A5 Anhaltende Sättigung und Hydromorphismus

Thema

Anhaltende Sättigung tritt auf, wenn der Grundwasserspiegel über Wochen oder sogar Monate sehr nahe an der Bodenoberfläche bleibt. Dies ist in der Regel auf seitliche Grundwasserneubildung, das Aufquellen eines geschlossenen Grundwasserleiters oder flaches Gelände zurückzuführen, wodurch die Drainage nicht ausreicht, um das Wasser abzuleiten.

Derselbe gesättigte Boden verliert seine normale Belüftung und es entwickeln sich anaerobe Bedingungen: Die darin lebenden Bakterien verbrauchen zunächst den gesamten im Wasser gelösten Sauerstoff. Dieser Sauerstoffmangel veranlasst sie, nacheinander auf Nitrate, Mangan, Eisen und Sulfate als Elektronenakzeptoren zurückzugreifen, um die Atmung aufrechtzuerhalten. Die Reihenfolge dieser Reaktion folgt eng dem Redoxpotenzial des Bodens.

Im Rahmen dieses anaeroben Prozesses führt die Reduktion von Eisen von der dreiwertigen (Fe³⁺) zur zweiwertigen (Fe²⁺) Form. Dies ist die charakteristische graue und bläuliche Verfärbung des Gleyings – das visuelle Merkmal, anhand dessen man selbst Jahre später noch erkennt, dass ein Boden gesättigt war.

Es ist dieser positive und anhaltende Porenwasserdruck, der durch Sättigung entsteht, der die Hangsicherheit verringert und bereits als Auslöser von Erdrutschen beschrieben wurde. In feinkörnigen Böden kann er sogar Solifluktion auslösen, eine langsame Verlagerung der gesättigten Oberflächenschicht hangabwärts.

Das quantitative Modell, das die anhaltende Sättigung beschreibt, integriert die Richards-Gleichung, welche die vertikale Dynamik des Grundwasserspiegels beschreibt, mit der Redox-Geochemie des Bodens. Dabei wird dasselbe Redoxpotenzial mit dem Gehalt an gelöstem Sauerstoff und dessen mikrobiellem Verbrauch verknüpft. So bewirkt die anhaltende Sättigung, vom stagnierenden Grundwasserspiegel nahe der Oberfläche, mit dem dieses Dokument beginnt, bis zur langsamen Verlagerung des gesättigten Bodens, mit der es endet, dass ein äußerlich statisch erscheinender Boden im Inneren eine Chemie und Mechanik verbirgt, die sein Verhalten grundlegend verändert.

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