Einflussfaktoren auf die Bindung und Mobilität organischer und anorganischer Stoffe in kontaminierten Rieselfeldböden
Zusammenfassung Ende des 19. Jahrhunderts wurden im Berliner Umland Versickerungsflächen zur Behandlung und Entsorgung städtischer Abwässer eingerichtet. Ein Jahrhundert Abwasserbehandlung hat die Böden mit einem breiten Spektrum abwasserbürtiger Stoffe belastet. Angereichert sind Bodenhumus, Salze, Nährstoffe N und P, organische Schadstoffe (z.B. AOX) und Schwermetalle (z.B. Blei und Zink). Salzbelastung, Nährstoffe und AOX sind zum Teil ins Grundwasser durchgebrochen. Zur Minimierung weiterer Grundwasserbelastungen müssen Maßnahmen ergriffen werden, die die Schadstoffausträge aus den Böden verlangsamen. Die vorliegende Arbeit hatte das Ziel, den Wissensstand in Bezug auf Einflussfaktoren, die die Mobilität und Bindung von Schadstoffen im Boden steuern, zu erweitern. In zwei kleintechnischen Säulenversuchsanlagen wurden folgende Einflussfaktoren untersucht: pH-Wert, Ionenstärke, mikrobieller Abbau von Bodenhumus, versickerte Wassermenge (Starkregen oder Bewässerung), Qualität des versickerten Wassers und periodisches Austrocknen des Bodens. Untersucht wurde das Verhalten der Parameter DOC, AOX, Zn, Ni und AOX in den Böden zweier Rieselfelder: Das stark destabilisierte und versauerte Feld Buch-Hobrechtsfelde (Buch) und das relativ stabile Feld Karolinenhöhe (Gatow). Der pH-Wert hat sich als wesentlicher Einflussfaktor für das Verhalten der untersuchten Schadstoffe herausgestellt. Er übt einen gegenläufigen Einfluss auf organische Schad-stoffe und Schwermetalle aus. Schwach alkalische pH-Werte begünstigen die Schwermetallfestlegung, fördern jedoch die Mobilität organischer Substanzen und Schadstoffe. Für saure pH-Werte gilt der umgekehrte Zusammenhang. Saure Böden haben daher ein höheres Sorptionspotential für organische Schadstoffe und ein geringeres für Schwermetalle als neutrale oder schwach alkalische Böden. Der Boden-pH-Wert ist also nicht für alle Schadstoffkomponenten optimierbar. Hohe Ionenstärken begünstigen die Sorption organischer Stoffe und fördern die Mobilität von Schwermetallen. Der Bodenhumus ist wichtigstes Sorbens in den untersuchten Sandböden. Mikrobieller Humusabbau bewirkt in dem neutralen Boden des Standortes Gatow offenbar eine Mobilisierung von DOM und AOX. Auf die Mobilisierung von Schwermetallen in beiden Böden und AOX im sauren Boden des Standortes Buch wird kein Einfluss gefunden. Zur genauen Untersuchung des mikrobiellen Einflusses, muss die rein physikalische Desorption bestimmt werden. Diese konnte mangels geeigneter Untersuchungskonzepte nicht ermittelt werden. Versuche mit sterilem Boden waren nicht erfolgreich. Hohe Versickerungsmengen (Starkregen oder Bewässerung) haben starke hydraulische Auswaschungen aller betrachteten Parameter zur Folge. Die geringen Aufenthaltszeiten des Wassers im Boden unterbinden mikrobielle Abbauvorgänge. Geringe Versickerungsmengen und damit lange Aufenthaltszeiten führen zu geringeren Freisetzungsraten. Organische Komponenten werden durch mikrobielle Metabolisierung bzw. die Möglichkeit einer erneuten Sorption zusätzlich reduziert. Auf eine starke wasserwirtschaftliche Nutzung durch Bewässe-rung sollte demnach verzichtet werden. Nach Wiederbefeuchtung ausgetrockneter Böden wird eine kurzzeitig verstärkte Auswaschung aller betrachteten Parameter (ausgenommen Phosphat) beobachtet. Ein Feuchthalten der Böden in trockenen Sommermonaten sollte daher in Erwägung gezogen werden. Zur Feuchthaltung kann Klarwasser in Betracht gezogen werden. Die Eigenbelastung des Klarwassers ist gering im Vergleich zu den bodenbürtigen Belastungen des perkolierenden Wassers. Als kritisch Einzustufen ist jedoch der Klarwasser-AOX. In dem neutralen Gatower Boden wird dieser nicht zurückgehalten und bricht annähernd vollständig durch.
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