bestimmung zur Kontrolle mit der n chstgr eren Einwaage wiederholt werden Wird mehr als 1 5 bar angezeigt arbeitet man mit einer kleineren Einwaage Nach Beendigung der Untersuchung ffnet man langsam zun chst auf einer Seite den Ver schluss und l sst das Acetylen Luftgemisch entweichen Rauchen und offenes Feuer sind hierbei zu vermeiden Dann sch ttet man den Inhalt aus entsorgt getrennt die Pr fgut und Ampullenreste fachgerecht Vorsicht beim Aussch tten tzkalk Glasssplitter Die Stahlkugeln sind mit dem trockenen Staubtuch zu reinigen Das Ger t ist dann sofort f r die n chste Bestimmung einsatz bereit S 6 Massenwassergehalt w Carbidmethode APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Tabelle 1 2 Massenwassergehalt in der Bodenprobe in Abh ngigkeit von der Einwaage und vom Druck im Gef Manometer Einwaage Ms w g Enddruck 20 15 10 5 3 p bar Massenwassergehalt w 0 10 0 5 0 6 0 9 1 8 3 0 0 15 0 7 0 9 1 4 2 8 4 7 0 20 0 9 1 3 1 9 3 8 6 3 0 25 12 1 6 2 4 4 8 8 0 0 30 1 5 1 9 2 9 5 8 9 7 0 35 1 7 203 3 4 6 8 11 3 0 40 2 0 2 6 3 9 7 8 13 0 0 45 22 2 9 4 4 8 8 14 7 0 50 25 3 3 4 9 9 8 16 3 0 55 21 3 6 5 4 10 8 18 0 0 60 3 0 3 9 5 9 11 8 19 7 0 65 3 2 4 3 6 4 12 8 21 3 0 70 3 5 4 6 6 9 13 8 23 0 0 75 3 4 4 9 7 4 14 8 24 7 0 80 4 0 5 3 7 9 15 8 26 3 0 85 4 2 5 6 8 4 16 8 28 0 0 90 4 5 5 9 8 9 17 8 29 7 0 95 4 7 6 3 9 4 18 8 31 4 1 0
48. Corp 1986 angef hrten drei Soil Types siehe Abbildung 5 6 vermeiden obwohl der Funktionsverlauf von 5 5a praktisch ident mit dem des Soil Type 1 ist der von 5 5b mit dem des Soil Type 2 und die Kurve c mit dem Typ 3 W hrend jedoch die Funktion 5 5a f r a gt 0 12cm und damit laut Tabelle 5 1 f r folgende B den zutrifft die meisten strukturierten B den von Tonen bis zu Lehmen einschlie lich un strukturierten mittleren und feinen Sanden die meisten landwirtschaftlich genutzten B den Grob sande und kiesige Sande einschlie lich stark strukturierte oder aggregierte B den als auch B den mit gro en und oder zahlreichen Rissen oder Makroporen sind dem Soil Type 1 Sands zuge ordnet Reynolds und Elrick 2002 bezeichnen diese Kategorie als den Standard laut Gebrauchs anleitung hingegen sind die meisten landwirtschaftlich genutzten B den wohl eher dem Soil Type 2 Structured Loams and Clays zuzuordnen Bei den Kategorien b und c bzw den Soil Types 2 und 3 sind die Unterschiede weniger ausgepr gt Die genannten Differenzen sind wohl auf die zeitliche Entwicklung zur ckzuf hren Fig 6 von Reynolds und Elrick 1987 enth lt die drei B den Sand mit a gt 0 25 cm Guelph Loam mit a gt 0 336 cm und unstructured clay mit o gt 0 001cm In der Legende zu Fig 45 der Gebrauchsanleitung werden die drei Soil Types Sands Structured loams and clays und unstructured clays
49. Deionat 5 ige Kupfersulfatl sung 50 g CuSO mit Deionat auf 1 000 L verkupferte Zinkgranalien 1 00 kg Zinkgranalien in einer gro en Sch ssel mit 0 500 L H20 und wenigen mL konz H2SO so lange r hren bis die Oberfl che blank ist gut mit Wasser und Deionat sp len 0 500 L Deionat und 0 250 L CuSO4 L sung zugeben und warten bis das Zink vollst ndig mit einer schwarzen Schicht umgeben ist mit Deionat sp len an der Luft trocknen und in einem verschlossenen Gef aufbewahren 100 mg L Nitrat Standard 163 1 mg KNO auf 1 000 L mit Deionat siehe auch Herstellung und Verwendung von Standards Probenvorbereitung Die Vorbereitung ist mit dem Einschalten des Photometers so abzustimmen dass die UV Lampe nicht wesentlich l nger aber keinesfalls k rzer als 1 2 Stunde aufw rmt Es ist darauf zu achten dass nur Prober hrchen verwendet werden in denen sich keine Reste der Zinkgranalien befinden Sind schwarze Flecken an der Innenwand zu sehen m ssen die R hrchen noch einmal gewaschen werden Die Proben werden mit dem Dilutor verd nnt Idealerweise sollten die gemessenen Extinktionen zwischen 0 5 und 1 5 liegen die Extinktion im Photometer mit Abs bezeichnet ist wie die Absorption ein Ma f r die Abschw chung einer Strahlung beim Durchgang durch Materie E log Io F r die in der Praxis auftretenden Gehalte gibt es im Dilutor die in der Tabel le 11 1 angef hrten Programme Bestimmung vers
50. EN Nomogramm A untere Schicht undurchlassig 0 1 0 2 0 3 0 DIR 4 0 Abbildung Nomogramm A fur die Bestimmung des F Faktors untere Schicht undurchlassig BOERSMA 1965 Nomogramm B untere Schicht hoch durchlassig 0 1 0 2 0 3 0 4 0 DIR Abbildung Nomogramm B fur die Bestimmung des F Faktors untere Schicht hoch durchlassig BOERSMA 1965 Version 2011 12 29 Versuchsprotokoll der Standard Guelph Permeameter Messung ersuchsdatum DEE Ger tespezifische Zellkon X cm Durchf hrender In stanten siehe Ventilknopfl wiem kis cm s 0 0041x 0 0054x u a a INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN Situationsbeschreibung Lageplan Bodenprofil P oO al CH O N H D E O N O Anmerkungen Version 2011 11 29 INSTITUT F R HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN Auswertung der Guelph Permeameter Messung BT an Versuchsdatum rr Ger tespezifische Zellkon X cm Ed Durchf hrender stanten siehe Ventilknopfl y cm eg Kurve 1 2 oder 3 Eed Bohr Standard R cm Kurve 1 a gt 0 09cm Standard lochradius R icm 0 1 mem Kurve 2 a 0 04cm Kurven Nr Kurve 3 a 0 01cm siehe R ckseite Messreihe 1 2 5 0 Wassertiefe im Bohrloch Standard Zellkonstante Kerbe am Ventilknopf Hicm t0O 1 z beide Z linder H Ares X oder Y quasistation re Absenkung As cm 0 1 a WE im Z
51. HYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 12 ANHANG 12 1 Viskosit t von Wasser Die dynamische Viskosit t von Fluiden ist eine stark temperatur und schwach druckabh ngige Stoffgr e Die dynamische Viskosit t von Wasser wird weltweit f r die Eichung von Viskosimetern heran gezogen und wurde daher in einem Technical Report der ISO ISO TR 3666 1998 genormt Die dynamische Viskosit t y von frischem doppelt destilliertem Wasser bei 20 C und einem Druck der Normatmosph re von 0 101325 MPa betr gt n 1 0016 mPa s Der zugeh rige relative Fehler dieses Wertes betr gt dem Report zufolge 0 17 Weiters sind in einer Tabelle relative Viskosit tswerte f r verschiedene Temperaturen zusammen gestellt die sich auf den Normwert der Viskosit t bei 20 C beziehen Die absoluten Werte wurden daraus selbst errechnet Tabelle 12 1 Relative dynamische Viskosit t nre y t n 20 C von reinem Wasser bei verschiedenen Temperaturen ISO TR 3666 1998 sowie absolute Werte Temperatur relative dynamische Viskosit t dynamische Viskosit t t C Ne 9 y 20 C n t mPa s 15 1 1360 0 0006 1 1378 20 1 000000 1 0016 23 0 9306 0 0004 0 9321 25 0 8885 0 0003 0 8899 30 0 7958 0 0003 0 7971 40 0 6514 0 0002 0 6524 F r Temperaturen t die nicht explizit im Technical Report der ISO angef hrt sind ist zur Bestimmung von 7 t eine Interpolation der Tabellenwerte erforderlich M chte man die Viskosit t in der Einheit mPa s auf
52. IHLW WAU BOKU WIEN mpr deri 8 lufttrockene eingedampfte Bodenmasse einer bestimmten Pipette mit dem Grenzdurchmesser dy i Ms w g lufttrockene Bodeneinwaage f r das Absetzverfahren in etwa 20 00 g a 1 Anzahl der Pipettierungen n 4 Theorie Die Reibungskraft auf eine Kugel die sich mit der Geschwindigkeit v relativ zum Fluid bewegt ist nach Stokes anzusetzen mit R 6nrnv Das Gewicht einer Kugel betr gt Fo 4r9m ps 8 3 und die auf sie wirkende Auftriebskraft Fa 4r n p g 3 F r das Kr ftegleichgewicht einer vertikal fallenden Kugel in einer ruhenden Fl ssigkeit muss gel ten Fo Fr Fa bzw Fr Fo Fa 6n ryv 4r T ps p0 2 3 woraus man nach K rzen nv 2r ps pD g 9 Umformen und Substituieren mit r d 2 das Stokessche Gesetz erh lt Diesem zufolge betr gt die Fallgeschwindigkeit eines Partikels mit dem quivalenten Korndurchmesser d d pg IER l vy cms Fallgeschwindigkeit d cm aquivalenter Korndurchmesser os gem mittlere Feststoffdichte separat mit dem Pyknometer bestimmt kann n he rungsweise mit p 2 65 g cm angenommen werden p gem Dichte der Dispergierfl ssigkeit ohne Feststoffe wird konstant mit p 1 00 gcm angenommen i e cms Fallbeschleunigung Normwert f r sterreich ga 980 665 cm s n gs cm dynamische Viskosit t der Suspension abh ngig von der Temperatur Es wird angenommen dass diese der Viskosit t von Wasser entspricht siehe Kapi tel
53. IR 1 67 Absenkrate g As At q cm s 0 0200 0 0333 Fluss Q q Ares Q cm s 0 0430 0 0717 Formfaktor C f H R Soil Type C 0 803 1 288 EES e g 1 01 2 T 2 H Hz Ha Hy R Hy Ca Ha Ch 1702 H Co ae R CC pay DC RO Co 2 Hy Ha Ha H1 R Hy Co H2 C1 22 2H R C2 C Koeffizienten rod E Koeffizienten u 0 005264 0 055691 055691 Josi 0 024147 beide nn beide Messreihen getrennt yon Ji Q1 J2 Q EE 7 8E 05 7 82E 05 7 77E 05 Durchlassigkeit Matrixfluss De S E 8 _ potenzial Am cm s 6 6E 04 6 5E 04 6 52E 04 6 47E 04 genparameter Wasserspan nungsh he hri cm See Kis kis Om h 1 a dm Kis 21 H 1 R C 21 Hla RE ES H a di 2177 H 11 R C a 2 H S 62 Guelph Permeameter APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Ermittlung des C Faktors als Funktionswert der Anpassungsfunktion C f Soil Type H R Funktionsparameter fur Kurve 1 Kurve 2 Kurve 3 a gt 0 09cm a 0 04cm a 0 01 cm Parameterwerte fur geg Fall 7 HIR C HIR u E a AIR H R Funktionswerte fur Anpassungsfunktion und Parameterwerte von Kurve 1 Kurve 2 Kurve 3 Zhang Z F Groenevelt P H Parkin G W 1998 00 0 00000 0 00000 0 00000 The well shape factor for the measurement of soil MECA 0 17029 0 20677 9 91265 e EE AEN Guelph permeameter E 0 4 0 28527 0 32993 ee DIE 0 6 0 3847
54. Masse mg werden mit 0 60 L Extraktionsl sung bef llt und abgewogen die Masse mer wird notiert Anschlie end werden etwa 150 g der naturfeuchten homogenisierten Probe zugegeben und die Beh lter abermals abgewogen und die Masse MpeL Bo 0 1 g genau notiert Es ist dabei darauf zu achten dass der Deckel immer mitgewogen wird Die Beh lter werden eine Stunde lang gesch ttelt der Inhalt kurz absetzen gelassen und in 250 mL Kunststoffflaschen filtriert Das Filtrat kann bis zu drei Tage gek hlt gelagert werden Alternativ kann auch mit 0 30 L Extraktionsl sung und 75 mg Einwaage gearbeitet werden NO Bestimmung Siehe Bestimmung des Nitratgehalts nach Navonne Da die NO Konzentration des Filtrats wesentlich niedriger ist als die im Bodenwasser blicher weise gefundenen Werte wird nicht mit dem Dilutor verd nnt Es werden 19 25 mL des Filtrats mit 0 75mL 10 iger H2SO in einem Prober hrchen gut vermischt Bei h heren NO Konzentratio nen wird ein aliquoter Teil des Filtrats mit Extraktionsl sung verd nnt Auch der Standard muss verd nnt werden Dazu und f r den Blindwert wird ebenfalls die Extraktionsl sung verwendet Bei der photometrischen Messung wird die Methode und das Standardfile NITB verwendet NH Bestimmung Siehe Bestimmung von Ammonium als Indophenol Zum Verd nnen des Standards und f r den Blindwert muss die Extraktionsl sung verwendet werden Bei der photometrischen Messung wird die Methode und das St
55. Massenanteil p in Prozent einer einzelnen Feinboden Korngr enklasse dg 1 gt d gt dg i am Feinboden wobei d den Aquivalentdurchmesser bzw die Maschenweite eines bestimmten Siebes und do denjenigen des n chstgr beren Siebes kennzeichnet entspricht dem Quotienten aus dem entsprechenden Siebr ckstand map agri und der korrigierten Feinbodenmasse Ms y Plinio aZ deil Me 9 Rees 0 Ms w wobei dan 2 0 mm und dern 0 063 mm ist S 26 Korngr enanalyse APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Z B entspricht der Massenanteil p der Korngr enklasse 0 63 mm gt d gt 0 2 mm Mittelsand am P 0 63 mm gt d 0 2 mm MSR 2 mm Feinboden mm x100 stw F r die Bestimmung der Bodentextur ist der Anteil der Sandfraktion am Feinboden erforderlich p Sand MSR der i 100x oe 3 4 gt 3 4 p Sand Sandanteil prozentueller Massenanteil der Sandfraktion 2 0 mm gt d gt 0 063 mm am Feinboden 2 mm gt a MsR Aer i 8 lufttrockene Masse eines bestimmten Siebriickstandes i mit dem unteren Grenz durchmesser bzw mit der Siebmaschenweite dgr i Die Summe umfasst alle Siebe mit Ausnahme des gr bsten mit dgr 2 0 mm Ms w 8 korrigierte Bodeneinwaage f r die Feinsiebung enth lt nur Feinboden In 1 Anzahl der Siebe blicherweise ist n 6 F r die Kornsummenlinie sind die Massenanteile der einzelnen Korngr enklassen nicht auf die Masse des Feinbodens ms y zu beziehen so
56. O mg hg 10 g 10 g 10 g g ist folgende zugeschnittene Gr engleichung C NO Vex NO mg L mL L mL zu verwenden ER ase ze m Se me hg D C NO EK PNO _ ttt SE E e te 10 eL 10 Lg 10g 10 moche D D D D E C NO Es Ke pe Lot mg hg E Die relative Atommasse von Stickstoff ist A N 14 0067 und die relative Masse des Nitrations m NO3 14 0067 3x15 999 62 0037 Der Massenanteil des Stickstoffs am Nitrat betr gt p 14 0067 62 0037 0 226 bzw auf drei signifikante Stellen hinreichend genau 14 62 7 31 F r den als Nitrat vorliegenden Stickstoffgehalt im Boden als Massenanteil erh lt man damit C c NO en Vex mg L mL 7 A 310 p Nxo3 mg hg Stickstoffgehalt aus NO im Boden in der Einheit mg NO N 100 g Boden e NO mg L NO Massenkonzentration in mg L Die Ammoniumkonzentration c NH4 wird vom Photometer ebenfalls in der Einheit mg L ange geben Daraus wird der NH Gehalt des Bodens folgenderma en berechnet c NH4 Fes BO AE mg hg E und der als Ammonium vorliegende Stickstoffgehalt im Boden der Massenanteil des Stickstoffs am Ammonium betragt 14 18 7 9 c NH4 Vex mell mL 7 901 Bestimmung verschiedener Stickstoff Formen S 81 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN p Nnuas mg hg Stickstoffgehalt aus NH im Boden in der Einheit mg NH N 100 g Boden e NH mg L NH Massenkonzentration in mg L Aus den letzten beiden E
57. OIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 5 2 2 Station rversuch Im Gegensatz zum klassischen Verfahren mit instation rer Bewegung und der Erfassung und Auswertung zweier Absenkkurven geht eine neuere Variante des Verfahrens von stationaren Verhaltnissen aus und erfasst insbesondere die Infiltrationsrate die durch Konstanthaltung des 1m Innen und Au enzylinder gleich hohen Wasserspiegels mit der Zeit quasistation r wird und dann aufgezeichnet wird Reynolds Elrick und Youngs 2002b Auswertung ds m H 1 tH Cird Cza a Ci d C2 a ks cms Durchl ssigkeitsbeiwert bei Felds ttigung Eine vollst ndige S ttigung kann unter Feldbedingungen i A nicht erzielt werden Wegen der verbleibenden ein geschlossenen Luftblasen ist ke daher stets kleiner als der im Labor bei vollstan diger S ttigung gemessene k Wert ganz abgesehen von Inhomogenitaten q cm s gemessene Infiltrationsrate unter Uberstaubedingungen H cm berstauh he H he des station ren Wasserspiegels sowohl im Innen als auch im Au enzylinder ber der Bodensohle C 1 dimensionslose quasi empirische Konstante f r d gt 3 cm und H gt 5 cm betr gt C 0 3161 Co 1 dimensionslose quasi empirische Konstante f r d gt 3 cm und H gt 5 cm betr gt C 0 1841 d cm Einschlagtiefe des Innenzylinders in den Boden der Au enzylinder sollte ein wenig tiefer eingedr ckt sein a cm Innenradius des Innenzylinders a em makroskopischer Kapil
58. Organization gibt zwar keine Funktion oe t an sieht jedoch eine Temperaturkorrektur f r den Ablesewert siehe weiter unten je nach Typ des Quecksilberbarometers vor die insbesondere den kubischen Aus dehnungskoeffizienten von Quecksilber pug 181 810 K ber cksichtigt WMO 1983 Wenn keine Gravimetermessung zur Bestimmung der rtlichen Fallbeschleunigung verf gbar ist kann diese laut WMO 1983 in Abh ngigkeit vom Breitengrad und von der Seeh he durch fol gende Formeln gen hert werden 200 9 806 16 1 0 002 637 3 cos 2 0 000 059 cos 224 goo ms theoretische Fallbeschleunigung auf Meeresniveau in Abh ngigkeit vom Brei tengrad lg Breitengrad g 200 0 000 003 086 H 0 000 001 118 H H e ms lokale Fallbeschleunigung an einem bestimmten kontinentalen Ort mit bekann tem Breitengrad und bekannter Seeh he A m Seehohe in m A des Punktes in dem gemessen wird 7 m durchschnittliche Seeh he des Gel ndes in einem Umkreis von 150 km Anhang S 91 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN F r Messungen auf dem offenen Meer oder in K stenn he sind hnliche Korrekturen vorzunehmen Wenn nun die Dichte von Quecksilber bei der herrschenden Temperatur die rtliche Fallbeschleu nigung und nat rlich die Ablesung h bekannt sind kann der aktuelle Luftdruck bei gegebener Temperatur und gegebener Seeh he in der Einheit Pa berechnet werden Die World Meteorological Organiza
59. Temperatur Ebenso interessant ist die Auswirkung der Kompressibilitat auf die Dichte von Wasser Die Dichte bei einer Atmosph re 101325 Pa ist gema der Autoren mit dem Faktor 1 ko k t kat Ap 0 C lt t lt 40 C Differenz zwischen dem herrschenden Druck und dem Standardwert po 101325 Pa zu multiplizieren wobei f r die einzelnen Faktoren folgende Werte ermittelt wurden Ap Pa ko Pa 50 74x10 ki Pa C 0 32610 Pa Koeffizient empirisch ermittelt Pa C Koeffizient empirisch ermittelt ko Da oC Koeffizient empirisch ermittelt ky Pa oC 0 00416x10 Tabelle 12 4 Dichte von Wasser py f in gem tin C PC 0 1 2 ES A Se D 7 8 H 16 0 99895 0 99893 0 99891 0 99890 0 99888 0 99886 0 99885 0 99883 0 99881 0 99880 17 0 99878 0 99876 0 99874 0 99873 0 99871 0 99869 0 99867 0 99865 0 99864 0 99862 18 0 99860 0 99858 0 99856 0 99854 0 99852 0 99850 0 99849 0 99847 0 99845 0 99843 19 0 99841 0 99839 0 99837 0 99835 0 99833 0 99831 0 99829 0 99827 0 99825 0 99823 20 0 99821 0 99819 0 99817 0 99814 0 99812 0 99810 0 99808 0 99806 0 99804 0 99802 DA 0 99800 0 99797 0 99795 0 99793 0 99791 0 99789 0 99786 0 99784 0 99782 0 99780 22 0 99777 0 99775 0 99773 0 99770 0 99768 0 99766 0 99763 0 99761 0 99759 0 99756 23 0 99754 0 99752 0 99749 0 99747 0 99745 0 99742 0 99740 0 99737 0 99735 0 99732 24 0 99730 0 99727 0 99725 0 99722 0 99720 0 99717 0 99715 0 99712 0 99710 0 99707 25 0 99705 0 9970
60. Universitat fur Bodenkultur Wien Department fur Wasser Atmosphare Umwelt Institut fur Hydraulik und landeskulturelle Wasserwirtschaft E LV Nr 815 306 Applied Soil Physics LV Nr 815 313 Physical and Selected Chemical Methods of Soil Analysis Lecturers P Cepuder G Kammerer R Nolz S Strohmeier Only for internal use at University of Natural Resources and Life Sciences Vienna SS 12 anamzsanamansafen APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN INHALTSVERZEICHNIS INHAETSVERZEICHNIS ee o o dado Mii 2 1 BESTIMMUNG DES WASSERGEHALTS aen 4 1 1 Massenwassergehalt engl gravimetric water Content lw 4 1 1 1 Laborbestimmung durch Ofentrocknung ccoooncoooooooonnncncnnncnonanononnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnss 4 EE eelere 5 1 2 Wasseranteil engl volumetric water content 0 ooonionnnococcncccnccnnnnnanononnnnnnnnnononcnnnnanannnns 8 1 2 1 Ofentrocknung von ungest rt entnommenen Stechzylinderproben 8 1 2 2 Indirekte Ermittlung aus dem Massenwassergehalt und der Trockendichte 9 2 FESTSTOFFDICHTE TROCKENDICHTE UND PORENANTEIL 10 2 Feststofidichte enel particle density Deia 10 2 2 Trockendichte enel bulk density io 14 2 3 Porenanteil engl total porosity nm 15 34 KORNGROS ENANA o o 17 3 1 Meibodik Eer A Need 17 3 22 Vorahrensiys wah eene es 18 3 3 Eeer ter Eegen 19 3 4 Probenvorbereitung f r die Fembodenanalvse 22 3 4 1 Vorbereitung einer lufttrock
