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<!DOCTYPE html>

<title>Biokolmation</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading">Biokolmation</h1>

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</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Kolmation" title="Kolmation">Kolmation</a></div>

Biokolmation, auch biologische <a href="Kolmation" title="Kolmation">Kolmation</a> genannt, ist die Verringerung der Durchlässigkeit des <a href="Boden_(Bodenkunde)" title="Boden (Bodenkunde)">Bodens</a> durch mikrobielle Biomasse. Die mikrobielle Biomasse blockiert den Wasserweg im Porenraum, bildet eine undurchlässige Schicht im Boden und verringert so die Geschwindigkeit der <a href="Infiltration_(Hydrogeologie)" title="Infiltration (Hydrogeologie)">Infiltration</a> von Wasser.

Biokolmation wird unter kontinuierlicher Infiltration bei verschiedenen Feldbedingungen, etwa in künstlichen <a href="Wasserbassin" class="mw-redirect" title="Wasserbassin">Wasserbassins</a>, Perkolationsgräben, <a href="Kanal_(Wasserbau)" title="Kanal (Wasserbau)">Bewässerungskanälen</a>, Abwasserbehandlungssystemen und <a href="Deponie" title="Deponie">Deponiebarrieren</a> beobachtet. Sie beeinflusst auch die <a href="Grundwasser" title="Grundwasser">Grundwasserströmung</a> im <a href="Grundwasserleiter" title="Grundwasserleiter">Grundwasserleiter</a>, verändert die Wirksamkeit technischer Einrichtungen wie einer <a href="Reaktive_Wand" title="Reaktive Wand">Reaktiven Wand</a> oder der <a href="Terti%C3%A4re_%C3%96lgewinnung" title="Tertiäre Ölgewinnung">tertiären Ölgewinnung</a>. In Situationen, in denen die Infiltration von Wasser technisch erforderlich ist, kann die Biokolmation problematisch sein und Gegenmaßnahmen wie die regelmäßige Trocknung des Systems erfordern. In einigen Fällen kann Biokolmation aber auch ausgenutzt werden, um eine undurchlässige Schicht herzustellen, um die Infiltrationsrate und damit Wasserverluste zu minimieren.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Allgemeine_Beschreibung">Allgemeine Beschreibung</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Veränderung_der_Permeabilität_mit_der_Zeit">Veränderung der Permeabilität mit der Zeit</h3></div>

Biokolmation äußert sich als Abnahme der Infiltrationsrate. Eine Verringerung der Infiltrationsrate im technischen Experiment auf diese Weise wurde zuerst in den 1940er Jahren beobachtet, als die Infiltration aus Wasserbassins in Bewässerungsanlagen und die Wasserverteilung auf künstlich bewässerten landwirtschaftlichen Böden untersucht wurde.<a href="#cite_note-1">[1]</a> Wenn die Böden kontinuierlich wassergesättigt sind, ändert sich die <a href="Permeabilit%C3%A4t_(Geowissenschaften)" title="Permeabilität (Geowissenschaften)">Permeabilität</a> bzw. die gesättigte hydraulische Leitfähigkeit in 3 Stufen:

<ol><li>Die Permeabilität verringert sich nach 10 bis 20 Tagen, möglicherweise aufgrund von physikalischen Veränderungen der Bodenstruktur.</li>

<li>Die Permeabilität erhöht sich durch Verdrängung der eingeschlossenen Luft im Boden durch das Perkolationswasser.</li>

<li>Die Permeabilität verringert sich nach 2 bis 4 Wochen aufgrund des Zerfalls von <a href="Aggregatgef%C3%BCge" title="Aggregatgefüge">Aggregaten</a> und der biologischen Kolmation von Bodenporen mit mikrobiellen Zellen und deren synthetisierten Stoffwechselprodukten, zum Beispiel <a href="Extrazellul%C3%A4re_polymere_Substanzen" title="Extrazelluläre polymere Substanzen">extrazelluläre polymere Substanzen</a> wie <a href="Polysaccharide" title="Polysaccharide">Polysaccharide</a>.</li></ol>

Die Biokolmation ist also an der dritten Stufe beteiligt.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Ursachen_von_Wasserundurchlässigkeit">Ursachen von Wasserundurchlässigkeit</h3></div>

