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Geowissenschaften Rubin 2007                                                                       Geographie


Damit der Salat nicht so schwer im Magen liegt:

Schadstoffe im Boden festsetzen




                                         Abb. 1: Die eine oder andere Handvoll Boden wandert schon mal in den Mund.




                             Rita Haag   Die dreijährige Lena hilft ihrer Oma bei der Salaternte.
                      Bernd Marschner
                                         Die eine oder andere Handvoll Erde wandert dabei in den
                           Ingo Müller
                                         Mund. Halb so schlimm, denkt die Oma, das haben wir
                                         alle früher gemacht. Sie putzt den Salat gründlich und
                                         freut sich auf die vitaminreiche Beilage. Doch der Salat
                                         enthält nicht nur Gutes, und auch die Erde ist nicht harm-
                                         los: Schwermetalle, vor allem Blei und Cadmium kommen
                                         mitunter in hohen Konzentrationen im Boden vor. Wie
                                         man sie dingfest macht, ohne gleich den ganzen Boden
                                         abzutragen, erforschen Bodenökologen der RUB.

                                                                                                                      13
Geographie                                                                                                   Geowissenschaften Rubin 2007




G
         erade im Ruhrgebiet gibt es
         viele Schrebergärten, die zur
         eigenen Versorgung mit Ge-
müse beitragen. Ist der Verzehr von
Produkten aus eigenem Anbau bei der
vorliegenden Umweltbelastung denn
überhaupt noch gesund? Ist es schäd-
                                                                           An Bodenpartikel
lich für Kinder, wenn beim Spielen im                                      gebundene Stoffe
Garten Boden über Mund oder Atem-                  Futterpflanzen                                 Nahrungspflanzen      Oberflächen-
                                                                                                                         gewässer
wege aufgenommen wird, fragen vie-
                                                                                                             Nachbarflächen
le besorgte Gartenbesitzer. Denn auch
wenn Gemüse aus eigenem Anbau                                                Gelöste Stoffe
sicherlich frischer und oft geschmack-
voller als aus dem Supermarkt ist, kann                                      Grundwasser
es auch unerwünschte Stoffe enthalten.
Hierzu gehören beispielsweise Schwer-
                                              Abb. 2: Wirkungspfade von Schadstoffen aus den Böden.
metalle, vor allem Blei und Cadmium,
die sich besonders im Ruhrgebiet in
hohen Konzentrationen im Boden                erhöhten Konzentrationen dem Boden              gelungen zu Schadstoffgehalten in
nachweisen lassen und von den Pflan-          erhalten. Auch hier gilt dosis facet            Böden (s. Info 1).
zen aufgenommen werden können.                venenum (Die Menge macht das Gift):             Schadstoffe wie Schwermetalle kön-
Schwermetalle gelangen bei der Bo-            Erhöhte Schwermetallgehalte können              nen auf unterschiedlichen Wegen
denbildung je nach Ausgangsgestein            auf Mensch und Umwelt schädlich                 in den menschlichen Körper gelan-
auf natürliche Weise in die Böden –           wirken. Blei etwa kann Nervenschä-              gen und dort Schäden verursachen
mitunter stark ergänzt um Einträge            den hervorrufen und bei Kindern die             (s. Abb. 2). Beim so genannten „Di-
aufgrund menschlicher Tätigkeit, z.B.         Gehirnentwicklung beeinträchtigen.              rektpfad“ gelangen die Schadstoffe
aus der Schwerindustrie oder dem Au-          Cadmium schädigt Leber und Niere.               direkt mit dem belasteten Boden beim
toverkehr. Böden haben ein langes             Seit 1999 gibt es mit dem Bundes-               Verschlucken oder Hautkontakt in den
Gedächtnis: Auch nach dem weitge-             Bodenschutzgesetz (BBodSchG) so-                Körper. Dies kann besonders bei
henden Verschwinden der Belastungs-           wie der dazugehörigen Verordnung                Kleinkindern eine Rolle spielen. In-
quellen bleiben die Schwermetalle in          (BBodSchV) bundeseinheitliche Re-               direkte Schadstoffwege führen über




     info1
     Den Boden gesund halten – Gesetzliche Regelungen
     Ziel des Bundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG) ist es,          verpflichtet (§ 4). Das bedeutet aber nicht, dass Kleingärtner
     nachhaltig die Funktionen des Bodens zu sichern oder wie-       dazu verpflichtet sind, Bodenuntersuchungen durchführen
     derherzustellen (§ 1). Der Boden erfüllt im Sinne des § 2       zu lassen. In dem untergesetzlichen Regelwerk, der Bundes-
     natürliche Funktionen als Lebensgrundlage und Lebens-           Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) sind für
     raum für Menschen, Tiere, Pflanzen und Bodenorganismen           verschiedene Schadstoffe konkrete Werte aufgeführt, um
     durch seine Wasser- und Stoffkreisläufe sowie als Abbau-         schädliche Bodenveränderungen zu beurteilen. Die Über-
     und Ausgleichsmedium für Schadstoffe, aufgrund seiner            schreitung von Vorsorgewerten deutet dabei auf ein mögli-
     Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, die ins-      ches Entstehen einer schädlichen Bodenveränderung bei wei-
     besondere auch zum Schutz des Grundwassers beitragen.           tergehend ungebremster Schadstoffzufuhr hin.

     Jeder hat sich so zu verhalten, dass schädliche Bodenverän-     Werden bei Bodenuntersuchungen Prüfwerte überschrit-
     derungen gar nicht erst entstehen können (§ 7, Vorsorge-        ten, erfolgt eine weitergehende einzelfallbezogene Unter-
     prinzip). Eine schädliche Bodenveränderung bedeutet dabei       suchung, die zur Entscheidung führt, ob eine schädliche Bo-
     die Beeinträchtigung oder Schädigung der genannten Bo-          denveränderung vorliegt. Bei Überschreitung von Maßnah-
     denfunktionen. Droht eine schädliche Bodenveränderung           menwerten liegt in der Regel eine schädliche Bodenverän-
     oder liegt sie bereits vor, so sind Verursacher, Grundstücks-   derung vor und es sind Maßnahmen zur Gefahrenabwehr
     eigentümer und –nutzer gleichsam zur Gefahrenabwehr             zu ergreifen.




