Vakuumsystem

Saugkerzen und Saugplatten haben gegenüber der Extraktion von Bohrkernen oder anderen Bodenproben einen entscheidenden Vorteil: die beliebig oft wiederholbare Beobachtung von Konzentrationsveränderungen am immer demselben Ort. Die zufällige Einflussnahme kleinräumiger Konzentrationsunterschiede im Bodenprofil auf die Ergebnisse verschiedener Entnahmezeitpunkt ist dabei – anders als bei der Bodenentnahme und nachfolgender Extraktion – ausgeschlossen.
Wir bieten Saugkerzen und Saugplatten aus denselben Materialien an, die Probenentnahme ist mit beiden Gerätetypen gleich oder sehr ähnlich. Die Frage, welche Geometrie besser für die geplante Anwendung ist (Kerze oder Platte), hängt von verschiedenen anderen Faktoren ab und muss in jedem Einzelfall betrachtet werden.

Saugplatten sollten nach unserer Ansicht seitlich in einen Stollen unterhalb eines ungestörten Bodenbereichs eingebaut werden. Hierzu ist meist ein Bodenprofil oder ein Schurf notwendig, womit ein entsprechender Flächenverbrauch einhergeht. Der Einsatz von Saugplatten ist daher eingeschränkt möglich, wenn die Fläche klein ist, die Entnahmetiefe groß oder das Substrat durch hohen Skelettgehalt oder Rieselfähigkeit problematisch für einen Einbau. In allen diesen Fällen können Saugkerzen einfacher installiert werden und verursachen weniger Störungen der benachbarten Bodenbereiche. Wichtigster Nachteil von Saugkerzen ist, dass sie einen nicht definierten Bodenbereich extrahieren. Die Größe des konzentrisch um den Filterkörper beprobten Bereichs hängt – außer von der Bodenfeuchte und der hydraulischen Leitfähigkeit – ab von der Beprobungsdauer und dem angelegten Unterdruck bzw. der Druckdifferenz zwischen Vakuumanlage und Wasserspannung des Bodens. Die in der Lösung gemessene Konzentration kann nicht auf einfache Weise in eine Sickerfracht umgerechnet werden.

Das ist unter bestimmten Voraussetzungen (!) bei Saugplatten prinzipiell anders. Dafür ist der Installationsaufwand für Saugplatten meist deutlich größer als der für die Einbringung von Saugkerzen. Saugplatten haben aber bezüglich der Berechnung von zum Beispiel Nitrat-Auswaschungsmengen (NO3-Fracht) zwei wesentliche Vorteile gegenüber Saugkerzen: 1. Sie haben eine größere Oberfläche und 2. Die ermittelten NO3-Konzentrationen und Sickerwassermengen können auf eine Fläche bezogen werden (Weihermüller 2020).

Zu 1: Je größer die beprobte Fläche ist, desto repräsentativer ist das Ergebnis, da Unterschiede in der Fließgeschwindigkeit bzw. unterschiedliche NO3-Befrachtung der Poren im Mittel besser abgebildet werden.
Zu 2: Der Flächenbezug (und definierte Wirkungsbereich) der Saugplatten ist eine Grundvoraussetzung dafür, dass eine Kalkulation von Nitratfrachten aus gemessenen Sickerwassermengen und -konzentrationen überhaupt zulässig ist.

Quellen:
Weihermüller, Lutz: In-situ soil water sampling. In: Field Measurement Methods in Soil Science, Wessel-Bothe, S./ Weihermüller, L. (Hrsg.). Stuttgart: Borntraeger 2020, S. 99-132.