61. YSICS IHLW WAU BOKU WIEN 5 BESTIMMUNG DER WASSERDURCHLASSIGKEIT 5 1 k Wert Bestimmung im Labor Methode mit aufsteigendem Wasser spiegel Bei diesem Verfahren wird der Au enwasserspiegel bzw die Zulaufh he ann hernd konstant etwa 4 5 cm ber der Oberkante der Bodenprobe gehalten und das zeitliche Ansteigen des Innenwasser spiegels ber der Bodenprobe beobachtet F r die Versuchsdurchf hrung steht am Institut eine Apparatur zur Verf gung die eine Online Erfassung der Messgr en und eine vollautomatische Auswertung per Computer erm glicht Apparatur Stechzylinder als Aufsatzzylinder A 5 00 cm V 200 cm Wasserwanne auf horizontaler Unterlage Mariottesche Flasche Gummischlauchdichtung Messschiene und Schublehre alternativ Ultraschall Sensor f r Au enwasserspiegel Winkelschienenhalterung und Nadel aufs tze Datenerfassung per Computer Vorbereitung Die zur Untersuchung gelangende Bodenprobe wird mittels eines Stechzylinders in nat rlicher La gerung d h ungest rt entnommen Im Labor wird auf den Stechzylinder mit der Bodenprobe ein leerer Stechzylinder mit gleichem Durchmesser aufgesetzt die beiden Zylinder werden mit einem Gummischlauch wasserdicht verbunden Danach wird die Bodenprobe auf eine grobe Siebplatte mit Gazeauflage in einer leeren Wasserwanne gestellt Nun wird in die Wanne vorsichtig und langsam entl ftetes Wasser durch Hebern mit einem Gummischlauch bis ca 1 cm von d
62. abei nach oben entweichen k nnen Die beiden Vorratsbeh lter sind vollst ndig zu f llen bis keine Luftblasen mehr aufsteigen und sich in der Rinne am Reservoirkopf ein freier Wasserspiegel ausgebildet hat Nach der F llung ist der Stopfen wieder zu verschlie en Die Reservoireinheit ist vom Dreibeinstativ wieder abzuheben und die Halterungsmanschette ist ganz nach oben zu schieben Bei seichten Bohrl chern wird nun das Dreibeinstativ ber dem Bohr loch aufgestellt und die Reservoir Einheit samt Versorgungsrohr vorsichtig im Dreibeinkopf und im Bohrloch eingef hrt und mit der Spitze auf der Bohrlochsohle aufgesetzt Nun schiebt man die Halterungsmanschette nach unten bis sie auf dem Dreibeinkopf aufsitzt Bei tieferen Bohrl chern verzichtet man auf das Stativ und senkt das Versorgungsrohr direkt im Bohrloch ab bis es mit der Spitze auf der Bohrlochsohle aufsteht Hernach schiebt man die Halterungsmanschette vorsichtig so weit nach unten dass sie in das Bohrloch hineinragt und das Ger t an der Bohrlochwand abst tzt Messung Die Messung erfolgt standardgem in zwei Messreihen Mit der ersten Messreihe beginnend wird das Luftrohr langsam gezogen sodass die Ventilspitze die Versorgungsrohr ffnung frei gibt die an Guelph Permeameter S 51 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN der Ventilspitze aus dem Luftrohr austretenden Luftblasen im Versorgungsrohr aufsteigen konnen und Wasser langsam austritt ohne die Bohrlochoberflache zu ve
63. alterungen von der Wanne genommen und die zur ckgebliebenen Aggregate sowie der Sand werden aus den einzelnen Siebhalterungen in ein W gegl schen gesp lt und bei 105 C ofengetrocknet Das Gl schen mit den Aggregaten und dem Sand wird gewogen mas danach eine 0 4 n Natriumpyrophosphat L sung dem Gl schen zugegeben und ca 2 Stunden stehen gelassen Anschlie end wird der Inhalt des Sch lchens in die Siebhalterung zur ckgesp lt und 5 Minuten lang im Apparat gesiebt Nach dieser Zeit bleibt nur mehr der Sand mit einem Durchmesser gt 0 25 mm am Sieb zur ck sollten noch Aggregate vorhanden sein kann mit einem Gummipistill gerieben werden bis nur der reine Sand brig bleibt Der Sand wird n das Gl schen zur ckgesp lt ofengetrocknet und gewogen ms Auswertung AS Mas Ms Dr a Yo Mp Ms Der Prozentsatz der Aggregatstabilit t ergibt sich aus 100 Bestimmung der Aggregatstabilitat S 65 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 7 BESTIMMUNG VON CARBONAT Im Boden eventuell vorhandene Carbonate vor allem CaCO aber auch MgCO3 FeCO3 und Na2CO3 werden durch Salzs ure zerst rt und als CO ausgetrieben Das entweichende CO wird mittels Scheibler Apparatur gasvolumetrisch bestimmt Das Calcimeter nach Scheibler gestattet die entwickelte Menge an CO ohne Absorptionsverluste im Sperr medium durch Trennen der Phasen mittels der Scheibler blase zu messen Das im Reaktionsgef 1 gebildete CO f llt die Scheib
64. an GesamtstickstOf ccccccconnnooononononnnnnnnncnnonananananonononnnnnos 83 11 4 Bestimmung des Nitratgehalts nach Navonne cc cccccccsessssssececeeeeeeecesesesssesssseeaeess 85 2 ANHAN EE 87 12 1 Viskositat von Was Ser an ee ee 87 WDD Diebe 200 WW AS E 89 12 3 Zur Umrechnuns von Einheiten esse ee a E 90 12 3 1 Druckeinheiten Torr und Pascal u ae ee RR 90 12 3 2 Temperatureinheiten Kelvin und Grad Celsus 93 124 Erl uterungen zur Korngr henanalySe des 95 12 4 1 Zerkleinerung von Aggregaten au ae edn heehee ee 95 12 4 2 Dispergiermittelmasse in der P ipeltte 2 auu20annn ae 95 EERERATURVERZEICHNTIS seele ee ed 98 Inhaltsverzeichnis S 3 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 1 BESTIMMUNG DES WASSERGEHALTS 1 1 Massenwassergehalt engl gravimetric water content w Der Massenwassergehalt w wird nach NORM L 1062 1988 bestimmt Im Gegensatz zum Was seranteil kann w auch anhand gest rter Bodenproben ermittelt werden weil das Bodenvolumen nicht ben tigt wird Der Massenwassergehalt w ist definiert durch die Beziehung mo 1 1 w ek 1 1 wW gg Massenwassergehalt der Bodenprobe m g Wassermasse der Bodenprobe Im g Feststoffmasse der Bodenprobe 1 1 1 Laborbestimmung durch Ofentrocknung Zur Verdampfung des Bodenwassers wird im Labor ausschlie lich der Trockenschrank verwendet Ger te Abdampfschale Waage Genauigkeit 0 01 g Trockenschrank Warmeisolier
65. ances in Measurement of Soil Physical Properties Bringing Theory into Practice SSSA Special Publication No 30 Wisconsin Soil Science Society of America Hartge K H Horn R 1989 Die physikalische Untersuchung von B den 2te Auflage Stuttgart Enke Verlag ISO TR 3666 1998 Viscosity of Water Reference Number ISO TR 3666 1998 E 2 edition Gen ve Switzerland International Organization for Standardization Jakubke H D Karcher R Hrsg 1998 Lexikon der Chemie Erster Band A bis Gese Heidelberg Spektrum Akademischer Verlag Kemper W D Koch J E 1966 Technical Bulletin No 1355 United States Department of Agriculture Agricultural Research Service Klute A ed 1986 Methods of Soil Analysis Part 1 Physical and Mineralogical Methods 2 ed Agronomy No 9 Wisconsin Soil Science Society of America Mortimer Ch E M ller U 2003 Chemie Das Basiswissen der Chemie 8te Aufl Stuttgart Thieme ON V 118 1996 Gr en und Einheiten in Physik und Technik Wien sterreichisches Nor mungsinstitut NORM A 2730 1984 Physikalische Gr en Wortverbindungen mit den W rtern Konstante Koeffizient Zahl Faktor Grad Ma und Pegel Wien sterreichisches Normungsinstitut S 98 Literaturverzeichnis APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN NORM A 2731 1984 Physikalische Gr en Gebrauch der W rter bezogen spezifisch relativ normiert und reduziert Wien sterreichisches Normungsinstitut NORM A 6409 1975
66. andardfile AMMB verwendet Berechnung Mit einem Teil der Probe wird der Massenwassergehalt w nach Kapitel 1 1 bzw NORM L 1062 1988 ermittelt und daraus die Feststoffmasse bzw die Trockensubstanz des zur Stickstoffbestim mung eingewogenen Bodens berechnet F r die photometrische Bestimmung der Massenkonzentration muss das Volumen der Extraktions l sung Hr bekannt sein Die Masse des Extrakts mg besteht aus der Masse der Extraktionsl sung Bestimmung verschiedener Stickstoff Formen S 79 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN mys und der Wassermasse my der feuchten Bodenprobe und enth lt also nicht die Feststoffmasse der Bodeneinwaage Mex Mia My mex g Masse des Extrakts mr g Masse der Extraktionsl sung im Beh lter ML MBeL gt MBe Bets g Masse des Beh lters mit Extraktionsl sung me g Masse des Beh lters my g Wassermasse der feuchten Bodeneinwaage Die Einwaage bzw die Masse der feuchten Bodenprobe ms w ergibt sich aus Ms w 7 MBeL Bo MBeL Msrw g Einwaage Masse der feuchten Bodenprobe MBeL Bo g Masse des Beh lters mit Extraktionsl sung und Boden Wenn man die Bodeneinwaage bzw Masse der feuchten Bodenprobe ms w und den Massenwasser gehalt w kennt ergibt sich die Wassermasse m der Bodenprobe aus der Formel 2 4 u 8 SEN E My W Ms Ms w Y y MBeL Bo MBeL Y y yy wW gyg separat bestimmter Massenwassergehalt der Bodenprobe Im g F
67. ar und 3 0 bar Hochdrucktopf mit 15 bar Keramikplatte 3 0 bar 5 0 bar 10 0 bar und 15 0 bar Je feinporiger eine Platte ist desto gr eren Druckdifferenzen zwischen der Gasphase und der wassrigen Phase widerstehen die Wassermenisken in den Poren und desto kleiner ist ihre Durch lassigkeit Wird eine 3 bar Platte mit 10 bar Gasdruck beaufschlagt oder wurde eine defekte 15 bar Platte eingesetzt dringt Luft durch die zu groben Poren und den Wasserableitschlauch nach au en und perlt im Kontrollgef sichtbar aus Andererseits dauern die Druckstufen mit der 15 bar Druck platte bei wenig durchl ssigen B den Wochen und Monate sodass man sich h ten sollte diese f r die 1 oder 2 bar Druckstufe zu verwenden F r die Entw sserungskurve wird die Untersuchung mit der niedrigsten Druckstufe 0 1 bar begonnen und etappenweise bis zur h chsten Druckstufe 15 0 bar durchgef hrt Zu Beginn muss die Keramikplatte vollst ndig mit Wasser gesattigt werden Die Platte wird dazu zwei Tage in entl ftetes keimfreies Wasser gelegt ersatzweise ist entl ftetes entionisiertes Wasser zu verwenden Die ges ttigte Bodenprobe wird gewogen und dann auf die Platte gesetzt Es ist dabei darauf zu achten dass zwischen der Platte und der Probe ein fester Kontakt ohne Lufteinschl sse besteht F r Untersuchungen von Druckstufen bis 3 0 bar ist ferner zu beachten dass die Poren an der Kontakt stelle durch zu starkes Andr cken der Probe an die Platte nicht v
68. as D Csts40 C a3 C 522528 9 a4 C 69 34881 as g cm 0 999974950 Version 2011 11 29 INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN Tabelle Dichte von Wasser py f in gcm tin C C 0 1 2 3 A Se D 4 8 H 16 0 99895 0 99893 0 99891 0 99890 0 99888 0 99886 0 99885 0 99883 0 99881 0 99880 17 0 99878 0 99876 0 99874 0 99873 0 99871 0 99869 0 99867 0 99865 0 99864 0 99862 18 0 99860 0 99858 0 99856 0 99854 0 99852 0 99850 0 99849 0 99847 0 99845 0 99843 19 0 99841 0 99839 0 99837 0 99835 0 99833 0 99831 0 99829 0 99827 0 99825 0 99823 20 0 99821 0 99819 0 99817 0 99814 0 99812 0 99810 0 99808 0 99806 0 99804 0 99802 pil 0 99800 0 99797 0 99795 0 99793 0 99791 0 99789 0 99786 0 99784 0 99782 0 99780 22 0 99777 0 99775 0 99773 0 99770 0 99768 0 99766 0 99763 0 99761 0 99759 0 99756 23 0 99754 0 99752 0 99749 0 99747 0 99745 0 99742 0 99740 0 99737 0 99735 0 99732 24 0 99730 0 99727 0 99725 0 99722 0 99720 0 99717 0 99715 0 99712 0 99710 0 99707 25 0 99705 0 99702 0 99700 0 99697 0 99694 0 99692 0 99689 0 99687 0 99684 0 99681 Tabelle Massen und Volumina der 50 mL Pyknometer des IHLW Labors Nr Masse Volumen Nr Masse Volumen mplg Vp cm mplg Vp cm 1 50 827 61 28 6451 49 8981 9 50 947 62 29 7646 49 7858 26 31 1295 49 9436 63 29 4187 49 9274 2 32 6433 49 9365 64 28 8489 49 9375 28 31 8183 49 9597 69 51 095 31 49 773 17 50 999 32 31 7259 49 9358 86 51 174 34 30 3938 49 96
69. betragt etwa 0 9 sollte taglich anhand eines Standards be stimmt werden Der Korrekturfaktor ergibt sich demnach zu _ w CaCQs son IPCC i Samtliche Messwerte sind mit diesem Faktor zu korrigieren l H caco H121199 F am pa u Ms e L 273 15 Ges Veraltete Auswertung gem Firmenprospekt Fur das Volumen das die produzierte CO Masse unter Standardbedingungen einnimmt gibt die Fa EIJKELKAMP in der Anleitung zur Scheibler Apparatur folgende N herungsformel an Apr 1 8 Vapi 273 o 073 1 760 2 S 70 Bestimmung von Carbonat APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Vo mL Volumen das die freigesetzte Masse an CO unter Standardbedingungen ein nimmt p Torr atmosph rischer Luftdruck unter dem das Volumen Vay gemessen wurde D C beim Versuch herrschende Temperatur Van mL abgelesenes CO gt Volumen Mit dem Massenverh ltnis zwischen Kohlendioxid und Kalk von 2 274 erh lt man schlie lich f r wi CaCO Voxpco2 100x2 274 0 den Massenanteil an Kalk in Prozent 7 im pco gL Dichte von CO pco2 1 9769 g L ms g eingewogene ofentrockene Feststoffmasse an Boden Eine vereinfachte Berechnung l sst sich mit Hilfe der Tabelle 7 1 durchf hren Diese gibt f r den gerade herrschenden Luftdruck in Torr und Temperatur in C jene theoretische Einwaage in 1 10mg an bei der 1 mL CO genau 1 CaCO entsprechen w rde Setzt man diesen Faktor in Verh ltnis zur tats chlichen Einwaag
70. chiedener Stickstoff Formen S 85 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Tabelle 11 1 Dilutor Programme zur Verd nnung der mit konz Schwefels ure versetzten Proben Nr Verd nnung Anwendungen Nr Verd nnung Anwendungen f r 20 mL f r 20 mL 30 1 10 4x 34 1 200 1x 31 1 25 1x 35 1 300 1x 32 1 50 1x 36 1 400 1x 33 1 100 1x Vor und nach den Probel sungen sollen je drei Blindwerte das sind wie die Proben behandeltes Deionat und zwei Standards ebenfalls wie die Proben verd nnt vorbereitet werden Durchf hrung Erste Messung Bedienung des Photometers siehe Photometer Schritt f r Schritt Anleitung Sowohl als Methode als auch f r die Standard Eichkurve soll das File NITW gew hlt werden Mit den ersten drei Blindwerten wird die Nulllinie geeicht und mit den Standards die Vorbereitung berpr ft Ihre Werte sollten zwischen 95 mg L und 105 mg L liegen Reduktion In jedes R hrchen werden je zwei Zinkgranalien gegeben der St nder auf den Sch ttler gestellt und etwa 20 min gesch ttelt Danach wird mindestens 8 Stunden besser aber ber Nacht gewartet und dann die 2 Messung durchgef hrt Zweite Messung Siehe 1 Messung Die Standards sollten einen Wert um 0 mg L ergeben Berechnung Das Photometer gibt den Gehalt an NO in mg L an Die Werte der zweiten Messung m ssen au er wenn sie negativ sind von jenen der ersten abgezogen werden S 86 Bestimmung verschiedener Stickstoff Formen APPLIED SOIL P
71. chon 1986 im Journal Ground Water Monitoring Review von den beiden publiziert die f r drei ausgew hlte Bodenbedingungen das Verh ltnis H R variiert und aus numerischen Simulationen und R ckrechnungen die zugeh ri gen C Werte bestimmt haben Die so gewonnenen Wertepaare aus H R und C wurden jeweils durch einen Kurvenzug verbunden Zhang Groenevelt und Parkin 1998 passten an die drei Kurven folgende mathematische Funktionen an C H 2 074 R 0 093 Hy f r a gt 0 09cm 5 5a C H 1 992 R 0 091 HVT f r a 0 04 cm b C H 2 102 R 0 1189 f r a 0 01 cm c a em makroskopischer Kapillarl ngenparameter a dr ckt die relative Bedeutung der Schwerkraft bezogen auf die Kapillarkraft aus wobei gro e Werte von a die Dominanz der Schwerkraft ber die Kapillarkraft anzeigen Das trifft insbeson dere auf grob texturierte und oder hochgradig strukturierte B den zu siehe Tabelle 5 1 Reynolds Elrick und Youngs 2002a Meist gilt 0 01 lt a cm lt 0 5 a ist vom theoretischen Ansatz her ident mit dem Kehrwert der im Infiltrations modell nach Green und Ampt auftretenden effektiven Wasserspannungshohe hs Differenz der beiden Wasserspannungen direkt an der Infiltrationsfront und im umgebenden trockenen Boden a hr he 0 Ein enger Zusammenhang besteht bei vielen B den auch mit der Lufteintritts hohe at hr Dh ha gt 0 Setzt man an Stelle der drei numerischen Konstanten in d
72. d anschlie ende Titration wird das Ammonium bestimmt Der anorganisch gebundene Stickstoff wird dabei nicht vollst ndig erfasst nur der bereits als Ammonium vorliegende Teil Um Nitrat und Nitrit auch zu bestimmen muss eine erweitere Methode angewandt werden siehe Vorschrift Bestimmung von Nges unter Einschluss von NO und NO Ger te Analysenwaage Aufschlusskolben Heizblock mit Absaugung Wasserdampfdestillator Titrator mit Glaselektrode Becherglaser Reagenzien konz Schwefels ure H3SO4 95 97 Siedesteinchen MERCK Katalysatortabletten 2 8 Titanoxid 1 8 Kupfersulfat 47 7 Kaliumsulfat 47 7 Natriumsulfat Natronlauge 32 470 g NaOH 1 000 L Deionat Borsaure 2 20 g HBO auf 1 000 L Deionat Bestimmung verschiedener Stickstoff Formen S 83 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Mischindikator 5 f r Ammoniaktitration Salzs ure in der Konzentration 0 01 molt oder 0 05 mol L Titrisol Durchf hrung des Aufschlusses Es werden je 0 5g bis 2g ofentrockene Boden oder Pflanzenprobe in einen Aufschlusskolben eingewogen m auf 0 0001 g genau Dazu werden 2 Siedesteinchen eine Katalysatortablette und vorsichtig 20 0 mL konz H2SO4 gegeben Nach der H2504 Zugabe werden die Kolben geschwenkt bis alles gut durchmischt ist Es ist einige Minuten zu warten dabei kann es bei kalkhaltigen B den zu leichtem Sch umen kommen Danach wird noch
73. d pg m V Formel 2 9 gilt ist Ms p pa V In dieser Gleichung ersetzen wir die Wassermasse durch die rechte Seite der Gl 1 3 und erhalten Wasseranteil 0 S 9 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 2 FESTSTOFFDICHTE TROCKENDICHTE UND PORENANTEIL 2 1 Feststoffdichte engl particle density ps Die Bestimmung erfolgt nach ONORM L 1068 1988 mit luftgetrocknetem Feinboden dessen Massenwassergehalt w entweder bekannt ist oder separat gemessen werden muss Die Feststoff dichte ist durch folgende Formel definiert 2 2 1 Ps V 2 1 ps gcm Feststoffdichte der Bodenprobe Im g Feststoffmasse der Bodenprobe V em Feststoffvolumen der Bodenprobe Ger te Pyknometer mit 50 ml Volumen und zugeh rigem Glasstoppel Waage Genauigkeit mindestens 1 mg entluftetes Leitungswasser Bunsenbrenner Exsikkator Vakuumpumpe Thermometer Genauigkeit mindestens 0 1 C Durchf hrung a leeres trockenes Pyknometer mit dem Volumen Vp 50 00 mL mitsamt dem dazugeh rigen Glasstoppel w gen mp und die Pyknometer Nummer Nr notieren b Pyknometer zu etwa einem Drittel mit luftgetrocknetem Feinboden Korndurchmesser lt 2 mm f llen und nochmals mitsamt dem Stoppel wagen Mp s w c Pyknometer mit entl ftetem Wasser bis gut zur H lfte f llen und ber einem Bunsenbrenner erw rmen Dabei muss darauf geachtet werden dass beim Aufkochen keine Boden Wasser Suspension herausspri