14
Geowissenschaften Rubin 2007                                                                         Geographie

Nahrungsmittel wie Obst, Gemüse
oder Fleisch und vom Grundwasser
über das Trinkwasser zum Menschen.
Kleingärtner in Gebieten mit höherer
Schadstoffbelastung sind somit meh-
reren potenziellen Belastungspfaden
ausgesetzt.
Dabei kann gerade der Verzehr von
Produkten aus eigenem Anbau eine
–unsichtbare – Belastung darstel-
len: Gut gewachsenem Gemüse ist
es nicht anzusehen, ob in den Pflan-
zen Schwermetalle angereichert sind
(Abb. 3). Die bodenschutzrechtlichen
Bewertungsmaßstäbe sind in Bezug
auf den Wirkungspfad differenziert.
So finden sich Werte für die Beur-
teilung der direkten Bodenaufnah-
me z.B. durch spielende Kinder, des
                                        Abb. 3: Der Schein kann trügerisch sein: Auch Gemüse, das appetitlich aussieht, kann
Transfers vom Boden in Nahrungs-        stark belastet sein.
und Futterpflanzen oder der Verlage-
rung in das Grundwasser.
Stoffliche Belastungen von Kulturbö-    metallen dar. Denn die Aufnahme von            ten wird. Die Übertragung bekannter
den umfassen in Nordrhein-Westfalen     Schadstoffen in die Pflanzen ist nicht         Löslichkeitsprodukte aus wässrigen
meist größere Flächen. Daher schei-     direkt von ihren Gesamtgehalten in             Lösungen auf den Boden ist aber nur
den übliche großtechnische Sanie-       den Böden abhängig, sondern von den            bedingt möglich, da die physikalisch-
rungen, beispielsweise durch Abtra-     mobilen, pflanzenverfügbaren Antei-            chemischen Bedingungen in Böden
gung des kontaminierten Bodens, in      len der Schwermetalle.                         sehr variabel sind.
der Regel aus.                          Verschiedene chemische Reaktionen              Sorptionsreaktionen, d.h. die Anlage-
Die Maßnahmen beschränken sich          steuern die Verteilung von Schwer-             rung von Schwermetallen an und in
oft auf Restriktionen im Hinblick auf   metallen zwischen Bodenlösung und              Bodenpartikel, sind entscheidend für
die Flächennutzung, wie Einschrän-      -festphase und sind somit auch für die         die Bindungsprozesse im Boden.
kungen oder Verbote beim Pflanzen-      Pflanzenverfügbarkeit verantwortlich:          Sorptionsprozesse sind teilweise re-
anbau. Daher ist man auf der Suche      Eine Fällung von Schwermetallen                versibel und werden deshalb in die
nach alternativen Lösungen. Einen       tritt ein, wenn das chemische Lös-             dauerhafte, so genannte spezifische,
Erfolg versprechenden Ansatz stellt     lichkeitsprodukt der entsprechenden            und die weniger persistente unspe-
dabei die Inaktivierung von Schwer-     Schwermetallverbindung überschrit-             zifische Sorption untergliedert. Vor


                                                                                                                      Anzeige




                                                                                                                               15
Geographie                                                                                                   Geowissenschaften Rubin 2007




     Blei                                                                                                  allem die unspezifische Sorption ist
                                                                                                           stark abhängig vom pH-Wert und dem
                                                                                      Pflanze              Redox-Potential in den Böden.
Bleigehalte der Pflanzen in mg/kg Frischmasse




                                                                                       Kopfsalat 04
                                                   0,6                                 Porree              Der pH-Wert hat einen wesentli-
                                                                                       Endivie
                                                                                       Spinat              chen Einfluss auf die Mobilität von
                                                   0,5                                 Sellerie
                                                                                       Kopfsalat 06        Schwermetallen. Im zunehmend sau-
                                                                                       Chinakohl           ren Bereich nimmt die Löslichkeit für
                                                   0,4
                                                                                      0,3 mg/kg            Schwermetalle stark zu. Dabei gibt es
                                                                                      Höchstgehalt
                                                   0,3                                für Blattge-         Unterschiede zwischen den einzel-
                                                                                      müse sowie
                                                                                      Sellerie             nen Schwermetallen. Während sich
                                                   0,2
                                                                                      0,1 mg/kg
                                                                                                           bei Cadmium bereits eine Mobilisie-
                                                                                      Höchstgehalt         rung bei leicht saurem pH-Wert von
                                                   0,1                                für anderes
                                                                                      Gemüse               6,5 zeigt, wird Blei erst ab pH-Wer-
                                                                                      (Porree)
                                                   0,0                                                     ten von 4,0 mobilisiert. Arsen zeigt
                                                           Duisburg      Wuppertal                         hingegen ein Mobilitätsmaximum bei
                                                                                                           pH 6,5 bis 7. Der optimale pH-Wert,
                                                                                                           der bei zu sauren Böden über Kalkung
                                                                                                                                                   Abb. 5: Metasorb® – ausgebracht vor der
                                                                                                           erreicht werden kann, sollte also an    Einarbeitung in das Gartenbeet.
     Cadmium                                                                                               die vorhandenen Schadstoffe ange-
                                                                                      Pflanze
                                                                                                           passt werden.
Cadmiumgehalte der Pflanzen in mg/kg Frischmasse




