Natural and anthropogenic components of soil acidification

The following 8 theses are theoretically founded and experimentally quantified. 1. Rocks contain only bases and no acid precursors. Therefore, with the exception of sulfide containing rocks, soils cannot acidify as a result of atmospheric rock weathering. 2. A consumption of protons in rocks and soils results in a decrease of their acid neutralizing capacity (ANC) and can result in the buildup of a base neutralizing capacity (BNC). Strong soil acidification leads to the formation of stronger acids from weaker acids in the solid phase; this may be connected with a decrease in the BNC. 3. Weak acids (carbonic acid) lead in geological times to the depletion of bases without a larger accumulation of labile cation acids. Strong acids (HNO3, organic acids, H2SO4) can lead within a few decades to soil acidification, i.e. to leaching of nutrient cations and the accumulation of labile cation acids. 4. The acid input caused by the natural emission of SO2 and NOx can be buffered by silicate weathering even in soils low in silicates. 5. The cause of soil impoverishment and soil acidification is a decoupling of the ion cycle in the ecosystem. 6. Acid deposition in forest ecosystems which persists over decades leads to soil acidification. 7. Formation and deposition of strong acids with conservative anions (SO4, NO3) shifts soil chemistry into the Al or Al/Fe buffer range up to great soil depth. In such soils eluvial conditions prevail throughout the solum and even in upper part of the C horizon: in connection with the decomposition of clay minerals, Al and eventually Fe are being eluviated. The present soil classification does not include this soil forming process. 8. In the long run, soil acidification by acid deposition results in the retraction of the root system of acid tolerant tree species from the mineral soil, and in water acidification. Naturliche und anthropogene Komponenten der Bodenversauerung Es werden folgende 8 Thesen theoretisch begrundet und experimentell quantifiziert: 1. Gesteine enthalten nur Basen- und keine Saurebildner (Ausnahme: sulfidhaltige Gesteine). Mit dieser Ausnahme konnen Boden also nicht als Ergebnis der Gesteinsverwitterung unter dem Einflus der Atmospharilien versauern. 2. Eine Konsumtion von Protonen in Gesteinen oder Boden fuhrt zur Abnahme deren Saureneutralisationskapazitat (SNK), sie kann zum Aufbau einer Basenneutralisationskapazitat (BNK) fuhren. Starke Bodenversauerung macht sich bei evtl. abnehmender BNK in einer Umbildung von schwacheren zu starkeren Sauren in der Festphase bemerkbar. 3. Schwache Sauren (Kohlensaure) fuhren in geologischen Zeitraumen zur Bodenverarmung, d.h. zur Auswaschung von Basen (Nahrstoffkationen) ohne grose Akkumulation kinetisch labiler Kationsauren. Starke Sauren (HNO3, organische Sauren, H2SO4) konnen in wenigen Jahrzehnten zur Bodenversauerung fuhren, d.h. zur Auswaschung von Nahrstoffkationen unter Akkumulation kinetisch labiler Kationsauren. 4. Der durch naturliche Emission von SO2 und NOx bedingte Saureeintrag kann selbst in silikatarmen Boden noch durch Silikatverwitterung gepuffert werden. 5. Ursache einer Basenverarmung und Bodenversauerung ist eine Entkopplung des Ionenkreislaufs im Okosystem. 6. Jahrzehnte anhaltende Saure Deposition in Waldokosysteme fuhrt zur Bodenversauerung. 7. Bildung und Eintrag starker Sauren mit konservativen Anionen (SO42-, NO3−) uberfuhren Boden bei ihrer Auswaschung bis in grose Tiefen in den Al- oder Al/Fe-Pufferbereich. In solchen Boden herrschen im Solum bis in den C-Horizont eluviale Bedingungen: unter Tonzerstorung wird Al und evtl. Fe eluviert. Die gegenwartige Bodensystematik wird diesem Bodenbildungsprozes nicht gerecht. 8. Bodenversauerung durch Saure Deposition fuhrt langfristig zum Ruckzug des Wurzelsystems sauretoleranter Baumarten aus dem Mineralboden und zur Gewasserversauerung.