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- O2-CO2-Profile–
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9 O2-CO2-Profile
In den Kap. 8.3 und 10.5.3 wird deutlich, dass allein das Vorkommen einer sehr hohen CO2-
Konzentration in der Bodenluft keine Aussage über eine geologische oder biologische
Herkunft zulässt. Aufgrund der Vielzahl der Messungen bei Bodengas-Untersuchungen in
einem Gebiet ist es notwendig, mit einer möglichst einfachen Methode hohe CO2-
Vorkommen biologischen Ursprungs identifizieren zu können.
O2 und CO2-Konzentrationen in der Bodenluft sind – ausschließlich biologische Einflüsse
vorausgesetzt - eng aneinander gekoppelt, denn CO2 entsteht im Boden unter Verbrauch
von Sauerstoff und wird dort natürlicherweise angereichert. Die CO2-Entwicklung ist in
Böden, deren Belüftung nicht eingeschränkt ist, unter aeroben Bedingungen mit dem O2-
Verbrauch äquimolar (BRIDGE & RIXON, 1976). Die Zufuhr von molekularem Sauerstoff zur
Bodenluft erfolgt ausschließlich aus der atmosphärischen Luft und daher durch die
Bodenoberfläche (SCHEFFER & SCHACHTSCHABEL, 1992).
Daraus folgt, dass bei der Überschreitung eines im folgenden beschriebenen Wertes der
Konzentrationssummen von CO2 und O2 eine Kohlendioxid-Quelle nicht biologischen
Ursprungs vorhanden sein muss. Die Konzentrationssumme von CO2 und O2 im Boden ist
allerdings nicht gleich der atmosphärischen. Die Ursache dafür liegt in einem differenten
Transportverhalten von O2 und CO2 in einem porösen Medium, wie z.B. einem Boden.
9.1 Physikalisches Verhalten von CO2 und O2 in einem
porösen Medium
Der Transport von O2 und CO2 findet im Boden in entgegengesetzter Richtung statt. O2
migriert wie auch N2 von der Erdoberfläche in den Boden hinein. CO2 dagegen bildet sich im
Boden und wird durch den dort entstandenen erhöhten Partialdruck aus dem Boden heraus
Richtung Atmosphäre respiriert. Der Gastransport im Boden findet hauptsächlich durch
molekulare Diffusion statt. Mit Diffusion ist in der Bodenkunde regelmäßig eine Kombination
aus Diffusions- und durch Partialdruckunterschiede hervorgerufenen Konvektionsprozessen
gemeint (SCHACK-KIRCHNER, 1998). Die Komponenten der Bodenluft besitzen
unterschiedliche diffusive Mobilitäten (s. Tab. 9.1). O2 diffundiert in einer N2-Matrix etwa 25
% schneller als CO2. Das heißt im einfachsten Fall, wenn also die Bodenrespiration