                                                                                       Kopfsalat 04        Eine Komplexbildung, durch die          Materialien mit hohem und dauerhaf-
                                                   0,6                                 Porree
                                                                                       Endivie             Schwermetalle immobilisiert werden      tem Immobilisierungspotential gehö-
                                                                                       Spinat
                                                   0,5                                 Sellerie            können, findet man bei organischen      ren Tonminerale, Aluminium-Silikate
                                                                                       Kopfsalat 06
                                                                                       Chinakohl
                                                                                                           und anorganischen Substanzen. Es        wie Metasorb® und Zeolith, Phospha-
                                                   0,4                                                     treten vor allem Komplexe zwischen      te, Kiesschlämme sowie Eisen-, Alu-
                                                                                                           Schwermetallen und organischer          minium- oder Mangan-Oxide.
                                                   0,3                                0,2 mg/kg
                                                                                      Höchstgehalt
                                                                                                           Substanz auf, deren starke Bindung      Im Rahmen eines praxisorientierten
                                                   0,2
                                                                                      für Blattge-         durch funktionelle Gruppen von Ful-     Projekts der Abteilung Bodenkun-
                                                                                      müse sowie
                                                                                      Sellerie             vo- und Huminsäuren verursacht wer-     de/Bodenökologie des Geographi-
                                                   0,1                                0,05 mg/kg           den. Phosphat, Carbonat, Sulfat und     schen Instituts der Ruhr-Universi-
                                                                                      Höchstgehalt
                                                                                      für anderes          Chlorid sind anorganische Komplex-      tät, das vom nordrhein-westfälischen
                                                   0,0                                Gemüse
                                                                                      (Porree)
                                                                                                           bildner. Da die Komplexe aber gerade    Ministerium für Umwelt und Natur-
                                                           Duisburg      Wuppertal
                                                                                                           in Gartenböden durch die hohe bio-      schutz, Landwirtschaft und Verbrau-
                                                                                                           logische Aktivität abgebaut werden      cherschutz gefördert wird, haben wir
                                                     Abb. 4: Blei- (oben) und Cadmium-                     können, eignen sich organische Zu-      verschiedene Materialien auf ihre Fä-
                                                     gehalte (unten) der Pflanzen in den                   sätze nicht für die dauerhafte Fixie-   higkeit, Schwermetalle im Boden zu
                                                     Gärten ohne Zusatz von Materialien sowie
                                                                                                           rung von Schwermetallen in Böden.       fixieren, getestet.
                                                     die Angaben zu Höchstgehalten nach der
                                                     EU-Kontaminanten-Verordnung. Alle                     Durch bestimmte Bodenzusätze las-       Für den Einsatz der Substanzen im
                                                     Angaben beziehen sich auf mg Schwer-                  sen sich diese verschiedenen Reakti-    Freiland wurden Gärten von jeweils
                                                     metall pro kg Frischmasse.                            onen im Boden beeinflussen. Zu den      zwei Kleingartenanlagen in Duisburg
                                                                                                                                                   und Wuppertal ausgewählt, bei denen
                                                                                                                                                   sowohl in den Pflanzen, als auch in
                                                         Kleingarten-	     Anzahl 	    Arsen 	        Cadmium 	   Blei	     Zink	      pH-Wert     den Böden erhöhte Schwermetallge-
                                                         anlage	           Gärten	     (As)	          (Cd)	       (Pb)	     (Zn)
                                                                                                                                                   halte vorlagen (s. Abb. 4). In einer
                                                         Feierabend 	 6	               98	            41	  < 25	            2360 	     6,6         Wuppertaler Kleingartenanlage stam-
                                                         (Duisburg)		                  ± 38	          ± 9		                 ± 930	     ± 0,1       men die Schadstoffe vor allem aus
                                                                                                                                                   einer unter den Gärten gelegenen ehe-
                                                         Varresbeck	  6	               63	 < 2	 < 25	                       990	       6,7
                                                         (Wuppertal)		                 ± 5			                               ± 450	     ± 0,1
                                                                                                                                                   maligen Abfalldeponie. In Duisburg
                                                                                                                                                   sind vor allem die Staubeinträge aus
                                                         PW / MW		                     4002	          40/1001	    1001	     20002	                 der Schwerindustrie (z.B. Zinkerzauf-
                                                                                                                                                   bereitung) für die Belastung verant-
                                                         * Prüf- und Maßnahmenwerte der BBodSchV im Hinblick auf:
                                                         1
                                                           Pflanzenqualität bzw.
                                                                                                                                                   wortlich.
                                                         2
                                                           Wachstumsbeeinträchtigungen                                                             In beiden Städten traten in den unter-
                                                                                                                                                   suchten Proben für Cadmium und Blei
                                                     Tab. 1: „Mobile“ Stoffgehalte im Oberboden (NH4NO3-Extrakt) und ihre Bewertung nach           Überschreitungen auf (s. Tab. 1), und
                                                     BbodSchV: Alle Angaben in μg Schwermetall/Metalloid pro kg Boden (Trockenmasse).              vor allem in Blattsalaten wie Endivie


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Geowissenschaften Rubin 2007                                                                           Geographie




Abb. 6: Zwei verschieden Zusatzstoffe und Kontrolle, bepflanzt mit
Kopfsalat und Porree (oben) sowie Sellerieernte (rechts).


und Kopfsalat variierten die Belastun-          Bildung von Eisenoxi-
gen stark. In Duisburg lagen z.B. die           den entsteht und des-
mittleren Cadmiumgehalte des Por-               halb bei der Trinkwas-
rees und des Selleries über dem zuläs-          seraufbereitung in großen Mengen als      rung bekannt ist. Im Laufe der Ver-
sigen Höchstgehalt. Pflanzen zeigen             Restprodukt vorliegt; Zeolith (ZEO),      suchsdauer wurden zweimal Kopfsa-
unterschiedlich starke Akkumulation,            ein Mineral, das als Waschmittel-         lat und je einmal Endiviensalat, Sel-
Wurzelgemüse lagern beispielsweise              zusatz eingesetzt wird; Metasorb ®        lerie, Spinat, Porree und Chinakohl
besonders viele Schadstoffe ein.                (MESO, Abb. 5), ein im Handel er-         angebaut (Abb. 6). Nach der Ernte
Um die Wirksamkeit verschiedener                hältliches Produkt, das ursprünglich      wurde das Gemüse küchenfertig auf-
Bodenzusätze auf die Schwermetall-              bei der Kohlenrestverwertung anfiel       gearbeitet und auf seine Schwerme-
verfügbarkeit zu prüfen, wurden zu-             und heute industriell hergestellt wird;   tallgehalte untersucht.
nächst rund 30 Substanzen im Labor              Phosphat mit Kalk (P), mit dem vor        Durch die Zusätze ließ sich eine Ver-
                                                allem Blei unlösliche Verbindungen        minderung des Schwermetalltransfers
              Blattsalat                        bildet; TMT, ein für die Rauchgaswä-      in die Pflanzen um bis zu 50 Prozent
            stark belastet                      sche oder zur Behandlung von metall-      erreichen. Allerdings zeigte sich eine
                                                haltigem Abwasser eingesetztes Tri-       große Variabilität innerhalb der Va-
getestet. Bodenproben aus den Gärten            natriumsalz; Tonmehl (TON) sowie          rianten und nicht alle Bodenzusätze
wurden mit den Zusätzen versetzt und            Kombinationen dieser Zusatzstoffe.        erfüllten im Freiland die in sie gesetz-
nach drei Wochen der pflanzenverfüg-            Die Zusätze wurden intensiv in die        ten Erwartungen. Beispielsweise ver-
bare Schadstoffgehalt gemessen. Die             obersten 30 cm der Gartenböden ein-       ursachte Zeolith (ZEO) eine zusätzli-
sechs Zusätze, die im Labor die bes-            gearbeitet. In jedem Garten wurde ein     che Schadstoffmobilisierung, vor al-
ten Ergebnisse erzielten, wurden dann           Teil der Fläche zur Kontrolle unbe-       lem bei Blei (Abb. 7). Für Cadmium
in den Gärten in einem dreijährigen             handelt gelassen.                         und Blei zeigten der Zusatz Wasser-
Feldversuch eingesetzt.                         Da Pflanzen ein stoff-spezifisches        werksschlamm (WS) und Phosphat
Für den Feldversuch qualifizierten              Aufnahmeverhalten zeigen, wurden          mit Wasserwerksschlamm (P+WS)
sich Wasserwerksschlamm (WS), der               für die Bepflanzung ortstypische Ge-      relativ gute Erfolge.
beim Kontakt von stark eisenhaltigem            müsesorten ausgewählt, von denen          Parallel zu den Untersuchungen der
Grundwasser mit Sauerstoff durch die            teilweise eine Schwermetallanreiche-      Pflanzen wurden zur Ernte Boden-


                                                                                                                               17
Geographie                                                                                                     Geowissenschaften Rubin 2007




      Cadmium
                                                                                                                   proben entnommen und analysiert,            talle im Vergleich zur unbehandelten
                                                                                                                   um beide Parameter miteinander in           Bodenprobe. An einem künstlichen
Cadmiumgehalte der Pflanzen im Vergleich zur Kontrolle