74. den einzelnen Fraktion Sand Schluff und Ton adsorbiert wird Am wahrscheinlichsten ist wohl dass es zum berwiegenden Teil in L sung bleibt und zum kleineren Teil von den Tonpartikeln adsorbiert wird doch f hren auch andere Annahmen nur zu marginalen Abweichungen vom theoretischen Wert von 0 0266 g in jeder Pipette Anhang 5 97 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN LITERATURVERZEICHNIS Boersma L 1965 Field Measurement of Hydraulic Conductivity Above a Water Table in Black C A ed 1965 Methods of Soil Analysis Physical and Mineralogical Methods Including Statistics of Measurement and Sampling Agronomy No 9 Wisconsin Soil Science Society of America Bouwer H 1978 Groundwater Hydrology London McGraw Hill Book Company Cerbe G Hoffmann H J 1994 Einf hrung in die Thermodynamik 10te Aufl Munchen Carl Hanser Verlag de Laeter JR B hlke J K de Bi vre P Hidaka H Peiser H S Rosman K J R Taylor PD P 2003 Atomic Weights of the Elements Review 2000 IUPAC Technical Report Pure Appl Chem Vol 75 No 6 pp 683 800 DIN 66111 1989 PartikelgroBenanalyse Sedimentationsanalyse Grundlagen Berlin Deutsches Institut f r Normung DIN 66115 1983 PartikelgroBenanalyse Sedimentationsanalyse im Schwerefeld Pipette Verfahren Berlin Deutsches Institut f r Normung Elrick D E 2002 Reynolds W D 1992 Infiltration from Constant Head Well Permeameters and Infiltrometers In Topp G C Hrsg 1992 Adv
75. der Urprobe Masse Mes mit 100 00 g in ein Wageschiffchen einzuwagen Fur das Absetzverfahren sind gut 20g in das 2 mm Sieb zu leeren und durch Handsiebung etwaige Grobbodenpartikel abzutrennen Vom Siebdurchgang sind 20 00 g mit der Analysen waage auf 10 g gewogen in ein W geschiffchen einzuw gen Masse mw Bodeneinwaage in einen Absetzzylinder kippen und Dispergiermittell sung zusetzen c a 250 mL f r die Feinsiebung und c b 50 mL fur das Absetzverfahren mindestens 8 Stunden stehen lassen rund 200 mL entionisiertes Wasser zusetzen Zylinder mit Gummistopfen verschlie en in den Uberkopfschiittler einspannen und 6 Stunden sch tteln Gummistopfen ffnen und anhaftende Bodenpartikel mit der Spritzflasche in den Zylinder sp len Korngr enanalyse S 23 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 3 5 Nasssiebung des Feinbodens Die Nasssiebung des Feinbodens dient zur Bestimmung des Sandanteils am Feinboden und zur welteren Unterteilung der Sandfraktion Bei Boden mit geringem Grobkornanteil bei denen eine Grobsiebung unterblieb erfolgt auch die Aufteilung der Gesamtprobe in Grob und Feinboden anteil Gerate und Reagenzien Spritzflasche mit Leitungswasser gef llt Schale Siebsatz 2 0 mm 1 0 mm 0 63 mm 0 20 mm 0 125 mm 0 063 mm R ttelger t 6 Abdampfschalen mit Nummern versehen Trockenschrank Durchf hrung a 0 063 mm Sieb auf das R ttelger t aufsetzen
76. der mit der nun teilweise entw sserten Bodenprobe im Trocken schrank bei 105 C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und gewogen Mst s Auswertung Vorweg ist eine wesentliche Kontrolle durchzuf hren Die durch die Wasserdichte dividierte Mas sendifferenz zwischen der voll ges ttigten Probe und der teilentw sserten Probe nach der letzten Druckstufe muss gleich dem gesamten abgegebenen Wasservolumen sein Mges MSt s es STW Alss lt 0 2 mL E Pmo AV ces mL Differenz zwischen der Messpipettenablesung am Ende und zu Beginn plus s mtlicher abgezogener Volumina AV ges gt Vpip Ende Vrip ot LAV Vrip Ende mL Messpipettenablesung am Ende nach der letzten Druckstufe Veip al mL Messpipettenablesung zu Beginn vor Aufsetzen der gesattigten Probe xX AV mL Summe samtlicher mit der Einmalspritze abgezogenen Volumina Mees Masse des Stechzylinders mit der vollgesattigten Bodenprobe zu Beginn dee g Masse des Stechzylinders mit der teilweise entw sserten Bodenprobe am Ende omo g mL Dichte von Wasser kann konstant mit pio 1 00 g mL angenommen werden Aufgrund der diversen Uberbestimmungen hat man fiir die Auswertung der einzelnen Druckstufen bestimmte Annahmen zu treffen Wenn man den Versuchsfehler eher der Phase von der Wagung im gesattigten Zustand bis zur ersten Druckstufe und weniger den Verdunstungsverlusten zuschreibt dann ist vom Wasseranteil am Ende des Versuches Ognde auszugehen Dieser errec
77. dispergierte Probe im Absetzzylinder in kleinen Mengen auf das Sieb leeren am Sedimentationsgef haftende Bodenpartikel mit der Spritz flasche auf das Sieb sp len und mit einem Wasserstrahl durchschwemmen Ablauf wird ver worfen b Siebr ckstand 0 063 mm mit der Spritzflasche in eine Schale sp len c kompletten Siebsatz f r die Nasssiebung des Feinbodens 2 0 mm 1 0 mm 0 63 mm 0 20 mm 0 125 mm 0 063 mm auf das R ttelger t aufsetzen und die Bodenprobe aus der Schale auf das 2 mm Sieb leeren d Sp lkopf aufsetzen und mit der Nasssiebvorrichtung so lange r tteln bis keine Partikel mehr durch die Siebe fallen und der Ablauf klar st Das kann wenige Minuten aber auch bis zu einer Stunde dauern Ablauf wird wieder verworfen e einzelne Siebr ckst nde werden mit der Spritzflasche von der Siebober und unterseite in zuvor gewogene Abdampfschalen msc gesp lt und im Trockenschrank bei 105 C bis zur Massenkonstanz etwa ber Nacht getrocknet f Schalen aus dem Trockenschrank stellen rund eine Stunde frei stehend ausk hlen lassen und schlie lich w gen msch s w i Anmerkung Bei der Feinsiebung wird zuerst die Fraktion d lt 0 063 mm abgeschieden weil Bodenproben mit h heren Schluff und Tonanteilen oft die Siebe verlegen und bei der Nasssiebvorrichtung zum berquellen f hren Dies kann bei der manuellen Sp lung mit etwas Vorsicht vermieden werden 3 5 1 Auswertung Um die Masse eines bestimmten
78. drei Nachkommastellen genau angeben was gem ISO TR durchaus gerechtfertigt ist gen gt eine einfache Linearinterpolation nicht Statt dessen st in Betracht zu ziehen dass die Temperatur und die dynamische Viskosit t nach den Gesetzm igkeiten der Natur in funktionalem Zusammenhang stehen der f r die Interpolation benutzt werden kann F r Fl ssigkeiten im Bereich 0 C lt t lt 100 C t in C bzw 273 15K lt T lt 373 15K T in K kann man laut Truckenbrodt 1980 ansetzen rer _ APL T Tp E Te Ta Ny Ta bzw ID T Tg To Tr APT Tp y Pars Dynamische Viskositat bei gegebener Temperatur Anhang S 87 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN mo Pa s Bezugsgr e dynamische Viskosit t bei gew hlter Bezugstemperatur Tp Ta Konstante aus Messungen ermittelt f r Wasser Ta 506 K TB Konstante aus Messungen ermittelt f r Wasser Tg 150K T vorgegebene Temperatur 7 K Bezugstemperatur F r die gew hlte Bezugstemperatur 7 0 C bzw 273 15K gibt Truckenbrodt einen Wert von m 179 3x10 Pas an F r die dynamische Viskosit t des Wassers bei einer beliebigen Tempera tur folgt hierf r 2 506 506 u 5 N De SE Gre 150 273 15 E y Pars dynamische Viskosit t bei gegebener Temperatur 7 K vorgegebene Temperatur Da die Temperatur f r die Werte in der ISO TR 3666 angegeben sind in der obigen Formel jedoch Kelvin einzusetzen sind 1st folgende Umrechnung nac
79. ds tzlich sind beim Hantieren mit konz H2504 Handschuhe und Schutzbrille zu tragen a Titrimetrische Bestimmung Das Becherglas wird auf den Titrator gestellt und mit der Ammoniumeisen II sulfatl sung titriert Methode 5 Dabei kann Ferroinl sung als Indikator verwendet werden um den Umschlagspunkt zu beobachten Der Umschlag erfolgt von dunkelgr n nach rotbraun Es ist darauf zu achten dass die Einfulloffnungen an der Bezugselektrode w hrend der Messung ge ffnet sind Pro Probendurchgang m ssen ein oder zwei Blindwerte bestehend aus s mtlichen Chemikalien ohne Probe mitgemessen werden Wird bei einer Probe mehr als 75 der K2Cr207 L sung ver braucht ist diese mit geringerer Einwaage zu wiederholen Doppelbestimmungen werden grunds tzlich empfohlen Die Probenl sungen m ssen in einem Kanister der speziell f r Abf lle der Cors Bestimmung bereit gehalten wird gesammelt werden Die Goldelektrode ist trocken die Bezugselektrode mit geschlossenen Einf ll ffnungen in Deionat aufzubewahren Es ist au erdem darauf zu achten dass der Kolben des Titrators keine Luftblasen enth lt Sicherheitshalber sollte zu Beginn des Messdurchgangs ein oder zwei Mal die Titrierl sung durchgesp lt werden wobei der Dosierschlauch in die Vorratsflasche taucht b Photometrische Bestimmung Der Oxidationsvorgang unterscheidet sich leicht von dem oben angegebenen und f r die titri metische Methode verwendeten Es wird nur mit 15 0 mL konz H
80. e osos zo oof 2 umso seo Tou esse ssi eo o e 5 Fqureala oi Leen Leo osi oz E sleyas 9SSEIN 3 19 UBUasseln 56 u ebeemulauspog Susy90 1 yn asseyW ONNEGAISNISS J9 SJOY y J9119Q 1899 09 0p 013 e1619g uajepauwyeujuy 0 Z0 000Z we waisAjeue 000Z rE0 JOq87 Jawunuusqoid N 0 gt ueu poqqo19 19 Z ey9sab ASA TWNVNASSQUONYOM SE APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Ton Schluff Sand Kies Grus fein mittel grob fein mittel grob fein mittel grob KORNGROSSENVERTEILUNG Probe ClArkKla 8 0 90 theses EC E Ka R ETS EE RER BIER ze EE See Be RE Massenanteil p Wu O AEREAS CREEN Peer eee eee TAREA ERE NEEN ATAR EEE AEREO ER PEREA PEREA EE o Sol nn ll 0 0020 0 0063 0 020 0 063 0 20 0 63 2 0 6 3 20 63 Korndurchmesser d mm de 14 1 mm dun ss 0 362 mm Us dgp dy 39 0 C da dodo 2 3 OVZ 18 d 0 057 mm dpe 100 mm j 100 O Bergital E10 40 60 y CiArkkla 8 0 Se 90 O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Schluff in Osterreichisches Texturdreieck nach ONORM L 1050 Korngr enanalyse S 33 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 4 BESTIMMUNG DER MATRIXPOTENZIAL WASSERANTEIL BEZIEHUNG IM LABOR Fur den niederen Wasserspannungsbereich wird das Kapillarimeter nach Fischer verwendet Ob wohl dieses bis zu einer Wasserspannungsh he von rund 8m einsetzbar ware wird es wegen der beschr nkten Laborraumh he nur bis 1 5 m verwendet Eine Aussch p
81. e berechnet sich der Kalkgehalt wie folgt w CaCO Vio oa Ms 7 Tabellenwert Van mL abgelesenes CO2 Volumen ms gx10 Masse des Bodens Genauigkeit 0 1 mg Das Ergebnis ist auf zwei signifikante Stellen anzugeben und auf ofentrockenen Boden zu beziehen Bestimmung von Carbonat S 71 IHLW WAU BOKU WIEN APPLIED SOIL PHYSICS Do Ul INyeJoduro 9SYIY IP NDIDA WOT Ul yoniq 9SYIV AfeJuozL oy EE EE FONC ENN EC LINE ICONK CSN TVE ISCH IDEA ETA GAZE ILE SOLE VOICIE8SICIELIEICIIE CSICITPIEITEIE OCICIOLIE 66SE Eberron oo Lo 5 cae ee oes Gerber ste oe et E06 zone ae LL pon loe sc 18 lose LE 582 SL 9 ELE Er ELL 112 00 o Le 99 nose 695 ase lor Le pza se soo rol ews use cone 1 or exer Nowe 861 Le so Ss lr EL Ec LLE 19 Er m z ns Lot oros seer zor 1 pus sele La cone sweeten za ose NL 84 401991 SL SL Le ee beor or Pto ron exe ec 268090 se sE co e LE 96 Si e rose Es e re e OTB LE AL LL roze PS LE pd SOT A oxoror 6so sror cor ozor SU soor ese Et eL 6els6E ros ezo oe LE po Suele pose Ese exe rs 1 Le LL BEER bt EUICOI e 0 LO GU FO LO O STO UD ot e eg 16 st ot ze oGE soe rele 2 sk rae prir SE1E PZIs 1 EOL OP NO eoor ssor erorbeorIsor OP coor coarser LL o rot os Lt 16 ose rose e zune recherche SD A a VALE LIDO S lr EI CI DOE LO DO SO Sos CO cor 10100 066 Lec soso Sor ros Ez 16 oor oo EE SS PE ET EEE so co sor LO so ESO ror or EES oserlier oz EEGEN 6 oxo Lo eve Es rox esc DSC ceca cer pocr np PATH EL 191 STE SETH
82. e der Verpackungsangabe und der Molek lmasse so gering dass sie vernachl ssigt werden k nnen und im Weiteren von einer L sung mit 44 608 g Na4P207 10 H2O gem der ONORM Angabe ausgegangen wird Im sp ter aus dem Absetzzylinder entnommenen Pipettevolumen sind Wasser Boden und Natrium pyrophosphat enthalten wovon das gesamte Wasser durch Eindampfen verloren geht Weiters wird angenommen dass das in der Eindampfschale wieder zum Feststoff erstarrte Natriumpyrophosphat w hrend des Ausk hlens im Gegensatz zum Boden keinen Wasserdampf aus der Luft aufnimmt F r die Ber cksichtigung der Masse des Dispergiermittels in der Eindampfschale ist daher nur der Massenanteil des Natriumpyrophosphats heranzuziehen F r die Berechnung des Anteils des Natriumpyrophosphats am Molek lverband werden die Atom massen der IUPAC Empfehlungen von 1986 Periodensystem der Elemente zitiert von Jakubke und Karcher 1998 verwendet was den Quotienten 265 894 446 034 0 5961294 ergibt Es wird nun angenommen dass das Verh ltnis zwischen dem Natriumpyrophosphat Anteil und dem Wasser Anteil im Produkt der Fa MERCK diesem Verh ltnis entspricht In einem Liter der Dispergierl sung die 44 608 g NasP207 10 H20 enth lt ist demnach 44 608 g x 0 5961294 26 592142 g Natriumpyrophosphat enthalten Werden dem Boden im Absetzzylinder 50 mL von dieser L sung zugesetzt entspricht das einer Masse von 26 592142 g 1 000x 10 mL x 50 0 mL 1 3296071 g We
83. e Abhangigkeit vom Mischungsverhaltnis Die Messung in 0 01 moll CaCL L sung ist vom Mischungsverh ltnis weitgehend unabh ngig Bei der Angabe des Ergebnisses ist die Art der Suspension 0 01 mol L CaCl oder H20 in welcher der pH gemessen wurde anzuf hren Gerate Feinschnellwaage auf 10 mg ablesbar oder Volumsloffel f r 10 mL Becher aus Kunststoff hohe Form ca 50 mL Volumen oder entsprechende Reagenzglaser Messgefa oder Dosiereinrichtung f r 25 mL elektrometrisches pH Meter mit Glaselektrode Reagenzien aqua dest 0 01 mol L CaCh L sung 1 47 g CaCly 2 H2O p a in aqua dest zu 1 000 L l sen Pufferl sungen zur Eichung des pH Meters es wird empfohlen k ufliche L sungen gem Anweisungen des Ger teherstellers zu verwenden z B Pufferl sung pH 4 0 und Pufferl sung pH 7 0 Durchf hrung Der Feinboden wird im Massen oder Volumenverh ltnis 1 2 5 bei Humusb den 1 5 mit der 0 01 moll CaCl gt L sung oder aqua dest in einem Becherglas Reagenzglas versetzt 10 g oder IO mL Boden und 25 mL L sung gut durchmischt und ber Nacht stehen gelassen Am n chsten Morgen durchmischt man neuerlich gut und l sst den Boden kurz absetzen Bei hohen Genauig keitsanspr chen ist die Absetzzeit zu standardisieren Der pH Wert wird mit dem pH Meter gemessen das mit den Pufferl sungen geeicht wurde Der pH Wert darf erst nach dem Erreichen des Stillstandes der Anzeige abgelesen werden G
84. e der trockenen Probe ergibt sich die Masse des verdunsteten Wassers my Mp stistw Mp Mu Mu st s Dieser Wert dividiert durch die Dichte des Wassers py ergibt das Volumen des Wassers V Bezogen auf das Volumen der Bodenprobe Stechzylindervolumen Vs l sst sich der Wasseranteil in em jem ermitteln bzw durch die Multiplikation mit 100 in Prozent Vo _ Mp Sttstw MD my Musstts eg Pw Vsi mMp sttstw g Masse des Stechzylinders samt 2 Deckeln und feuchter Bodenprobe mp g Masse der beiden trocken gewischten Deckel mu g Masse des Metalluntersetzers oder der Abdampfschale Mu stts w g Masse des Stechzylinders mit der feuchten Bodenprobe samt Untersetzer Mmu sts g Masse des Stechzylinders mit der ofentrockenen Bodenprobe samt Untersetzer wl gcm Dichte des Wassers im Bereich 0 C lt t lt 32 C kann die Dichte konstant mit Pw 1 00 g cm gesetzt werden Der Fehler bleibt hierbei unter 0 5 F r einen genaueren Wert von pw siehe Tabelle 12 4 Vs cm Volumen des Stechzylinders Gesamtvolumen der Bodenprobe Vs V 1 2 2 Indirekte Ermittlung aus dem Massenwassergehalt und der Trockendichte Mit der Kenntnis oder der Absch tzung der Trockendichte kann man den Wasseranteil 9 aus dem Massenwassergehalt w ermitteln Dazu benutzen wir vorerst die Bestimmungsformel der Dichte von Wasser Pa Gs um die Wassermasse auszudr cken durch my Ha fe 1 3 Nachdem weiters w m m Formel 1 1 un
85. egebenenfalls ist eine Temperaturkorrektur vorzu nehmen Zwischen allen Messungen ist die Glaselektrode mit aqua dest abzusp len und falls notwendig mit s urefreiem Papier vorsichtig von eventuell vorhandenen hauchartigen berz gen toniger Suspension zu reinigen Anmerkung Die Zeit bis zur konstanten Anzeige ist im stark sauren Bereich relativ kurz Sie steigt gegen den Neutralpunkt hin merklich an ab welchem sich das Potenzial viel langsamer einstellt Vorsicht vor Messfehlern durch zu fr hen Abbruch der Messung Bestimmung des pH Werts S 73 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 9 BESTIMMUNG DER ELEKTRISCHEN LEITFAHIGKEIT Die elektrische Leitf higkeit x ist ein Summenparameter fur dissoziierte Stoffe gel ste Salze Ihre Gr e h ngt von der Konzentration und dem Dissoziierungsgrad der Ionen von der Temperatur und von der Wanderungsgeschwindigkeit der Ionen im elektrischen Feld ab Bei Bodenuntersuchungen gibt die Leitf higkeit Hinweise auf den Anteil l slicher Salze und somit auf das osmotische Poten zial und auf das landwirtschaftliche Nutzungspotenzial von B den Die Bestimmung der elektrischen Leitf higkeit erfolgt im w ssrigen Bodenauszug Die elektrische Leitf higkeit ist zum Salzgehalt der Bodenl sung direkt proportional F r gr ere Werte ist der Messbereich in Millisiemens je Zentimeter mS cm zu w hlen f r kleinere f r Bodenextrakte blich Werte ist der Bereich Mikrosiemens pro Zentimeter
86. eichung f r den Poren Trockendichte pa und Porenanteil np S 15 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN anteil n Gl 2 10 liefert Ms Ms Ps Pa Pe FC o Ps op gem 0 mV d Ms 1 Ps De Pa Pa Anmerkung Die Anmerkung fur die Feststoffdichte ps gilt auch f r den Porenanteil np Eine direkte Bestimmung von np w re z B durch Lufttrocknung CO gt Sp lung im Exsikkator W gung Aufs ttigung im Exsikkator und erneute W gung oder mit einem Luftpyknometer durchzuf hren S 16 Trockendichte pg und Porenanteil np APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 3 KORNGROSSENANALYSE Die Bestimmung erfolgt in Anlehnung an die ONORMEN L 1061 1 2002 und L 1061 2 2002 Die Analyse dient der Bestimmung der Massenanteile des Grobbodens und der Feinboden K r nungsgruppen Korngr enklasse Sand S Schluff U und Ton T von Mineralb den Als Fein boden wird der Siebdurchgang lt 2 mm bezeichnet der R ckstand als Grobboden oder Boden skelett Tabelle 3 1 Beurteilung des Grobbodenanteiles gesch tzt nach NORM L 1050 1994 Bezeichnung gesch tzter Anteil des Bodenskelett volumens am Bodengesamtvolumen in geringer Grobanteil 1 bis inkl 10 m iger Grobanteil ber 10 bis inkl 20 hoher Grobanteil ber 20 bis inkl 40 sehr hoher Grobanteil ber 40 bis inkl 70 vorwiegender Grobanteil ber 70 Tabelle 3 2 Korngr Benklassen des Grobbodens nach NORM L 1050 1994 Bezeichnung Kurzzeichen Bezeichnung Kurzzeichen
