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Ergebnis

Niedrigere Schadstoffkonzentrationen in der Bodenlösung führen zu einer Verringerung des ökotoxikologisches Potentials und einer Minderung von schädlichen Auswirkungen auf Pflanzen, deren Wurzeln und Mikroorganismen. Bei einem weiteren Ansteigen der Schadstoffkonzentrationen in der Bodenlösung bei sinkenden pH-Werten ist eine Schädigung der Bestände nicht auszuschließen. Schon jetzt werden Aluminiumkonzentrationen von bis zu 100 mg/l in der Bodenlösung gemessen. Bei Konzentrationen über 20 mg/l sind toxische Wirkungen auf das Wurzelsystem von Waldbäumen nachgewiesen.

Ergebnisse & Diskussion Freilanduntersuchungen

Die Mischung mit Mergel führte zu einer deutlichen Verbesserung der Wasserspeichereigenschaften der untersuchten Böden. Die nutzbare Feldkapazität (nFK) stieg für 10 dm Profiltiefe, von durchschnittlich 130 l/m², auf ca. 200 l/m² an. Die Humusgehalte wurden entsprechend des Mischungsverhältnisses nachvollziehbar verringert. Sie betrugen 1999 durchschnittlich 4 %. Mit dem Mergel wurden ca. 830 t Kalk/ha ausgebracht. Das führte zu einer Erhöhung des pH-Wertes um etwa 2.5 Stufen auf 7,00 bis 7,50 und wird für langfristig stabile pH-Werte sorgen.
Die Lagerungsdichteuntersuchung zeigte nach Überlehmung und Fräsen einen deutlichen Anstieg von 1,20 g/cm³ auf etwa 1,60 g/cm³ (Median). Es wurden jedoch keine dauerhaften Schadverdichtungen festgestellt. Die mittleren Ergebnisse von Penetrometeruntersuchungen zeigen, dass sechs Monate nach dem Fräsen in einer Tiefe von 60 bis 80 cm Verdichtungen über dem kritischen Wert von 3,5 N/m² für Sandböden feststellbar sind. Ein Jahr später sind diese kritischen Werte fast nicht mehr nachweisbar. Der Unterboden hat sich gelockert, der Oberboden weist einen leicht erhöhten Eindringwiederstand auf. Das deutet darauf hin, dass sich ein neues Bodengefüge bildet. Im Freiland konnte ein Rückgang der Gesamtgehalte an Schwermetallen um 60-70 % gemessen werden. Vergleicht man diese Daten aus den Freilanduntersuchungen mit Messungen aus den Gefäßversuchen (6 kg Mitscherlichgefäße) zeigt sich, dass dieser starke Verdünnungseffekt nicht auftritt. Im Gefäß liegt der Rückgang der Gesamtgehalte für Cd, Cu und Zn bei etwa 30 % und für Ni bei ca. 25 %. Die Erklärung hierfür ist in der starken Heterogenität der Versuchsfläche zu suchen. Durch das Mischen der Böden kann die Bodenprobe vom selben Probenahmeort nach dem Fräsen höhere Anteile an mergelhaltigem Bodenmaterial enthalten und stärker verdünnt worden sein.
Die mobilen Schwermetallanteile wurden, wahrscheinlich in erster Linie durch den pH-Einfluss, deutlich reduziert. Die Wirkung war bei Zink (Zn) am stärksten ausgeprägt. Der mobile Anteil sank von durchschnittlich 35,4 % 1998, auf 0,5 % 1999 ab . Bei Cadmium (Cd) reduzierte sich der mobile Anteil von 21,6 % 1998, auf 2,6 % 1999. Bei Kupfer (Cu) trat nur eine geringe Reduzierung der mobilen Anteile auf (1998: 0,5 %, 1999: 0,2 %). Ursächlich kann hier die erhöhte Mobilität von Cu-organischen-Komplexen sein, welche mit steigendem pH-Wert zunimmt (Nederlof & Van Riemsdijk 1995). 0,7 % des Gesamt-Pb war 1998 noch in der mobilen Fraktion messbar. Die Konzentrationen lagen 1999 unterhalb der Nachweisgrenze. Die wichtigsten statistischen Parameter der Schwermetallkonzentration sind in der Tabelle dargestellt. Das 50 % Perzentil beschreibt dabei den Median. Maximum, Minimum, 25 % Perzentil, 75 % Perzentil und Median der mobilen Schwermetallkonzentration der Jahre 1998 und 1999 auf der Pilotfläche [in mg/kg].

Cd 98

Cd 99

Zn 98

Zn 99

Cu 98

Cu 99

Pb 98

Pb 99

Minumum

4,5

0,8

5,2

0,2

0,1

0,1

0,3

n.n.

25% Perzentil

16,1

1,5

24,3

0,3

0,5

0,2

0,6

n.n.

50% Perzentil

22,5

2,5

29,7

0,5

0,6

0,2

0,7

n.n.

75% Perzentil

33,0

2,8

38,0

0,8

0,7

0,3

0,9

n.n.

Maximum

100,0

12,6

100,0

2,0

2,6

1,9

10,8

n.n.

