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Verwitterung und Erosion

Anthropogen beeinflusste Verwitterung


Versalzung

Als Versalzung wird die Anreicherung von wasserlöslichen Salzen im Boden bezeichnet. Zu diesen Salzen zählen Chloride, Sulfate und Carbonate von Kalium, Magnesium, Calcium und Natrium. Die Anreicherung von Natrium wird auch als Sodifizierung bezeichnet. Salze sind wasserlöslich und werden durch das Wasser transportiert. Verdunstet das Wasser, bleiben die Salze zurück. Bei der primären Versalzung kommt es durch natürliche Prozesse zu einer Salzanreicherung, wenn der Salzgehalt im Ausgangsmaterial des Bodens oder im Grundwasser hoch ist.

Die sekundäre Versalzung ist anthropogen, d.h. vom Menschen verursacht, zum Beispiel durch ungeeignete Bewässerungsverfahren, wie die Verwendung von stark salzhaltigem Wasser und/oder unzureichendem Wasserabfluss sowie durch übermäßige Bewässerung von wasserintensiven Anbaupflanzen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen. Da Wasser in ariden und semiariden Gebieten sofort nach dem Aufbringen auf die Felder stark verdunstet, fördert jede Bewässerung zusätzlich die Versalzung einer Fläche.

Die Versalzung zählt zu den weltweit am weitesten verbreiteten Prozessen der Bodenverwitterung. In Europa finden sich von der Versalzung betroffene Böden in Griechenland, auf der Iberischen Halbinsel, in Italien, Rumänien und Ungarn. In der EU sind von der Bodenversalzung ca. 1 bis 3 Hektar betroffen. Versalzung ist eine der Hauptursachen der Wüstenbildung. (Auszugsweise mit Genehmigung zitiert: Europäische Gemeinschaften; Sustainable Agriculture and Soil Conservation 2007-2009; Fact Sheet).

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Zerstörung der Bodenstruktur
durch Sodifizierung
Las Bardenas, Navarra, Spanien
Foto: Collector

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Der mittlerweile komplett
versalzte Aralsee
nahe Aral, Kasachstan, 2003
Foto: P. Christopher Staecker

In manchen Gewässern wie etwa dem Aralsee oder dem Toten Meer kann es zu massiven Salzverkrustungen kommen. Die Asiatisch-Pazifische Region ist für zirka 75 % aller vom Menschen herbeigeführten Versalzungen in ariden, semiariden und trockenen, subfeuchten Gebieten - den sensiblen Trockengebieten - weltweit verantwortlich (UNEP 1997). Mitte der 1980er Jahre verursachten Pakistan, Indien und China für sich allein schon zirka 50 % der weltweiten Versalzungen von bewässerten landwirtschaftlichen Nutzflächen (Postel 1989). Es ist bekannt, dass die Salzanreicherung in Böden in Pakistan zu einem 30 %igen Rückgang der Ernteerträge geführt hat (Worldwatch Institute 1997) (in: UNEP 1999). Mehr als 50 % der bewässerten Flächen in den Euphratebenen Syriens und Iraks sind schwerwiegend von Versalzung und Überflutung betroffen (UNESCWA 1997, in: UNEP 2002a).


Salztornados

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Tornado
Foto: National Severe Storms
Laboratory NSSL

Salztornados treten wesentlich im Süden des Aralsees auf und sind eine direkte Folge der Austrocknung des Sees durch den Menschen. Es sind tornadoartige salzbefrachtete Stürme, die im Sommer auftreten und riesige Mengen Salz mit sich führen. Die nicht mehr zusammengehaltenen Salzkrusten des Aralsees werden durch die Stürme abgetragenen und staub-, bzw. auch aerosolförmig in die Atmosphäre verbracht, von wo sie als Salzniederschläge auf die Erdoberfläche gelangen und sich ablagern. Man schätzte (1990), dass die Salztornados in einem Umkreis von 300-400 km eine Salz-Staub-Partikellast von 15-17 Mio. t pro Sturm bewegen. Nicht nur die Böden, auch die gesamte Vegetation wird von Salz bedeckt. Bis zu 80 % der meist aus billigen Baustoffen, wesentlich aus Beton gebauten Häuser lösen sich auf, da der Sand, der im Beton enthalten ist, reichlich Salz enthält. Sobald das Salz kristallisiert (Haloklastie), platzt der Beton. Auch Straßen sowie Telefon- und Stromleitungen verwittern durch das aggressive Salz.