87. eitintervall atista TI geometrisches Verhaltnis H R SE BUN HIR Absenkrateq As At ors Fluss Q q Ares Qltemis Formfaktor C f HIR Soil Type Ca ooo o Ba G e Ha S T 2 H Hz Ha Hi R H1 Ca Ha C 1702 H C gt d R Co C J J QA R C1 C gt 2 H Ha Hz Hy R Hy C2 Ha C4 221 2H R C C Koeffizienten Zu Koeffizienten beide Messreihen gemeinsam kis G2 Q2 G1 Q Pm J Qi Ja Q2 feldges ttigte Matrixfluss SE genparameter Wasserspan 2 nungsh he doem SE Kis a Kts Om h 1 a dm kis 21 H 1 R C 21 Hla RE SS Hio tn A 2mT H m R C a 211 H Version 2011 11 29 INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN Situationsbeschreibung Lageplan Bodenprofil P oO al O O N H D E O N O Bodentextur struktur Kategorien und zuzuordnender Kapillarlangenparameter o Reynolds Elrick und Youngs 2002a Bodentextur und struktur Kategorie a cm Kurve Nr Verdichtete strukturlose tonige oder schluffige Substrate Diese Kategorie trifft oftmals auf Deponieabdeck oder dichtungs schichten limnische oder marine Sedimente zu 0 01 3 Boden die sowohl fein texturiert tonig oder schluffig als auch unstrukturiert sind k nnen auch einen gewissen Feinsand Anteil aufweisen 0 04 2 Die meisten strukturierten Boden von Tonen bis z
88. en Vp entspricht Vp Vy sat Dann l sst sich der Porenanteil n angeben durch Meses MSt s I ER I usat PH20 M TE nr n em em Porenanteil entspricht ann hernd dem Wasseranteil bei Volls ttigung Vp cm Porenvolumen entspricht ann hernd dem Wasservolumen bei Volls ttigung Anmerkung Das Haupteinsatzgebiet von Filternutschen ist die Filtration in der Chemie Dementsprechend ist die Porositat im Allgemeinen und die der Filterplatten im Besonderen in 6 Klassen eingeteilt die sich an der Feinheit der bei der Filtration zur ckzuhaltenden Stoffe orientieren und durch die Porenweite festgelegt sind F r die bodenphysikalische Anwendung ist nicht die Porenweite ent scheidend sondern der Lufteintrittspunkt der Glasfilterplatten Ausgehend vom Gesetz f r die kapillare Steigh he in zylindrischen R hren hy COS a pg dx Ak m kapillare Steigh he o Nm Oberfl chenspannung z B Luft Wasser o 0 073 N m bei 20 C Lol kgm Dichte der Fl ssigkeit dk m Durchmesser der Kapillare a rad Benetzungswinkel erh lt man mit den Werten py 20 1000 kg m o 0 073 N m und g 9 81 m s und voller Benet zung von Glas mit Wasser cos a 1 als Faustformel f r die Lufteintrittsh he Matrixpotenzial Wasseranteil Beziehung 8 37 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN he 3 0 cm d mm he cm Lufteintrittshohe jene Hohe einer an der Filterplatte hangenden Wassers ule ab der der Wa
89. en beruht treten Abweichun gen auf Der Unterschied sollte jedoch weniger als 5 betragen p Sand Feinsiebung u p Sand pipettierung lt 5 Bei gr erem Unterschied ist das Absetzverfahren zu wiederholen Wird das Ergebnis des Absetz verfahrens best tigt ist die Feinsiebung zu wiederholen Die gesamte Abweichung zwischen Siebung und Absetzverfahren wird als Fehler der ersten Pipette interpretiert und der Prozentwert f r die Sandfraktion aus dem Absetzverfahren verworfen Korngr enanalyse S 29 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Die weiteren Pipetten ergeben gem Formel 3 5 folgende prozentuellen Massenanteile am Fein boden Ms w x5000 2 lt i lt n p d lt der i prozentueller Massenanteil der Fraktion d lt de am Feinboden 2 mm gt d mpr deri 8 lufttrockene eingedampfte Bodenmasse einer bestimmten Pipette mit dem Grenzdurchmesser dgr i Msiw g lufttrockene Bodeneinwaage f r das Absetzverfahren in etwa 20 00 g In 1 Anzahl der Pipettierungen n 4 N p Ton MPR 0 002 mm Der Tonanteil betr gt S Xx5000 Ms w p Ton prozentueller Massenanteil der Tonfraktion am Feinboden MPR 0 002 mm g lufttrockene eingedampfte Bodenmasse der letzten 0 002 mm Pipette Msiw g lufttrockene Bodeneinwaage f r das Absetzverfahren in etwa 20 00 g EE em oo eeneg EE und der Schluffanteil 9 7 of 0 0 0 p Schluff prozentueller Massenanteil der Schl
90. en drei Funktionsgleichungen 5 5a bis c von Zhang Groenevelt und Parkin drei Koeffizienten ao a und a2 erh lt man als verallgemeinerte HIR Y Funktion H R AR Fari z mit den Koeffizientenwerten f r die drei unterschiedlichen Bodenbedingungen die durch den makroskopischen Kapillarl ngenparameter ausgedr ckt werden Funktion do ay ar f r die Bodenbedingung a 2 074 0 093 0 754 a gt 0 09 cm 1 992 0 091 0 683 a 0 04 cm c 2 102 0 118 0 655 a 0 01 cm Wertepaare der drei Funktionen sind im Arbeitsblatt Ermittlung des C Faktors auf S 63 zu fin den Der G ltigkeitsbereich dieser Beziehungen hinsichtlich der geometrischen Gr en ist durch die Ungleichungen 1cm lt R lt 5cm 0 5cm lt H lt 20cm und 0 25 lt H R lt 20 eingeschr nkt Wich tig ist der Verweis von Reynolds und Elrick 2002 dass die beiden letzten Kategorien der Tabel le 5 1 durch die Funktion 5 5a abgedeckt sind daher auch der G ltigkeitsbereich a gt 0 09 cm und nicht 0 12cm und dies die bevorzugte Funktion f r die meisten nat rlichen Bodentexturen und strukturen ist Der Kategorisierung in Tabelle 5 1 ist generell der Vorzug gegen ber der Legende in der Fig 45 SoilMoisture Equipment Corp 1986 einzur umen S 56 Guelph Permeameter APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Bemerkenswert ist dass Reynolds und Elrick 2002 die Zuordnung der drei Funktionsgleichungen zu den in der Gebrauchsanleitung SoilMoisture Equipment
91. enen Bodenprobe nur bei Grobbodenanteil U er A ee u N ae al 22 3 4 2 Ansetzen der Proben f r die Feinsiebung und f r das Absetzverfahren 23 323 Nasssiebune des al ET 24 Sech AUS 045 811090 eaa 24 3 6 Pipettiervertahren nach Assis 28 4 BESTIMMUNG DER MATRIXPOTENZIAL WASSERANTEIL BEZIEHUNG IM Egeter ee 34 4 1 Kapillarimeter nach Fischer f r den niederen Bereich 34 4 2 Druckplattenapparat f r h here Wasserspannungen occcccnnncccnnnononnnnnnnonnnnnnonanonacnonnnnnncnnnns 39 5 BESTIMMUNG DER WASSERDURCHLASSIGKEIT cccccscsssssssssesescsessseseseseseesescsesesesees 41 5 1 k Wert Bestimmung im Labor Methode mit aufsteigendem Wasserspiegel 41 5 2 k Wert Bestimmung im Feld Dopnpelong Iotltrometer 43 S 2 Inhaltsverzeichnis APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Daly o AA E 44 9 2 2 EE 48 3 3 melph Permeameter 05 sii ce e 50 6 AGGREGATSTABILITA Tiara E 65 Te BESTIMMUNG VON CARBONAT Ze a ce 66 8 BESTIMMUNG DES PH WERTS usa 73 9 BESTIMMUNG DER ELEKTRISCHEN LEITF HIGKEIT c coononncononicicinicicioninicnononocanocnnononos 74 10 HUMUSBESTIMMUNG DURCH NASSONIDATIION nenn 15 11 GEHALT AN VERSCHIEDENEN N FORMEN ssccssssccessececcsscccseeccessececesseesesenecessnees 78 11 1 Bestimmung des Gehalts an mineralisiertem Spcketoft 78 11 2 Bestimmung des Ammoniumgehalts als Indophenol ooonoooo oooocnnccnnncnnnnnannnanononononnnnnos 82 11 3 Bestimmung des Gehalts
92. eometrisches Verh ltnis H R SE a E HIR 3 00 Absenkrate g As At q cm s 0 0007 0 0042 Fluss Q q Ares Q cm s 0 0175 0 1047 Formfaktor C f H R Soil Type C 1 212 1 952 EES e g 1 01 z nm 2H Hz Ha Hy R Hy Ca Ha Ch RA H C2 2th R CC pag DC R C1 Co 2 Hy Ha Ha H1 R Hy Ca H2 C1 2 8T 2H R C2 C Koeffizienten EEN E Koeffizienten a 0 001814 0 038849 038849 J2 0 012030 beide nn beide Messreihen getrennt yon J1 Q1 J2 Qo a es TEE 2 2E 05 1 08E 05 3 34E 05 Durchl ssigkeit Matrixfluss DE E E e E 8 potenzial dm cm s 5 8E 04 5 5E 04 2 70E 04 8 34E 04 genparameter Wasserspan nungsh he EE See Kis kis Om h 1 a dm Kis 21 H 1 R C 21 Hla RE ES H a di 2177 H 11 R C a 2 H S 64 Guelph Permeameter APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 6 AGGREGATSTABILITAT Diese wird nach der Methode von Kemper und Koch 1966 in modifizierter Form bestimmt Gerate und Reagenzien Siebtauchapparat bestehend aus einer Wanne L 32cm B 26cm H 10cm einer Wipp vorrichtung mit elektrischem Antrieb f r zwei Becherreihen wobei pro Reihe drei Becher ein geh ngt sind Auf die Wanne wird ein Deckel mit 6 runden Ausnehmungen aufgesetzt in denen Siebhalterungen stecken Die Siebhalterungen sind so angeordnet dass jedes Sieb in den darun ter liegenden Becher hineinreicht Die Siebhalterung hat einen Innend
93. er Unterkante der Bodenprobe eingef llt Die Bodenprobe wird langsam durch etappenweises Anheben des Wasser spiegels um jeweils 0 5 cm ges ttigt und schlie lich etwa 2 mm berstaut W hrend dieses Vor ganges sollte die Bodenluft nach oben m glichst langsam entweichen Die Zeitabst nde sind dabei von der Bodenart abh ngig sandige B den kurze Zeitabst nde tonige B den l ngere Zeitab st nde Nach der vollst ndigen S ttigung wird der Wasserspiegel in der Wanne bis ca 0 5cm unter die Oberkante des aufgesetzten Stechzylinders erh ht und mittels einer Mariotteschen Flasche auf dieser H he m glichst konstant gehalten Messvorgang Gemessen wird die zeitliche nderung der Wasserspiegelh he im Stechzylinder zur Wasserspiegel h he in der Wanne Die Messung erfolgt von einer Referenzh he Messschiene durch Abstich messungen mit einer Schublehre Die Genauigkeit der Ablesung muss 0 01 mm betragen vel Skizze k Wert Bestimmung im Labor mit aufsteigendem Wasserspiegel S 41 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 1 Messung W zur Zeit ti gt ha W zur Zeit ti hi1 2 Messung W zur Zeit tp gt ha W zur Zeit bh hi gt Da der Au enwasserspiegel in der Wanne m glichst konstant gehalten werden sollte ist im Allge meinen Rai han Auswertung k cm s Durchl ssigkeitsbeiwert bei S ttigung L cm H he des Stechzylinders bzw der Bodenprobe lb s Zeitpunkt der zweiten Ablesung ab Be
94. er Wassergehalt des lufttrockenen Bodens in der Auswertung herausk rzt 12 4 1 Zerkleinerung von Aggregaten Da einzelne K rner mitunter eine geringere Festigkeit als Aggregate haben k nnen ist es nicht m glich zwischen Prim rteilchen und Aggregaten mit letzter Genauigkeit zu unterscheiden Hartge und Horn 1989 Das f hrt dazu dass besonders die Menge an Ton die gefunden wird stark von der Art der Aggregatzerst rung bzw der Dispergierung abh ngig ist Aber auch am anderen Ende des K rnungsspektrums k nnen Schwierigkeiten auftreten z B wenn in der Kiesfraktion angewit terte K rner zerfallen Hartge und Horn erw hnen weiters dass bei der sogenannten Kulturtechnischen K rnungsanaly se nur mit destilliertem Wasser dispergiert wird weil der dabei erhaltene Tongehalt im Hinblick auf die Beurteilung von Dr nma nahmen aussagesicherer ist als der h here Tongehalt nach st rker er Dispergierung Umgekehrt ist der so erhaltene Tongehalt wenig aussagefahig 1m Hinblick auf Konsistenz oder Zusammenh nge mit dem Kationenaustausch des Gesamtbodens Ein besonderes Problem bieten B den mit hohem Gehalt an wasserl slichen Salzen Je nach der Fragestellung ist zu entscheiden ob das Salz vor der Analyse ausgewaschen werden muss oder nicht Hohe Salzgehalte halten die Tonfraktionen geflockt lassen den Boden also grobk rniger erscheinen Die Zerlegung der Aggregate kann grunds tzlich rein mechanisch z B manuell mit Reibschale u
95. erschmiert werden Die Platte mit Matrixpotenzial Wasseranteil Beziehung S 39 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN der Bodenprobe wird nun in den Drucktopf auf den Distanzhalter oder auf die eingeschraubten Konsolenstiicke gelegt und mit dem Wasserableitschlauch verbunden An der Aufenseite der Durchf hrung wird ebenfalls ein St ck Schlauch aufgeschoben und in ein Kontrollgef gef hrt das mit etwas Wasser gef llt und gewogen wurde und als Verdunstungsschutz abgedeckt wird Nachdem der Drucktopf fest verschlossen worden ist diagonales Andrehen der Schraubbolzen mit Drehmomentschlissel wird der Druck langsam bis zur gew nschten Druckstufe erhoht und an schlieBend konstant gehalten Das aus dem Boden gedr ckte Wasser wird ber die Platte und den Ableitschlauch aus dem Drucktopf geleitet und im Kontrollgef gesammelt Je nach Bodenart und Druckstufe wird unterschiedlich viel Wasser abgegeben Das einzustellende Matrixpotenzial bzw die Kraft mit der das Wasser 1m Boden festgehalten wird entspricht erst dann dem angelegten Gas druck im Drucktopf wenn kein Wasser mehr austritt und damit ein stationarer Ruhezustand erreicht ist Das wird durch Wagung des Kontrollgef es berpr ft und kann bei hohen Druckstufen einige Wochen dauern Wird keine Gewichtszunahme mehr festgestellt wartet man noch zwei Tage zu reduziert dann den angelegten Druck bis zum Luftdruck und ffnet den Drucktopf Hierauf wird die Bodenprobe vorsichtig von der
96. ertung der Methode unter allgemeineren Bedingungen stammt von Reynolds und Elrick 1985 und gilt unter folgenden Annahmen die Formel gilt erst ab Erreichen eines ann hernd station ren Flie zustandes das por se Medium ist homogen isotrop und starr und Guelph Permeameter S 53 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN es liegt ein unendlicher rotationssymmetrischer Halbraum vor an dessen u erem Rand best ndig das Matrixpotenzial Am herrscht F r diese Bedingungen geben die beiden Autoren folgende Beziehung an 2m H 2m H Q SS gt kgs nR kat T On 5 2 O m s quasistation rer Fluss O q Ares A m Wassertiefe im Bohrloch C 1 Formfaktor primar vom Verh ltnis H R bzw der Geometrie und sekundar von bestimmten Bodenbedingungen abhangig Der C Faktor wird aus dem Dia gramm Fig 45 der Gebrauchsanleitung SoilMoisture Equipment Corp 1986 bzw der Abbildung 5 6 entnommen ks mg Durchlassigkeitsbeiwert unter feldgesattigten Bedingungen R m Bohrlochradius bei der Standard GPM Ausr stung ist R 3 0 cm 0 n m s Matrixflusspotenzial definiert als n f k hm dim Amo Die Bezeichnung Matrixflusspotenzial wird von W R Gardner bereits 1958 verwendet m als Integral der Beziehung k Am in der Mathematik unter der Bezeichnung Kirchhoff Transformation bekannt ist eine f r die numerische Beschreibung des Infiltrationsvorganges vorteilhafte Gr e Elrick und Reyn
97. eststoff bzw Trockenmasse der eingewogenen feuchten Bodenprobe Msiw g Einwaage Masse der feuchten Bodenprobe Setzt man die Dichte beider Fl ssigkeiten mit der von Wasser an l sst sich das Volumen des Mex M My Extrakts Ve wie folgt berechnen Vex PE D de o i MBeL MBe MBeL Bo MBeL wer Ex Pw Vex mL Volumen des Extrakts wobei dem Extrakt die Dichte von Wasser unterstellt wird PEx Pw 1 00 g mL Bers g Masse des Beh lters mit Extraktionsl sung me g Masse des Beh lters meso g Masse des Beh lters mit Extraktionsl sung und feuchtem Boden ow g mL Dichte von Wasser wird mit py 1 00 g mL angenommen Ms w Die Feststoffmasse erhalt man mittels Gl 2 2 m we MBeL Bo MBeL aus Ms a u Das Photometer gibt den Nitratgehalt als Massenkonzentration bzw Partialdichte c NO in mg L an Die Werte der zweiten NO Messung m ssen au er wenn sie negativ sind von jenen der ersten abgezogen werden F r die Angabe des Nitratgehalts im Boden p NO als Massenanteil wird die Nitratmasse m NO auf die Feststoffmasse m bezogen S 80 Bestimmung verschiedener Stickstoff Formen APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN m NO Ms p NO wobei die Nitratmasse das Produkt aus der Nitratkonzentration c NO und dem Extraktvolumen NOS Vex Vex ist p NO7 Ms M chte man den Nitratgehalt in der Einheit mg pro 100g trockenem Boden angeben also p N
98. f r die zweite Pipettierung Pipette wieder 10 0 cm unter die Fl ssigkeitsoberfl che eintauchen Volumen nach 4 min 32 s entnehmen dritte Pipette nach 50 min 19s und vierte in 5 0 cm Tiefe nach 3h 46 min 25s Pipette jedes Mal sp len und Sp lfl ssigkeit in das Abdampfschalchen ablaufen lassen Nach der letzten Pipette Temperatur der Suspension messen g Abdampfsch lchen in den Trockenschrank stellen Suspension bei 105 C eindampfen h am n chsten Tag Sch lchen herausnehmen eine Stunde offen ausk hlen lassen und w gen Msch s w i Auswertung Die Bodenmasse in den Abdampfschalchen erhalt man nach Abzug der Dispergiermittelmasse MPR der i MSchtstwi Mschi 0 0266 g S 28 Korngr enanalyse APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN mpr deri 8 lufttrockene eingedampfte Bodenmasse einer bestimmten Pipettenentnahme Mgch stw i 8 Masse der Schale mit dem lufttrockenen Eindampfr ckstand Boden und Dispergiermittel enthaltend Msch i g Masse der Eindampfschale 0 0266 g Masse des Dispergiermittels in 20 mL Pipettevolumen siehe Anhang 50 mL 0 4 n Na4P205 10 H20 auf einem Liter Suspension Unmittelbar nach der Homogenisierung ist die Partialdichte der gesamten lufttrockenen Feinboden einwaage Ms y in jedem Milliliter der Suspension mit dem Volumen Vz dieselbe sie betr gt Ps Ms w Vzy Der lufttrockene Eindampfr ckstand mpr agri eines Pipettenvolumens Vp das zu einer dem Grenzdurchmesser dg ent
99. fung des Anwendungsberei ches ware mittels Unterdruckapparatur oder einer h ngenden Quecksilbers ule m glich Im h heren Wasserspannungsbereich wird die Matrixpotenzial Wasseranteil Beziehung mit der berdruckapparatur ermittelt Druckplattenapparat manchmal auch nur als Drucktopf bezeichnet Nachdem die Standard Stechzylinderproben mit 5 0cm H he bei vielen B den eine sehr lange Versuchsdauer nach sich ziehen w rden werden f r den Druckplattenapparat nicht dieselben ungest rten Proben wie f r das Kapillarimeter verwendet sondern zus tzlich entnommene mit einer Stechzylinderh he von 2 5 cm W hrend die gew nschte Matrixpotenzialh he bzw die n tige Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Gasphase und dem in der fl ssigen Phase beim Kapillarimeter durch eine Reduzierung des Drucks in der fl ssigen Phase mittels h ngender Wassers ule erreicht wird wird beim Druckplat tenapparat der Druck in der Gasphase in den luftgef llten Poren erh ht Bei beiden Verfahren werden jedenfalls die einzelnen Wasserspannungen eingestellt und die entsprechenden Wasser anteile gemessen Eine Alternative zum Kapillarimeter mit dem Anwendungsbereich 0 bar bis 1 bar ist die sogenannte Tempe Cell auch als Haines apparatus bezeichnet Die Funktionsweise ist dieselbe wie die des Druckplattenapparates in der Apparatur hnelt sie eher dem Kapillarimeter 4 1 Kapillarimeter nach Fischer f r den niederen Bereich Die Standardapparatur
100. g aufgezeichnet werden Hierauf wird der Wasserspiegel in beiden Zylindern auf das urspr ngliche Niveau zur ckgef hrt und mindestens zehnmal so lange konstant gehalten wie die Absenkung der ersten Messreihe gedauert hat Nun wird die Wasserzufuhr zum Innenrohr unterbunden und wahrend der Wasserspiegel darin fallt wird jener des AuBenrohres auf gleicher Hohe mit jenem des Innenrohres gehalten Erneut wird die Sinkgeschwindigkeit des Wasserspiegels gemessen bis der Wasserspiegel zum Zeitpunkt o fast das Niveau der Bodenoberflache erreicht hat Hierauf wird der Versuch bzw werden beide Messreihen wiederholt wobei vorher wieder der Gleichgewichtszustand herbeizuf hren ist indem man den Wasserspiegel nach der Aufspiegelung auf das urspriingliche Niveau in beiden Zylindern etwa fiir die zehnfache Dauer der zweiten Mess reihe konstant halt Stimmen die Werte der beiden Versuche nicht berein ist ein dritter Versuch mit beiden Messreihen erforderlich Auswertung Die Ergebnisse beider Messreihen werden auf Millimeterpapier aufgetragen wobei die Zeit t die Abszisse und das entsprechende Absinken des Wasserspiegels H die Ordinate bedeuten wird normalerweise in der Einheit Minuten aufgetragen bei stark durchlassigen B den in Sekunden H in Zentimeter Nachdem bei der zweiten Messreihe der hydrostatische Druck im u eren Zylinder kleiner ist als bei der ersten bei der er konstant dem Ausgangsniveau entsprechen sollte ist die Abstr m
