Integrated Practical Course: Carbonate Chemistry in Aquatic Systems

Abstract

Why is the pH of aquatic systems of interest? What factors determine the pH of aquatic systems? This practical course provides a theoretical and practical introduction to the fascinating field of carbonate chemistry in natural waters. The course combines field measurements with statistical analysis of independently collected data sets.

Objective

The students ... • get an overview of scientific work in the field ("best practice") • learn common methods for collecting chemical measurements in water systems • learn to use simple statistical tools for data analysis • understand the principles of carbonate chemistry in water systems and its importance • gain experience with the variability of environmental systems

Content

Das Praktikum gibt eine Einführung in die wichtigsten chemischen Prozesse in aquatischen Systemen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Karbonatsystem, welches eine wichtige Rolle bei der Regulierung des pH-Wertes spielt. Hierbei werden wir verschiedene Süsswassersysteme wie Flüsse, Seen, Grundwasser usw. genauer unter die Lupe nehmen, um deren typischen pH-Werte und die zugrunde liegende Chemie besser zu verstehen. Des Weiteren werden wir die Bedeutung des pH-Werts beleuchten: Aufgrund seines Einflusses auf vielerlei chemische und biologische Prozesse wird der pH-Wert auch als “Master Variable” bezeichnet. Folgenden Fragen werden wir nachgehen: Welche Faktoren bestimmen den pH-Wert dieser aquatischen Systeme? Warum ist deren Kenntnis von Bedeutung? Warum unterscheiden sich die pH-Werte verschiedener Systeme, oder auch nicht? Wie werden die relevanten Grössen gemessen? Wie werten wir die Daten am besten aus? Im ersten Teil des Praktikums werden wir einige grundlegende Prinzipien der aquatischen Chemie diskutieren. Danach folgt eine Einführung in die akkurate Anwendung unterschiedlicher Messinstrumente. Dazu führen wir Messungen an verschiedenen Wassersystemen rund um Dübendorf durch. Im zweiten Teil werden einfache graphische und statistische Methoden zur grundlegenden Datenanalyse vermittelt und damit die eigenen Messdaten ausgewertet. Im letzten Teil werden wir unsere Messungen und die neu gewonnenen Erkenntnisse mit Datensätzen von anderen aquatischen Systemen und auf anderen Zeitskalen vergleichen.

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