Schwermetalle in Waldböden Auswertung der Bodenzustandserhebung in Thüringen Masterarbeit an der Friedrich-Schiller-Universität Jena Studiengang Msc. Geoökologie Hannah Wächter und Michael Fleer Foto: BMEL 1
Gliederung 1. Einleitung 2. Quellen der Schwermetalle 3. Schwermetalle in Waldböden 4. Ergebnisse BZE II 5. Veränderungen zwischen BZE I und BZE II 6. Auswirkungen und mögliche forstliche Maßnahmen 12.11.2015 Hannah Wächter 2
? Fragestellung Wie stark ist der Waldboden belastet? Welche Einflussfaktoren gibt es? Gibt es Veränderungen seit der BZE I? 12.11.2015 Hannah Wächter 3
geogene Quellen Quellen von Schwermetallen Thüringer Schiefergebirge Basaltsäulen der Rhön anthropogene Quellen Foto: Tobias Müller Foto: Wolfgang Hempel Foto: www.welt.de Foto: Tobias Müller 12.11.2015 Hannah Wächter 4
Schwermetalle in Waldböden Besonderheiten von Waldböden: Auskämmeffekt des Bestandes besonders hoch niedrige ph-werte mächtige Humushorizonte Forstliches Management (z.b. Kalkung, Waldumbau) Die Löslichkeit der Schwermetalle ist abhängig von: dem Gesamtgehalt der Schwermetalle dem elementspezifischen Löslichkeitsverhalten ph-wert des Bodens dem Gehalt an organischen und anorganischen Komplexbildnern den Redoxbedingungen 12.11.2015 Hannah Wächter 5
Ergebnisse der BZE II (2006/07) in Thüringen Foto: TLUG 12.11.2015 Hannah Wächter 6
Pb- und Zn- Konzentration in den einzelnen Tiefenstufen Blei hohe Anreicherung im Humus starke Konzentrationsabnahme im Tiefenverlauf geringe Spannweiten im Unterboden Zink keine besondere Anreicherung im Humus relativ linearer Tiefenverlauf große Spannweiten in allen Tiefenstufen 12.11.2015 Hannah Wächter 7
Räumliche Schwermetallverteilung in der Humusauflage anthropogen hohe Werte v.a. im Thüringer Wald geogen hohe Werte v.a. auf Carbonatgestein und Schiefer 12.11.2015 Hannah Wächter 8
Pb- und Zn-Mediane der Humusauflage innerhalb der Bestands- und Humusklassen deutlich höhere Belastung unter Nadelwald bzw. auf Rohhumus geringe Unterschiede zwischen den Bestandsarten geringere Werte im Rohhumus 12.11.2015 Hannah Wächter 9
Verteilung der Pb- und Zn-Konzentrationen innerhalb der Tiefenstufen in Abhängigkeit von Substrat und Bodentyp Mediane der Pb-Konzentration in Abhängigkeit von Substrat und Bodentypen Blei Mediane der Zn-Konzentration in Abhängigkeit von Substrat und Bodentypen Zink 12.11.2015 Hannah Wächter 10
Räumliche Schwermetallverteilung in der Humusauflage anthropogen bereits stark in tiefere Bodenschichten verlagert geogen diffuse räumliche Verteilung 12.11.2015 Hannah Wächter 11
Vorsorgewerte und Hintergrundwerte Vorsorgewerte Bodenwerte, bei deren Überschreiten (...) davon auszugehen ist, dass die Besorgnis [des Enstehens] einer schädlichen Bodenveränderung besteht. (nach 8 Abs. 2 Nr. 1 Bundesbodenschutzgesetz (BBodSchG)) Hintergrundwerte Hintergrundwerte bezeichnen die repräsentativen Schwermetallkonzentrationen in Böden einer Region. Sie umfassen die naturbedingten Grundgehalte sowie die allgemein vorhandene anthropogene Zusatzbelastung. 12.11.2015 Hannah Wächter 12
Überschreitungen der Vorsorgewerte nach BBodSchV in der Tiefenstufe 0-5 cm Standorte mit Überschreitungen der Vorsorgewerte in der Tiefenstufe 0-5 cm an den BZE II-Punkten in Thüringen. Die Zahlen stehen für die BZE-Nummern, die farbliche Markierung entspricht der Anzahl an Elementen, die an dem jeweiligen Standort sowohl den Vorsorgewert als auch den Hintergrundwert (Median) nach SCHRAMM et al. (1997) überschreiten. 12.11.2015 Hannah Wächter 13