101. genannt aber keine a Werte spezifiziert Die Legende zu Fig 3 4 13 von Reynolds und Elrick 2002 enth lt nur a Werte f r die drei Kurven 0 12 0 04 und 0 01 em aber keine sonstigen Bodenbezeichnungen Tabelle 5 1 liefert nur einen groben Anhaltspunkt f r den Wert des makroskopischen Kapillar langenparameters o Viel genauer kann er laut seiner Definition aus dem Verh ltnis ka dm errech Er net werden Reynolds und Elrick 2002 a E 5 6 Daraus folgt dass man die Tabelle 5 1 als erste Sch tzung f r a und provisorische Ermittlung von C heranziehen kann mit dem provisorischen C Faktor die provisorischen Werte f r kg und m zu berechnen sind um schlie lich mit einem verbesserten Wert a kg n einen genaueren Wert f r C sowie die endg ltigen Werte kg und dm zu ermitteln Diese berlegung ist unter Standardbedin gungen selbstverst ndlich hinf llig siehe S 55 Wenn der Wasseranteil des Bodens 0 bekannt ist oder einfach gesch tzt wird kann man auch die Sorptivit t aus folgender Gleichung berechnen SoilMoisture Equipment Corp 1986 S x 2 A0 m S cm s Sorptivitat Ad Differenz zwischen dem gesattigten Wasseranteil 9 und dem Anfangswasser anteil Wasseranteil zu Beginn des Versuchs 6 A0 6 6 h n m s Matrixflusspotenzial definiert als m hm he kdhm hi Va konkreter wohl durch du f A dh anzugeben h Wenn das kapillare Leitverm gen k A modelliert werden
102. gest rte horizontale Sohle ein gerichtet Der u ere Zylinder wird auf der Sohle aufgesetzt und ein wenig mit Wasser gef llt Sobald der Boden weich ist wird der Zylinder etwa 5cm tief eingedr ckt bzw eingeschlagen Durch sachtes Andr cken an der Innen und Au enseite ist ein guter Kontakt zwischen Boden und Zylinder herzustellen damit eine gute Abdichtung erhalten wird und keine Kurzschlussstr mung auftritt Als Schutz der Bodenoberfl che im Zylinder wird noch ein St ck Geotextil eingelegt alter nativ kann eine etwa 1 cm dicke Schicht aus grobem Sand aufgebracht werden Bei konstant gehaltenem Wasserspiegel wird nun der Boden ges ttigt Wartezeit etwa eine Stunde bei feink rnigen B den Als berstauh he ist hierbei ein Wert von etwa 3 bis 10cm zu w hlen wobei einem kleineren Wert der Vorzug zu geben ist z B steigt der Wasserverbrauch und die Ge fahr des Durchbruches bei gut durchl ssigen B den betr chtlich Bei der instation ren Auswertung sollten jedoch bei der Absenkung bei beiden Messreihen mindestens 10 Messpunkte im Abstand von einem halben Zentimeter erfasst werden sodass das Niveau des Wasserspiegels f r die Aufs t tigung und damit der Startwert f r die beiden Messreihen mindestens 6 cm ber der Bohrlochsohle einzustellen ist Nach der Aufs ttigung wird das Innenrohr zentrisch in das Au enrohr hineingestellt und bei feink rnigen B den etwa 2cm bei grobk rnigen B den 3cm hineingedr ckt die Einschlagtiefe d
103. ginn der Messung i s Zeitpunkt der ersten Ablesung ab Beginn der Messung hii cm Abstichmaf von einer Referenzh he bis zum Wasserspiegel ber der Boden probe zum Zeitpunkt 1 hai cm Abstichma von einer Referenzh he bis zum Au enwasserspiegel in der Wanne zum Zeitpunkt 1 hi2 cm Abstichmaf von einer Referenzh he bis zum Wasserspiegel ber der Boden probe zum Zeitpunkt 2 a2 cm Abstichmaf von einer Referenzh he bis zum Au enwasserspiegel in der Wanne zum Zeitpunkt 2 In der Regel gilt hai hap Referenzhohe Wasserwanne ria 1 Y FA ____ _ _ _ eeh Gummischlauch L Bodenprobe Sieb mit Gazeaufl Abbildung 5 1 Versuchsanordnung f r die k Wert Bestimmung im Labor mit aufsteigendem Wasserspiegel S 42 k Wert Bestimmung im Labor mit aufsteigendem Wasserspiegel APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 5 2 k Wert Bestimmung im Feld Doppelring Infiltrometer Diese Methode dient zur Bestimmung des vertikalen k Wertes wenn kein Grundwasserspiegel vor handen ist oder in gro er Tiefe ansteht Sie besteht aus Messungen der Infiltration von der Gelande oberflache oder von der Sohle eines verrohrten Bohrloches aus An der Bohrlochsohle werden zwei konzentrische Zylinder sorgfaltig installiert mit Wasser gef llt und der Boden durch Konstanthalten des Wasserspiegels aufgesattigt bis ein annahernd stationares Stromungsverhalten erreicht wird Der Bodenbereich dessen Du
104. h ON V 118 1996 vorzunehmen Bs al EE 1 C 1K exakt D C Temperatur in Grad Celsius T K Temperatur in Kelvin Tabelle 12 2 dynamische Viskosit t von Wasser nach Truckenbrodt 1980 EE 15 20 23 25 30 40 n mPa s 1 1477 1 0099 0 9392 0 8963 0 8017 0 6548 Vergleicht man diese Werte mit jenen aus dem Technical Report der ISO muss man feststellen dass die Genauigkeit zumindest der Modellparameter unzureichend ist Um eine bessere Ubereinstimmung zu erzielen wird nun zwar die Modellbeziehung von Trucken brodt verwendet jedoch als Bezugstemperatur t 20 C und als Bezugswert f r die dynamische Viskosit t m 1 0016x10 Pas aus ISO TR 3666 gew hlt Die Werte f r die beiden Konstanten Ta und Tg werden nicht von Truckenbrodt bernommen sondern als variable Parameter betrachtet und aus einer Optimierung an die gegebenen Werte der ISO TR 3666 bestimmt wobei die unter schiedlichen Standardabweichungen f r die Tabellenwerte unber cksichtigt bleiben es wird ange nommen dass alle sechs Werte dieselbe absolute Genauigkeit besitzen Die entsprechende Opti mierung ergab folgende Parameterwerte zwei Nachkommastellen sind ausreichend Ta 463 19K Tg 155 76K Mit diesen Werten f r Ta und 75 erh lt man folgende Beziehung in Anlehnung an Truckenbrodt 1980 463 19 463 19 de a TR ETT VR VR n 100 16x10 exp we 155 76 273 15 20 SS bzw 12 1 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 7 mPas gm s
105. hnet sich aus MSt s w MSt s Vo Ende Po MSt s w MSt s Vw Ende KS PH20 Dende SE V Vs Den zu einer beliebigen Druckstufe bzw Wasserspannung h mit Ausnahme der Volls ttigung zuzuordnenden Wasseranteil 0 erh lt man indem man Ode und die auf das Stechzylindervolumen bezogene Differenz der beiden Messpipettenablesungen am Ende und f r die entsprechende Druck stufe gegebenenfalls zuz glich einem oder mehrerer entfernten Volumen addiert S 36 Matrixpotenzial Wasseranteil Beziehung APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN MSt s w MSt s Vpip Ende Veip i AV Vr ideo pen EAT ee Pip End Pip _ PH20 iG Vst Vst Der Wasseranteil bei Volls ttigung sollte hingegen nicht aus der Messpipettenablesung Vpipo f r Vpipi in der obigen Gleichung eingesetzt sondern aus den beiden W gungen ermittelt werden Das gesamte in der Bodenprobe enthalten gewesene Bodenwasservolumen der durch die Wasserdichte dividierte Massenverlust zwischen der ges ttigten und der ofentrockenen Bodenprobe betr gt Mges MSt s Vo w sat PERO Vw sat cm Wasservolumen in der Bodenprobe bei Vollsattigung der durch die Wasser dichte dividierte Massenverlust zwischen der gesattigten und der ofentrockenen Bodenprobe Meses Mstts or e IN H20 und der Sattigungswasseranteil Osat a t Asa cm om Wasseranteil bei Vollsattigung Weiters kann angenommen werden dass das Wasservolumen Ha aa dem Porenvolum
106. hotometer Reagenzien Fur die titrimetrische Bestimmung und Oxidation 0 167mol L Kaliumdichromatl sung 49 032 g K Cr20 in aqua dest l sen und in einem Messkolben mit aqua dest auf 1 000 L auff llen konz Schwefels ure H280 95 97 lm Ammoniumeisen I sulfatl sung 196 1 g NH Fe SO4 6 H20 in 0 800 L Deionat l sen 20 0 mL konz H gt SO zusetzen und mit Deionat in einem Messkolben auf 1 000 L auff llen 1 40mol L Ferroinl sung 1 10 Phenanthrolin Eisen II sulfat Fur die photometrische Bestimmung und Oxidation 0 33mol L Kaliumdichromatl sung 98 06 g K CrO in Deionat l sen und in einem Mess kolben auf 1 000 L mit Deionat auff llen konz Schwefels ure H280 95 97 myo Inosit C H 206 Humusbestimmung durch Nassoxidation S 75 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Durchf hrung Oxidation In einem 400 mL Becherglas werden je nach zu erwartendem C Gehalt 0 5 g bis 2 g ofentrockener Feinboden lt 2mm eingewogen mit 10 0 mL K gt Cr207 L sung versetzt und vermischt Im Abzug werden vorsichtig 20 0 mL konz H gt SO zugegeben wobei sich die Mischung erw rmt und durch entweichendes CO aufsch umt Nach abermaligem Schwenken des Becherglases l sst man die Probe mindestens 30 min im Abzug stehen Anschlie end wird mit Deionat auf 0 2 L verd nnt Sicherheitshinweise Es ist darauf zu achten dass der Abzug eingeschaltet ist L ftungsschalter auf Stellung 2 Grun
107. hr Au en radius Innenzylinder Innenradius f r das Ger t mit der Seriennummer 10793 Y 2 15cm Besitzer IHLW Seriennummer 10295 Y 2 16 cm F r das Matrixflusspotenzial m liefert das System aus den zwei Gleichungen 5 3a und 5 3b dm J 01 0 5 4b 8 2 Hy R Cy Cy 2m 2A Hr Hr Hi R H C H2 C1 pee 2H R O 2H R C C 222 QH R C C 20 2 Hy H gt H Hy R HC HO mit Ji und Unter Standardbedingungen ist R 3cm H 5cm und HM 10cm Setzt man die Verh ltnisse H R 5 0 3 0 1 67 und H R 10 0 3 0 3 33 in das Diagramm f r den Formfaktor C ein er kennt man dass C praktisch unabh ngig von den Bodenbedingungen ist und auch C2 kaum variiert Die beiden Gr en k nnen daher unter Standardbedingungen konstant angesetzt werden Eine mathematische Analyse ergab dass man f r die Koeffizienten G2 G1 J und J2 genau dann die in den Gleichungen 5 la und 5 1b ausgewiesenen Konstanten unter Standardbedingungen erh lt wenn man f r C 0 821 und f r Cz 1 25 einsetzt Guelph Permeameter S 55 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Formfaktor C In Fig 45 der Gebrauchsanleitung SoilMoisture Equipment Corp 1986 bzw in der Abbildung 5 6 wird die Abhangigkeit des Faktors C von gewissen Bodenbedingungen Eigenschafts parametern und Anfangsbedingungen durch drei Kurven ausgedr ckt Diese Idee d rfte von Reynolds und Elrick 1987 stammen wurde aber m glicherweise s
108. i 105 C bis zur Massenkonstanz trocknen mindestens einen Tag c Kontrolle der Massenkonstanz durch mindestens zweimaliges W gen mit mindestens 6 Stunden Zeitdifferenz Hierf r einen Metalluntersetzer verkehrt auf die Waage legen zur thermischen Entkoppelung der hei en Bodenprobe vom Waagenteller und tarieren Handschuhe anziehen und Bodenprobe mitsamt Untersetzer oder Schale rasch um Wasserdampfaufnahme aus der Luft zu vermeiden w gen mu sts Massenkonstanz ist erreicht wenn die Massenabnahme zwischen zwei W gungen weniger als 0 20 g betr gt Auswertung Die Feststoffmasse des Bodens ms ergibt sich durch Abzug der Masse von Abdampfschale und Stechzylinder a MSs My MSi Hu Va Mu st s g Masse des Untersetzers oder der Abdampfschale mit Stechzylinder und ofen trockener Bodenprobe S 14 Trockendichte pa und Porenanteil np APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN mu g Masse des Untersetzers oder der Abdampfschale mst g Masse des Stechzylinders Vs cm Volumen des Stechzylinders oa gcm Trockendichte der ofentrockenen Bodenprobe Stechzylinder Anmerkungen F r die Trockendichte wird mitunter auch der Begriff der Lagerungsdichte verwendet Die Lagerungsdichte wurde jedoch vor allem in der lteren Literatur insbesondere im DVWK Heft 115 1980 anders und zwar als dimensionslose Gr e definiert dieselbige wird im DVWK Heft 129 1995 als effektive Lagerungsdichte bezeichnet und sol
109. ist f r die stufenweise Entw sserung mit pF Werten von 1 0 bis 2 2 bzw von 10cm bis 150cm WS geeignet bei Verwendung einer Unterdruckapparatur k nnen Wasser spannungsh hen bis etwa 800 cm pF 2 9 angelegt werden Die Anzahl und H he der einzustellenden Wasserspannungen richtet sich nach der Bodenprobe und dem Zweck der Untersuchung blich etwa 10cm 20 cm 30 cm 40 cm 50 cm 75 cm 100 cm und 150 cm Im Allgemeinen wird nur die Hauptdr nfunktion Entw sserungskurve erstellt Die Untersuchung wird im Regelfall an einer ungest rten Bodenprobe in 5cm hohen Stechzylin dern mit bekannter Masse e und bekanntem Gesamt Volumen Vg H Vs 200 cm durch gef hrt Die Lufteintrittsh he der Bodenprobe muss mindestens h 7cm betragen entspricht einem Gr tporendurchmesser von etwa 0 4mm weil die Probe sonst schon bei der W gung entw ssert und nicht erst im Kapillarimeter Apparatur Glasfilternutsche mit por ser Keramikfilterplatte Porositat 4 Lufteintrittsh he A 187 cm Abdeckfolie Alu oder Plastik vakuumfester diffusionsdichter Schlauch Lange 2 m eventuell kurze Verbindungsst cke S 34 Matrixpotenzial Wasseranteil Beziehung APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 25 mL Messpipette mit 0 1 mL Teilung Laborhalter f r die Nutsche stufenweise verschiebbare Montierung f r die Messpipette und fixe Skala 30 mL Einmalspritze mit Schlauch und langer Kan le hohe Wasserwanne D
110. larlingenparameter a dr ckt die relative Bedeutung der Schwerkraft bezogen auf die Kapillarkraft aus wobei gro e Werte von a die Dominanz der Schwerkraft ber die Kapillarkraft anzeigen Das trifft insbeson dere auf grob texturierte und oder hochgradig strukturierte Boden zu siehe Tabelle 5 1 Reynolds Elrick und Youngs 2002a Bemerkenswert ist weiters dass a vom theoretischen Ansatz her ident mit dem Kehrwert der im Infiltrationsmodell nach Green und Ampt auftretenden Gr e hr der Wasserspannungsh he direkt an der Infiltrationsfront und im umgebenden trockenen Boden ist a br Diese Gleichung tragt den drei Hauptkomponenten Rechnung die den quasistation ren Fluss von Ring Infiltrometern bestimmen n mlich dem Fluss infolge des hydrostatischen Drucks bzw der Uberstauh he im Zylinder erster Term im Nenner der Gleichung dem unges ttigten Fluss unter halb und seitlich zu den Zylindern infolge der im Boden herrschenden Kapillarkr fte saugspan nung zweiter Term im Nenner und dem reinen Schwerkraftfluss Gradient 1 bzw dritter Term Die laterale Abweichung Seitw rts bzw radiale Komponente der Wasserbewegung von der Ver tikalen wird von den geometrischen Verh ltnissen bzw vom Verh ltnis des hydrostatischen Drucks zum Kapillar oder Tensiometerdruck gepr gt und durch den Term C d C2 a ausgedr ckt S 48 Doppelring Infiltrometer station res Verfahren APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN
111. lerblase 2 in der Flasche 3 und verdr ngt dort eine quivalente Luftmenge Diese dr ckt die Sperr fl ssigkeit aus dem Messrohr 4 in den Vorratsbeh lter 5 Das Niveaurohr 6 dient zu einer einwandfreien Ablesung Ger te Scheibler Apparatur Thermometer Barometer Reagenzien Salzs ure halbkonzentriert HCI conc mit dest Wasser 1 2 verd nnen Sperrflissigkeit mit Schwefels ure anges uertes Wasser mit einigen Tropfen Indikator versetzt Durchf hrung Vor Inbetriebnahme der Apparatur wird der Vorratsbeh lter 5 mit Sperrfl ssigkeit aus einer schwach schwefelsauren CuSO Lo sung gef llt a je nach Kalkgehalt 0 5 g bis 5 g ofentrockenen Boden in das Reaktionsgef 1 einw gen bei vielen B den sollte man nicht mehr als 1 g nehmen b Reagenzr hrchen 8 mit 5mL HCI f llen und mit einer Pinzette vorsichtig in das Reaktions gef stellen es darf vorerst noch keine Salzs ure mit dem Boden in Ber hrung kommen c Reaktionsgef an die Apparatur anschlie en d Dreifachhahn 9 so einstellen dass der Markierungspunkt nach unten weist Verbindung zwischen Gummiball und Sperrfl ssigkeitsbeh lter 5 ist dann ge ffnet der Luftaus und ein tritt geschlossen e Hahn 7 ffnen S 66 Bestimmung von Carbonat APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN f g h i J k 1 Dreifachhahn 10 so einstellen dass der Markierungspunkt nach rechts weist alle
112. ls bis zum Erreichen der Endh he mindes tens 0 5 cm ber dem Boden bzw der Sandschutzschicht bei der zweiten Mess reihe bei stark durchl ssigen B den empfiehlt sich die Einheit s Absenkung vom Ausgangsniveau nach einer Dauer von t Sekunden Fl che unter der Kurve H t von t 0 bis t tg der ersten Messreihe mit sinken dem Wasserspiegel im Innenrohr und konstant gehaltenem Wasserspiegel im Au enrohr Es werden die Verh ltnisse d R und D R berechnet und mit diesen Eingangsparametern der Geometriebeiwert F ermittelt und zwar bei einer undurchl ssigen unteren Schicht mit dem Dia gramm A und bei einer gut durchl ssigen Schicht mit dem Diagramm B Pro Versuch wird f r beide Messreihen eine Kurve der Relation H gezeichnet Schlie lich wird zum Zeitpunkt fg die Differenz der Absenkungen in den beiden Messreihen AH und das Integral f Hdt der ersten Messreihe von 0 bis fg ermittelt Abbildung 5 4 S 46 Nomogramm A untere Schicht undurchlassig 1 0 2 0 30 DiR 40 Diagramm A f r die Bestimmung des F Faktors untere Schicht undurchl ssig Boersma 1965 Doppelring Infiltrometer instation res Verfahren APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Nomogramm B untere Schicht hoch durchlassig 0 1 0 2 0 3 0 4 0 DIR Abbildung 5 5 Diagramm B f r die Bestimmung des F Faktors untere Schicht hoch durchl ssig Boersma 1965 Doppelring Infiltrometer instation res Verfahren S 47 APPLIED S
113. lte daher nicht zur Kennzeichnung der Trockendichte benutzt werden um Missverst ndnisse zu vermeiden 2 3 Porenanteil engl total porosity np Der Porenanteil einer Bodenprobe ist definiert durch das Volumenverhaltnis Nee 2 10 mp cm em Porenanteil Vp cm Porenvolumen der Bodenprobe teils mit Bodenwasser teils mit Luft gef llt II cm Gesamtvolumen der Bodenprobe Seine Bestimmung erfolgt indirekt ber die Feststoffdichte p und die Trockendichte ou in der Form pa 2 11 p D mp em om gt Porenanteil der Bodenprobe pa gcm Trockendichte der Bodenprobe ps gcem Feststoffdichte der Bodenprobe Der Porenanteil n wird oft in Prozent angegeben E npX DN seltener als reine Verh ltnisgr e mit der Dimension und Einheit 1 Herleitung Es gilt V V YV und nebstbei auch Vo VartV Il cm Gesamtvolumen der Bodenprobe V cm Feststoffvolumen der Bodenprobe Vw cm Wasservolumen der Bodenprobe jenes Teilvolumen des Porenvolumens das vom Bodenwasser eingenommen wird Va cm Luftvolumen der Bodenprobe jenes Teilvolumen des Porenvolumens das von der Bodenluft als koh rente Phase eingenommen wird Aus den Definitionsgleichungen f r die Trockendichte Gl 2 9 pa ms V und f r die Feststoff dichte Gl 2 1 ps m V folgt f r das Gesamtvolumen V m pa und f r das Feststoffvolumen V ms ps Das Einsetzen dieser Ausdr cke f r V und V in die Definitionsgl