Je nach Feldbedingung gibt es verschiedene Ursachen für die Änderung der <a href="Permeabilit%C3%A4t_(Geowissenschaften)" title="Permeabilität (Geowissenschaften)">hydraulischen Leitfähigkeit</a>, von denen die Biokolmation nur eine ist.<a href="#cite_note-2">[2]</a>

<ol><li>Physikalische Ursachen: Physisches Verstopfen durch <a href="Schwebstoffe" title="Schwebstoffe">Schwebstoffe</a> oder physikalische Veränderungen der Böden wie Zerfall des <a href="Aggregatgef%C3%BCge" title="Aggregatgefüge">Aggregatgefüges</a>. Auch die Lösung der eingeschlossenen <a href="Bodenluft" title="Bodenluft">Bodenluft</a> im Perkolationswasser ist eine physikalische Ursache, hier aber für die Erhöhung der hydraulischen Leitfähigkeit.</li>

<li>Chemische Ursachen: Veränderung der <a href="Elektrolyt" title="Elektrolyt">Elektrolytkonzentration</a> in der wässrigen Phase, die eine Dispersion und Quellung von <a href="Tonminerale" title="Tonminerale">Tonminerale</a> bewirkt. Eine hohe Konzentration von Natriumionen im Bewässerungswasser führt über Austausch von Natrium gegen Magnesium oder Calcium zu einer Bodenverdichtung, dies wird als Natrium-Adsorptionswert (englisch SAR, Sodium Adsorption Ratio) gemessen.</li>

<li>Biologische Ursachen:

<ol><li>Biokolmation durch <a href="Zelle_(Biologie)" title="Zelle (Biologie)">Zellen</a> oder <a href="Zellkolonie" title="Zellkolonie">Zellkolonien</a> (wie <a href="Bakterien" title="Bakterien">Bakterien</a>,<a href="#cite_note-3">[3]</a><a href="#cite_note-4">[4]</a><a href="#cite_note-5">[5]</a><a href="#cite_note-6">[6]</a> <a href="Alge" title="Alge">Algen</a><a href="#cite_note-7">[7]</a> und <a href="Pilze" title="Pilze">Pilzen</a><a href="#cite_note-8">[8]</a><a href="#cite_note-9">[9]</a>) und von diesen synthetisierte Stoffen wie <a href="Extrazellul%C3%A4re_polymere_Substanzen" title="Extrazelluläre polymere Substanzen">extrazellulären polymeren Substanzen</a>,<a href="#cite_note-10">[10]</a> die <a href="Biofilm" title="Biofilm">Biofilme</a> aufbauen<a href="#cite_note-11">[11]</a><a href="#cite_note-12">[12]</a><a href="#cite_note-13">[13]</a> und Zellkolonien zusammenhalten<a href="#cite_note-14">[14]</a>, sind direkte biologische Ursachen für die Abnahme der hydraulischen Leitfähigkeit. Dies ist die Biokolmation im engeren Sinne.</li>

<li>Die Bildung von Gasblasen, etwa von <a href="Methan" title="Methan">Methan</a>,<a href="#cite_note-15">[15]</a> die durch <a href="Methanogenese" title="Methanogenese">Methanogenese</a> gebildet werden, verdrängt Wasser aus den Bodenporen und trägt zur Verringerung der hydraulischen Leitfähigkeit bei. Da das Gas mikrobielles Endprodukt ist, kann dies auch als Biokolmation angesehen werden.</li>

<li><a href="Eisenbakterien" class="mw-redirect" title="Eisenbakterien">Eisenbakterien</a> verursachen durch Umwandlung löslicher Eisen(II)-Ionen in unlösliche <a href="Eisen(III)-oxidhydroxid" class="mw-redirect" title="Eisen(III)-oxidhydroxid">Eisenhydroxide</a> Ablagerungen von Eisenocker-Niederschlägen, die zur Verstopfung der Bodenporen führen kann.<a href="#cite_note-16">[16]</a> Auch dies ist eine indirekte biologische Ursache der Abnahme der hydraulischen Leitfähigkeit.</li></ol></li></ol>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

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