                                                                                                 Pflanze           Beziehung setzen zu können. Denn            chemischen Magen-Darm-Modell
                                                         140                                      Kopfsalat
                                                                                                  Spinat           die Pflanzenverfügbarkeit anorga-           (Abb. 9) konnte die potenzielle Re-
                                                         120                                                       nischer Schadstoffe wird nicht nur          sorptionsmenge von Schwermetal-
                                                         100                                      Kontrolle
                                                                                                                   durch die Schadstoffgesamtgehalte           len in den unterschiedlichen Verdau-
                                                                                                                   und die Schadstoffeigenschaften be-         ungsabschnitten getestet werden. Da-
                                                         80                                                        stimmt, sondern auch durch Boden-           bei zeigte sich, dass durch die Zusätze
                                                         60                                                        eigenschaften wie Mineralbestand,
                                                                                                                   pH-Wert und Humusgehalt.                         Im künstlichen Magen-
                                                         40
                                                                                                                   Es zeigte sich, dass sich durch die               Darm-Modell getestet
                                                         20                                                        Zusätze die Schwermetallmobilität
                                                                                                                   auch im Boden um bis zu 50 Pro-             die mögliche Aufnahme von Schwer-
                                                         0
                                                                KO MESO P+WS TON    WS   ZEO                       zent verringern ließ. Allerdings fand       metallen über den Darm in den Kör-
                                                                        Variante                                   sich eine deutlich größere Variabi-         per bis zu 48 Prozent gesenkt werden
                                                                                                                   lität als bei den vorangegangenen           konnte. In dem dargestellten Beispiel
      Blei                                                                                                         Laborversuchen (s. Abb. 8). Die Zu-         (Abb. 10) sind die im Darm resor-
                                                                                                                   sätze Wasserwerksschlamm (WS) und           bierbaren Gehalte, links von Cadmi-
                                                                                                 Pflanze
Bleigehalte der Pflanzen im Vergleich zur Kontrolle




                                                         250                                      Kopfsalat
                                                                                                                   Phosphat mit Metasorb® (P + MESO)           um und rechts von Blei dargestellt. In
                                                                                                  Spinat           verringerten die pflanzenverfügbaren        beiden Fällen zeigte TMT die höchste
                                                         200                                                       Cadmiumgehalte um bis zu über               Abnahme der Resorptionsverfügbar-
                                                                                                                   40 Prozent.                                 keit um 36 Prozent bei Cadmium und
                                                         150                                                       Aber nicht alle Schwermetallmobili-         um 48 Prozent bei Blei. Aber auch
                                                                                                                   täten wurden gleichermaßen positiv          Eisenoxide (FE), Metasorb® (MESO)
                                                         100                                      Kontrolle        durch die Zusätze verändert: Phos-          und Wasserwerksschlamm (WSL)
                                                                                                                   phat in dem Zusatz „P + MESO“               zeigten Verminderungen der Bleiver-
                                                         50                                                        verursachte etwa eine Mobilisie-            fügbarkeit von über 30 Prozent. Die
                                                                                                                   rung des Arsens im Mittel um bis zu         Bindungsformen in den Böden wur-
                                                         0                                                         120 Prozent. Zink konnte hingegen           den durch die Zusätze also so stark
                                                               MESO P+WS    TON    WS    ZEO
                                                                        Variante
                                                                                                                   durch den gleichen Zusatz um über           verändert, dass die Wirkung bezüg-
                                                                                                                   60 Prozent in seiner Verfügbarkeit          lich des Direktpfads, also die ora-
                                                              Abb. 7: Relative Cadmium- (oben) und Blei-           verringert werden.                          le oder dermale Aufnahme, abnahm
                                                              gehalte (unten) der Pflanzen im Vergleich zur        Um die Mobilität schädlicher Schwer-        – gute Nachrichten also für besorg-
                                                              unbehandelten Kontrolle (=100 Prozent).              metalle im menschlichen Körper nach         te Gärtner.
                                                                                                                   der Bodenbehandlung bei direkter            Um mögliche Risiken und weitere
                                                              Abb. 8: „Mobile“, durch Pflanzen auf-                Aufnahme des Bodens über die Ver-           Wirkungspfade einschätzen zu kön-
                                                              nehmbare relative Cadmium- (links) und
                                                              Arsengehalte (rechts) nach Zugabe ver-
                                                                                                                   dauung zu testen, analysierten wir zu-      nen, werden zusätzlich Untersuchun-
                                                              schiedener Zusätze im Vergleich zur unbe-            sätzlich im Labor die so genannte Re-       gen zum Eintrag der Schwermetalle in
                                                              handelten Kontrolle.                                 sorptionsverfügbarkeit der Schwerme-        das Grundwasser sowie zum Einfluss
                                                                                                                                                                              der Zusätze auf Bo-
      „Mobile“ Cadmiumgehalte des Bodens                                                                                „Mobile“ Arsengehalte des Bodens                      denorganismen durch-
                                                                                                                                                                              geführt.
                                                                                                                                                                              Insgesamt zeigt sich
                     120                                                                                                250
                                                                                                                                                                              aus den bisherigen Er-
                                                                                                                                                                              gebnissen, dass Mög-
                     100                                                                               Kontrolle
                                                                                                                        200                                                   lichkeiten zur Immobi-
                     80                                                                                                                                                       lisierung von Schwer-
                                                                                                                        150                                                   metallen durch ver-
                     60                                                                                                                                                       schiedene Zusätze
                                                                                                                        100                                       Kontrolle   durchaus gute Ergeb-
                     40                                                                                                                                                       nisse erzielen, vor al-
                                                                                                                        50                                                    lem in Bezug auf die
                     20
                                                                                                                                                                              direkte Aufnahme von
                     0                                                                                                  0
                                                                                                                                                                              Boden, etwa durch
                                                              MESO   P+MESO P+WS    WS     ZEO                                 MESO   P+MESO P+WS   WS   ZEO
                                                                                                                                                                              Kinder. Aber auch bei
                                                                        Variante                                                         Variante                             der indirekten Aufnah-


                                                              18
Geowissenschaften Rubin 2007                                                                                                                 Geographie




Abb. 9: Im Magen-Darm-Modell wurde die Schadstoffaufnahme über die Verdauung im Labor getestet.


