Gelände- und Laborausstattung

Akkurate Geländearbeiten in Forschung und Lehre bilden die zentrale Basis der Hildesheimer Physischen Geographie. Neben einer Grundausstattung für bodengeographische Geländearbeiten verfügt das Institut für Geographie über ein Bohrgerät (Atlas Copco Pro) zur Durchführung von Rammkernsondierungen. Die genaue Verortung von Untersuchungsstandorten wird mit einem Differential GPS (TOPCON HiperV) durchgeführt.

Bohrgerät im EinsatzAnsprache von BohrkernenBodenprofilanspracheDGPS Rover-Basis-System

Zur Beantwortung bodenhydrologischer Fragestellungen werden Tensiometer und Saugkerzen zur Gewinnung von Sickerwasserproben eingebaut oder der volumetrische Wassergehalt der Böden (Fieldscout TDR 100, Spectrum Technologies) bestimmt. Zudem werden Infiltrationsmessungen mit Doppelringinfiltrometern vorgenommen. Die Untersuchung von Oberflächengewässern und Grundwasser wird unter Verwendung von Filterrohren, Brunnenpfeifen und Pumpen durchgeführt.

Mehrere Klimastationen dienen dem Klimamonitoring von urbanen Flächen und Freilandstandorten. Für Untersuchungen des Mikroklimas in Projekten werden zudem Mikrodatalogger (z.B. iButtons) verwendet.

Einsatz von Pegeln und Pumpen in Forschung und LehreiButton Mikrodatalogger für Temperatur und Rel. LuftfeuchteTDR (Time-Domain-Reflectometry) zur Messung des volumetrischen BodenwassergehaltsWetterstation im urbanen Raum

Die im Gelände gewonnenen Proben werden im bodenkundlich-sedimentologischen Labor des Instituts für Geographie bzw. in dem gemeinsam mit dem Institut für Biologie und Chemie betriebenen Umweltwissenschaftlichen Labor physikalisch und chemisch untersucht. Folgende Untersuchungen können durchgeführt werden:

  • Korngrößenbestimmung durch kombiniertes Verfahren aus Nasssiebung (Retsch-Siebturm) und Pipetteanalyse nach Köhn (halbautomatisch mittels Sedimat 4 – 12 der Firma UGT),
  • Bestimmung der Gesamtgehalte an Kohlenstoff (TC) und Stickstoff (TN) sowie des anorganischen Kohlenstoffgehaltes (TIC) (elementar vario EL cube mit TIC Erweiterung),
  • Bestimmung des organischen Kohlenstoffgehaltes (TOC) flüssiger und fester Proben (elementar vario TOC select),
  • Königswasseraufschluss nach DIN 38414-7 mittels Mikrowelle (CEM Mars 6),
  • (Schwer-)Metallgehalte mittels Atomabsorptionsspektrometrie: Flammen-AAS (Perkin Elmer 1100B),
  • (Schwer-)Metallgehalte mittels Atomabsorptionsspektrometrie: Graphitrohr-AAS,
  • Bestimmung von Anionen und Kationen mittels Ionenchromatographie (Metrohm 883 Basic IC plus),
  • Qualitative und quantitative Analyse mittels HPLC (Knauer Azura ASM 2.1L),
  • Photometrische Bestimmung (UV/Vis) von Nähr- und Schadstoffen in Bodenlösung/Wasserproben (WTW photoFlex Turb),
  • Standardparameter wie pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Kalkgehalt nach Scheibler, Glühverlust, Lagerungsdichte, Bodenfeuchte.

Laborgeräte

Geräte- und MethodenbeschreibungAnsicht

Korngrößenbestimmung durch kombiniertes Verfahren aus Nasssiebung (Retsch-Siebturm) und Pipettanalyse nach Köhn (halbautomatisch mittels Sedimat 4 – 12 der Firma UGT).

Die Bodenart ist ein zentraler bodenkundlich-sedimentologischer Standardparameter. Ihre Bestimmung erfolgt über die unterschiedliche Sedimentationsgeschwindigkeit der Korngrößenfraktionen Grob-, Mittel- und Feinschluff sowie Ton, deren Anteile in einer in Wasser gelösten Sedimentprobe ermittelt werden. Die Fraktionen werden anschließend getrocknet, um ihr Gewicht und damit den Anteil an der Gesamteinwaage bestimmen zu können.

