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Schadstoffe in landwirtschaftlich genutzten Böden- Ergebnisse von Boden-Dauerbeobachtungsflächen in Bayern

Ein Beitrag von Christa Müller, Landesanstalt für Landwirtschaft, Bayern

Schadstoffe in landwirtschaftlich genutzten Böden können das Wachstum von Kulturpflanzen, das Bodenleben sowie bei Übergang in Nahrungs- oder Futtermittel die Gesundheit von Menschen oder Tieren beeinträchtigen. Ein wichtiges Ziel des vorsorgenden Bodenschutzes ist es daher, Schadstoffeinträge in die Böden zu vermindern und wo möglich zu vermeiden.

Portraitfoto Christa Müller Christa Müller, Quelle: C. Müller

Schwermetalle

Schwermetalle finden sich als natürliche Bestandteile der Gesteine (geogen), regional sehr unterschiedlich in allen Böden. Einige, wie Eisen, Mangan, Zink, Kupfer, sind für Pflanzen, Tiere und Menschen unentbehrliche, sogenannte essenzielle Pflanzennährstoffe. Sie werden nur in kleinen Mengen benötigt (Spurenelemente), im Überfluss wirken sie toxisch. Blei, Cadmium, Uran und Quecksilber sind nicht essenzielle und toxikologisch bedenkliche Schwermetalle.

Alle Schwermetalle sind persistent, d.h. sie können weder chemisch noch mikrobiell abgebaut werden und reichern sich, im Gegensatz zu Wasser und Luft, im Boden an. Eine Schwermetallanreicherung im Boden ist kaum rückgängig zu machen.

Wesentlichen Einfluss auf die Pflanzenverfügbarkeit von Schwermetallen haben der pH-Wert, d.h. der Säuregrad des Bodens, und die Bodenart. Bei pH-Werten über 7 sind Schwermetalle fast nicht mobil und somit nicht pflanzenverfügbar, in tonigen Böden sind sie stärker gebunden als in sandigen. Deshalb verlangt die Bundes-Bodenschutz-Verordnung (BBodSchV) für sandige Böden auch die Einhaltung niedrigerer Schwermetallgrenzwerte als für lehmige und tonige Böden. Die Schwermetallgehalte der landwirtschaftlich genutzten Böden bewegen sich meist weit unter den Vorsorgewerten der BBodSchV (s. Ergebnisse des Bodenmonitorings Bayern, Abb. 1 und 2).

Das Diagramm stellt auf der X-Achse die Schwermetalle Blein, Cadmium und Quecksilber dar. Auf der Y-Achse wird angegeben um wie viel Prozent, die in der BBodSchV zu findenden Vorsorgewerte überschritten werden. Abbildung 1: Überschreitung der Schwermetallgehalte (Blei, Cadmium, Quecksilber) von Boden-Dauerbeobachtungsflächen in Bayern in Bezug auf die Vorsorgewerte der BBodSchV (Angaben in Prozent; Daten 1996-1998), LfL (2005)

Das Diagramm stellt auf der X-Achse die Schwermetalle Chrom, Kupfer, Nickel und Zink) dar. Auf der Y-Achse wird angegeben um wie viel Prozent, die in der BBodSchV zu findenden Vosorgewerte überschritten werden. Abbildung 2: Überschreitung der Schwermetallgehalte (Chrom, Kupfer, Nickel, Zink) von Boden-Dauerbeobachtungsflächen in Bayern in Bezug auf die Vorsorgewerte der BBodSchV (Angaben in Prozent; Daten 1996-1998, LfL (2005))

Die meisten Überschreitungen treten erwartungsgemäß auf Sandböden auf und hier v. a. bei Nickel und Zink (meist geogene Ursachen). Kritisches Element auf landwirtschaftlich genutzten Flächen ist Cadmium, das bereits unter pH 6,5 stärker mobil wird, also bei einem pH-Wert, der auf landwirtschaftlichen Flächen häufiger vorkommt. Erhöhte Cadmium-Gehalte können geogene Ursachen haben. Cadmium kann aber auch aus der Luft oder durch Düngemittel in die Böden gelangen.

Landwirtschaftliche Kulturen nehmen Schwermetalle unterschiedlich stark auf, z.B. Getreide in größerem Umfang als Mais, und lagern sie auch in den Pflanzenteilen unterschiedlich stark ein. Wurzeln speichern mehr als Sprossorgane, Stängel und Blätter mehr als Samen und Früchte. Auf belasteten Böden lässt sich die Schwermetallaufnahme durch Anheben des pH-Wertes mittels einer Düngung mit Kalk vermindern.

Organische Schadstoffe

Organische Schadstoffe kommen von Natur aus in Böden nicht vor. Aus der Luft und mit Abfällen (z.B. Klärschlamm) können Spuren stark toxisch wirkender organischer Schadstoffe wie polychlorierte Biphenyle (PCB), polychlorierte Dibenzodioxine/furane (PCDD/F), polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) in die Böden gelangen. Nach bisheriger Kenntnis werden sie von den Pflanzenwurzeln kaum aufgenommen, können jedoch bei belasteten Böden durch Verschmutzung der Ernteprodukte oder über Futtermittel in die Nahrungskette gelangen.

Nach Ergebnissen aus dem bayerischen Boden-Dauerbeobachtungsflächen-Programm bewegen sich die Gehalte der ubiquitär vorkommenden PAKs durchwegs weit unter den Vorsorgewerten der BBodSchV. Die PCB erreichen maximal 1/10 der Vorsorgewerte. An CKW wurden DDT, Lindan und Hexachlorbenzol in Spuren nachgewiesen. Die Anwendung der meisten Mittel wurde bereits Mitte der 70er bis Anfang der 80er Jahre aufgrund ihrer hohen Persistenz in biotischen Systemen verboten. Bei den ermittelten Schadstoffen handelt es sich daher um Altlasten früherer Anwendungen als Insektizide oder Beizmittel.

Die genannten Stoffgruppen sind sehr persistent. Aufgrund ihrer Ringstruktur und dem hohen Chlorierungsgrad können sie von den Bodenmikroorganismen nur sehr schwer abgebaut werden. Demgegenüber werden Mineralöl-Kohlenwasserstoffe nach Überschwemmungen bei guter Durchlüftung des Bodens durch Mikroorganismen relativ schnell abgebaut.

Stand:
04.08.17

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