Kapitel 6. Zusammenfassung

Das komplexe Zusammenwirken von 2,2’,5,5’ Tetrachlorbiphenyl (PCB 52), Benzo(a)pyren (BaP), Cadmium (Cd) und Kupfer (Cu) im Pfad "Boden-Pflanze" wurde an einem schwachbelasteten Rieselfeldboden mit der Bezeichnung RefB (4,9 mg Cd/kg TS, 61,6 mg Cu/kg TS, 0,02 mg PCB 52/kg TS und 0,12 mg BaP/kg TS) und dessen Einzelstoff- und Mischanreicherungen auf das Niveau eines hochbelasteten Rieselfeldbodens mit der Bezeichnung GB (51,5 mg Cd/kg TS, 526 mg Cu/kg TS, 0,3 mg PCB 52/kg TS und 0,9 mg BaP/kg TS) untersucht.

Unter Konstanthaltung von Bodenfaktoren wie pH und weiteren Stoffbestand war dabei eine Aufklärung der kombinierten Wirkung mit Aufzeigen der Wechselbeziehungen dieser Gefahrstoffe auf die mikrobielle Aktivität und SM-Verfügbarkeit für Pflanzen im Boden sowie auf die Biomassebildung und die Schadstoffaufnahme von drei verschiedenen landwirtschaftlichen Fruchtarten im Gefäßversuch möglich.

Als weiterer Schwerpunkt wurde die Änderung des pH-Wertes im Boden, insbesondere eine Erhöhung durch Aufkalkung und die damit verbundene veränderte SM-Mobilität näher betrachtet.

Die vorliegende Arbeit erbrachte nachfolgend zusammengefaßte Ergebnisse:

• Von den untersuchten Schadstoffen (in geprüften Konzentrationen) war Cu allein verantwortlich für Störungen der mikrobiellen Aktivität im Rieselfeldboden. Zugeführtes Cu verursachte hier eine Abnahme der Cellulosezersetzung, eine erhöhte Bodenatmung und einen starken Rückgang der Nitrifikation (geringere Bildung von Nitrat-N). Mit gleichzeitig gegebenem Cd bzw. (und) PCB 52 bzw. (und) BaP wurde die durch Cu induzierte geringere Nitrifikation mit einer erhöhten Ammonifikation (Bildung von Ammonium-N) kompensiert, d.h. die Gesamtmenge an mineralisierbarem N im Boden (N_min) blieb unbeeinflußt. Die Abnahme der Cellulosezersetzung im Rieselfeldboden und die erhöhte Bodenatmung durch zugeführtes Cu war dagegen auch bei paralleler Gabe von Cd bzw. (und) PCB 52 bzw. (und) BaP unverändert.
• Cd, PCB 52 und BaP bewirkten in den geprüften Konzentrationen sowohl bei ihrer Einzelstoffanreicherung als auch bei ihrer kombinierten Gabe im Rieselfeldboden durch erhöhte Bildung von Nitrat-N eine insgesamt erhöhte N-Mineralisierung.

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• Die beiden organischen Stoffe PCB 52 und BaP erhöhten bei ihrer gleichzeitigen Zufuhr mit Cu dessen Mobilität im Rieselfeldboden. Verbunden damit war eine erhöhte Cu-Verfüg-barkeit für Pflanzen im Boden und eine erhöhte Cu-Aufnahme in die Pflanzen.
• Diese Wirkung auf zugeführtes Cu hatten PCB 52 und BaP auf gleichzeitig gegebenes Cd nicht.
• Zugeführtes Cu steigerte die Pflanzenverfügbarkeit von bereits im Boden vorliegendem Cd verbunden mit erhöhten Cd-Gehalten in den unterirdischen Pflanzenteilen.
• Auch bei kombinierter Gabe von Cu und Cd wurde die Cd-Verfügbarkeit für Pflanzen im Boden gesteigert und verursachte wiederum höhere Cd-Gehalte in der unterirdischen Biomasse der Versuchspflanzen.
• PCB 52 und BaP riefen in geprüften Konzentrationen nur beim Mais eine negative Ertragsbeeinflussung hervor. In Kombination mit Cd führten sie zu Ertragsminderungen bei Mais und Kartoffeln, die bei der Kartoffelpflanze allein auf das Cd zurückzuführen waren. In Kombination mit Cu riefen beide Stoffe Ertragsdepressionen bei Roggen, Mais und Kartoffeln hervor, die bei Roggen und Kartoffeln ausschließlich durch Cu verursacht wurden.
• Als Acetat zugeführtes Cu (in geprüfter Konzentration) führte durch seine hohe Mobilität und Pflanzenverfügbarkeit im Boden (von 526 mg Cu/kg TS waren 10 % pflanzenverfügbar) zu Ertragsdepressionen unabhängig von der Pflanzenart. Die Pflanzen hatten sichtbare Schäden (Chlorosen, Nekrosen, Verkrüppelungen) und starben teilweise ab. Ihre Cu-Gehalte lagen im Sproß doppelt bis dreifach über dem Phytotoxizitätswert.
• Zugeführtes Cd (als Acetat) führte dagegen in geprüfter Konzentration trotz seiner enorm hohen Pflanzenverfügbarkeit im Boden (von 51,5 mg Cd/kg TS waren 35 % pflanzenverfügbar) nur zu Ertragsminderungen bei Mais und Kartoffeln. Die Cd-Gehalte im Sproß lagen bei diesen Versuchspflanzen doppelt bzw. zehnfach über dem Phytotoxizitätswert. Der Roggen tolerierte hinsichtlich Biomassebildung und Pflanzenaufnahme einen Cd-Gesamt-gehalt im Boden von 51,5 mg/kg TS mit 2,6 mg/kg TS mobilen und 15,4 mg/kg TS leicht nachlieferbaren Anteilen.
• Cd verursachte bei seiner kombinierten Gabe mit PCB 52 bzw. BaP durch Vorschädigung der Pflanzenwurzeln erhöhte PCB 52-Gehalte in den oberirdischen Pflanzenteilen bzw. eine

