12. Dresdner Sensor-Symposium 2015 147 DOI 10.5162/12dss2015/P3.4 Matrixeffekte bei der pH-Messung von Bodenproben mit Antimonelektroden Manfred Decker 1 , Susanne Bause 1,2 , Petra Teichmann 1 , Winfried Vonau 1 1 Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.V. Meinsberg, Waldheim, Deutschland, 2 Hochschule Mittweida, University of Applied Sciences, Mittweida, Deutschland Kontakt: decker@ksi-meinsberg.de Zusammenfassung: Zielsetzung des Vorhabens ist die schnelle Messung des pH-Wertes von Ackerböden vor Ort angelehnt an die Vorschriften der DIN ISO 10390. Zur pH-Messung in aufgeschlämmten Ackerboden- proben bietet sich alternativ zur zerbrechlichen Glaselektrode eine Antimonelektrode an. Die für dies Vorhaben am KSI gefertigte Elektrode zeichnet sich durch eine gute pH-Sensitivität im relevanten pH- Bereich von 4 bis 9 aus. Untersuchungen von Aufschlämmungen verschiedener Bodentypen in den in der DIN-Norm verwendeten Extraktionslösungen zeigten bei der Verwendung von destilliertem Wasser und 0,01 M CaCl 2 -Lösung eine gute Übereinstimmung der Resultate der Antimonelektrode mit denen der im DIN-Verfahren vorgeschriebenen pH-Glaselektrode. Zur Bestimmung von Matrixeffekten wurden zu pH-Pufferlösungen definierte Mengen an potenziell interferierenden Substanzen gegeben. Huminsäure-Suspensionen und gesättigte Tannin- und Lignin-Lösungen übten nahezu keinen Einfluss auf das Elektrodenpotential aus, während die Addition von Gallussäure zu deutlichen Änderungen führte. Schlüsselwörter: Antimonelektrode, pH-Messung von Ackerböden, vor-Ort-Messung, Matrixeffekte, DIN ISO 10390 Zielsetzung Für den Landwirt ist die pH-Verteilung auf seinen Ackerböden ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Qualität der Nutzflächen. Aufbauend auf diesen Resultaten kann er die Dosierung des Düngemitteleinsatzes steuern, den Ernteertrag erhöhen und Kosten senken. Mittelfristiges Ziel der vorgestellten Unter- suchungen ist die Realisierung eines auto- matisierten Systems zur Probennahme und pH- Messung. Dadurch soll eine schnelle Karto- graphierung der pH-Verteilung schon vor Ort ermöglicht werden, die dann als fundierte Basis für eine ortsaufgelöste Düngung dient. Bei der Realisierung der technischen Herausforderung soll auf die robuste Antimonelektrode zur pH- Messung zurückgegriffen werden, da die mechanisch sehr zerbrechliche pH-Glas- elektrode unter den harschen Arbeits- bedingungen auf landwirtschaftlichen Acker- flächen in den abrasiven Medien ein hohes Ausfallrisiko aufweist. Stand der Technik Die pH-Messung von Bodenproben wird in der DIN ISO 10390 beschrieben [1]. Nach der Probennahme werden die zu untersuchenden Böden bei max. 40 °C getrocknet und Grobbestandteile mittels eines Siebs mit Öffnungen von 2 mm abgetrennt. Als reprä- sentative Untersuchungsprobe werden von der Probe 5 mL mit einem Messlöffel entnommen und mit dem fünffachen Volumen einer Extraktionslösung versehen. Dabei können sowohl eine 1 molare Kaliumchloridlösung, eine 0,01 molare Calciumchloridlösung wie auch destilliertes Wasser verwendet werden. Nach einer einstündigen (± 10 Minuten) innigen Durchmischung der suspendierten Probe wird anschließend mittels einer Glaselektrode das Potential ermittelt und der pH-Wert errechnet. Von der Probennahme bis zur Übermittlung des Messergebnisses vergeht i.d.R. ein längerer Zeitraum, so dass eine zeitnahe Düngung für den Landwirt nicht mehr möglich ist. Darüber hinaus erlauben die Kosten für die notwendigen Laboranalysen keine hohe räumliche Auflösung bei der Erstellung des pH-Rasters des beprobten Ackers. Antimonelektrode Schon in den 1920er Jahren wurde der Einsatz der Antimonelektrode bei der pH-Wert- Bestimmung beschrieben [2-4]. Es handelt sich bei diesem Messfühler um eine sogenannte