Anzahl

118

35

118

35

118

35

52

35

Die Aktivität der Bodenmesofauna wurde mit Hilfe von Köderstreifentests (von Thörne 1990) untersucht. Mit diesem Verfahren können in kurzer Zeit Fraßaktivitäten in großer Wiederholung gemessen werden, um biometrisch auswertbare Daten zu erhalten (Larink & Kratz 1994). Die gemessenen Fraßraten unterschieden sich teilweise stark. Es wurden Aktivitäten zwischen 5 und 70 % gemessen. Eine Beziehung zu Schwermetallgehalten konnte nicht hergestellt werden. Entscheidend für die Aktivität der Bodenmesofauna waren eher die Lagerungsdichte und die Vegetation (Hoffmann et al. 1999). Faunistische Untersuchungen wiesen insgesamt 52 Arten Spinnen mit 938 Individuen, 5 Arten Weberknechte mit 216 Individuen und 44 Laufkäfer-arten mit 650 Exemplaren bei der Beprobung von 7 Punkten des Transektes nach. In der Mitte der Pilotfläche fanden sich die niedrigsten Individuenzahlen. Die vorgefundenen Arten charakterisieren den Standort als gestörten, relativ jungen Sukzessionsstandort. Es zeichnet sich derzeit für die Spinnen eine Sukzession in Richtung Trockenrasenfauna ab. Bei den Laufkäfern ist diese Zöonose bereits erreicht. Für beide Tiergruppen finden sich bereits xerophile Arten (Hoffmann et al. 2000).

Ergebnisse & Diskussion Gefäßversuche

Die Gefäßversuche zeigten für die Schwermetallgesamtgehalte eine nachvollziehbare Verdünnung bei der 1:1-Variante, bei der 1:2-Variante war der Effekt nicht mehr eindeutig nachzuvollziehen. Gesamtgehalte an Schwermetallen im Bauaushub (Lehm) und Rieselfeldboden sowie deren Mischungen und Schwermetallgehalte im Senfspross auf diesen Böden

Schwermetallgesamtgehalt im Boden

[mg/kg TS]

Schwermetallgehalte im Senfspross
[mg/kg TS]

Cd

Cu

Zn

Pb

Cd

Cu

Zn

Pb

Lehm (L)

0,09

7,6

46,25

13

0,2

6,5

110

0,4

Rieself. (R)

4,25

54,75

224,25

73

3,1

10,8

399

0,9

L : R = 1 : 1

3,03

36

164,5

44

1,4

9,8

138

0,8

L : R = 1 : 2

3,28

42

176,5

61

2,0

7,5

121

0,7

Die hohe Pflanzenverfügbarkeit von Zn und auch Cd im Rieselfeldboden konnte durch die Mischung mit Lehm deutlich gesenkt werden. Als Folge konnten, im Vergleich zum reinen Rieselfeldboden, um 27 % geringere Zinkgehalte, um 29 % niedrigere Cadmiumgehalte und um 34 % niedrigere Kupfergehalte in der 1:1 Variante nachgewiesen werden. Die niedrigen Cu- und Zn-Sprossgehalte in der 1:2-Variante könnten auf physiologische Störungen im Wurzelbereich durch Cu-Toxizität hindeuten. Diese Variante wies auch Wuchsdepressionen und einen geringeren Biomasseertrag auf (Metz et al. 2000). Mikrobiologische Aktivitätsparameter wie die CO2-Freisetzung und die Zellulosezersetzung (n. Unger 1962) im Verdünnungsboden zeigen mit dem Rieselfeldboden vergleichbare Werte. Das kann als Hinweis gedeutet werden, dass trotz der erheblichen Störung des Boden bei der Mischung, ein aktives mikrobielles Bodenleben vorhanden ist.

Abbildung BodensamenpotenzialZur Beurteilung der veränderten Standortbedingungen auf den Rieselfeldflächen nach der Mischung mit sorptionsstarkem Bauaushub wurden Untersuchungen an Wildpflanzen durchgeführt. Wildpflanzen sind wichtige Zeigerpflanzen, die Aufschluss über die Standortbedingungen und Belastungen durch Schadstoffe geben. Als Futterpflanzen für Wildtiere kommt den Schadstoffgehalten in Wildpflanzen, als erstes Glied der Nahrungskette, eine große Bedeutung zu. Unterschiede in den Pflanzenbeständen geben Aufschluss über den Grad der Begrünung und den Artenreichtum im Zuge der Wiederbesiedlung der gefrästen Forstflächen in Buch.

Im ersten Jahr der Wiederbesiedlung der Fläche lässt sich eine deutliche Dominanz der Rauke (Sisymbrium spec.) feststellen, die einen Deckungsgrad über die Fläche von ca. 50 % ausmachte. Die Dominanz der Quecke war im ersten Jahr der Wiederbesiedlung nicht besonders stark ausgeprägt. Lediglich im Bereich eines alten Einleiterbeckens war die Quecke wieder dominant. Es zeigt sich, dass die Lehmdeckschicht vor dem Fräsen hier kürzere Zeit lag, als auf der restlichen Fläche (weniger als drei Monate) und die Rhizome nicht vollständig abgestorben waren. Neben der Konkurrenz zur Quecke haben andere Wildpflanzen hier anscheinend auch Probleme mit höheren Schwermetallgehalten als auf der restlichen Fläche. Entlang des übrigen Transekts ist die Quecke stark zurückgedrängt worden. Es besteht jedoch nach wie vor die Gefahr, dass die Quecke aus den umliegenden Flächen wieder einwächst und über die nächsten Jahre über Rhizome sukzessive an Dominanz gewinnt, wenn keine Konkurrenz aufgebaut wird. Damit die gute und rasche natürliche Begrünung nach dem Fräsen nicht wieder der vollständigen Dominanz der Quecke weicht wird auch in Zukunft die Wildpflanzenpopulation weiter gefördert werden.


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