Published 1984 | Version v1
Journal article

Cesium and strontium exchange properties of marsh soils

Description

The cesium and strontium exchange properties of some typical marsh soils of the estuary and lower river Weser region were described. Soil samples were taken according to the existing soil maps 1:25000 of Lower Saxony e.g. a "sea marsh soil". a "brackish marsh soil", and a "river marsh soil". The exchange properties were determined by Cs/Ca and Sr/Ca exchange curves (Q/I relations) as generally used in soil potassium research. In addition to the Q/I relations the following investigations were carried out: - Cs and Sr desorption experiments (one time equilibration with Ca++ solutions) - Cs and Sr reexchange experiments (eight times equilibration with water, Ca++, Ba++, and K+ solutions) - the naturally-occuring Cs and Sr contents of the soils including amounts caused by imissions or fallout, respectively - clay mineral composition and swelling of layer silicates due to saturation with Ca++, Sr++, Cs+, and K+ ions. Q/I relations as well as desorption and reexchange experiments indicated strong cesium and low strontium fixation by the soils investigated. This was considered the reason for the stronger transfer of Sr from soil to plants as compared with Cs. Furthermore, the reexchange experiment revealed nearly complete reversibility of the Sr sorption reactions by equilibration with the divalent cations Ca++ and Ba++ and some Sr fixation after treatment with K+ solutions. However, cesium was much better reexchanged by K+ than by Ca++ and Ba++ ions. This led to the conclusion that Cs fixed in interlayer positions of clay minerals could be remobilized by potassium and ammonium fertilization. The naturally-occuring Cs contents of the soils were found to be below the detection limit of the analytical methods used. The contents of naturally-occuring exchangeable Sr, however, was in agreement with the amounts of "labile Sr" as derived from the Sr/Ca exchange curves. Concerning the cesium exchange properties a clear distinction between "sea and river marsh soils" on the one hand and "brackish marsh soils" on the other hand was established due to differences in clay mineral composition and swelling state of 1:2 layer silicates. The different cesium exchange properties of the two soil groups could also be verified by more or less pronounced hysteresis effects of sorption (Q/I relation) and desorption curves

Abstract (German)

Die Cesium-und Strontiumaustauscheigenschaften von Marschböden werden am Beispiel je eines See-, Brack- und Flußmarschbodens beschrieben. Neben den für die Beschreibung des Kaliumhaushalts von Böden bekannten Austauschkurven (Q/I-Beziehungen) werden folgende Werte bestimmt: – Cs- und Sr-Desorption nach einmaliger Gleichgewichtseinstellung mit Ca++-Lösungen – rücktauschbares Cs und Sr nach achtmaliger Gleichgewichtseinstellung mit reinem Wasser, Ca++-, Ba++ -und K+-Lösungen – natürlicher bzw. immissionsbedingter Gehalt an austauschbarem Cs und Sr – Tonmineralzusammenstellung und Aufweitungsverhalten der quellbaren Dreischichtsilikate Sowohl die aus den Austauschkurven abgeleiteten Kennwerte als auch Desorptions- und Rücktauschversuche weisen auf eine hohe Cesium- und niedrige Strontiumbindungsintensität hin. Dies ist als Ursache für den gegenüber Cesium generell höheren Strontiumtransfer Boden-Pflanze anzusehen. Aus den Rücktauschversuchen ergibt sich ferner eine fast vollständige Reservibilität des Strontiumaustauschs mit den zweiwertigen Kationen Ca++ und Ba++, während K++ -Belegung zu einer gewissen Sr-Fixierung führt. An Zwischenschichtpositionen der Tonminerale gebundenes Cesium ist kaum noch mit den zweiwertigen Kationen austauschbar, dagegen in hohen Maße mit Kaliumionen. Letzteres zeigt, daß fixiertes Cesium durch K- oder NH4-Düngung wieder mobilisiert werden kann. Die natürlichen bzw. immissionsbedingten Cs-Gehalte liegen unterhalb der Nachweisgrenze der verwendeten Analysenmethoden, während das austauschbare Strontium der Böden weitgehend mit dem aus den Austauschkurven ermittelten "labilen Strontium" übereinstimmt. Beim Cesium-Austauschverhalten ergeben sich deutliche Unterschiede zwischen See- und Flußmarschböden einerseits und Brackmarschböden andererseits, die durch Tonmineralzusammensetzung und unterschiedlichen Aufweitungszustand der quellbaren Dreischichtsilikate verursacht werden. Bei der Aufnahme der Austauschkurven (Sorptions- und Desorptionsgang) zeigt sich das unterschiedliche Cs-Austauschverhalten außerdem durch mehr oder weniger ausgeprägte Hystereseerscheinungen

Additional details

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Original title (German)
Cesium- und Strontiumaustauscheigenschaften von Marschböden

Publishing Information

Journal Title
Zeitschrift fuer Pflanzenernaehrung und Bodenkunde
Journal Volume
147
Journal Issue
5
Journal Page Range
p. 592-603
ISSN
0044-3263

Optional Information

Notes
FAO/AGRIS record; ARN: DE85H0138