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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Kleinräumige Variabilität von Schwemetallbindungsformen in Waldböden

Förderer:
Deutsche Forschungsgemeinschaft
Projektnummer:
DFG KA 1139/1
Laufzeit:
01.06.1994-31.10.1996
Projektleiter:
Martin Kaupenjohann
Mitarbeiter:
Wolfgang Wilcke
Projektpartner:
Keine

Zusammenfassung

Eine Vorstudie zu diesem Projekt ergab, daß Schwermetalle auf Aggregatebene ungleich verteilt sind. Die Metalle der Aggregatschale waren besser verfügbar als diejenigen des Kerns. Zur Erklärung der typischen Verteilungsmuster wurden folgende Hypothesen vorgeschlagen: (1) Präferentielle Verwitterung der Aggregatoberflächen verringert den Anteil silikatisch gebundener Schwermetalle an der Gesamtkonzentration und (2) präferentielle Sorption von extem eingetragenen Schwermetallen führt zur Anreicherung mobiler Schwennetalle auf den Aggregatoberflächen. Die Sorptionskapazität der Aggregatschale für Schwermetalle war geringer als die des Kerns. Die niedrigere Sorptionskapazität wurde in ein Konzept zur Erkennung externer Schwermetalleintrage in den Mineralboden einbezogen ("Potentielle Konzentration").

Ziele der hier dargestellten Studie waren die Überprüfimg und Absicherung der Ergebnisse der Vorstudie sowie die Überprüfung der daraus abgeleiteten Hypothesen und des "Konzeptes der potentiellen Konzeratration". Dazu wurde die Datenbasis von 9 Horizonten der Vorstudie auf insgesamt 26 Horizonte erweitert. Die Tendenzen der Vorstudie konnten bestätigt und statistisch gesichert werden.

Zur Überprüfung der Hypothese, daß praferentielle Verwitterung der Aggregatoberflächen zu den beobachteten Metallgradienten in Aggregaten beiträgt wurde ein Modellverwitterungsversuch durchgeführt Eine Bodensäule wurde von unten über 100 Tage mit konstant 3 mM HCl belastet. Bereits in dieser kurzen Zeit konnte eine signifikante Freisetzung und Umverteilung der Schwermetalle Cd, Cr, Pb, Fe und Ni beobachtet werden. Als Folge der H+-Pufferung wurden Metalle aus Silikaten freigesetzt und entweder ausgewaschen oder in verfügbarerer Bindung im Boden festgelegt.

Zur Überprüfung der Hypothese, daß sich extern eingetragene Schwermetalle auf der Aggregatoberflache anreichern, wurden einerseits ein Podsol mit extremer profilintemer Metallumverteilung und andererseits Schwermetalldepositionsgradienten untersucht. Der Podsol wies eine deutliche Anreicherung der Schwermetalle, die aus der organischen Auflage in den Mineralboden eingewaschen wurden, in der Aggregatschale auf. Im Profil lediglich umverteilte, überwiegend lithogene Metalle waren in der Aggregatschale des Eluvialhorizontes ab- und in den Aggregatschalen der Illuvialhorizonte angereichert. Schwemetalle, die atmogen eingetragen wurden, waren entlang eines Depositionsgradienten mit zunehmender Belastung des Bodens stärker in der Aggregatschale angereichert.

Diese Ergebnisse stützen die oben formulierten Hypothesen. Das "Konzept der potentiellen Konzentration" muß auf Böden ohne interne Umverteilungsdynamik durch Podsolierung, Lessivierung oder Hydromorphie beschränkt werden und konnte im Rahmen dieser Studie nicht ausreichend gesichert werden.

Offen bleiben Fragen nach den Auswirkungen der Gradienten auf die Pflanzenverfügbarkeit und die Verlagerbarkeit ins Grundwasser. Ebenfalls ungeklärt ist die Frage, wie schnell es zu derartigen Gradienten kommen kann, bzw. wie schnell diese durch diffusive Prozesse oder biologische Aggregataufarbeitung wieder abgebaut werden. Letztlich muß auch die Bedeutung der Ergebnisse für die Stofftransportmodellierung in Böden untersucht werden.

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