Schwermetalle und organische Schadstoffe in Waldböden

Schwermetalle werden aus der Luft in Waldböden eingetragen und kommen in den Gesteinen vor, aus denen sich die Böden entwickelt haben. Regional gibt es große Unterschiede in der Belastung der Wälder mit Schwermetallen. So spielt z.B. die Nähe zu Straßen eine Rolle. Vor Beginn der Industrialisierung waren in Niedersachsen nur wenige Gebiete, wie z.B. aufgrund früherer Bergbauaktivitäten der Harz, stärker mit Schwermetallen belastet.

Seit Anfang des vergangenen Jahrhunderts gelangten darüber hinaus zunehmend organische Schadstoffe in die Umwelt. Die wichtigsten sind polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), polychlorierte Biphenyle (PCB) und chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW). Bis auf die PAK, die in geringem Umfang auch durch natürliche Prozesse entstehen, sind alle diese Stoffe anthropogenen Ursprungs. Dabei werden PAK und PCB im Wesentlichen durch die Luft in Wälder eingetragen, während chlorierte Kohlenwasserstoffe (z.B. DDT, Lindan) durch direkte Anwendung in Wälder gelangt sind. Durch ihre langen Halbwertzeiten und hohe Affinität zu organischen Substanzen haben sie sich in Waldböden angereichert. Wegen der hohen Toxizität dieser Substanzen wurden die Emissionen von PAK durch umweltpolitische Maßnahmen (z.B. im Bereich Großfeuerungsanlagen oder Kraftfahrzeuge) stark vermindert bzw. ihre Verwendung seit 1970 eingeschränkt und in den 90er Jahre vollständig verboten (z. B. DDT, Lindan, PCB).

Im Rahmen der Bodendauerbeobachtung werden seit 1992 etwa 20 Waldstandorte alle 10 Jahre auf Schwermetalle und organische Schadstoffe untersucht.

Die Schwermetalle Cadmium und Blei sind aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Toxizität und ihrer politischen Relevanz (Benzinbleigesetz 1997, Bundes-Immissionsschutzgesetz 2002) von besonderem Interesse. Die Einträge von Blei und Cadmium sind seit Inkrafttreten dieser Gesetze zurückgegangen. Dies zeigt sich auch bei den Blei- und Cadmium-Gehalten in der Humusauflage, die über den Beobachtungszeitraum nicht mehr zugenommen und beim mobileren Cadmium sogar abgenommen haben.

Betrachtet man die aktuelle Belastungssituation in der Humusauflage, ergibt sich folgendes Bild: Die Cadmium-Gehalte liegen nur im Harz und in einem Moorboden über dem Hintergrundwert von 0,85 µg/g (Abb. 1, Flächen 17, 18,19 und 5). In der Humusauflage der anderen Flächen liegen die Werte z.T. deutlich unter diesem Wert. Die Blei-Gehalte in der Humusauflage liegen dagegen auf der Hälfte der Standorte über dem Hintergrundwert von 117 µg/g. Dabei fallen die Flächen in den höheren Lagen (Hils, Solling, Harz) mit Werten auf, die bis zum Zehnfachen des Hintergrundes betragen können (Abb. 1, Flächen 13-15, 17-19).

Die Abnahme der PAK-Gehalte in der Humusauflage auf 75 % der Flächen ist auf umweltpolitische Maßnahmen zurückzuführen. Auf den meisten Bodendauerbeobachtungsflächen liegen die PAK-Gehalte deutlich unter dem Vorsorgewert für PAK16 (Bundesbodenschutzverordnung 1999, 10 mg/kg). Lediglich in den hohen Lagen von Hils (2008) und Solling unter Fichte (2010) wird dieser Wert noch überschritten. Die inzwischen auf 8 Flächen erfolgte dritte Inventur zeigt eine weitere Abnahme oder eine Stabilisierung auf niedrigem Niveau. Die PCB-Konzentrationen sind insgesamt sehr niedrig (maximal 0,07 mg/kg bei einem Hintergrundwert von 0,55 mg/kg) und liegen bei der 3. Inventur fast alle unter der Bestimmungsgrenze.

Die Gehalte von CKW in Waldböden variieren stark, da diese in sehr unterschiedlichem Ausmaß auf den Flächen angewendet wurden. Sie konnten im Boden von 80-85 % der Flächen gefunden werden. Auch sie akkumulieren in der Humusauflage, werden nur geringfügig in die Tiefe verlagert und nehmen durch Abbau ab.

Nadelbaumbestände (Abb. 1+2, Flächen 9-22) zeigen im Vergleich zu Laubbaumbeständen höhere Gehalte an Blei, Cadmium, PAK und PCB in der Humusauflage, da sie wegen ihrer ganzjährigen Benadelung mehr Stoffe aus der Luft auskämmen.