114. lufttrockene Bodeneinwaage fur die Feinsiebung enthalt im Allgemeinen einen geringen Grobbodenanteil sR 2 mm lufttrockene Masse des Siebr ckstandes des obersten Siebes mit der Maschen weite 2 0 mm die Grobbodenfraktion d gt 2 mm beinhaltend nm 1 Anzahl der Siebe blicherweise ist n 6 b Probe enthalt praktisch nur Feinboden In diesem Fall wurde die Bodenprobe fur die Feinsiebung aus einem Teil des Siebr ckstandes der Trockensiebung des Grobbodens inklusive des 2 mm Siebes gewonnen Sollte das oberste 2 mm Sieb der Nasssiebung dennoch einen Siebr ckstand enthalten so ist die Feinsiebung zu wieder holen wenn der Fehler 0 5 bersteigt MSR 2 mm x 100 lt 0 5 Ms w MsR 2 mm g lufttrockene Masse des Siebr ckstandes des obersten Siebes mit der Maschen weite 2 0 mm sollte Null sein Mw g Bodeneinwaage f r die Feinsiebung d rfte keinen Grobboden enthalten Weil die Massenanteile der Siebr ckst nde vorerst auf die Feinbodenmasse bezogen werden ist die Masse des eventuellen Siebr ckstandes 2 mm MsR 2 mm von der Bodeneinwaage ms w abzuziehen Ms w Z Ms w MSR2mmI Mw g korrigierte Bodeneinwaage fur die Feinsiebung enthalt nur Feinboden Ms g Bodeneinwaage fur die Feinsiebung Grobboden sollte durch die Grobsiebung abgetrennt worden sein sR2 mm lufttrockene Masse des Siebr ckstandes des obersten Siebes mit der Maschen weite 2 0 mm sollte Null sein Der
115. m Volumen Vs bei den 5cm hohen Zylindern betr gt Vs ziemlich genau 200 0 cm Metalluntersetzer oder Abdampfschale Waage Genauigkeit 0 01 g Trockenschrank Exsikkator Vakuumpumpe Durchf hrung a Stechzylinderprobe mit bekanntem Volumen Vs 1m Feld entnehmen und sofort luftdicht mit Deckeln verschlie en b entweder noch im Feld mit einer transportablen Waage oder am n chsten Tag im Labor die erste W gung mit Deckeln durchf hren mp st s w c im Labor die beiden Deckel von der Probe abnehmen trocken wischen an der Innenseite der Deckel bildet sich oft Kondenswasser und w gen mp d Metalluntersetzer oder Abdampfschale w gen mu Bodenprobe daraufsetzen ebenfalls w gen mu sttstw und bei 105 C bis zur Massenkonstanz im Trockenschrank trocknen mindestens einen Tag lang e Kontrolle der Massenkonstanz durch mindestens zweimaliges W gen mit mindestens 6 Stunden Zeitdifferenz Hierf r einen Metalluntersetzer verkehrt auf die Waage legen zur thermischen Entkoppelung der hei en Bodenprobe vom Waagenteller und tarieren Handschuhe anziehen und Bodenprobe mitsamt Untersetzer oder Schale rasch um Wasserdampfaufnahme aus der S 8 Wasseranteil 0 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Luft zu vermeiden wagen My st s Massenkonstanz ist erreicht wenn die Massenabnahme zwischen zwei W gungen weniger als 0 20 g betr gt Auswertung Aus der Differenz der Masse der feuchten Probe zur Mass
116. meter Soil Science Vol 140 No 4 292 302 Reynolds W D Elrick D E 2002 Constant Head Well Permeameter Vadose Zone in Dane J H Topp G C Hrsg 2002 Methods of Soil Analysis Part 4 Physical Methods SSSA Book Series 5 Wisconsin Soil Science Society of America Reynolds W D Elrick D E Youngs E G 2002a Ring or Cylinder Infiltrometers Vadose Zone in Dane J H Topp G C Hrsg 2002 Methods of Soil Analysis Part 4 Physical Methods SSSA Book Series 5 Wisconsin Soil Science Society of America Reynolds W D Elrick D E Youngs E G 2002b Single Ring and Double or Concentric Ring Infiltrometers in Dane J H Topp G C Hrsg 2002 Methods of Soil Analysis Part 4 Physical Methods SSSA Book Series 5 Wisconsin Soil Science Society of America SoilMoisture Equipment Corp 1986 2800K1 Guelph Permeameter Operating Instructions Rev 8 86 Santa Barbara CA SoilMoisture Equipment Corp SoilMoisture Equipment Corp 2008 2800K1 Operating Instructions Santa Barbara CA Soil Moisture Equipment Corp Literaturverzeichnis S 99 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Tanaka M Girard G Davis R Peuto A Bignell N 2001 Recommended table for the density of water between 0 C and 40 C based on recent experimental reports Metrologia 38 301 309 Taylor B N 1995 Guide for the Use of the International System of Units NIST Special Publication 811 Gaithersburg MD National Institute of Standards and Tech
117. mm dero mm Gr tkorn der Bodenprobe dag dmax Zum Beispiel entspricht der Massenanteil p der Korngr enklasse 8 0 mm gt d gt 5 6 mm p 8 0mm gt d gt 5 6mm mar 5 6mm mm Mees x100 Der Skelettanteil bzw der Anteil des Grobbodens d gt 2 mm an der Gesamtprobe betr gt in Pro n Grobboden m ei zent pee ee 100 Mees i 1 p Grobboden prozentueller Massenanteil des Grobbodens an der Gesamtprobe MGR der i 8 lufttrockene Masse eines bestimmten Grobsiebr ckstandes i mit dem unteren Grenzdurchmesser bzw mit der Siebmaschenweite dr Mees E lufttrockene Gesamtmasse der Bodenprobe f r die Grobsiebung a 1 Anzahl der Siebe p Grobboden 100 4 oder mm Mees Y MGR der i i und der des Feinbodens 2 mm gt d n Feinboden m Sg E gt l 100 Pass lt 100 0 M ges i l Feinboden Grobboden bzw OZ 100 FI 3 1 o 0 p Feinboden prozentueller Massenanteil des Feinbodens 2 mm gt d an der Gesamt probe Der Massenfehler wird durch diese Berechnungsweise dem Durchgang zugeordnet Die Rechnung p Feinboden mpurchgang el a 2 Dea Mges 100 ist unter dieser Annahme nicht korrekt Korngr enanalyse S 21 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Zur Konstruktion der Kornsummenlinie der Gesamtprobe sind die prozentuellen Anteile der einzel nen Klassen der Reihe nach von 100 abzuziehen Ein einzelner Punkt i der Linie der dem Massenanteil p aller Partikel mit ei
118. mmung von Ammonium als Indophenol Reagenzien F r die Extraktion 0 0125 mol L Calciumchlorid Extraktionsl sung 1 84g CaCl 2H 0 mit einigen Tropfen Chloroform versetzen und mit Deionat auf 1 000 L auff llen F r die NO Bestimmung siehe Bestimmung des Nitratgehalts nach Navonne 10 Gage Schwefels ure 56 0 mL konz H2SO mit 0 90 L Deionat verd nnen F r die NH4 Bestimmung siehe Bestimmung von Ammonium als Indophenol S 78 Bestimmung verschiedener Stickstoff Formen APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Probenahme und vorbereitung Die Probenahme erfolgt mittels Bohrstock in mehreren Tiefenstufen z B 0 30 cm 30 60 cm 60 90 cm usw und muss ein repr sentatives Muster des Feldes erfassen 15 20 Einstiche pro Parzelle Die Proben werden so zur Analyse gebracht dass eine Ver nderung des NO und NH N durch mikrobielle Umsetzung ausgeschlossen ist Dazu werden sie in Kunststoffsackerl verpackt m g lichst unter Ausschluss von Luftsauerstoff und gek hlt ins Labor transportiert Noch besser ist es Kunststoffbeh lter wie bei der Extraktion angegeben vorzubereiten und die Einwaage der Proben direkt vor Ort durchzuf hren Zur Bestimmung des Wassergehalts wird ein Teil der genommenen Proben in Papiersackerl einge wogen und bei 105 C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet Das Gewicht muss vor und nach der Trocknung notiert werden Extraktion Die 1000 mL Kunststoffbeh lter mit der
119. nd Morser oder maschinell mit der Kugelm hle oder berwiegend chemisch durch Einweichen mit der Dispergiermittell sung geschehen Bei Untersuchungen am Institut wurde festgestellt dass die Dauer und die Intensit t des Reibens mit M rser und Reibschale einen gro en Einfluss auf das Ergebnis vor allem f r den Tongehalt aufweist Die Grenze der Zerst rung von Aggregaten und der Zerst rung von Prim rteilchen ist oft flie end sodass weder eine h ndische noch eine maschinelle Zerkleinerung eindeutige Ergebnisse zul sst Daher wurde beschlossen hnlich wie beim NORM Verfahren die Aggregate nur durch Einweichen mit der Dispergiermittell sung und anschlie endem l ngeren Sch tteln in der Rotierapparatur zu zerlegen Bei B den mit einem gesch tzten Grob kornanteil lt 10 bei denen die Grobkornsiebung unterbleibt erfolgt die Vorbehandlung mit Reib schale und M rser nur um eine m glichst homogene Gesamtprobe f r alle Untersuchungen zu erhalten und nicht eine durch wenige Aggregate verf lschte 12 4 2 Dispergiermittelmasse in der Pipette Die NORM L 1061 2 2002 sieht als Dispergiermittel eine L sung von Tetranatriumdiphosphat Dekahydrat in der Konzentration c Na4P207 10 H20 0 1 mol L vor wof r die Masse von Anhang S 95 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 44 608 g Na4P207 10 H2O in Wasser zu l sen und auf 1 000L aufzuf llen ist das pulvrige NagP207 10 H20 besitzt etwa eine Dichte von 1 0 g cm sodass das
120. ndern auf die Masse der Gesamtprobe mes Nachdem 100 korrigierte Feinbodenmasse ms einen prozentuellen Massenanteil an der Gesamtprobe von p Feinboden gem Gl 3 1 besitzen betr gt der Anteil einer beliebigen Fraktion dor 1 gt d gt der i an der Gesamtprobe D der i 1 gt d der _ MSR der i p Feinboden l lt isn Ms w gt Einen bestimmten durch den Bereich d gt dg i 2 lt i lt n wobei n die Anzahl der Siebe bei der Feinsiebung ist definierten Punkt der Kornsummenlinie erh lt man mittels i pld deel p Feinboden E der p Feinboden ee Te ee e EE j 2 p d gt dar iJ prozentueller Massenanteil aller Bodenpartikel mit einem Aquivalentdurchmes ser d gt dgr an der Gesamtprobe bzw Punkt der Durchgangslinie deri p MsR der j 8 lufttrockene Masse eines bestimmten Siebr ckstandes j mit dem unteren Grenz durchmesser bzw mit der Siebmaschenweite dg Die Summe umfasst alle Siebe mit Ausnahme des gr bsten mit dgr 2 0 mm Ms w g korrigierte Bodeneinwaage fur die Feinsiebung enthalt nur Feinboden p Feinboden prozentueller Massenanteil des Feinbodens 2 mm gt d an der Gesamt probe gem Formel 3 1 In 1 Anzahl der Siebe blicherweise ist n 6 Korngr enanalyse S 27 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 3 6 Pipettierverfahren nach Kubiena Das Pipettierverfahren ist ein Absetzverfahren und dient zur Bestimmung des Schluff und des Tonanteils
121. nem Aquivalentdurchmesser d gt du 1 lt i lt n entspricht er gibt sich aus i d gt do m r PAG el nor rer Ma Mges j l p d dor Dn prozentueller Massenanteil aller Bodenpartikel mit einem Aquivalentdurch messer d gt dgr an der Gesamtprobe bzw Punkt der Durchgangslinie do D mer der j 8 lufttrockene Masse eines bestimmten Grobsiebr ckstandes j mit dem unteren Grenzdurchmesser bzw mit der Siebmaschenweite der Mees 8 lufttrockene Gesamtmasse der Bodenprobe fiir die Grobsiebung a 1 Anzahl der Siebe 3 4 Probenvorbereitung fur die Feinbodenanalyse Das Vorbereiten einer lufttrockenen Feinbodenprobe ist nur f r die Urprobe bei gesch tztem Grob bodenanteil lt 10 erforderlich Wenn eine Grobbodenanalyse erfolgte kann unmittelbar der Siebdurchgang 2 0 mm herangezogen werden Pro Parallelprobe f r die Feinbodenanalyse sind 100g f r die Feinsiebung plus 20g f r das Absetzverfahren erforderlich 3 4 1 Vorbereitung einer lufttrockenen Bodenprobe nur bei Grobbodenanteil lt 10 Es wird ausreichend Bodenmaterial der Urprobe fiir die Feinsiebung das Absetzverfahren und eventuell andere Analysen gemeinsam vorbereitet Gerate und Reagenzien 2 mm Sieb Reibschalen und M rser Durchf hrung a gesamte Bodenmasse in einer ausreichend gro en Reibschale an der Luft trocknen lassen b grobe Aggregate kurz mit dem Morser zerdr cken bis berwiegend Partikel lt 2 0 mm vorliegen c
122. ngen f r konstante Zeit abst nde keine signifikanten Unterschiede aufweisen Anschlie end wird die zweite Messreihe durchgef hrt f r die im Standardfall die Wassertiefe H 10 cm eingestellt wird Das Luftrohr ist wieder ausreichend langsam zu ziehen um Verschl mmun gen bzw Aufwirbelungen von Bodenpartikeln durch die Aufspiegelung hintanzuhalten Erneut ist nach dem Erreichen der gew nschten Wassertiefe die Absenkung im Reservoir zu messen und die Messung so lange durchzuf hren bis die Flie rate ann hernd konstant ist Auswertung unter Standardbedingungen Bei den durch die Standard Bohrausr stung R 3 0 cm und die zwei eingestellten Standardwas sertiefen H 5cm bzw Aa 10 cm vorliegenden geometrischen Gegebenheiten ist die Form der sich ausbreitenden Infiltrationsfront relativ unabh ngig von den sonstigen hydraulischen Bedin gungen im Boden Der kg Wert h ngt dann fast nur von den beiden quasistation ren Abstr mraten ab und man kann die einfachen Formeln aus der Gebrauchsanleitung SoilMoisture Equipment Corp 1986 benutzen 5 la L 0 0577 1 0 0378 Bo 5 1b cm 5 em cm s cm cm s ks cm s Durchl ssigkeitsbeiwert unter feldges ttigten Bedingungen Die beiden Konstan ten in der Gleichung f r k besitzen die Dimension L bzw die Einheit cm Bei negativem Ergebnis f r k siehe Seite 58 S 52 Guelph Permeameter APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN dn cms Matrixflusspotenzial
123. nology U S Department of Commerce Truckenbrodt E 1980 Fluidmechanik Band 1 2te Aufl Berlin Springer Verlag Vogel H 1999 Gerthsen Physik 20te Aufl Berlin Springer Verlag World Meteorological Organization WMO 1983 Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation WMO No 8 5th ed Geneva Switzerland Secretariat of the World Meteorological Organization Zhang Z F Groenevelt P H Parkin G W 1998 The well shape factor for the measurement of soil hydraulic properties using the Guelph Permeameter Soil Tillage Res 49 219 221 S 100 Literaturverzeichnis INSTITUT FUR HYDRAULIK UND LANDESKULTURELLE WASSERWIRTSCHAFT WAU BOKU WIEN Feststoffdichte o Pyknometerversuch Pyknometervolumen Wp ccstazsareceansses Masse des Pyknometers inklusive zugeh rigem Stoppel Eege gees Masse des Pyknometers mit lufttrockener Bodeneinwaage inkl Stoppel naaa Massenwassergehalt des Bodens separat bestimmt Tips Masse des mit entluftetem Wasser aufgefullten Pyknometers die Bodeneinwaage beinhaltend inklusive Stoppel eege Temperatur im gefullten Pyknometer Mesta Feststoffmasse der lufttrockenen Bodeneinwaage irrita Volumen des Bodenwassers in der lufttrockenen Bodeneinwaage Veessen Volumen der aufgefullten Wassermasse im Pyknometer E Feststoffvolumen der lufttrockenen Bodeneinwaage Dichte von Wasser Tanaka et al 2001 a C 3 983035 t a1 t a i a2 C 301 797 Pw t el a E
124. ode Mit der Carbidmethode kann man den Massenwassergehalt des Bodens oder anderer Pr fg ter im Feld bestimmen Bei dieser Methode reagiert beigef gtes Calciumcarbid mit dem Wasser im Pr f gut unter Entstehung von Gas das je nach dem Massenwassergehalt einen mehr oder weniger gro en Anstieg des Gasdrucks im Druckgef bewirkt Chemisch ist dieser Prozess eine Hydrolyse von Calciumacetylid Calciumcarbid CaC gt unter Ent stehung von Acetylen Ethin C2H2 Mortimer und M ller 2003 CaC s 2 H20 gt Ca aq 2OH aq C2H2 8 Fur die Versuchsdurchf hrung wird das sogenannte C M Ger t verwendet das sich samt der sonsti gen Ausr stung in einem handlichen Holzkoffer befindet Ausrustung Schachtel mit Calciumcarbid Ampullen Holzkoffer Inhalt Handwaage und Aufh ngb gel Spachtel und L ffel DruckgefaB samt Verschluss mit Manometer Beh lter mit drei Stahlkugeln Flaschenburste und Reinigungstuch Probenentnahme Man entnimmt nach den allgemeinen Regeln der Probenentnahme entsprechende Durchschnitts proben von dem Pr fgut und zerkleinert gegebenenfalls die Probe in der Reibschale Bodenproben m ssen nicht zerkleinert werden Zum W gen wird die beigef gte Handwaage aufgestellt indem man den Aufh ngeb gel in die Eckhalterung des Kastens einsetzt und daran die Waage aufh ngt Bei Arbeiten im Freien wird der Aufh ngeb gel in die Aussparung in der Auflage f r den Flaschenhal
125. olds 1992 An m Matrixpotenzialhohe Tensiometerpotenzialh he sofern der Porenluftdruck gleich dem atmosph rischen Luftruck ist Amo m Matrixpotenzialh he die zu Beginn des Versuchs im gesamten Boden herrschte und nach Erreichen des ann hernden Station rzustandes au erhalb des Aufs tti gungsbereichs noch immer vorliegt W hrend die ersten beiden Terme auf der rechten Seite der Formel 5 2 den ges ttigten Fluss auf grund der Schwerkraft und der Wassertiefe H beschreiben charakterisiert der dritte den unges t tigten Fluss mittels der charakteristischen Gr e des Matrixflusspotenzials m Allerdings beinhaltet die Gleichung dadurch zwei Unbekannte n mlich kg und du sodass zur Auswertung eben zwei Messreihen mit unterschiedlicher Wassertiefe im Bohrloch erforderlich sind Setzt man die Formel 5 2 mit H C und Q f r die Messreihe 1 und AR C2 und O f r die Mess 2 H JH reihe 2 an a FR R kat G dm Q 5 3a 2n H gt 21H AN 63 eliminiert von den beiden Unbekannten ke und dm die letztere und l st die durch Subtraktion der Gl 5 3a von Gl 5 3b entstehende Gleichung nach ke auf erh lt man 20H 21H k Lo Ci IC A Rene ete N EE A H ter 2 H 27 H tor 2 Hh C gt C Ci Cr EE o 0 EREEBERESRENE A Ok 2 A Hy OH Hu R H O Hh CO Ok 2 A H AR HI R H O Hh CO Zur einfacheren Darstellung treffen wir gem der Gebrauchsanleitung die Zuordnung S
126. r des Normzustandes Beachte dass die Temperatur T in dieser Gleichung unbedingt in der Einheit Kelvin einzusetzen ist Die Gegen berstellung der beiden Zust nde liefert das CO2 Volumen Vo unter Normbedingungen Lo p T po 7 1 Nachdem die Temperatur in der Einheit C gemessen wird jedoch in der Einheit Kelvin einzu Vo Fan setzen ist muss noch der Messwert t mit der Gleichung 12 4 siehe Anhang umgerechnet werden r 25 273 15 K 7 C Temperatur des Gasvolumens in Grad Celsius 7 K Temperatur des Gasvolumens in Kelvin S 68 Bestimmung von Carbonat APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Mit den Werten po und To des atmosph rischen Normzustandes erh lt man f r die Gleichung 7 1 273 13K Vo oct 273 15 K TA 101325 Pa Wenn man das Volumen Vp in der Einheit mL bzw cm erhalten m chte die Angabe von Vay in derselben Einheit erfolgen soll und der Druck in der Einheit hPa angegeben werden soll dann lautet die entsprechende zugeschnittene Gr engleichung Lo mL V z 10 m x10 mL oC 273 15 K A O VU hPa 10 Pa 107325 Pa und die daraus abgeleitete Zahlenwertgleichung 273 15 0 26958 V api p Vo Han x E Abl 101325 1 273 15 t 273 15 p hPa herrschender Gasdruck gemessener atmosph rischer Luftdruck Van mL eingenommenes Volumen unter atmosph rischen Bedingungen D C herrschende Temperatur Damit kann angegeben werden welches Volumen
127. rchlassigkeit mit dem Doppelring Infiltrometer erfasst wird kann etwa als Zylinder angegeben werden dessen Durchmesser etwas gr er als der Durchmesser des Innenzylinders ist und dessen H he etwa den doppelten Innenzylinderdurchmesser betr gt Bouwer 1978 Der durch diesen Versuch ermittelte k Wert ist vom Makroporenfluss dominiert Wenn zwei Messungen gleichzeitig durchgef hrt werden sollen ist durch einen ausreichenden Abstand zueinander darauf zu achten dass sich die beiden Infiltrationsfronten in ihrer horizontalen Aus breitung nicht gegenseitig behindern Der schematische Versuchsaufbau ist n der untenstehenden Abbildung ersichtlich Am Institut wird jedoch eine wesentlich einfachere Apparatur ohne Messstandrohre verwendet OUTSIDE TUBE STAND PIPE INSIDE TUBE STAND PIPE STANDARD PIPE INSIDE TUBE COARSE SAND UNDISTURBED SOIL SURFACE Abbildung 5 2 Schematische Versuchseinrichtung Boersma 1965 Doppelring Infiltrometer instation res Verfahren S 43 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Ausrustung zwei Blechzylinder Aufsatzkreuz zum gleichm igen Eindr cken der Zylinder in den Boden Ma stab Markierstift Stoppuhr Wasserkanister Schlauchleitung zur Versorgung der beiden Zylinder Vorbereitung Es wird ein ausreichend gro es horizontales Planum eventuell Bohrloch in der gew nschten Tiefe unter der Gel ndeoberkante ausgehoben und eine m glichst un