me über Pflanzen können bestimmte                            den und dort nach den anfallenden                          metall und die Akkumulation im Ge-
Zusätze über mehrere Jahre hinweg zu                         Schlämmen fragen, allerdings liegen                        müse die gleiche Wirkung zeigt. Opti-
deutlichen Verringerungen der Schwer-                        sie dort meist mit sehr hohem Wasser-                      mal angepasste Zusätze sind auch für
metallgehalte führen. Als vielverspre-                       gehalt vor, der Transport und Einar-                       andere Anwendungen interessant, z.B.
chende Zusätze erwiesen sich vor allem                       beitung erschwert. Des Weiteren muss                       auf landwirtschaftlichen Flächen.
Wasserwerksschlamm und TMT.                                  man die örtlichen Schwermetallgehal-
Nach abschließender Auswertung der                           te des Wasserwerksschlamms berück-                         Prof. Dr. Bernd Marschner, Dipl. Geogr.
Daten und Diskussionen mit Betroffe-                         sichtigen, damit man keine zusätz-                         Rita Haag, Dr. Ingo Müller, Geographi-
nen, Herstellern und den verantwort-                         liche Belastung seines Gartenbodens                        sches Institut, Bodenkunde und Bo-
lichen Umweltbehörden wird sich                              verursacht.                                                denökologie
zeigen, ob es zur Weiterentwicklung                          In jedem Fall wird es weiterhin not-
dieser potenziellen Immobilisierungs-                        wendig sein, die Standorteigenschaf-
produkte zur Praxisreife und damit                           ten und die örtliche Belastungssitu-
                                                                                                                        Abb. 10: Im Darm resorbierbare relative
zur Verfügbarkeit im Handel kommen                           ation bei der Wahl eines geeigneten                        Cadmium- (links) und Bleigehalte (rechts)
wird. Zurzeit kann sich zwar theore-                         Bodenzusatzes zu berücksichtigen, da                       von behandelten Böden im Vergleich zur
tisch jeder an ein Wasserwerk wen-                           nicht jeder Zusatz auf jedes Schwer-                       unbehandelten Kontrolle (Mittelwerte).


 Cadmium-Resorption im Darm                                                            Blei-Resorption im Darm

 110                                                                                   110


 100                                                                       Kontrolle   100                                                                           Kontrolle

                                                                   -12 %
 90                                                                                    90                                    -16 %
                                                           -16 %
                                             -18 % -18 %                                                                                                     -20 %
                                     -21 %                                                                                           -22 %
 80                                                                                    80
                             -23 %                                                                           -24 %
               -27 % -27 %
                                                                                                                     -30 %                           -32 %
 70                                                                                    70                                                    -33 %
       -36 %                                                                                         -35 %

 60                                                                                    60
                                                                                             -48 %
 50                                                                                    50
       TMT      FE    P WSIMET P              WS   MESO    WSL      P                        TMT      FE      P WSIMET P              WS     MESO    WSL      P
                     WS        TMT                                 WS                                        WS        TMT                                   WS
                     TMT                                                                                     TMT
                               Variante                                                                                Variante




