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Stoffflüsse und ihre regionale Bedeutung für die Landwirtschaft
Bundesanstalt für alpenländische Landwirtschaft Gumpenstein, A-8952 Irdning 8. Gumpensteiner Lysimetertagung, 13. und 14. April 1999
Landnutzung auf Überflutungsböden der Elbe?
H. RUPP, F. KRÜGER und R. MEISSNER
Autoren: Dr. Holger RUPP, Dr. Frank KRÜGER und Univ.Prof. Dr. Ralph MEISSNER, UFZ-Umweltforschungszentum Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung, Lysimeterstation Falkenberg, Dorfstraße 55, D-39615 FALKENBERG
Abstract
Land use on flood plain soils of the Elbe River?
The flood plain soils of the Elbe River are contaminated with harmful sub- stances. The flood plains are often used in agriculture as pastures. Pollutants transported and distributed by floods from the flood channel can be introdu- ced into the food web. Investigations were carried out to study transport and distribution mechanisms of contami- nants. Soil hydrological measurement places, which consists of suction cups, tensiometers and TDR-probes installed in different depths, were used for the investigations. Increased cadmium con- tents of the plant tissue growing up on the flood plain were observed. The soil moisture content of the flood plain soils was strongly influenced by the water le- vel of the Elbe River. Beside the input during flood events, a transportation of harmful substances via the ground wa- ter pathway can not be excluded. The investigations showed also the im- portance of model (lysimeter) investiga- tion to study the transport mechanisms when the soil redox regime changes from oxidation to reduction, which is impos- sible in situ during the floods.
1. Einleitung
Ergebnisse von derzeitig vorliegenden Untersuchungen weisen auf erhöhte
Gehalte an organischen und anorgani- schen Schadstoffen in Überflutungsbö- den der Elbe hin. Die festgestellten - teil- weise grenzwertüberschreitenden - Bo- denbelastungen werden auf Hochwasser- ereignisse zurückgeführt, bei denen es zur Ablagerung hochgradig schadstoff- belasteter Sedimente kommt. Trotzdem werden diese Böden bis zum heutigen Tag vornehmlich als Grünland (Schnitt- nutzung und anschließende Beweidung) landwirtschaftlich genutzt. Mit dem Ziel, die Belastung von Überflutungsböden mit Schwermetallen (und organischen Schadstoffen) zu kennzeichnen und die Stofftransport- und -verteilungsmecha- nismen bei Hochwasserereignissen nä- her zu charakterisieren, werden seit 1996 durch das BMBF geförderte in situ Un- tersuchungen durchgeführt. Als Ergeb- nis dieser Arbeiten sollen Kriterien zur Ableitung von nutzungsbezogenen Qua- litätszielen für Überflutungsböden abge- leitet werden.
2. Material und Methoden
Das Untersuchungsprogramm umfaßt neben der Erfassung der Stoffeinträge über Hochflutsedimente, die Aufklärung der Transport- und Verteilungsmechanis- men von Feststoffen, ein Schwermetall- screening, den Schadstofftransfer in Pflanzen, die Charakterisierung der Bo- denfeuchtedynamik sowie die Stoffver- lagerung in der ungesättigten Bodenzo- ne an 6 bodenhydrologischen Meßplät-
zen. Zur näheren Beschreibung der sik- kerwassergebundenen Stoffverlagerung wurden die bodenhydrologischen Meß- plätze mit Tensiometern, Saugsonden und TDR- bzw. FDR-Sonden zur Mes- sung der Bodenfeuchte versehen.
3. Ergebnisse
Im Ergebnis der durchgeführten Untersu- chungen konnte eine Anreicherung von Cadmium in Mischproben des Pflanzen- aufwuchses festgestellt werden. Der Grenzwert der Futtermittelverordnung von 1 µg/g (ANONYMUS, 1992) wird teilweise überschritten. Eine durchgängi- ge Beweidung des gesamten Untersu- chungsgebietes erscheint somit fragwürdig.
Im Ergebnis der bisherigen Untersuchun- gen konnten Beziehungen zwischen Elb- Wasserständen und Bodenwassergehal- ten belegt werden (Abbildung 2). Die Ganglinien des Elb-Wasserstandes und des Bodenfeuchtegehaltes wiesen bei einer zeitlichen Verschiebung von 9 Ta- gen einen engen Zusammenhang (r = 0,897) auf. Daher kann in flußnahen Arealen mit sandigen Unterbodenhori- zonten bei steigenden Flußwasserstän- den ein Schadstoffeintrag durch aufstei- gendes belastetes Grundwasser nicht ausgeschlossen werden.
Ein weiteres Problem stellt die potenti- elle Schadstofffreisetzung bei sinkenden Redoxpotentialen dar. Bei Hochwasser- ereignissen, die mit Überstauungen der
„hot spots“ von mehreren Metern Was- sersäule einhergehen, sind in situ Unter- suchungen zur kausalen Beschreibung der Stofftransport- und -verlagerungs- prozesse in Überflutungsböden nicht möglich. Aus diesem Grund ist vorgese- hen, mit Hilfe von wägbaren Grundwas- serlysimetern den Wasser- und Stoff- haushalt von Überflutungsböden der Elbe eingehender zu untersuchen. Neben dem Einfluß des aufsteigenden Grund- wassers auf den Bodenchemismus, sol- len die Folgewirkungen einer zeitweili- Abbildung 1: Cadmiumgehalte der Pflanzenmischproben des Transekts
Schönberg 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
SD 7
SD 12
SD 17
SD 21
SD 25
SD 32
SD 34
SD 36
SD 37
SD 39
SD 42
SD 44
SD 48
SD 49
SD 51 Probenahmestandorte
Cd [µg/g]
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H. RUPP, F. KRÜGER und R. MEISSNER
8. Gumpensteiner Lysimetertagung 1999 0
5 10 15 20
18.7.9722.7.9726.7.9730.7.97 3.8.97 7.8.9711.8.9715.8.9719.8.9723.8.9727.8.9731.8.97 4.9.97 8.9.9712.9.9716.9.97
Bodenfeuchte (Vol.%) 0
1 2 3 4 5
Pegelstand (m)
Wassergehalt 120 cm Elbe-Pegel
gen Überflutung mit Hilfe von Überstau- vorrichtungen simuliert werden. Durch den Einbau geeigneter Sensoren kann die Variation solcher Parameter wie pH- Wert, Redoxpotential, Sauerstoffgehalt der Bodenluft infolge des veränderten hydrologischen Regimes erfaßt werden.
Literatur
ANONYMUS, 1992: Futtermittelverordnung. In BGB. I, 164 -168
Abbildung 2: Zusammenhang zwischen dem Flußwasserstand der Elbe und der Bodenfeuchte in 120 cm Bodentiefe
