Das Hochwasser im August 2002 in Sachsen hat Flächen entlang der Flüsse mit mächtigen Sedimentschichten bedeckt. Aufgrund der 800-jährigen Bergbaugeschichte des Erzgebirges und der damit verbundenen Industrie sind die Flüsse in der Region erheblich mit Schwermetallen belastet. Für zwei Standorte an der Mulde wird geprüft, in welchem Maße landwirtschaftlich genutzte Flächen von einer möglichen Schwermetallbelastung durch abgelagerte Hochwassersedimente betroffen sind.
Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Oberboden als auch die abgelagerten Hochwassersedimente Arsen-, Cadmium-, Blei- und Zinkgehalte aufweisen, die ein Vielfaches über den normalen Schwermetallgehalten von Böden liegen. Zum Teil werden Grenzwerte, die im Bundesbodenschutzgesetz festgelegt sind, deutlich überschritten. Allerdings gibt es bei den Auenböden kleinräumige Unterschiede hinsichtlich der Schwermetallbelastung, die in Abhängigkeit vom Ton- und Humusgehalt variiert. Eine potentielle Gefährdung für Mensch und Tier durch die hohen Schwermetallgehalte ist auf beiden Untersuchungsflächen nicht auszuschließen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Ziel der Arbeit
1.2 Flächenauswahl
2 Schwermetalle in Böden unter besonderer Berücksichtigung von Auenböden
2.1 Herkunft und Gehalte von Schwermetallen in Böden
2.2 Eigenschaften und Verhalten
2.2.1 Bindungsformen
2.2.2 Mobilisierung und Demobilisierung
2.2.3 Mobilitätssteuernde Einflussfaktoren
2.2.4 Spezifische Eigenschaften der einzelnen Schwermetalle
2.3 Schwermetalle in Auenböden
2.4 Bodenschutz
3 Das Flusssystem der Mulde
3.1 Natürliche Bedingungen
3.1.1 Geographie
3.1.2 Geologie
3.1.3 Böden
3.1.4 Klima und Hydrologie
3.2 Nutzung
3.3 Belastungssituation der Mulde
3.4 Hochwasser 2002
4 Untersuchungsmethoden
4.1 Bodenkundliche Kartierung
4.2 Probennahme und Probenaufbereitung
4.3 Analyseverfahren
4.4 Auswertungsmethoden
5 Ergebnisse
5.1 Die Untersuchungsstandorte
5.2 Die Untersuchungsfläche 1 in Glaucha
5.2.1 Charakterisierung des Bodens am Standort
5.2.2 Sediment- und Korngrößenverteilung
5.2.3 Stoffgehalte der Sedimente und des Oberbodens
5.3 Die Untersuchungsfläche 2 in Pausitz
5.3.1 Charakterisierung des Bodens am Standort
5.3.2 Sediment- und Korngrößenverteilung
5.3.3 Stoffgehalte der Sedimente und des Oberbodens
6 Auswertung und Diskussion
6.1 Die Untersuchungsfläche 1 in Glaucha
6.1.1 Ökologische Bewertung des Bodens am Standort anhand der Profildaten und der Bohrstockuntersuchungen
6.1.2 Bewertung der Eigenschaften und Nährstoffgehalte des Sediments und des Oberbodens
6.1.3 Bewertung der Schwermetallgehalte in Sediment und Oberboden
6.2 Untersuchungsfläche 2 Pausitz
6.2.1 Ökologische Bewertung des Bodens am Standort anhand der Profildaten und der Bohrstockuntersuchungen
6.2.2 Bewertung der Eigenschaften und Nährstoffgehalte des Sediments und des Oberbodens
6.2.3 Bewertung der Schwermetallgehalte in Sediment und Oberboden
6.3 Zusammenhang zwischen Korngrößenverteilung und Schwermetallbelastung
6.3.1 Das Sediment
6.3.2 Der Oberboden
6.4 Einfluss des pH-Werts auf pflanzenverfügbare Schwermetallgehalte
7 Abschließende Bewertung
7.1 Schlussfolgerungen für Schadstoffuntersuchungen auf Auenböden
8 Zusammenfassung
9 Summary
10 Literatur- und Quellenverzeichnis
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht, ob landwirtschaftlich genutzte Flächen entlang der Mulde durch das Sommerhochwasser 2002 signifikant mit Schwermetallen belastet wurden, und analysiert hierbei den Zusammenhang zwischen Bodenparametern wie der Korngrößenverteilung und der Schadstoffmobilität, um eine ökologische Risikobewertung für die landwirtschaftliche Nutzung abzuleiten.
- Schwermetallbelastung in Auenböden durch Hochwassersedimente
- Einfluss von Korngrößenverteilung und pH-Wert auf die Schwermetallbindung
- Vergleich von Gesamtgehalten und pflanzenverfügbaren Schwermetallanteilen
- Ökologische Bewertung nach dem Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG)
- Stofftransfer Boden-Pflanze und daraus resultierende Nutzungsrisiken
Auszug aus dem Buch
1.1 Problemstellung und Ziel der Arbeit
Das Hochwasser im August 2002 hat in Sachsen verheerende Schäden angerichtet. Neben immensen Schäden an Gebäuden und Verkehrswegen ist auch die Landwirtschaft von dem Hochwasser stark betroffen. Ernten wurden vernichtet und Flächen mit zum Teil mächtigen Sedimentschichten bedeckt. Schon während des Hochwassers wurde befürchtet, dass es zu einer Freisetzung von Schadstoffen u.a. durch überspülte Bergbauhalden und Industrieflächen gekommen ist. Auch durch eine Remobilisierung belasteter Flusssedimente können sowohl das Wasser als auch die abgelagerten Hochwassersedimente Schadstoffe enthalten.
