Benutzer:Verfahrensmechaniker/Schwefeldünger

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Schwefeldünger ist ein Düngemittel, das als (Haupt)Bestandteil elementaren Schwefel oder Sulfate oder andere Schwefelverbindungen wie etwa Thioverbindungen enthält. Beispielsweise Schwefelpulver oder -granulat, Ammoniumsulfat, Kaliumsulfat, Kaliumsulfid oder Ammoniumthiosulfat. Reinschwefel in pulvriger Form wird auch als sogenannte Schwefelblüte oder Schwefelblume verkauft (Schwefel setzt sich bei Vulkanen als blütenähnliche Krusten ab und wurde so erstmals gewonnen, mittlerweile wurden größere Lagerstätten weltweit gefunden, in Europa beispielsweise in Polen oder Sizilien).

Lösliche Schwefelverbindungen sind wichtige Nährstoffe für Pflanzen und Tiere und essentiell zur Biosynthese der Stoffe und Zellgewebe ihrer Körper notwendig (siehe dazu auch Schwefelkreislauf).

Aufgrund von Luftverschmutzung bei der Verbrennung schwefelhaltiger fossiler Rohstoffe, Heizöle und Treibstoffe (aber auch in der Umgebung von aktiven Vulkanen) wird die Luft auch mit Schwefeloxiden angereichert. Diese Luftschadstoffe werden durch Niederschläge ausgewaschen und regnen als schwefel(ig)saurer Regen auf die Erde, was einen gewissen Schwefeleintrag in die Böden gewährleistet. Regenwasser enthält deshalb auch Schwefelverbindungen oder löst sie neu aus Bodensubstrat heraus. Pflanzen nehmen den Schwefel, abhängig von ihrem Standort, aus Bodenfeuchte, Luftfeuchte oder aus Oberflächenwasser auf. Die Böden verarmen so an allen herausgelösten Elementen, in Form von Mineraldünger werden diese den Böden wieder zugeführt. Als Folge von vermehrter Luftreinhaltung nahm der Schwefeleintrag ab und deshalb muss nun (wieder) mehr Schwefeldünger ausgebracht werden.

Während der Sommermonate ist die Verdunstung höher als der Niederschlag, im Winter umgekehrt. Der Verbrauch an Sulfatschwefel erfolgt deshalb im Sommerhalbjahr durch Pflanzen, im Winterhalbjahr durch Auswaschung.

Verwendete Düngestoffe

Pflanzen können das Element Schwefel nur in Form von Sulfationen aufnehmen.

Elementarer Schwefel

In der Landwirtschaft wird elementarer Schwefel als „Netzschwefel“ (als fungizides und akarizides Spritzmittel im Weinbau und Gartenbau) oder als „Düngeschwefel“ verwendet. Düngeschwefel wird (als Ersatz für den früher verwendeten Torf) gerne zur pH-Wert-Senkung des Bodens verwendet.

Wird CO₂ von Regenwasser aus der Luft ausgewaschen, reagiert es in einer Gleichgewichtsreaktion mit den Wassermolekülen chemisch zu Kohlensäure (H₂CO₃) (bei Wasserhärte#Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht und Kohlensäure#Dissoziationsgleichgewicht genauer erklärt).

$\mathrm {\ CO_{2}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{2}CO_{3}}$.

Die gebildete Kohlensäure H₂CO₃ steht in einer Gleichgewichtsreaktion mit Hydrogencarbonat (HCO₃⁻)-Ionen und Oxonium- (H₃O⁺)-Ionen.

$\mathrm {\ H_{2}CO_{3}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ HCO_{3}^{\,-}+H_{3}O^{+}}$

…und dieses Hydrogencarbonat-Ion HCO₃⁻ dissoziiert in Wasser weiter zum Carbonat-Ion CO₃²⁻

$\mathrm {\ HCO_{3}^{\,-}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ CO_{3}^{\,2-}+H_{3}O^{+}}$

Die wässrige Lösung reagiert schwach sauer und greit leicht Kalk (CaCO₃) in Böden an, dieser reagiert zu freien (in Wasser gelösten) Calciumionen.

$\mathrm {CaCO_{3}+CO_{2}+H_{2}O\rightleftharpoons Ca^{2+}+2\ HCO_{3}^{-}}$

Autotrophe schwefeloxidierende Bakterien im Boden oxidieren zugedüngten elementaren Schwefel zu Schwefelsäure. Das H₂SO₄-Molekül ist nahezu vollständig dissoziiert:

${\ce {H2SO4 + H2O -> HSO4- + H3O+}}$

${\ce {HSO4- + H2O -> SO4^{2}- + H3O+}}$

Die Sulfationen reagieren sofort mit Calciumionen im Boden, es bildet sich schwer löslicher Gips (CaSO₄) , das gelöste Calcium wird so dauerhaft gebunden und aus dem Gleichgewicht laufend entfernt, wodurch das Gleichgewicht sich auf die rechte Seite verschiebt und der Boden saurer wird.

$\mathrm {Ca^{2+}+2\ HCO_{3}^{-}+H_{2}SO_{4}\longrightarrow CaSO_{4}+2H^{+}+H_{2}O+CO_{2}}$

Die Düngung mit elementarem Schwefel macht also Kalk unwirksam und den Boden saurer. Bei Reaktion mit Dolomit (CaMg[CO₃]₂) entsteht zusätzlich Magnesiumsulfat, dieses ist aber für Pflanzen nur im pH-Wert-Bereich zwischen 6 und 8 für Pflanzen verfügbar, bei pH <6 wird die Löslichkeit herabgesetzt)

Sulfate

Kaliumsulfat oder Magnesiumsulfat als Dünger führen zu keiner pH-Wert-Absenkung, da sie keine Protonen (H⁺) freigeben, bei der Umwandlung von Ammoniumsulfat in Nitratstickstoff werden pro Molekül vier Wasserstoffionen in den Boden eingebracht, die stark versauernd wirken.

Pufferkapazität des Substrates eine große Rolle.

Die Verfügbarkeitst unterschiedlich. Sie hängt vom chemischen Verhalten des Nährstoffs und von den Standortbedingungen ab.

ZITIERT Calciumcarbonat selbst ist in reinem Wasser kaum löslich. Die Löslichkeit beträgt gerade einmal 14 Milligramm pro Liter, wobei das Carbonat-Ion als Hydrogencarbonat-Ion in Lösung geht. Bei Anwesenheit von gelöstem Kohlenstoffdioxid steigt die Löslichkeit jedoch um mehr als das Hundertfache, wobei sich das leicht lösliche (dissoziiert vorliegende) Calciumhydrogencarbonat bildet.

Wird nun einer dieser Gleichgewichtsreaktionspartner zusätzlich in Wasser eingebracht (oder dem Wasser entzogen), so ist im Gleichgewicht ein „Überhang“ (oder „Mangel“) an einer Seite, worauf die chemischen Reaktionen in die andere (von der anderen) Richtung der Reaktionsgleichungen ablaufen bis sich mit den Reaktionsprodukten wieder ein Gleichgewicht eingestellt hat (Prinzip vom kleinsten Zwang). Ebenso wenn der pH-Wert oder die Wassertemperatur verändert werden. Auch Wasserverdunstung oder Verdünnung bewirken eine Änderung der CO₂-Konzentration und somit eine Gleichgewichtsverschiebung. Regenwasser nimmt temperaturabhängig CO₂ aus der Atmosphäre auf. Ein Überhang (oder Mangel) auf der einen Seite der Gleichgewichtsreaktion führt zu einem Ansteigen (oder Absinken) auch auf der anderen Seite, beispielsweise