Veränderungen zwischen BZE I (92/93) und BZE II (06/07) in Thüringen Foto: www.steko7/photocase.de 12.11.2015 Hannah Wächter 14
Veränderungen der Pb-Konzentration zwischen BZE I und BZE II 27 Standorte 14 Standorte 16 Standorte 8 Standorte 23 Standorte 12.11.2015 Hannah Wächter 15
Veränderungen der Zn-Konzentration zwischen BZE I und BZE II 23 Standorte 26 Standorte 17 Standorte 21 Standorte 5 Standorte 12.11.2015 Hannah Wächter 16
Veränderungen der Cd und Cu-Konzentration zwischen BZE I und BZE II 24 Standorte 38 Standorte 9 Standorte 16 Standorte Cadmium 10 Standorte 21 Standorte Kupfer 12 Standorte 18 Standorte 24 Standorte 9 Standorte 12.11.2015 Hannah Wächter 17
Veränderungen der Schwermetallemissionen Veränderungen der Schwermetallemissionen in Deutschland [%] (oben) und jährliche Schwermetallemissionen [t] (unten) seit 1990 (nach UBA 2014) 12.11.2015 Hannah Wächter 18
Veränderungen der Pb-Konzentration zwischen BZE I und BZE II 27 Standorte 14 Standorte 16 Standorte 8 Standorte 23 Standorte 12.11.2015 Hannah Wächter 19
Veränderungen der Schwermetallemissionen Veränderungen der Schwermetallemissionen in Deutschland [%] (oben) und jährliche Schwermetallemissionen [t] (unten) seit 1990 (nach UBA 2014) 12.11.2015 Hannah Wächter 20
Veränderungen der Zn-Konzentration zwischen BZE I und BZE II 23 Standorte 26 Standorte 17 Standorte 21 Standorte 5 Standorte 12.11.2015 Hannah Wächter 21
Mögliche Folgen für den Menschen Aufnahme der Schwermetalle durch Bodensickerwasser Foto: Sebastian Wriedt Auswaschung der Schwermetalle mit dem Sickerwasser ins Grundwasser Foto: Frank Siegwarth Aufnahme der Schwermetalle durch Umbrechen der Humusschicht 12.11.2015 Hannah Wächter 22
Forstliche Maßnahmen Vermeidung von Kahlschlägen und starker Auflichtung des Waldbestandes einzelstammweise Nutzung von Bäumen Bevorzugung der natürlichen Verjüngung Vermeidung von Zerstörungen des Bodengefüges bei forstlicher Bewirtschaftung Foto: Frank Siegwarth Foro: Sebastian Wriedt 12.11.2015 Hannah Wächter 23
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 12.11.2015 Hannah Wächter 24
Literatur BBodSchV (1999): Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung vom 12. Juli 1999 (BGBl. I S. 1554), die zuletzt durch Artikel 5, Absatz 31 des Gesetzes vom 24. Februar 2012 (BGBl. I S. 212) geändert worden ist. GEHRMANN, J. (2013): Schwermetallbelastung von Waldböden in Nordrhein-Westfalen auf der Grundlage der Bodenzustandserhebung im Wald BZE. Zielvereinbarung 2012-8 (unveröffentlicht). HERMS, U., & G.-W. BRÜMMER (1984). Einflußgrößen der Schwermetallöslichkeit und bindung in Böden. Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde, 147(3), 400-424. LABO - Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (2003): Hintergrundwerte für anorganische und organische Stoffe in Böden. Seite A-6 ff. (bundesweite Werte), Seite A-107 ff. (thür. Werte). PRÜESS, A. (1994): Einstufung mobiler Spurenelementgehalte in Böden. In: Handbuch Bodenschutz. 15. Lfg. II/94, Nr. 3600, Schmidt: Berlin. REHFUESS, K. (1981): Waldböden. Entwicklung, Eigenschaften und Nutzung. Hamburg/Berlin: Verlag Paul Parey. SCHRAMM, H., POHL, A., WUNDERLICH, J. & R. BISCHOFF (1997): Atlas der Schwermetallgehalte Thüringer Böden 1:400.000. Weimar: Thüringer Landesanstalt für Geologie. WELLBROCK, N., UTERMANN, J., DUIJNISVELD, W.H.M. & M. HOLZHAUSEN (2013):Zeitliche und räumliche Veränderungen der Schwermetallgehalte von Pb, Zn, Cu in den Humusauflagen von Waldböden an BZE-Punkten. In: DBG- Jahrestagung: Böden - Lebensgrundlage und Verantwortung, 7.-12. September 2013, Rostock. 12.11.2015 Hannah Wächter 25