Nach den vorliegenden Untersuchungsergebnissen weisen die Hochwassersedimente an einigen Standorten vor allem entlang der Freiberger Mulde und der Vereinigten Mulde erhöhte Gehalte der Schwermetalle Arsen, Cadmium und Blei auf. Als Schwermetalle wird eine Gruppe von Elementen mit einer Dichte > 5 g/cm3 bezeichnet. Einige von diesen Elementen sind für die Ernährung von Pflanzen, Tieren und Menschen essentielle Bioelemente, solange ihre Dosis gering bleibt. Zu ihnen zählen z.B. Zink, Kupfer, Chrom und Nickel. Andere nicht essentielle Schwermetalle wie Arsen, Blei und Quecksilber wirken schon in geringen Dosen hochgradig toxisch. (KUNTZE, ROESCHMANN und SCHWERDTFEGER 1994)
Schwermetalle sind ein natürlicher Bestandteil der Erdkruste. Jedoch kann es vor allem durch anthropogene Einflüsse zu Anreicherungen in Böden und Gewässern kommen, welche die natürlichen Gehalte um ein Vielfaches überschreiten. Häufig sind Flusssedimente und somit auch Auenböden in besonderem Maße von Schwermetallanreicherungen betroffen. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Böden und Stoffe kann bei entsprechender landwirtschaftlicher Nutzung ein Stofftransfer von den Böden in die Nahrungskette erfolgen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt das Hochwasser 2002 und formuliert die Forschungsfrage hinsichtlich einer möglichen Schwermetallbelastung landwirtschaftlicher Flächen.
2 Schwermetalle in Böden unter besonderer Berücksichtigung von Auenböden: Erläutert die Herkunft, das Verhalten und die Bindungsmechanismen von Schwermetallen in Böden sowie die gesetzlichen Grundlagen des Bodenschutzes.
3 Das Flusssystem der Mulde: Detailliert die geographischen, geologischen und hydrologischen Gegebenheiten der Mulde sowie die historische Belastung durch Bergbau und Industrie.
4 Untersuchungsmethoden: Stellt die Vorgehensweise bei der bodenkundlichen Kartierung, der Probenahme sowie die labortechnischen Analyseverfahren zur Schwermetallbestimmung dar.
5 Ergebnisse: Präsentiert die erhobenen Daten der beiden Untersuchungsstandorte in Glaucha und Pausitz inklusive der Bodenprofile und der chemischen Analysen.
6 Auswertung und Diskussion: Analysiert die Ergebnisse kritisch, bewertet die Schwermetallgehalte ökologisch und prüft Korrelationen zwischen Korngröße und Schadstoffbelastung.
7 Abschließende Bewertung: Fasst die Ergebnisse zusammen und diskutiert Schlussfolgerungen für zukünftige Schadstoffuntersuchungen auf Auenböden.
Schlüsselwörter
Hochwasser 2002, Schwermetalle, Auenböden, Mulde, Sedimentation, Korngrößenverteilung, Pflanzenverfügbarkeit, Bodenbelastung, Bundes-Bodenschutzgesetz, Stofftransfer, Arsen, Cadmium, Blei, Zink, Schwermetallbindung.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das zentrale Thema dieser Diplomarbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung landwirtschaftlich genutzter Flächen entlang der Vereinigten Mulde, die durch das Hochwasser im August 2002 mit Sedimenten überdeckt wurden, und prüft eine potenzielle Schwermetallbelastung.
Welche Schwermetalle stehen im Fokus der Untersuchung?
Untersucht wurden insbesondere die Schwermetalle Arsen (As), Blei (Pb), Cadmium (Cd), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Chrom (Cr) und Zink (Zn).
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Ziel ist es zu klären, ob durch abgelagerte Hochwassersedimente ein gefährliches Belastungspotenzial für die landwirtschaftliche Nutzung entstanden ist und ob Korrelationen zwischen Bodenpartikeln und Schwermetallanreicherung bestehen.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Die Autorin kombiniert bodenkundliche Kartierungen vor Ort, physikalische und chemische Laboranalysen (u.a. Königswasser- und Ammoniumnitrataufschluss, ICP-AES) sowie statistische Korrelationsberechnungen mittels SPSS.
Welche Erkenntnisse liefert der Hauptteil?
Der Hauptteil liefert detaillierte Standortanalysen, die zeigen, dass die Schadstoffverteilung heterogen ist und stark von Bodenparametern wie Ton- und Humusgehalten abhängt.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit am besten charakterisieren?
Wichtige Begriffe sind Hochwasser 2002, Schwermetalle, Auenböden, Sedimentation, Bodenbelastung und Stofftransfer.
Wie unterscheidet sich die Belastung an den Standorten Glaucha und Pausitz?
Die Standorte zeigen unterschiedliche Belastungsmuster: Während in Glaucha die Verteilung stark heterogen ist, zeigt sich in Pausitz eine homogenere Belastung, wobei beide Standorte teilweise hohe Schwermetallgehalte aufweisen.
Welche Schlussfolgerung zieht die Autorin bezüglich der Nutzung?
Die Autorin weist darauf hin, dass die Gehalte teilweise die Grenzwerte überschreiten und eine potenzielle Gefährdung nicht ausgeschlossen werden kann; eine endgültige Entscheidung über Nutzungsbeschränkungen erfordert jedoch weiterführende Pflanzenanalysen.
- Quote paper
- Babette Kuhfahl (Author), 2003, Auswirkungen des Sommerhochwassers 2002 auf landwirtschaftlich genutzte Flächen an der Mulde, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/89269