(Detaillierte Informationen zu diesem Thema: Letolle, R., Mainguet, M., 1995; Der Aralsee: Eine ökologische Katastrophe)


Rauchgas- und Säureverwitterung

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Rauchgas
Ansicht der Hütten- und Kokereibetriebe
in Neunkirchen/Saar, wo lothringische Minette
und saarländische Steinkohle die
Ausgangsbasis der Eisen- und Stahlerzeugung waren
Postkarte 1867
Archiv: Peter Seroka

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Smog über New York City
Foto: Dr. Edwin P. Ewing Jr., 1988

Rauchgasverwitterung ist eine durch anthropogene Emissionen hervorgerufene oder beschleunigte natürliche Protolyse, d.h. ein intensiver Teilprozess der chemischen Verwitterung. Chemisch gesehen ist die Protolyse eine Säure-Base-Reaktion , bzw. die Umbildung oder Auflösung der Mineralien durch Säuren. Sie ist im allgemeinen eine industrielle Erscheinung, obwohl sie überall natürlich auftritt, wo oxidierende Gase wie CO2, SO2, oder NO2 in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit Säuren in Tropfenform bilden können und mit karbonatischen (bzw. auch silikatischen) Gesteinen in Kontakt kommen. Dazu zählen z.B. Vulkanausbrüche und Meteoriteneinschläge.

Die durch Verbrennung fossiler Energieträger (Erdöl, Braun- und Steinkohle) erzeugten Rauchgase wie Schwefeldioxid (SO2) und Stickoxide (NOx) bilden in Verbindung mit Wasser starke Säuren (Schwefel- und Salpetersäuren), welche die Mineralien zu lösen vermögen und damit das Gefüge des Gesteins zerstören: SO2 + 2 H2O → H3O+ + HSO3-

Niederschläge, deren pH-Wert niedriger ist als der pH-Wert, der sich in reinem Wasser durch den natürlichen Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmosphäre einstellt (pH-Wert ≤ 5,5), werden als saurer Regen bezeichnet. Hauptursache für den Sauren Regen ist die Luftverschmutzung, insbesondere durch säurebildende Gase, welche durch die Verbrennung schwefelhaltiger fossiler Brennstoffe wie Kohle und Heizöl entstehen. Rauchgas und saurer Regen greifen insbesondere Sand- und Kalkstein, aber auch Betonkonstruktionen an. Dadurch schreitet die Verwitterung von Gebäuden wesentlich schneller voran und zahlreiche Gebäude und Kulturdenkmäler werden so stark beschädigt oder zerstört. In Deutschland gehören zu den bekanntesten rauchgas-, resp. saurer regengeschädigten Bauwerken der Kölner Dom, sowie das Brandenburger Tor in Berlin.

Die Ursache für den Steinfraß am Kölner Dom ist die Verwitterung infolge der Luftverschmutzung. Schwefeldioxid dringt mit dem Regenwasser als schweflige Säure in den Stein ein. Bei der Verdunstung entsteht Schwefelsäure, die Kalkbestandteile des Steines in Gips umwandelt. Dadurch erfolgt eine Abschalung der Oberflächen, der Stein wird porös und mehlig. Die Steinabträge betragen bis über 40 mm pro Jahr (Quelle: Der Dachdecker-Meister, 1987; ISSN: 0343-382X)</i>

In Geld nicht aufzuwiegen sind auch Schäden an anderen Kulturschätzen der Erde. Taj Mahal in Indien und die Akropolis in Athen hatten ebenso unter der Säureeinwirkung zu leiden wie das kanadische Parlamentsgebäude oder das Kapitol in Washington. Der wohl zur Zeit extremste, weil weitflächigste anthropogene Verwitterungs-, bzw. Zerstörungsprozess wird durch die immense unkontrollierte Luftverschmutzung durch Industrie- und Hüttenabgase in China hervorgerufen, deren Auswirkungen mittel- bis langfristig in ganz Süd- und Ostasien spürbar sein werden.


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Luftverschmutzung durch
Industrierauchgase im Jahr 1942
Foto: Alfred Palmer
US Farm Security Administration

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Kondensierendes Rauchgas
aus einem Heizkraftwerk
Heizkraftwerk München Nord
Foto: Thomas Netsch

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Steinfraß durch jahrzehntelange
Abgase an einer Kirchenfassade aus Kalkstein
in Valencia, Spanien
Foto: Peter Seroka



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