                                                                                                                                                                                 19

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Schadstoffe im Boden

  • 1. Geowissenschaften Rubin 2007 Geographie Damit der Salat nicht so schwer im Magen liegt: Schadstoffe im Boden festsetzen Abb. 1: Die eine oder andere Handvoll Boden wandert schon mal in den Mund. Rita Haag Die dreijährige Lena hilft ihrer Oma bei der Salaternte. Bernd Marschner Die eine oder andere Handvoll Erde wandert dabei in den Ingo Müller Mund. Halb so schlimm, denkt die Oma, das haben wir alle früher gemacht. Sie putzt den Salat gründlich und freut sich auf die vitaminreiche Beilage. Doch der Salat enthält nicht nur Gutes, und auch die Erde ist nicht harm- los: Schwermetalle, vor allem Blei und Cadmium kommen mitunter in hohen Konzentrationen im Boden vor. Wie man sie dingfest macht, ohne gleich den ganzen Boden abzutragen, erforschen Bodenökologen der RUB. 13
  • 2. Geographie Geowissenschaften Rubin 2007 G erade im Ruhrgebiet gibt es viele Schrebergärten, die zur eigenen Versorgung mit Ge- müse beitragen. Ist der Verzehr von Produkten aus eigenem Anbau bei der vorliegenden Umweltbelastung denn überhaupt noch gesund? Ist es schäd- An Bodenpartikel lich für Kinder, wenn beim Spielen im gebundene Stoffe Garten Boden über Mund oder Atem- Futterpflanzen Nahrungspflanzen Oberflächen- gewässer wege aufgenommen wird, fragen vie- Nachbarflächen le besorgte Gartenbesitzer. Denn auch wenn Gemüse aus eigenem Anbau Gelöste Stoffe sicherlich frischer und oft geschmack- voller als aus dem Supermarkt ist, kann Grundwasser es auch unerwünschte Stoffe enthalten. Hierzu gehören beispielsweise Schwer- Abb. 2: Wirkungspfade von Schadstoffen aus den Böden. metalle, vor allem Blei und Cadmium, die sich besonders im Ruhrgebiet in hohen Konzentrationen im Boden erhöhten Konzentrationen dem Boden gelungen zu Schadstoffgehalten in nachweisen lassen und von den Pflan- erhalten. Auch hier gilt dosis facet Böden (s. Info 1). zen aufgenommen werden können. venenum (Die Menge macht das Gift): Schadstoffe wie Schwermetalle kön- Schwermetalle gelangen bei der Bo- Erhöhte Schwermetallgehalte können nen auf unterschiedlichen Wegen denbildung je nach Ausgangsgestein auf Mensch und Umwelt schädlich in den menschlichen Körper gelan- auf natürliche Weise in die Böden – wirken. Blei etwa kann Nervenschä- gen und dort Schäden verursachen mitunter stark ergänzt um Einträge den hervorrufen und bei Kindern die (s. Abb. 2). Beim so genannten „Di- aufgrund menschlicher Tätigkeit, z.B. Gehirnentwicklung beeinträchtigen. rektpfad“ gelangen die Schadstoffe aus der Schwerindustrie oder dem Au- Cadmium schädigt Leber und Niere. direkt mit dem belasteten Boden beim toverkehr. Böden haben ein langes Seit 1999 gibt es mit dem Bundes- Verschlucken oder Hautkontakt in den Gedächtnis: Auch nach dem weitge- Bodenschutzgesetz (BBodSchG) so- Körper. Dies kann besonders bei henden Verschwinden der Belastungs- wie der dazugehörigen Verordnung Kleinkindern eine Rolle spielen. In- quellen bleiben die Schwermetalle in (BBodSchV) bundeseinheitliche Re- direkte Schadstoffwege führen über info1 Den Boden gesund halten – Gesetzliche Regelungen Ziel des Bundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG) ist es, verpflichtet (§ 4). Das bedeutet aber nicht, dass Kleingärtner nachhaltig die Funktionen des Bodens zu sichern oder wie- dazu verpflichtet sind, Bodenuntersuchungen durchführen derherzustellen (§ 1). Der Boden erfüllt im Sinne des § 2 zu lassen. In dem untergesetzlichen Regelwerk, der Bundes- natürliche Funktionen als Lebensgrundlage und Lebens- Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) sind für raum für Menschen, Tiere, Pflanzen und Bodenorganismen verschiedene Schadstoffe konkrete Werte aufgeführt, um durch seine Wasser- und Stoffkreisläufe sowie als Abbau- schädliche Bodenveränderungen zu beurteilen. Die Über- und Ausgleichsmedium für Schadstoffe, aufgrund seiner schreitung von Vorsorgewerten deutet dabei auf ein mögli- Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, die ins- ches Entstehen einer schädlichen Bodenveränderung bei wei- besondere auch zum Schutz des Grundwassers beitragen. tergehend ungebremster Schadstoffzufuhr hin. Jeder hat sich so zu verhalten, dass schädliche Bodenverän- Werden bei Bodenuntersuchungen Prüfwerte überschrit- derungen gar nicht erst entstehen können (§ 7, Vorsorge- ten, erfolgt eine weitergehende einzelfallbezogene Unter- prinzip). Eine schädliche Bodenveränderung bedeutet dabei suchung, die zur Entscheidung führt, ob eine schädliche Bo- die Beeinträchtigung oder Schädigung der genannten Bo- denveränderung vorliegt. Bei Überschreitung von Maßnah- denfunktionen. Droht eine schädliche Bodenveränderung menwerten liegt in der Regel eine schädliche Bodenverän- oder liegt sie bereits vor, so sind Verursacher, Grundstücks- derung vor und es sind Maßnahmen zur Gefahrenabwehr eigentümer und –nutzer gleichsam zur Gefahrenabwehr zu ergreifen. 14
  • 3. Geowissenschaften Rubin 2007 Geographie Nahrungsmittel wie Obst, Gemüse oder Fleisch und vom Grundwasser über das Trinkwasser zum Menschen. Kleingärtner in Gebieten mit höherer Schadstoffbelastung sind somit meh- reren potenziellen Belastungspfaden ausgesetzt. Dabei kann gerade der Verzehr von Produkten aus eigenem Anbau eine –unsichtbare – Belastung darstel- len: Gut gewachsenem Gemüse ist es nicht anzusehen, ob in den Pflan- zen Schwermetalle angereichert sind (Abb. 3). Die bodenschutzrechtlichen Bewertungsmaßstäbe sind in Bezug auf den Wirkungspfad differenziert. So finden sich Werte für die Beur- teilung der direkten Bodenaufnah- me z.B. durch spielende Kinder, des Abb. 3: Der Schein kann trügerisch sein: Auch Gemüse, das appetitlich aussieht, kann Transfers vom Boden in Nahrungs- stark belastet sein. und Futterpflanzen oder der Verlage- rung in das Grundwasser. Stoffliche Belastungen von Kulturbö- metallen dar. Denn die Aufnahme von ten wird. Die Übertragung bekannter den umfassen in Nordrhein-Westfalen Schadstoffen in die Pflanzen ist nicht Löslichkeitsprodukte aus wässrigen meist größere Flächen. Daher schei- direkt von ihren Gesamtgehalten in Lösungen auf den Boden ist aber nur den übliche großtechnische Sanie- den Böden abhängig, sondern von den bedingt möglich, da die physikalisch- rungen, beispielsweise durch Abtra- mobilen, pflanzenverfügbaren Antei- chemischen Bedingungen in Böden gung des kontaminierten Bodens, in len der Schwermetalle. sehr variabel sind. der Regel aus. Verschiedene chemische Reaktionen Sorptionsreaktionen, d.h. die Anlage- Die Maßnahmen beschränken sich steuern die Verteilung von Schwer- rung von Schwermetallen an und in oft auf Restriktionen im Hinblick auf metallen zwischen Bodenlösung und Bodenpartikel, sind entscheidend für die Flächennutzung, wie Einschrän- -festphase und sind somit auch für die die Bindungsprozesse im Boden. kungen oder Verbote beim Pflanzen- Pflanzenverfügbarkeit verantwortlich: Sorptionsprozesse sind teilweise re- anbau. Daher ist man auf der Suche Eine Fällung von Schwermetallen versibel und werden deshalb in die nach alternativen Lösungen. Einen tritt ein, wenn das chemische Lös- dauerhafte, so genannte spezifische, Erfolg versprechenden Ansatz stellt lichkeitsprodukt der entsprechenden und die weniger persistente unspe- dabei die Inaktivierung von Schwer- Schwermetallverbindung überschrit- zifische Sorption untergliedert. Vor Anzeige 15
