Die Bodenverschmutzung, hauptsächlich aufgrund menschlicher Wirtschaftstätigkeit, ist mittlerweile konstant. Aber auch das Konzept der Selbstreinigung von Böden ist bekannt. Betrachten wir, was es bedeutet, die Eigenschaften und Möglichkeiten der Selbstreinigung des Bodens: aerob, anaerob, Mineralisierung, Nitrifikation und Humifizierung. Und auch die hygienische Bedeutung, die der Selbstreinigung des Bodens zukommt.
Konzept und Eigenschaften
Wenn sich eine bestimmte Menge toxischer Verbindungen im Boden ansammelt, ändert sich seine chemische Zusammensetzung, die Integrität der geochemischen Umgebung wird gestört und die Mikroflora wird gehemmt. Aus dem Boden kann das angesammelte Wasser in den Körper von Tieren und Menschen gelangen, was zu negativen Auswirkungen auf die Gesundheit führt.
Unter Selbstreinigung des Bodens versteht man die Fähigkeit, Stoffe organischen Ursprungs zu mineralisieren, sie in organische und mineralische Formen umzuwandeln, die im gesundheitlichen Sinne ungefährlich sind und von Pflanzen aufgenommen werden.
In Böden jeglicher Art finden ständig biologische, physikalische, chemische und andere komplexe Prozesse statt. Bakterien, Protozoen und Pilze im Boden können Kohlenmonoxid, Pestizide und andere schädliche Verbindungen verarbeiten und sie langsam in ungiftige Substanzen umwandeln.
An der Selbstreinigung des Bodens sind auch Bodentiere beteiligt: Insekten, Regenwürmer, Spitzmäuse, Maulwürfe; sie graben Tunnel in den Boden und vermischen ihn. Die Geschwindigkeit der Reinigung hängt von den Klimabedingungen, der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur ab – je höher sie ist, desto schneller verläuft der Prozess, daher reinigt sich die Erde in den südlichen Regionen schneller. Das Ausmaß und die Art der Verschmutzung sind von Bedeutung. Der Grad der Entwässerung, die Bioaktivität und die Dicke der Humusschicht sowie das Verhältnis von Niederschlagsmenge zu Verdunstung haben einen wesentlichen Einfluss.
Selbstreinigungsmethoden
Die Umwandlung organischer Stoffe in mineralische Formen erfolgt auf verschiedene Weise. Jeder Prozess hat seine eigenen chemischen und biologischen Eigenschaften und verläuft unterschiedlich. Der Abbau organischer Verbindungen in der Bodenschicht erfolgt unter dem Einfluss von Mikroorganismen, die darin in großer Zahl vorkommen. Dieser natürliche Prozess kann sowohl aerob (unter Beteiligung von Sauerstoff) als auch anaerob mit Hilfe von Fäulnisbakterien ablaufen, die keinen Sauerstoff benötigen.
Aerobe Methode
Der Prozess erfolgt unter dem Einfluss von Bakterien unter Beteiligung von Sauerstoff. Organisches Material, hauptsächlich stickstoffhaltig, zerfällt in einfache Mineralverbindungen. Dieser Prozess wird als Ammonifikation bezeichnet. Er ist durch den Abbau von Proteinen in Aminosäuren, dann in Schwefelwasserstoff, Indol, Ammoniak und Skatol gekennzeichnet. Diese Substanzen werden in Nitrite und dann in Nitrate umgewandelt, die bereits von Pflanzen aufgenommen werden können. Dabei wird Wärme freigesetzt, die von Mikroorganismen aufgenommen wird. Parallel zum Ammonifikationsprozess findet eine Synthese von Huminsäuren statt, die die Bodenfruchtbarkeit erhöhen.
Anaerobe Methode
Es geschieht ohne Anwesenheit von Sauerstoff; auch organische Stoffe werden von Bakterien verarbeitet. Der Prozess ähnelt einer Fermentation und erfolgt unter Energieaufnahme, wodurch organische Alkohole und Säuren, Kohlendioxid, Methan, Wasserstoff und andere Gase entstehen, die normalerweise einen unangenehmen Geruch haben.
