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Erschliessung und Einsatz mineralischer Sekundärrohstoffe als Puffersubstanzen im Bodenschutz im Wald

Development and use of mineral secondary raw materials as buffer substances for soil protection purposes in forest ecosystems

  • In Deutschland fallen bei der Wasseraufbereitung, der Verarbeitung von Gesteinen, Recyclingprozessen und in der Industrie etliche mineralische Zwangs-, Koppel-, Neben- oder Abfallprodukte an, die aufgrund ihrer Inhaltsstoffe als Puffersubstanzen oder Nährstofflieferanten im Wald eingesetzt werden könnten. In diesem Projekt wurde die Wirksamkeit und Ökosystemverträglichkeit von Mischungen potentieller Sekundärrohstoffe in Gefäßversuchen, Lysimeterversuchen, Freilandversuchen, Perkolationsversuchen und Keim- und Wachstumsversuchen untersucht. Die Mischungen bestehen aus Enthärterkalk und Magnesitstaub. Eingesetzte Enthärterkalke waren zwei Reaktorkornvarianten und ein Enthärterschlamm, dem zur besseren Händelbarkeit und als Kaliumquelle Bimsmehl bzw. Perlitstaub beigemischt wurde. Zur Anregung der biologischen Aktivität mit Phosphor wurden zwei Enthärterschlammmischungen mit Tiermehlasche aus der Monoverbrennung von Tierkörpermehl versetzt. Als Puffersubstanzen oder Nährstofflieferanten bewährten sich die Reaktorkörner, Magnesitstaub und Bimsmehl. Die Reaktorkornkalke wirken ähnlich dem herkömmlich eingesetzten Dolomit mit hoher oberflächennaher Säurepufferkapazität, verbesserter Basensättigung des Mineralbodens, Reduktion der Schwermetallmobilität und Aluminiumbelegung an den Austauscher sowie Erhöhung der Stickstoffspeicherkapazität. Unter dem Einfluss von Magnesitstaubs erhöhte sich der Magnesiumgehalt der Bodenlösung bis in den Hauptwurzelraum und Magnesiummangel in Pflanzen wurde signifikant behoben. Pflanzenvitalitätskennwerte verbesserten sich deutlich. Der Kaliumgehalt der Bodenlösung verbesserte sich bei Perlitstaub und Bimsmehl, in den Pflanzen nur bei Bimsmehl. Unter Einfluss der Tiermehlasche erhöhte sich weder der Gehalt der Bodenlösung noch die biologische Aktivität. Der enthaltene Phosphor liegt als schwerlösliches Hydroxylapatit vor, leichter lösliches Phosphat wurde als Calciumphosphat festgelegt. Durch geringe Anteile von Kalkmilch im Enthärterschlamm wurden initiale Nitrat- und Protonenschübe initiiert, die in stickstoffgesättigten Systemen problematisch werden können. Auf der Basis der Untersuchungsergebnisse wurden die positiv bewerteten Sekundärrohstoffe in die 2003 neugefasste Düngemittelverordnung aufgenommen.
  • Numerous mineral waste materials from industrial or rock manufacturing processes are of interest as buffer substances or fertilizers for soil protection purposes in forest ecosystems. In this project mixtures of so called potential secondary raw materials were examined in pot, lysimeter, percolation and open site experiments as well as germination and growth experi-ments to get information about efficacy and ecosystem compatibility. Each mixture consisted of a decarbonisation lime with magnesite powder. Used decarbonisation limes are two pellet variants and one decarbonisation sludge. To reduce the high water content of the decarbonisa-tion sludge, perlite dust respectively pumice stone powder was added, both served at the same time as potassium sources. Two decarbonisation sludge variants were prepared with pure animal powder ash as phosphorus source to increase biological activity. Both pellets variants, magnesite powder and pumice stone powder showed positive results as buffer substance or nutrient source, respectively. The pellets showed similar effects as the conventional substance for soil protection, dolomite: high buffer capacity on the soil surface, an increase in base saturation in mineral soil, a reduction in heavy metal mobilization and the amount of aluminum on exchanging surfaces as well as an increase in nitrogen storage capac-ity. The addition of magnesite powder increased the magnesium content in the soil solution up to the main root zone and significantly in the plant biomass. Plant vitality increased as well. The addition of pumice stone powder increased the potassium content in soil and plant, the addition of perlite dust only affected the potassium content of the soil solution. The animal powder ash had no effects on soil solution or on biological activity. The phosphorus consists mostly of hardly soluble hydroxy apatite, additionally phosphate was precipitated as calcium phosphate. A small amount of calcium hydroxide in the decarbonisation sludge caused initial nitrate release and acidification.

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Metadaten
Author:Christel Bihl
URN:urn:nbn:de:hbz:385-2891
Advisor:Gebhard Schueler
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of completion:2005/01/25
Publishing institution:Universität Trier
Granting institution:Universität Trier, Fachbereich 6
Date of final exam:2004/11/24
Release Date:2005/01/25
Tag:Enthärterkalk; Gesteinsmehl; Reaktorkorn; Sekundärrohstoff; Tiermehlasche
forest liming; magnesia; phosphorus; potassium; secondary raw material
GND Keyword:Bodenschutzkalkung; Bodenversauerung; Kalium; Kalk; Magnesium; Phosphor
Institutes:Fachbereich 6 / Geographie und Geowissenschaften
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 550 Geowissenschaften

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