  • 4. Geographie Geowissenschaften Rubin 2007 Blei allem die unspezifische Sorption ist stark abhängig vom pH-Wert und dem Pflanze Redox-Potential in den Böden. Bleigehalte der Pflanzen in mg/kg Frischmasse Kopfsalat 04 0,6 Porree Der pH-Wert hat einen wesentli- Endivie Spinat chen Einfluss auf die Mobilität von 0,5 Sellerie Kopfsalat 06 Schwermetallen. Im zunehmend sau- Chinakohl ren Bereich nimmt die Löslichkeit für 0,4 0,3 mg/kg Schwermetalle stark zu. Dabei gibt es Höchstgehalt 0,3 für Blattge- Unterschiede zwischen den einzel- müse sowie Sellerie nen Schwermetallen. Während sich 0,2 0,1 mg/kg bei Cadmium bereits eine Mobilisie- Höchstgehalt rung bei leicht saurem pH-Wert von 0,1 für anderes Gemüse 6,5 zeigt, wird Blei erst ab pH-Wer- (Porree) 0,0 ten von 4,0 mobilisiert. Arsen zeigt Duisburg Wuppertal hingegen ein Mobilitätsmaximum bei pH 6,5 bis 7. Der optimale pH-Wert, der bei zu sauren Böden über Kalkung Abb. 5: Metasorb® – ausgebracht vor der erreicht werden kann, sollte also an Einarbeitung in das Gartenbeet. Cadmium die vorhandenen Schadstoffe ange- Pflanze passt werden. Cadmiumgehalte der Pflanzen in mg/kg Frischmasse Kopfsalat 04 Eine Komplexbildung, durch die Materialien mit hohem und dauerhaf- 0,6 Porree Endivie Schwermetalle immobilisiert werden tem Immobilisierungspotential gehö- Spinat 0,5 Sellerie können, findet man bei organischen ren Tonminerale, Aluminium-Silikate Kopfsalat 06 Chinakohl und anorganischen Substanzen. Es wie Metasorb® und Zeolith, Phospha- 0,4 treten vor allem Komplexe zwischen te, Kiesschlämme sowie Eisen-, Alu- Schwermetallen und organischer minium- oder Mangan-Oxide. 0,3 0,2 mg/kg Höchstgehalt Substanz auf, deren starke Bindung Im Rahmen eines praxisorientierten 0,2 für Blattge- durch funktionelle Gruppen von Ful- Projekts der Abteilung Bodenkun- müse sowie Sellerie vo- und Huminsäuren verursacht wer- de/Bodenökologie des Geographi- 0,1 0,05 mg/kg den. Phosphat, Carbonat, Sulfat und schen Instituts der Ruhr-Universi- Höchstgehalt für anderes Chlorid sind anorganische Komplex- tät, das vom nordrhein-westfälischen 0,0 Gemüse (Porree) bildner. Da die Komplexe aber gerade Ministerium für Umwelt und Natur- Duisburg Wuppertal in Gartenböden durch die hohe bio- schutz, Landwirtschaft und Verbrau- logische Aktivität abgebaut werden cherschutz gefördert wird, haben wir Abb. 4: Blei- (oben) und Cadmium- können, eignen sich organische Zu- verschiedene Materialien auf ihre Fä- gehalte (unten) der Pflanzen in den sätze nicht für die dauerhafte Fixie- higkeit, Schwermetalle im Boden zu Gärten ohne Zusatz von Materialien sowie rung von Schwermetallen in Böden. fixieren, getestet. die Angaben zu Höchstgehalten nach der EU-Kontaminanten-Verordnung. Alle Durch bestimmte Bodenzusätze las- Für den Einsatz der Substanzen im Angaben beziehen sich auf mg Schwer- sen sich diese verschiedenen Reakti- Freiland wurden Gärten von jeweils metall pro kg Frischmasse. onen im Boden beeinflussen. Zu den zwei Kleingartenanlagen in Duisburg und Wuppertal ausgewählt, bei denen sowohl in den Pflanzen, als auch in Kleingarten- Anzahl Arsen Cadmium Blei Zink pH-Wert den Böden erhöhte Schwermetallge- anlage Gärten (As) (Cd) (Pb) (Zn) halte vorlagen (s. Abb. 4). In einer Feierabend 6 98 41 < 25 2360 6,6 Wuppertaler Kleingartenanlage stam- (Duisburg) ± 38 ± 9 ± 930 ± 0,1 men die Schadstoffe vor allem aus einer unter den Gärten gelegenen ehe- Varresbeck 6 63 < 2 < 25 990 6,7 (Wuppertal) ± 5 ± 450 ± 0,1 maligen Abfalldeponie. In Duisburg sind vor allem die Staubeinträge aus PW / MW 4002 40/1001 1001 20002 der Schwerindustrie (z.B. Zinkerzauf- bereitung) für die Belastung verant- * Prüf- und Maßnahmenwerte der BBodSchV im Hinblick auf: 1 Pflanzenqualität bzw. wortlich. 2 Wachstumsbeeinträchtigungen In beiden Städten traten in den unter- suchten Proben für Cadmium und Blei Tab. 1: „Mobile“ Stoffgehalte im Oberboden (NH4NO3-Extrakt) und ihre Bewertung nach Überschreitungen auf (s. Tab. 1), und BbodSchV: Alle Angaben in μg Schwermetall/Metalloid pro kg Boden (Trockenmasse). vor allem in Blattsalaten wie Endivie 16
  • 5. Geowissenschaften Rubin 2007 Geographie Abb. 6: Zwei verschieden Zusatzstoffe und Kontrolle, bepflanzt mit Kopfsalat und Porree (oben) sowie Sellerieernte (rechts). und Kopfsalat variierten die Belastun- Bildung von Eisenoxi- gen stark. In Duisburg lagen z.B. die den entsteht und des- mittleren Cadmiumgehalte des Por- halb bei der Trinkwas- rees und des Selleries über dem zuläs- seraufbereitung in großen Mengen als rung bekannt ist. Im Laufe der Ver- sigen Höchstgehalt. Pflanzen zeigen Restprodukt vorliegt; Zeolith (ZEO), suchsdauer wurden zweimal Kopfsa- unterschiedlich starke Akkumulation, ein Mineral, das als Waschmittel- lat und je einmal Endiviensalat, Sel- Wurzelgemüse lagern beispielsweise zusatz eingesetzt wird; Metasorb ® lerie, Spinat, Porree und Chinakohl besonders viele Schadstoffe ein. (MESO, Abb. 5), ein im Handel er- angebaut (Abb. 6). Nach der Ernte Um die Wirksamkeit verschiedener hältliches Produkt, das ursprünglich wurde das Gemüse küchenfertig auf- Bodenzusätze auf die Schwermetall- bei der Kohlenrestverwertung anfiel gearbeitet und auf seine Schwerme- verfügbarkeit zu prüfen, wurden zu- und heute industriell hergestellt wird; tallgehalte untersucht. nächst rund 30 Substanzen im Labor Phosphat mit Kalk (P), mit dem vor Durch die Zusätze ließ sich eine Ver- allem Blei unlösliche Verbindungen minderung des Schwermetalltransfers Blattsalat bildet; TMT, ein für die Rauchgaswä- in die Pflanzen um bis zu 50 Prozent stark belastet sche oder zur Behandlung von metall- erreichen. Allerdings zeigte sich eine haltigem Abwasser eingesetztes Tri- große Variabilität innerhalb der Va- getestet. Bodenproben aus den Gärten natriumsalz; Tonmehl (TON) sowie rianten und nicht alle Bodenzusätze wurden mit den Zusätzen versetzt und Kombinationen dieser Zusatzstoffe. erfüllten im Freiland die in sie gesetz- nach drei Wochen der pflanzenverfüg- Die Zusätze wurden intensiv in die ten Erwartungen. Beispielsweise ver- bare Schadstoffgehalt gemessen. Die obersten 30 cm der Gartenböden ein- ursachte Zeolith (ZEO) eine zusätzli- sechs Zusätze, die im Labor die bes- gearbeitet. In jedem Garten wurde ein che Schadstoffmobilisierung, vor al- ten Ergebnisse erzielten, wurden dann Teil der Fläche zur Kontrolle unbe- lem bei Blei (Abb. 7). Für Cadmium in den Gärten in einem dreijährigen handelt gelassen. und Blei zeigten der Zusatz Wasser- Feldversuch eingesetzt. Da Pflanzen ein stoff-spezifisches werksschlamm (WS) und Phosphat Für den Feldversuch qualifizierten Aufnahmeverhalten zeigen, wurden mit Wasserwerksschlamm (P+WS) sich Wasserwerksschlamm (WS), der für die Bepflanzung ortstypische Ge- relativ gute Erfolge. beim Kontakt von stark eisenhaltigem müsesorten ausgewählt, von denen Parallel zu den Untersuchungen der Grundwasser mit Sauerstoff durch die teilweise eine Schwermetallanreiche- Pflanzen wurden zur Ernte Boden- 17