Auftrennung der Sandfraktion mittels Retsch Nasssiebturm AS200

Aus den zuvor im Sedimat auf die Anteile der Korngrößenfraktionen Schluff und Ton untersuchten Proben werden mithilfe des Nasssiebturms die Sandfraktionen abgesiebt. Nach der Trocknung der Proben können die Anteile der Fraktionen ausgewogen und so über deren prozentuale Anteile an der Gesamteinwaage die Bodenart bestimmt werden. 

Zermahlen von Bodenproben mit Retsch Kugelmühle PM 100 CM

Für einige chemische Untersuchungen (z.B. C/N-Verhältnis mit dem elementar vario EL cube) müssen die Proben zermahlen werden. In der Kugelmühle werden die Proben unter hohen Drehzahlen zerkleinert und homogenisiert.

Bestimmung der Gesamtgehalte an Kohlenstoff (TC) und Stickstoff (TN) sowie des anorganischen Kohlenstoffgehaltes (TIC) (elementar vario EL cube mit TIC Erweiterung).

Die Anteile von Stickstoff und organischem sowie anorganischem Kohlenstoff in einer Bodenprobe werden ermittelt, indem die Probe unter hohen Temperaturen verbrannt wird. Dabei entstehen als Reaktionsprodukte Stickoxide (NOx) und Kohlenstoffdioxid (CO2). Die Stickoxide werden anschließend in einem Reduktionsrohr zu Stickstoff (N2) reduziert. Ein Wärmeleitfähigkeitsdetektor (WLD) detektiert schließlich die in dem Trägergasstrom in die Messeinheit weitergeleiten Stickstoff- und Kohlenstoffanteile. Über die Erweiterung des C/N-Analysators mit einem TIC-Modul wird auch die Detektion von Carbonatkohlenstoff (TIC) in einer Direktanalyse ermöglicht.

Bestimmung des organischen und des anorganischen Kohlenstoffgehaltes (TOC, TIC) flüssiger und fester Proben (elementar vario TOC select)

Insbesondere bei Wasserproben, aber auch bei Feststoffproben, werden verschiedene Kohlenstofffraktionen (z.B. DOC, POC) mit dem vario TOC select  analysiert. Dabei werden die Proben unter hohen Temperaturen in einem Verbrennungsrohr verbrannt. Anschließend wird das Verbrennungsprodukt mit dem Trägergasstrom in die Messeinheit weitergeleitet. Ein Infrarotdetektor (IR) detektiert die entsprechenden Anteile der zu analysierenden Kohlenstofffraktionen.

Ionenchromatograph zur Bestimmung von Anionen und Kationen (Metrohm 883 Basic IC plus)

Mittels Ionenchromatographie können in Eluaten und Wässern Anionen- und Kationengehalte ermittelt werden.

Atomabsorptionsspektrometer (AAS) (Flammen-AAS Perkin Elmer 1100B; Graphitrohr-AAS) und Mikrowellenaufschluss mit CEM Mars 6 Mikrowelle

Zuvor aufgeschlossene Bodenproben (z.B. Königswasseraufschluss mittels Mikrowelle) werden im AAS qualitativ und quantitativ untersucht. Die Methode findet z.B. bei der Schwermetallanalytik Anwendung.

Hochleistungsflüssigkeitschromatographie HPLC (Azura ASM 2.1L)

Mit der HPLC können bei speziellen Fragestellungen Substanzen über ein chromatographisches Trennverfahren genauer analysiert und ihre Bestandteile quantifiziert werden.

Bestimmung des Carbonatgehaltes (CO32-) nach Scheibler mittels Calcimeter der Firma Eijkelkamp (gleichzeitige Bestimmung des Carbonatgehaltes von 5 Proben)

Durch Zugabe von Salzsäure wird das Carbonat in einer Bodenprobe zu Kohlendioxid (CO2) umgesetzt. Anhand des entweichenden Gases wird anschließend der Carbonatgehalt der Probe im Verhältnis zu einem Standard berechnet. Aus dem Carbonatgehalt kann der Anteil an anorganischem Kohlenstoff errechnet werden.

 

Rechnerarbeitsplätze und Software

Der Fokus der IT-Infrastruktur liegt auf GIS-Arbeitsplätzen für Lehre und Forschung. Neben dem Zugang zu einem PC-Pool mit ArcGIS-Softwarepaket sind in den Räumlichkeiten des Instituts weitere GIS-Arbeitsplätze für die Studierenden zugänglich. Projektbezogen wird zusätzlich die Fernerkundungssoftware ERDAS IMAGINE genutzt. Mittels SPSS können hier zudem empirische Daten ausgewertet werden.