128. rden f r eine Blindprobe ohne Boden in einem Absetzzylinder 50 0 mL der Dispergierfl ssigkeit mit Wasser auf 1 000 L Volumen aufgef llt so enth lt ein Milliliter der L sung genau 1 3296071 g 1 000x 10 mL 1 3296071x10 g mL Entnimmt man davon mit einer Pipette 20 0 mL sollte der Eindampfr ckstand S 96 Anhang APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 1 3296071 10 emt x 20 0 mL 0 0265921 g betragen Wird die Einwaage f r die Herstellung der Suspension auf Hundertstel Gramm gewogen 44 61 g sollte die Analysenwaage mit einer Genauigkeit von 0 1 mg eine Masse des Ein dampfr ckstandes ohne Ber cksichtigung der Fehler bei den Volumina von 44 61 gx 0 5961294 1 000x 10 mL x 50 0 mL 1 000x 10 mL x 20 0 mL 0 0266 g anzeigen Genau dieser Wert wird standardgem vom Eindampfr ckstand abgezogen um die Bodenmasse in der Pipette zu erhalten Die DIN 66115 1983 sieht vor den Blindwert durch einen Versuch zu ermitteln in der neuen NORM L1061 1 2002 ist die experimentelle Ermittlung des Blindwertes nicht vorgeschrieben Daf r sind jeweils 50 0 mL L sung in drei Zylindern mit entionisiertem Wasser auf 1 000 L aufzu f llen 20 0 mL davon zu pipettieren und einzudampfen Der Mittelwert der drei Eindampfreste ist die pro Pipette in Abzug zu bringende Masse an Tetranatriumdiphosphat Genau genommen h ngt die Dispergiermittelmasse in den einzelnen Pipetten davon ab ob und wie stark das Dispergiermittel von
129. rgebnissen wird der Gesamtstickstoffgehalt berechnet P Nees p Nnos p NnH4 Vex Dec ML c NO3 7 c NH4 7 p mgL 310 mell 90 mg hg Ms g p Nges mg hg Gesamtstickstoffgehalt aus NH4 im Boden NO N und NHy N in der Einheit mg Nees 100 g Boden 11 2 Bestimmung des Ammoniumgehalts als Indophenol Ammonium NH reagiert mit aktivem Chlor Dichlorisocyanurs ure C303N3Cl2 zu Monochlor amin NH C Im alkalischen Milieu pH 12 13 oxidiert dieses mit Salicylat Natriumsalicylat NaC7H503 zu Benzochinon monoimin diese Reaktion wird von Natrium Nitroprussid CsFeN4Na3O katalysiert welches durch eine Reaktion mit weiterem Salicylat gr n gef rbtes Indo phenol bildet Die Konzentration kann photometrisch bei einer Wellenl nge von 660 nm gemessen werden Ger te Bechergl ser Messkolben Proberdhrchen und St nder Pipette und Stepper Spektralphotometer mit Sampler Reagenzien 0 3 mol L Natronlauge 12 mg NaOH mit Deionat auf 1 000 L auff llen Nitroprussid Salicylatl sung bezeichnet als L sung A 0 12g Na Nitroprussid und 17g Natriumsalicylat in 200 mL Deionat l sen 0 100 L einer 0 3 mol L NaOH L sung dazu geben Dichlorisocyanursaure Losung bezeichnet als L sung B 0 1 g Dichlorisocyanurs ure Natrium salz in 0 100 L Deionat l sen 0 100 g L Ammonium Standard Stamml sung 296 5 mg NH4Cl auf 1 000 L mit Deionat siehe auch Herstellung und Ve
130. rschlammen Die erste einzu stellende Wassertiefe die an der Unterkante des Wassertiefenanzeigers bzw am Skalenrohr abgele sen werden kann betr gt im Regelfall H 5cm Sobald das Luftrohr bis zu dieser gew nschten Hohe gezogen worden ist beginnt man mit der Messung wobei man entweder in konstanten Zeitintervallen die Volumsabnahme im Vorratsbeh lter an der mm Teilung am Innenzylinder des Reservoirs ablesen oder die Zeitintervalle f r konstante Volumina bzw Wasserspiegelabsenkungen im Reservoir messen kann Das im Zeitintervall ausstr mende Volumen in cm ergibt sich aus der am Ger t vermerkten Zellkonstanten X der Querschnittsfl che beider Reservoirzylinder in cm mal der abgelesenen Wasserspiegeldifferenz in cm Stellt man fest dass die Wasserzufuhr bzw der Fluss sehr langsam vor sich geht es steigen wenig bis gar keine Luftblasen auf kann die Wasserzufuhr aus dem Au enzylinder der Reservoireinheit durch Drehen des Ventilknopfes an der Reservoirhalterung bis die Kerbe nach unten zeigt unterbun den werden Anmerkung im Messprotokoll Zur Berechnung des ausgetretenen Volumens ist dann die Zellkonstante f r den Innenzylinder zu verwenden die mit Y bezeichnet ist Die Messreihe wird beendet nachdem der Station rzustand bzw eine ann hernd konstante Aus str mgeschwindigkeit Absenkrate g erreicht worden ist Daf r sollten drei hintereinander folgende Zeitabst nde f r gleiche Absenkungen bzw drei abgelesene Absenku
131. rwendung von Standards 3 0mg L Ammonium Standard Arbeitslosung 3 00mL der Stamml sung mit Deionat auf 0 100 L verd nnen S 82 Bestimmung verschiedener Stickstoff Formen APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Probenvorbereitung 5 00 mL der Probe werden mit 2 50mL L sung A und 1 00mL L sung B versetzt gut gemischt und 15 min stehen gelassen damit sich ein Gleichgewicht in der Losung einstellen kann Wenn die Konzentration der Probe zu hoch ist muss ein aliquoter Teil mit Deionat verdiinnt werden Vor und nach den Probel sungen sollen je drei Blindwerte bestehend aus Deionat und zwei Stan dards vorbereitet werden Blindwerte und Standards werden wie Proben behandelt Der Farbkomplex ist acht Stunden stabil Messung Bedienung des Photometers siehe Photometer Schritt f r Schritt Anleitung Sowohl als Methode als auch f r die Standard Eichkurve soll das File AMMW gew hlt werden Mit den ersten drei Blindwerten wird die Nulllinie geeicht und mit den Standards die Vorbereitung berpr ft Ihre Werte sollten zwischen 2 8 mg L und 3 2 mg L liegen Auswertung Das Photometer gibt die Ammoniumkonzentration c NH in der Einheit mg L an 11 3 Bestimmung des Gehalts an Gesamtstickstoff Bei der Methode nach Kjehldahl wird organisch gebundener Stickstoff durch Aufschluss mit hei er konzentrierter Schwefels ure unter Anwesenheit eines Katalysatorgemisches in Ammonium umge wandelt Durch alkalische Destillation un
132. s 1m Kasten eingesetzt Der aufgestellte Kastendeckel dient dann als Windschutz f r die Waage Die Probemenge die man mit der beigef gten Spachtel oder dem L ffel entnehmen kann richtet sich nach dem vermutlichen Massenwassergehalt Tabelle 1 1 Einwaage in das Druckgef vermutlicher Massenwassergehalt w 5 10 20 30 notwendige Einwaage Msiy amp 20 10 5 3 Durchf hrung Die abgewogene Probemenge mit der Masse ms wird zweckm ig auf ein St ck gefaltetes glattes Massenwassergehalt w S 5 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Papier gebracht und ohne Verlust in das Druckgef gesch ttet Dann werden unter leichter Nei gung des Ger tes 2 bis 4 Stahlkugeln eingebracht Hierauf l sst man in der gleichen Weise eine Ampulle Calciumcarbid vorsichtig in den Flaschenhals gleiten und verschlie t das C M Gerat mit dem Manometer gasdicht Die vorstehenden Arbeitsg nge sind zur Vermeidung von Verdunstungs verlusten schnell hintereinander abzuwickeln Durch mehrmaliges kr ftiges Sch tteln wird die Glasampulle zertr mmert was am Steigen der Manometeranzeige erkennbar ist Die Pr fsubstanz wird mit dem Calciumcarbid durch kreisende Bewegung mit der Stahlflasche gut vermischt Es stellt sich in wenigen Minuten ein konstanter Manometerdruck ein Dieser Enddruck wird abgelesen Den Massenwassergehalt in Prozent liest man in der untenstehenden Tabelle neben dem Manometerdruck in der Spalte der genommenen Einwaage ab
133. s Pipettierverfahren best tigt ist die Feinsiebung zu wiederholen Kann dann immer noch keine ausreichende bereinstimmung zwischen der Siebung und dem Pipettierverfahren erzielt werden ist die Probe anderweitig zu untersuchen Das kann ins besondere bei sehr hohem Sandanteil der Fall sein bei dem das Pipettierverfahren fehleranf llig ist S 18 Korngr enanalyse APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 3 3 Trockensiebung Grobboden Der Grobboden umfasst alle Bodenteilchen mit einer Korngr e d gt 2mm Bl cke werden im Rahmen der landeskulturellen Wasserwirtschaft nicht untersucht Der Grobboden nimmt an den Speicher und Austauschvorg ngen des Bodens nur unwesentlich teil beeinflusst aber durch sein Volumen den Luft und Wasserhaushalt F r bodenkundliche Untersuchungen zur Beurteilung des Bodens hinsichtlich seiner Eignung als Pflanzenstandort ist die Sch tzung des Grobbodenanteils im Allgemeinen ausreichend f r geotech nische Zwecke ist hingegen fast immer eine Siebung erforderlich Ger te Siebsatz 16 mm 11 2 mm 8 mm 5 6 mm Amm 2mm eventuell auch 70 mm 50 mm 30 mm 20 mm 15 mm 7 0 mm 3 0 mm 2 0 mm Waage Genauigkeit mindestens 1 g W geschale Gegebenenfalls bei anhaftendem Feinboden Sieb mit 2 0 mm Maschenweite eventuell zus tzlich gr bere Siebe Bottich Schlauch Probenvorbereitung Die Mindestmasse der Bodenprobe f r die Siebanalyse des Grobbodens rich
134. sitzt und eine wasserdichte Verbindung hergestellt ist Die Reservoir Einheit mit dem Versorgungsrohr kann nun auf das Dreibein aufgesetzt werden wobei sie auf der Halterungsmanschette bzw dem Dreibeinkopf ruht Das obere Luftrohr mit dem ein wenig hinaufgeschobenen Wassertiefenanzeiger wird mit dem mittleren Luftrohr verbunden und das gesamte Luftrohr nach unten geschoben sodass die Ventil spitze des Luftrohres die ffnung im Kopf des Versorgungsrohres dicht verschlie t Der Wassertie fenanzeiger ist nach unten zu schieben bis er am Reservoirkopf ansteht Schlie lich wird das Ska lenrohr bergest lpt und auf den entsprechenden Sitz am Reservoirkopf aufgeschoben Nun ist darauf zu achten dass die Schlauchklemme am Reservoirkopf dicht schlie t der Stopfen ist herauszuziehen Der Ventilknopf an der Reservoirhalterung ist so zu drehen dass die Kerbe nach oben weist Dann ist die Verbindung zwischen den beiden Vorratsbeh ltern freigegeben und es kann begonnen werden Wasser am Reservoirkopf einzuf llen Dazu kann der Kanister mit dem Schlauch verwendet werden wobei der wassergef llte Kanister einfach auf den Boden gestellt wird Das Schlauchende wird nun in die Rinne am Reservoirkopf gehalten und der Kanister durch sanften Fu druck bzw durch das K rpergewicht unter Druck gesetzt sodass das Wasser aus dem Schlauch austritt und ber die Rinne und die Reservoirkopf ffnung in den Vorratsbeh lter str mt Die innen befindliche Luft muss d
135. soll und hierzu eine Exponentialfunktion k h ke k h cm s kapillares Leitverm gen als Funktion des Matrixpotenzials k cms Durchl ssigkeitsbeiwert Leitverm gen bei Volls ttigung a em Funktionsparameter Guelph Permeameter S 57 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN A cm Wasserspannung positiv genommenes Matrixpotenzial A Wml benutzt wird kann der Beiwert bzw Funktionsparameter a als Kapillarl ngenparameter a aufge fasst und daher eben berechnet werden aus a kg m Auswertung wenn die Kombination aus beiden Messreihen negative Resultate liefert Erhalt man fur ke oder f r m negative Werte so ist dies auf Inhomogenit ten im Boden wie z B Wurzelg nge Regenwurmkan le oder hnliches zur ckzuf hren oder ein Hinweis auf die Hetero genit t Schichtung Eine weitere Ursache k nnen abweichende Rand und Anfangsbedingungen sein keine konstante Verteilung des Wasseranteils und der Wasserspannung im Boden keine freie Abstr mung seitlich oder nach unten etc In jedem Fall sind dann weitere Erkundungen zur gesicherten Ermittlung der Leitf higkeit notwendig Die neuere Version der Gebrauchsanleitung SoilMoisture Equipment Corp 2008 empfiehlt f r diesen Fall oder wenn sich unplausible a Werte ergeben etwa a cm lt 0 01 oder a cm gt 0 5 die beiden Messreihen separat auszuwerten Der makroskopische Kapillarl ngenparameter a ist in diesem Fall kein Resultat aus dem Versuch
136. sprechenden Zeit entnommen wurde enth lt Feinbodenparti kel der Kornfraktion dg gt d in derselben Konzentration bzw Partialdichte mpr ger i Vp wie die Suspension unmittelbar nach der Homogenisierung In dieser war die Fraktion daher mit einer Mas se von MPR Aer i Vp Vzy vertreten Daraus ergibt sich f r die Fraktion d gt d ein prozentueller Massenanteil am Feinboden von MPR deri d SE d H Y Zylinder m N plan d CG A a yO dori gt d m ri Mit Vzylinder 1 000L und Vp 0 020L erh lt man Eed Y l a 5000 3 5 F r die erste Pipette die keine Sandpartikel bzw nur die Schluff und Tonfraktion d lt 0 063 mm p Schluff Ton mpr 0 063 mm Ms w Nachdem p Sand p Schluff p Ton 100 Feinboden ergibt betr gt der aus der Pipettie rung ermittelte Sandanteil am Feinboden enth lt gilt daher x5000 p Sand Ipipettierung L 100 MPR 0 063 mm x5000 Ms w p Sand pipettiermge Du prozentueller Massenanteil der Sandfraktion am Feinboden ermittelt aus der Pipettierung MPR 0 063 mm g lufttrockene eingedampfte Bodenmasse der ersten 0 063 mm Pipette Msiw g lufttrockene Bodeneinwaage f r das Absetzverfahren in etwa 20 00 g Der Sandanteil wird also sowohl mit der Siebung Formel 3 3 oder Formel 3 4 als auch mit der Pi pettierung bestimmt Nachdem bei den beiden Verfahren zwei verschiedene Teilproben verwendet werden und berdies die Fraktionierung auf unterschiedlichen Prinzipi
137. ssermeniskus in der Pore nicht mehr durch die Oberflachenkrafte gehalten werden kann und von der Luft verdrangt wird h entspricht der kapillaren Steigh he dx mm Durchmesser der Pore Mit dieser Faustformel k nnen den maximalen Porenweiten der einzelnen Porosit tsklassen Min dest Lufteintrittsh hen laut Tabelle 4 1 zugeordnet werden Bei der Standard Kapillarimeter Appa ratur ist keine gr ere Hohe der h ngenden Wassers ule bzw angelegte Wasserspannung als 1 5 m einstellbar Dementsprechend reicht eine Filternutsche mit Porosit t 4 aus Wird der Unterdruck hingegen nicht mit einer h ngenden Wassers ule angelegt sondern mit einer Vakuum Apparatur sind Unterdr cke bzw Druckstufen bis nahezu 1 bar m glich In diesem Fall muss eine Filter nutsche mit Porosit t 5 genommen werden Tabelle 4 1 Porosit tsklassen silikatischer Werkstoffe und zugeh rige Lufteintrittsh he Poro Bezeich s t t nung P 250 P 160 P 100 P 40 P 16 P 1 6 LD SS Un ro S 38 ISO 4793 Nennwert max Poren weite um 160 250 100 160 40 100 16 40 10 16 1 0 1 6 Mindest lufteintritts h he h cm 12 18 30 75 187 1870 beispielhaftes Anwendungsgebiet in der Chemie Gasverteilung in Fl bei geringem Gasdruck Grobfiltration pr parative Feinfiltration analytische Filtration analytische Feinfiltration Feinstfiltration Matrixpotenzial Wasseranteil Beziehung APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN
138. ste ist geringf gig gr er als der Bohrlochdurch messer Beim Absenken im Bohrloch bis zur Sohle streifen die Borsten ganz leicht an der Bohrloch wand und neigen sich zum Stab beim anschlie enden Ziehen stellen sich die Borsten auf und bohren sich in die Bohrlochwand die dadurch perforiert wird Dies sollte nicht fter als ein bis zweimal gemacht werden weil dabei Partikel gelockert werden k nnten und auf die Sohle fallen k nnten S 50 Guelph Permeameter APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Montage der Ausr stung Man beginnt den Zusammenbau mit dem Dreibeinkopf in dem die drei FuBrohre eingesteckt wer den Um die Aufstellung im Gelande zu erleichtern ist das Dreibeinstativ nicht starr sondern ela stisch Zur Erhohung der Stabilitat ist daher die Zugkette entsprechend zu adjustieren Die Reservoir Einheit mit dem mittleren Luftrohr und das untere Luftrohr befindet sich im Versor gungsrohr werden aus dem Koffer genommen Die beiden Luftrohre werden mit Hilfe des Verbin dungsstiickes zusammengef gt wobei das Rohrende des unteren Luftrohres soweit in das Verbin dungsst ck hineinzuschieben ist bis die Noppen des Verbindungsst ckes in der Vertiefung bzw Einkerbung am Rohr einrasten Die Halterungsmanschette wird mit dem breiteren Ende nach oben etwa ber die halbe Lange des Versorgungsrohres geschoben und das Versorgungsrohr ber das untere Luftrohr geschoben bis es schlie lich in der Reservoirhalterung fest
139. tet sich nach dem Gr tkorn dmax Da f r B den mit gr eren Schotterteilchen oder Steinen eine erhebliche Masse erforderlich ist ist schon bei der Probennahme vor Ort das Gr tkorn abzusch tzen und aus reichend Material f r die Laboruntersuchung zu entnehmen Es ist auch darauf zu achten dass eine ausreichende Masse an Feinboden f r die Nasssiebung und Schl mmung aus der Grobbodensiebung anf llt Etwaige organische Bestandteile sind zu entfernen Tabelle 3 5 Mindestmasse der Bodenprobe f r die Siebanalyse des Grobbodens in Anlehnung an NORM B 4412 zitiert in NORM L 1061 1 2002 bei gesch tzter gr ter Korn Mindestmasse f r gr e dmax des anstehenden die Siebanalyse Bodens vor Ort in mm inkg 2 0 15 5 0 30 10 0 70 20 2 0 30 5 0 40 7 0 50 12 60 18 Korngr enanalyse S 19 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Durchf hrung Aggregate mit einem Aquivalentdurchmesser gt 2 mm werden gegebenenfalls mechanisch zerst rt Haftet Feinboden am Grobboden ist vor der Trockensiebung der Feinanteil weitestgehend trocken zu entfernen und der Boden zu waschen Hierf r wird der Boden handisch mit dem 2 mm Sieb eventuell sind auch gr bere Siebe zu verwenden um eine berlastung des 2 mm Siebes zu ver meiden ber einem Bottich trocken gesiebt der Durchgang Feinboden ist aus dem Bottich zu entfernen und aufzubewahren Anschlie end wird der Siebr ckstand mit Leitungswasser gewaschen und das Waschwasser im Bo
140. tion WMO legte hingegen fest dass die Angabe des Luft drucks in Pror so zu erfolgen hat dass das Produkt aus Prorr der Norm Fallbeschleunigung gn und der Quecksilberdichte im Normzustand pugo genau den Druck ergibt der sich aus der Ablesung A der rtlichen Fallbeschleunigung g und der Dichte py bei der vorhandenen Quecksilbertemperatur auch ergeben w rde also so als ob die rtliche Fallbeschleunigung genau g entsprochen und die Quecksilbertemperatur genau 0 C betragen h tte W hrend der Ablesewert A eines Quecksilber barometers dementsprechend zu korrigieren ist liefert ein Aneroidbarometer mit Torr Anzeige direkt den Wert Pror der dann mit pug o und gn in die Einheit Pascal umzurechnen ist Nachdem f r die SI Druckeinheit Pascal Pa kgms kg m m s mmx10 m mmx10 gilt l sst sich der Druck in der Einheit Pa durch die zugeschnittene Gr engleichung Pp _ Pre th _g A 3 2 2 gt Pa kgm gt ms mm Hg 19 mm 19 p Pa Druck Pus kgm Dichte von Quecksilber bei gegebener Temperatur t des Quecksilbers e ms rtliche Fallbeschleunigung A mm H he der Quecksilbers ule angeben aus der man letztlich nach Substitution von A mm Hg durch Pror Torr gem Glei chung 12 3 die Beziehung zwischen den Druckeinheiten Torr und Pa erh lt P _ pmo n Pron 103 Pa kom m s Torr p Pa Druck in der Einheit Pascal Pug 0 kom Dichte von Quecksilber im Normzustand Pugo 13595 1 kg m