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  erhöhte BaP-Weitergabe von den Wurzeln an den Sproß. Bei gleichzeitig neben Cd zugeführtem PCB 52 und BaP waren die PCB 52- und BaP-Sproßgehalte noch höher, aufgrund zusätzlicher Konkurrenz der beiden organischen Schadstoffe.
• Anfangs als Acetat mit hoher Verfügbarkeit dem Boden zugeführtes Cu unterlag während des Versuchszeitraumes von drei Jahren einer teilweisen Festlegung im Boden verbunden mit einer Verdrängung von Cd aus Bindungsplätzen. Die Versuchspflanze Roggen reagierte darauf im 3. Vegetationsjahr mit sichtbar höheren Erträgen und Cu-Gehalten im Sproß unterhalb des Phytotoxizitätswertes, der Mais dagegen nicht. Beim Mais lagen außerdem die Cd-Gehalte im Sproß deutlich über dem Phytotoxizitätswert, aufgrund seines hohen Cd-Anreicherungsvermögens.
• Eine Kalkung des Bodens und damit pH-Erhöhung auf 7,0 wirkte einer Cu-Festlegung entgegen. Ertragsabfall sowie doppelt höhere Cu-Gehalte und auch Cd-Gehalte in der Roggenwurzel waren das Resultat.
• Für Cd war nach dreijähriger Vegetation im Gefäß trotz Pflanzenaufnahme kein verringerter Gesamtgehalt im Boden zu sichern. Bei Cu waren im Boden aller Cu-Anreicherungs-varianten (auf 526 mg/kg TS) hier Verluste zu verzeichnen, die vermutlich aufgrund der für die Bestimmung angewandten hohen Verdünnung, auf Meßungenauigkeiten zurückzuführen sind.
• PCB 52 unterliegt im Boden einem mikrobiellen Abbau bzw. einer Verflüchtigung in die Luft. Der Abbau wurde sowohl durch 51,5 mg Cd/kg TS und 526 mg Cu/kg TS (bei C_org-Bodengehalt: 1,7 Gew. %) als auch durch 1476 mg Zn/kg TS und einem C_org-Gehalt im Boden von 7,1 Gew. % nicht verzögert.
• Auch BaP unterliegt im Boden einem mikrobiellen und/oder photochemischen (in der obersten Bodenschicht) Abbau. Dieser wurde ebenfalls durch 51,5 mg Cd/kg TS und 526 mg Cu/kg TS (bei C_org-Bodengehalt: 1,7 Gew. %) nicht verlangsamt. Dagegen scheinen 1476 mg Zn/kg TS und ein C_org-Gehalt im Boden von 7,1 Gew. % diesen fast vollständig zu unterbinden.
• Die aufgefundenen Wechselwirkungen von Cd, Cu, PCB 52 und BaP im Pfad "Boden- Pflanze" kennzeichnen die Problematik von Grenzwertfestlegungen für diese Schadstoffe in

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  Böden bei Vorliegen einer kombinierten Belastung.
• Auf Rieselfeldböden ist generell von einer Nahrungsgüter- und Futtermittelproduktion abzuraten. Fruchtarten zur Produktion industrieller Rohstoffe oder Zierpflanzen sollten Anwendung finden. Dabei müssen eine Minimalbodenbearbeitung zur Minderung des Humusabbaus, die Bewässerung mit aufbereitetem Wasser und Meliorations- bzw. Erhaltungskalkungen gegen die Bodenversauerung im Vordergrund stehen. Bei Kalkungen sollte die Gefahr einer erhöhten Cu-Verfügbarkeit für Pflanzen im Boden beachtet werden.
• Es ist erforderlich, die Vorsorgewerte für Metalle in Böden im E-BodSchV (Stand: 01.09.1998) bei Vorliegen einer kombinierten Belastung mit organischen Schadstoffgruppen, wie Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Polychlorierte Biphenyle (PCB) zu überprüfen. Gleiches sollte bei den Vorsorgewerten für PAK und PCB in Böden bei kombiniertem Vorliegen mit Schwermetallen erfolgen.

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