  • 6. Geographie Geowissenschaften Rubin 2007 Cadmium proben entnommen und analysiert, talle im Vergleich zur unbehandelten um beide Parameter miteinander in Bodenprobe. An einem künstlichen Cadmiumgehalte der Pflanzen im Vergleich zur Kontrolle Pflanze Beziehung setzen zu können. Denn chemischen Magen-Darm-Modell 140 Kopfsalat Spinat die Pflanzenverfügbarkeit anorga- (Abb. 9) konnte die potenzielle Re- 120 nischer Schadstoffe wird nicht nur sorptionsmenge von Schwermetal- 100 Kontrolle durch die Schadstoffgesamtgehalte len in den unterschiedlichen Verdau- und die Schadstoffeigenschaften be- ungsabschnitten getestet werden. Da- 80 stimmt, sondern auch durch Boden- bei zeigte sich, dass durch die Zusätze 60 eigenschaften wie Mineralbestand, pH-Wert und Humusgehalt. Im künstlichen Magen- 40 Es zeigte sich, dass sich durch die Darm-Modell getestet 20 Zusätze die Schwermetallmobilität auch im Boden um bis zu 50 Pro- die mögliche Aufnahme von Schwer- 0 KO MESO P+WS TON WS ZEO zent verringern ließ. Allerdings fand metallen über den Darm in den Kör- Variante sich eine deutlich größere Variabi- per bis zu 48 Prozent gesenkt werden lität als bei den vorangegangenen konnte. In dem dargestellten Beispiel Blei Laborversuchen (s. Abb. 8). Die Zu- (Abb. 10) sind die im Darm resor- sätze Wasserwerksschlamm (WS) und bierbaren Gehalte, links von Cadmi- Pflanze Bleigehalte der Pflanzen im Vergleich zur Kontrolle 250 Kopfsalat Phosphat mit Metasorb® (P + MESO) um und rechts von Blei dargestellt. In Spinat verringerten die pflanzenverfügbaren beiden Fällen zeigte TMT die höchste 200 Cadmiumgehalte um bis zu über Abnahme der Resorptionsverfügbar- 40 Prozent. keit um 36 Prozent bei Cadmium und 150 Aber nicht alle Schwermetallmobili- um 48 Prozent bei Blei. Aber auch täten wurden gleichermaßen positiv Eisenoxide (FE), Metasorb® (MESO) 100 Kontrolle durch die Zusätze verändert: Phos- und Wasserwerksschlamm (WSL) phat in dem Zusatz „P + MESO“ zeigten Verminderungen der Bleiver- 50 verursachte etwa eine Mobilisie- fügbarkeit von über 30 Prozent. Die rung des Arsens im Mittel um bis zu Bindungsformen in den Böden wur- 0 120 Prozent. Zink konnte hingegen den durch die Zusätze also so stark MESO P+WS TON WS ZEO Variante durch den gleichen Zusatz um über verändert, dass die Wirkung bezüg- 60 Prozent in seiner Verfügbarkeit lich des Direktpfads, also die ora- Abb. 7: Relative Cadmium- (oben) und Blei- verringert werden. le oder dermale Aufnahme, abnahm gehalte (unten) der Pflanzen im Vergleich zur Um die Mobilität schädlicher Schwer- – gute Nachrichten also für besorg- unbehandelten Kontrolle (=100 Prozent). metalle im menschlichen Körper nach te Gärtner. der Bodenbehandlung bei direkter Um mögliche Risiken und weitere Abb. 8: „Mobile“, durch Pflanzen auf- Aufnahme des Bodens über die Ver- Wirkungspfade einschätzen zu kön- nehmbare relative Cadmium- (links) und Arsengehalte (rechts) nach Zugabe ver- dauung zu testen, analysierten wir zu- nen, werden zusätzlich Untersuchun- schiedener Zusätze im Vergleich zur unbe- sätzlich im Labor die so genannte Re- gen zum Eintrag der Schwermetalle in handelten Kontrolle. sorptionsverfügbarkeit der Schwerme- das Grundwasser sowie zum Einfluss der Zusätze auf Bo- „Mobile“ Cadmiumgehalte des Bodens „Mobile“ Arsengehalte des Bodens denorganismen durch- geführt. Insgesamt zeigt sich 120 250 aus den bisherigen Er- gebnissen, dass Mög- 100 Kontrolle 200 lichkeiten zur Immobi- 80 lisierung von Schwer- 150 metallen durch ver- 60 schiedene Zusätze 100 Kontrolle durchaus gute Ergeb- 40 nisse erzielen, vor al- 50 lem in Bezug auf die 20 direkte Aufnahme von 0 0 Boden, etwa durch MESO P+MESO P+WS WS ZEO MESO P+MESO P+WS WS ZEO Kinder. Aber auch bei Variante Variante der indirekten Aufnah- 18
  • 7. Geowissenschaften Rubin 2007 Geographie Abb. 9: Im Magen-Darm-Modell wurde die Schadstoffaufnahme über die Verdauung im Labor getestet. me über Pflanzen können bestimmte den und dort nach den anfallenden metall und die Akkumulation im Ge- Zusätze über mehrere Jahre hinweg zu Schlämmen fragen, allerdings liegen müse die gleiche Wirkung zeigt. Opti- deutlichen Verringerungen der Schwer- sie dort meist mit sehr hohem Wasser- mal angepasste Zusätze sind auch für metallgehalte führen. Als vielverspre- gehalt vor, der Transport und Einar- andere Anwendungen interessant, z.B. chende Zusätze erwiesen sich vor allem beitung erschwert. Des Weiteren muss auf landwirtschaftlichen Flächen. Wasserwerksschlamm und TMT. man die örtlichen Schwermetallgehal- Nach abschließender Auswertung der te des Wasserwerksschlamms berück- Prof. Dr. Bernd Marschner, Dipl. Geogr. Daten und Diskussionen mit Betroffe- sichtigen, damit man keine zusätz- Rita Haag, Dr. Ingo Müller, Geographi- nen, Herstellern und den verantwort- liche Belastung seines Gartenbodens sches Institut, Bodenkunde und Bo- lichen Umweltbehörden wird sich verursacht. denökologie zeigen, ob es zur Weiterentwicklung In jedem Fall wird es weiterhin not- dieser potenziellen Immobilisierungs- wendig sein, die Standorteigenschaf- produkte zur Praxisreife und damit ten und die örtliche Belastungssitu- Abb. 10: Im Darm resorbierbare relative zur Verfügbarkeit im Handel kommen ation bei der Wahl eines geeigneten Cadmium- (links) und Bleigehalte (rechts) wird. Zurzeit kann sich zwar theore- Bodenzusatzes zu berücksichtigen, da von behandelten Böden im Vergleich zur tisch jeder an ein Wasserwerk wen- nicht jeder Zusatz auf jedes Schwer- unbehandelten Kontrolle (Mittelwerte). Cadmium-Resorption im Darm Blei-Resorption im Darm 110 110 100 Kontrolle 100 Kontrolle -12 % 90 90 -16 % -16 % -18 % -18 % -20 % -21 % -22 % 80 80 -23 % -24 % -27 % -27 % -30 % -32 % 70 70 -33 % -36 % -35 % 60 60 -48 % 50 50 TMT FE P WSIMET P WS MESO WSL P TMT FE P WSIMET P WS MESO WSL P WS TMT WS WS TMT WS TMT TMT Variante Variante 19