141. trockene Dispergiermittel etwa 44 mL einnimmt Die berlegung dass dann etwa 1000 44 956 mL Wasser n tig w ren um 1 000 L L sung zu ergeben ist falsch weil das Pyrophosphat in der L sung viel weniger Volumen einnimmt Es sind daher sicher mehr als 956 mL notwendig aber sicher auch weniger als 1000 mL Wasser Laut Angabe auf dem Beh lter des 2 5 kg Gebindes der Fa MERCK betr gt die molare Masse M Na4P gt 0 10 H20 446 06 g mol sodass zur Herstellung einer L sungskonzentraion von 0 1 mol L die Masse von 44 606 g n tig w re Laut den auf drei Nachkommastellen gerundeten IUPAC Empfehlungen von 1986 Periodensystem der Elemente zitiert von Jakubke und Karcher 1998 hat Na eine relative Atommasse A 22 990 P eine solche von A 30 974 O von 15 998 und H von 4 1 008 Ein Molek lverband Na4P gt 0 10 H gt O besitzt daher die relative Masse von 4x22 990 2x30 974 715 998 10x 2x1 008 15 998 446 034 bzw 265 894 180 140 446 034 Der Anteil des Natriumpyrophosphats am Molek lverband weist also eine relative Masse von 265 894 auf w hrend der Wasseranteil 180 140 betr gt Bei den im Periodensystem eingetragenen relativen Atommassen sind die Isotope entsprechend ihrer nat rlichen H ufigkeit gewichtet die 1m Produkt der Fa MERCK nicht notwendigerweise dieselbe sein muss Au erdem liegt dessen Rein heit weit unter der Abweichung 446 06 446 034 Alles in allem sind die Unterschiede zwischen der ONORM Angab
142. ttich aufgefangen Nach dem Absetzen der Suspension Wartefrist mindestens ein Tag wird das berstehende klare Wasser abgehebert und verworfen und die restliche Suspension luftgetrocknet Der Suspensions r ckstand wird dem Durchgang 2 mm der h ndischen Trockensiebung beigef gt Der Siebr ckstand aus der Waschung wird ebenfalls luftgetrocknet Der luftgetrocknete Grobboden wird gewogen mg s und auf den Grobboden Siebsatz aufgebracht der je nach Gr tkorn dmax folgende Siebe umfasst 16 mm 11 2 mm 8 mm 5 6 mm 4 mm 2 mm F r besonders grobe B den steht auch ein alter Rundloch Siebsatz zur Verf gung 70 mm 50 mm 30 mm 20 mm 15 mm 7 0 mm 3 0 mm 2 0 mm Die Siebung wird entweder h ndisch oder mit der Siebmaschine so lange fortgef hrt bis sich die Verteilung der Korngr en nicht mehr ver ndert In der Regel ist eine Siebdauer von 10 Minuten ausreichend Die einzelnen Siebr ckst nde werden in die W geschale geleert und gewogen Mar der i Wurde der Durchgang 2mm wegen anhaftendem Feinboden vor der eigentlichen Siebung abge trennt sollte bei der Siebung praktisch kein Durchgang mehr anfallen Der urspr ngliche Durch gang 2mm aus der trockenen Handsiebung der luftgetrocknete Sp lr ckstand und der Durchgang 2mm aus der eigentlichen Siebung werden sorgf ltig vermengt und gewogen mp Aus diesem Feinboden werden die Proben f r die Feinsiebung und f r die Pipettierung gewonnen Auswert
143. tzt Vorgang so lange fortsetzen bis keine Luftblasen mehr aufsteigen d Pyknometer mit entl ftetem Wasser auff llen und in einen Exsikkator stellen Mit einer Vakuumpumpe Unterdruck anlegen und weiter entl ften bis keine Luftblasen mehr aufsteigen e Pyknometer aus dem Exsikkator nehmen und mit dem Glasstoppel verschlie en Darauf achten dass unterhalb des Stoppels keine Luftblasen verbleiben und die Kapillare im Stoppel voll st ndig gef llt ist Pyknometer au en ohne zu reiben abtrocknen und w gen Mp s w w f Wassertemperatur t im Pyknometer auf 0 1 C genau feststellen S 10 Feststoffdichte ps Pyknometerversuch APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Auswertung Neben den drei Gewichten bzw Massen mp Mp s w und Mp s w w ben tigt man noch den Mas senwassergehalt w der lufttrockenen Bodenprobe das Volumen des Pyknometers Vp und die abgelesene Wassertemperatur im Pyknometer Mit der Temperatur kann die Dichte des Wassers pw t g cm gt entweder aus der Formel 12 2 siehe Kapitel 12 2 im Anhang berechnet oder aus der Tabelle 12 4 entnommen werden BR Ca lta a pu as 1 a 0 C lt 1 lt 40 C ow t gem Dichte von reinem luftfreiem Wasser in der Isotopenzusammensetzung von SMOW bei po 101325 Pa 2 C gemessene Temperatur des Wassers im Pyknometer la C Koeffizient a C 3 983035 la C Anpassungskoeffizient aPC 301 797 as C Anpassungskoeffizient ds C 522528 9 a4
144. u Lehmen ein schlie lich unstrukturierten mittleren und feinen Sanden Diese Ka tegorie trifft fur die meisten landwirtschaftlich genutzten Boden zu 0 12 1 Grobsande und kiesige Sande einschlie lich stark strukturierte oder aggregierte B den als auch B den mit gro en und oder zahl reichen Rissen oder Makroporen 0 36 1 Anmerkungen Version 2011 11 29
145. u der Filterplattenoberkante eingestellt und durch vertikales Verschieben der Pi pette feinjustiert Das Ausgangsvolumen in der Messpipette ist abzulesen und zu notieren Vpip 0 Die Stechzylinder Bodenprobe wird im Wasserbad vollst ndig ges ttigt der Zylinder im Wasser bad aufgerichtet Zylinderachse horizontal in dieser Stellung aus dem Wasser gehoben und auf die Waage platziert und gewogen Mges Die Filternutsche wird aus ihrer Halterung genommen ein wenig gekippt die Bodenprobe vorsichtig auf die Filterplatte gesetzt und die Filternutsche wieder montiert Zur Verringerung der Verdunstungsverluste wird die Nutsche w hrend der Untersuchung mit einer Folie abgedeckt jedoch nicht druckdicht verschlossen damit keine Druckdifferenz zum Atmosph rendruck entstehen kann Nun wird die erste kleinste Wasserspannung bzw Druckstufe ho in der Bodenprobe durch Ab senken der Messpipette und damit des Wasserspiegels in der Pipette angelegt Infolge der Ent w sserung der Probe flie t das Wasser langsam durch die Filterplatte und der Wasserspiegel in der Messpipette steigt an Dies bedingt ein h ufiges Nachstellen auf die gew nschte Wasserspannung Dieser Vorgang wird so oft durchgef hrt bis innerhalb von 7 Stunden kein Wasseranstieg mehr in der Messpipette zu erkennen ist Die neue Pipettenablesung Vpip abz glich der vorherigen Vpip 0 ergibt das von der Bodenprobe abgegebene Wasservolumen ein Teilstrichintervall entspricht 0 1 mL bzw 0 0
146. uS cm am Ger t einzustellen 1S 1Q 1m s kg A Ger te und Reagenzien destilliertes bzw entionisiertes Wasser Konduktometer Messger t f r die elektrische Leitf higkeit mit Temperaturkompensation Plastikbehalter Plastiktrichter und Papierfilter Horizontalschittler Vorbereitung Bei Wasserproben ist keine Vorbereitung notwendig Bei Bodenproben erfolgt die Messung in Bodenextrakten 1 Gewichtsteil Feinboden Durchmesser lt 2 mm wird mit 5 Gewichtsteilen dest Wasser z B 20 g Boden 100 mL H20 in 500 mL Sch ttelflaschen eingewogen 2 Stunden ge sch ttelt und anschlie end filtriert Durchf hrung Die elektrische Leitf higkeit x h ngt von der Temperatur ab und ist daher immer f r eine Referenz temperatur tref anzugeben 20 C oder 25 C wobei die Referenz auszuweisen ist x wird am besten durch Eintauchen des Sensors in das Filtrat bei tref gemessen Das Konduktometer des Instituts ist allerdings temperaturkompensiert sodass eine Korrektur bei abweichender Messtemperatur nicht notwendig ist Bei Ger ten ohne Kompensation ist die bei der aktuellen Temperatur gemessene Leitf higkeit durch Multiplikation mit folgenden Faktoren auf die Leitf higkeit bei der Referenz temperatur umzurechnen EC r ECM frRef Tabelle 9 1 Korrekturfaktor f5 c f r die Messung von EC bei beliebiger Temperatur Temperatur C 16 17 18 19 20 21 22 23 Korrekturfaktorf 1 225 1 196 1 168 1 141 1 116 1 091 1 067 1 044
147. ufffraktion am Feinboden p Sand Feinsicbung Din prozentueller Massenanteil der Sandfraktion am Feinboden ermittelt aus der Feinsiebung p Ton prozentueller Massenanteil der Tonfraktion am Feinboden Nachdem die erste Pipette nach dem Abgleich Siebung Absetzverfahren verworfen wird ist die p Schluff _ MPR 0 063 mm MPR 0 002 mm Rechnung mm x5000 nicht korrekt Ms w Die Genauigkeit des Analyseverfahrens kann grob mit einem Fehler von knapp unter einem Prozent angegeben werden Dies rechtfertigt eine Angabe der Anteile in Zehntelprozent Um zu vermeiden dass die Summe der drei Texturanteile wegen der Rundungen von 100 abweicht sollte der Schluffanteil mit den auf eine Kommastelle gerundeten Werten in Prozent f r p Sand und f r p Ton berechnet werden F r die Kornsummenlinie sind die Massenanteile der einzelnen Korngr enklassen nicht auf die Masse des Feinbodens ms y zu beziehen sondern auf die Masse der Gesamtprobe ges Nachdem der Feinboden einen prozentuellen Massenanteil an der Gesamtprobe von p Feinboden gem Gl 3 1 besitzt betr gt der Anteil einer beliebigen Pipettierfraktion dar gt d an der Gesamtprobe dmax gt d pPldxi gt d MPR agri p Feinboden OU e E 2 lt i lt n m SFW p deri gt d prozentueller Massenanteil der Fraktion dr gt d an der Gesamtprobe Summenlinie gilt nicht f r die erste Pipette mit i 1 S 30 Korngr enanalyse APPLIED SOIL PHYSICS
148. ufgezeigt wohin die durch eine gro z gige Interpretation versuchte Rettung einer missgliickten Gleichung f hren kann Daraus muss der Schluss gezogen werden dass auf eine korrekte Schreibung der physikalischen Zusammenh nge gr ter Wert zu legen ist und das speziell in einer Norm Die Beziehung zwischen denselben Gr en in unterschiedlichen Einheiten wird elegant und vor allem korrekt durch eine zugeschnittene Gr engleichung dargestellt Sie lautet f r die Einheiten Grad Celsius und Kelvin Anhang S 93 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN E 273 15 SC ER K H 7 C Temperatur in Grad Celsius T K Temperatur in Kelvin beachte dass die Spezifikation der Einheiten durch eine separate Legende nicht notwendig w re weil sie definitionsgem bereits durch die Bruchschreibweise gegeben ist Diese Gleichung ist auch in invertierter Form korrekt t oc 273 15 Als bese T e 273 18 K 12 4 S 94 Anhang APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN 12 4 Erl uterungen zur Korngr enanalyse Die Korngr enanalyse nach dem im Kapitel 3 vorgestellten Verfahren unterscheidet sich in eini gen wesentlichen Punkten von dem in der NORM L 1061 2 2002 geschilderten Insbesondere erfolgt sowohl die Bodeneinwaage als auch die W gung des Eindampfr ckstandes im lufttrockenen Zustand er wird deshalb so lange an der Luft stehen gelassen bis er wieder Wasserdampf aus der Luft aufgenommen hat sodass sich d
149. ung Die Massensumme aller Siebr ckst nde samt dem Durchgang 2 mm muss weniger als 0 5 von der Einwaage abweichen ansonsten ist die Probe zu verwerfen n Mges MD 3 mr dgr i i l lt 0 005 Mees Mees 8 lufttrockene Gesamtmasse der Bodenprobe fiir die Grobsiebung MGR der i 8 lufttrockene Masse eines bestimmten Grobsiebr ckstandes i mit dem unteren Grenzdurchmesser bzw mit der Siebmaschenweite dgr mp g lufttrockene Masse des Durchgangs 2 0 mm In 1 Anzahl der Siebe i Laufvariable der die einzelnen Siebmaschenweiten zugeordnet sind 1 lt i lt n Der Siebr ckstand mit dem Index i 1 umfasst die Korngr enklasse S 20 Korngr enanalyse APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN P dmax gt d gt da fir i n gilt dan gt d gt 2mm Der Massenanteil p in Prozent einer einzelnen Grobboden Korngr enklasse du gt d dyr i wobei der den Aquivalentdurchmesser bzw die Maschenweite eines bestimmten Siebes und d den jenigen des n chstgr beren Siebes kennzeichnet entspricht dem Quotienten aus dem jeweiligen Siebr ckstand mar agr i und der gesamten Probenmasse Mgos P deri gt d2dgri pop der lt i lt Mees 100 l lt i lt n lp prozentueller Massenanteil einer bestimmten Siebfraktion i an der Gesamtprobe der i 1 mm oberer Grenzdurchmesser einer bestimmten Siebfraktion i f r i 1 gilt dero dmax deri mm unterer Grenzdurchmesser einer bestimmten Siebfraktion i dg n 2
150. ung aus dem Innenzylinder weniger durch den Au enzylinder behindert und sollte dem nach zu einer schnelleren Absenkung f hren Wenn das nicht der Fall ist ist eine Auswertung mit den unten stehenden Formeln nicht m glich weil die realen Bedingungen von den modellhaften ma geblich abweichen Abbildung 5 3 Graph Zeit t Absenkung H f r beide Messreihen nach Amoozegar und Warrick 1986 Doppelring Infiltrometer instation res Verfahren S 45 APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN Der k Wert errechnet sich nun aus der Beziehung ks cm min IRJ cm F 1 D cm d cm AH cm amp min H cm H dt cm min k Wert unter feldges ttigten Bedingungen Diese Einheit f r den k Wert gilt f r den Regelfall wenn f r die Einheit min verwendet wird Innenradius des inneren Zylinders Geometriebeiwert F f D R d F ist aus einem der beiden unten stehenden Diagramme zu entnehmen Falls unterhalb der Schicht deren k Wert ermittelt werden soll eine undurchl ssige Schicht ansteht ist Diagramm A zu verwenden steht eine sehr gut leitende Schicht an Diagramm B Abstand vom Sohlplanum bis zur unteren Grenze der untersuchten Schicht gemessene Einschlagtiefe des inneren Zylinders in den unzerst rten Boden Bei feink rnigen B den sollte etwa d 2 cm sein bei grobk rnigen d 3 cm Differenz der Absenkung H der beiden Messreihen nach der Absenkdauer tg Absenkdauer des Innenwasserspiege
151. ung zwischen Abdampfschale und Waagenteller oder Exsikkator und Vakuumpumpe Durchf hrung a 50g bis 100g bei skelettarmen B den gen gen auch 10 20 g feuchte vor Verdunstung gesch tzte Bodenprobe in eine trockene Abdampfschale mit bekannter Masse mscn geben b ehebaldigst auf 0 01 g genau w gen Msch s w c Trocknung bis zur Massenkonstanz etwa 15 Stunden lang 1m Trockenschrank bei 105 C d Abdampfschale mit der trockenen Bodenprobe entweder sofort innerhalb von 5 Minuten w rmeisoliert w gen W rmeisolation zwischen Abdampfschale und Waagenteller oder im evakuierten Exsikkator um eine Wasserdampfaufnahme aus der Luft zu vermeiden ausk hlen lassen mit gleicher Genauigkeit zur ckw gen msch s Auswertung Die verdunstete Wassermasse mw ergibt sich aus der Differenz zwischen der Masse der Abdampf schale mit der feuchten und der ofengetrockneten Bodenprobe my Msch stw Msch s Die Fest stoffmasse m entspricht der Differenz zwischen der Masse der Abdampfschale mit der ofentrocke nen Bodenprobe und der Masse der Abdampfschale m msch s Disch Daraus folgt die Formel _ MsSch stw MsSch s Mschts MSch S 4 Massenwassergehalt w APPLIED SOIL PHYSICS IHLW WAU BOKU WIEN w gg Massenwassergehalt der Bodenprobe Msa g Masse der Abdampfschale Msch stw g Masse der Abdampfschale mit der feuchten Bodenprobe msch s g Masse der Abdampfschale mit der ofentrockenen Bodenprobe 1 1 2 Carbidmeth
152. urchf hrung Vorweg ist die gesamte Anlage vollst ndig mit Wasser zu s ttigen Hierf r wird die Wasserwanne mit entl ftetem Leitungswasser elektrische Leitf higkeit messen und angeben bis zu einer H he gef llt die ein wenig kleiner ist als die H he der Filternutsche Das Stutzenende der Filternutsche wird zugehalten und die Nutsche mit dem Stutzen voran schr g untergetaucht und verkehrt abge setzt sodass das Stutzenende aus dem Wasser ragt und freigegeben werden kann Das Wasser steigt nun langsam von unten durch die Filterplatte und verdr ngt die Luft aus dem unteren Teil der Glas filternutsche nach oben ohne Luftblasen zu hinterlassen Wenn der Wasserspiegel in der Nutsche beinahe bis zum Au enwasserspiegel angestiegen ist wird die Wanne weiter gef llt und die Nutsche mehrere Zentimeter berstaut Der Schlauch und die Messpipette werden ebenfalls unter getaucht bzw ges ttigt und schlie lich Filternutsche Schlauch und Messpipette unter Wasser mit einander verbunden Die Filternutsche und die Messpipette werden gemeinsam aus dem Wasserbad gehoben und die Nutsche dabei so umgedreht dass sich die Innenseite der Nutsche entleeren kann Schlie lich wird die Filternutsche an einem Laborhalter montiert und auch die Messpipette und zwar mit der Unterkante der mL Teilung knapp unterhalb der Filterplattenoberkante Durch Ab saugen von Wasser mit der Spritze mit langer Kan le wird der Wasserspiegel in der Messpipette grob auf das Nivea
153. urchmesser von 38 mm das Sieb ist ein 60 maschiges Netz mit einer lichten Weite von 0 25mm im Quadrat Die mechanische Hubh he betr gt 1 27 cm die Hubfrequenz 42 H be pro Minute Waage Genauigkeit 0 01 g und W geschiffchen 0 4n Natriumpyrophosphat Losung zur Dispergierung hierf r werden 89 22 g Na P207 10 HO in einem 2 L Messkolben mit wenig Wasser aufgel st auf 2 000 L mit entionisiertem Wasser aufgef llt und mit dem Magnetr hrer ger hrt Durchf hrung 4 0 g luftgetrocknete 1 mm bis 2 mm gro e Aggregate werden mit einer Genauigkeit von 0 01 g in ein W geschiffchen eingewogen mp bei einer rel Luftfeuchtigkeit im Labor gt 30 soll eine zu satzliche 4g schwere Aggregatprobe ofengetrocknet werden um den Wassergehalt zu bestimmen und auf das oben beschriebene Sieb in die Siebhalterung gegeben Danach wird der Deckel mit der Siebhalterung auf die Wanne aufgesetzt und 5 Minuten lang im destillierten Wasser ca 80 mL gesiebt Nach dem Aufsetzen des Deckels sollte kontrolliert werden ob Aggregate auf der Wasser oberfl che schwimmen diese werden mit ein paar Tropfen aus einer Spritzflasche zum Sinken gebracht W hrend des Siebvorganges sollte sich das Sieb mit den Aggregaten unter Wasser befin den die Aggregate d rfen nicht ber die Wasseroberfl che gehoben werden Die Temperatur des destillierten Wassers in den Bechergl sern soll zwischen 22 C und 25 C betragen Nach 5 Minuten wird der Deckel mit den Siebh
154. wirkt lautet P Pug t gh p Druck Pug Dichte von Quecksilber Hg bei gegebener Temperatur t des Quecksilbers g rtliche Fallbeschleunigung h Hohe der Quecksilbers ule Auf die Angabe der Einheiten der genannten Gr fen wurde bewusst verzichtet hingegen ware die Angabe der Dimensionen w nschenswert Es ist namlich fiir die obige Gleichung egal in welchen Einheiten man die Gr en einsetzt solange diese dieselbe Dimension wie die Gr e besitzen Neben der Quecksilberbarometer Ablesung h muss also noch die rtlich g ltige Fallbeschleunigung g und die Dichte von Quecksilber pug bekannt sein W hrend Quecksilber als inkompressibel ange sehen werden kann besteht eine geringf gige Abh ngigkeit der Dichte py von der Temperatur Der Druck in Pa dem eine bestimmte H he Quecksilbers ule A entspricht ist daher eine Funktion der Temperatur Das wird deutlich wenn man Literaturangaben f r die Dichte von Quecksilber sucht Der Wert pug 13593 kom leider ohne Temperaturangabe stammt von Vogel 1999 Lide 2002 gibt eine Dichte von ppg t 25 C 13533 6 kom und einen L ngenausdehnungskoeffi zienten a 60 4x10 K an demnach m sste die Dichte bei 0 C in grober N herung Pug b pue t1 1 a t D gt pug 0 C pue 25 C 1 a 0 25 13554 1 kgm be tragen eine Angabe aus dem Web lautet pug t 20 C 13579 034 kom eine andere Pug 13546 kom ohne Angabe der Temperatur Die World Meteorological

LV-Nr. 815306 Applied Soil Physics LV

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