Selbstreinigungsprozesse
In den Boden gelangende organische Stoffe werden zunächst in anorganische Verbindungen und mineralische Elemente umgewandelt, die dann zur Ernährung der Pflanzen verwendet werden. Der Rest verwandelt sich nach und nach in Humus.
Mineralisierung
Dabei handelt es sich um den Prozess der Umwandlung organischer Verbindungen in mineralische Elemente. Die erste Stufe besteht aus der Aufspaltung von Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten in einfachere Verbindungen – Ammoniak, Kohlendioxid und Wasser, Glycerin und Fettsäuren.
Nitrifikation
Ammoniak wird in Nitrite und salpetrige Säure umgewandelt, dann in Nitrate und Salpetersäure. Durch diesen Prozess – die Nitrifikation – steht Stickstoff allen Pflanzen und Mikroorganismen zur Verfügung, die ihn zur Ernährung und zum Zellaufbau nutzen.
Auch im Boden findet der umgekehrte Prozess statt – die Denitrifikation. Dies ist das Ergebnis der Aktivität von Bakterien, die Ammoniak aus Nitraten reduzieren.Durch Denitrifikation wird dem Boden Stickstoff entzogen, wodurch seine Verfügbarkeit für Pflanzen verringert wird.
Humifizierung
Dies ist die letzte Phase des Prozesses der Umstrukturierung organischer Reststoffe in Huminstoffe; der Prozess findet in den oberen Schichten des Bodens statt. Bei der Humifizierung handelt es sich um eine Reihe biochemischer Reaktionen, die mit Hilfe von Bodenmikroorganismen ablaufen und zur Produktion spezifischer Huminsäuren, Fulvinsäuren und ihrer Salze, organischer Säuren, Fettsäuren, Kohlenhydrate und Kohlenstoffverbindungen führen. Huminsäuren zersetzen sich als hochpolymere Verbindungen langsamer als andere organische Verbindungen, verbleiben und reichern sich daher im Boden an und werden zur Grundlage des Humus. Je mehr es im Boden vorhanden ist, desto fruchtbarer gilt es.
Humus, der unter dem Einfluss aerober und anaerober Bakterien und Pilze entsteht, ist von großer agrotechnischer und hygienischer Bedeutung. Humus verrottet nicht, verströmt keinen unangenehmen Geruch und enthält keine Infektionserreger.
Hygienischer Wert
Selbstreinigungsprozesse des Bodens sind nicht nur für das Pflanzenleben notwendig, sondern auch wichtig für die Erhaltung der Gesundheit von Tieren und Menschen. Die Selbstreinigung beginnt damit, dass die darin enthaltenen organischen Rückstände sowie Krankheitserreger und Wurmeier gefiltert und unter dem Einfluss biologischer, geochemischer Reaktionen neutralisiert, zerstört und zersetzt werden. Dadurch verlieren sie die Fähigkeit, sich zu infizieren. Durch die Selbstreinigung des Bodens wird der Gehalt an infektiösen Krankheitserregern reduziert, die durch Kontakt mit dem Boden übertragen werden und auf den grünen Teilen von Pflanzen und Früchten verbleiben.
Von den beiden Zersetzungsmethoden – aerob und anaerob – ist aerob vorzuziehen; sie erfolgt ohne die Freisetzung giftiger oder übelriechender Gase und Substanzen, die die Eigenschaften von Wasser und Luft verschlechtern. Die aerobe Methode der Selbstreinigung ist typisch für strukturierte Böden, die Luft und Wasser gut aufnehmen.
Die Fähigkeit des Bodens, organische Bestandteile aufzunehmen und einzufangen sowie in einfache Substanzen und mineralische Elemente zu zerfallen, ist von größter gesundheitlicher und hygienischer Bedeutung. Hätte der Boden diese Fähigkeit nicht, wäre das Leben von Mikroorganismen und Pflanzen darin unmöglich. Damit Selbstreinigungsprozesse korrekt und stabil ablaufen, ist es notwendig, dass das Angebot an organischen und synthetischen Rückständen die Selbstreinigungsfähigkeit des Bodens nicht übersteigt. Bei Überschreitung mineralisiert organisches Material nicht, sondern verrottet und verunreinigt den Boden und die Luft mit giftigen Gasen.
