Die zunehmendeBeanspruchung von Böden durch Wirtschaft und ... 5.pdf · Die zunehmendeBeanspruchung von Böden durch Wirtschaft und Gesell-schaft erfordert unter dem Gesichtspunkt

Umwelt NRW Daten und Fakten

Umbruch Kap. 5 09.11.2000 14:57 Uhr Seite 202

Die zunehmende Beanspruchung von Böden durch Wirtschaft und Gesell-schaft erfordert unter dem Gesichtspunkt einer nachhaltigen Nutzung der Res-sourcen „Boden“ und „Fläche“ einen umfassenden Bodenschutz. Mit der Verab-schiedung des Bundesbodenschutzgesetzes (BBodSchG 1998) der Bodenschutz-und Altlastenverordnung (BBodSchV 1999) und des Landesbodenschutzgesetzes(LbodSchG 2000) wurden hierfür die gesetzlichen Grundlagen geschaffen.

Der Boden nimmt eine zentrale Stellung im Ökosystem ein, da er im Überschnei-dungsbereich der Medien Luft, Wasser und Gestein angesiedelt ist. Auf denBoden wirkt eine Vielzahl von Belastungen ein:

● Im Hinblick auf die Stoffkreisläufe ist er für persistente Stoffe eine Senke.Persistente Stoffe sind z. B. Schwermetalle, Polyzyklische Kohlenwasserstoffe(PAH) oder Polychlorierte Bipenyle (PCB). Sie werden im Boden kaum verla-gert oder abgebaut und reichern sich somit im Boden an.

● Auf dem Luftpfad werden in Form von NOx und SO2 Säuren eingetragen. DieSäuren verbrauchen die Pufferkapazität der Böden. Bei niedrigen pH-Wertenwerden vorher fest gebundene Schadstoffe mobil und können in andere Schutz-güter verlagert werden. Mineralische Nährstoffe werden ausgewaschen.

● Durch die Stoffanreicherung sind der Boden und die angrenzenden Schutz-güter wie Grundwasser, Pflanzen oder sogar der Mensch selbst gefährdet.

● Intensive Nutzung verändert den Boden aufgrund von Erosion und Auslau-gung in seinen Eigenschaften nachteilig.

● Mit Versiegelung und Überbauung werden ungebremst erhebliche Flächenan-teile der naturnahen Nutzung entzogen, die somit unwiederbringlich nichtmehr für die Wahrnehmung der ökologischen Bodenfunktionen zur Verfügungstehen.

Für einen effektiven Bodenschutz sind möglichst umfangreiche und lückenloseInformationen über den Bodenzustand, über die Leistungsfähigkeit der Bödenund über die Bodenbelastung erforderlich. Der Schwerpunkt der Aktivitäten desLUA lag deshalb in den letzten Jahren bei der Erarbeitung von Bewertungs-grundlagen, beim Aufbau des Bodeninformationssystems (BIS NRW) und bei derEinrichtung von Bodendauerbeobachtungsflächen. Die Konzepte für das Boden-informationssystem und für die Bodendauerbeobachtung werden erläutert underste Ergebnisse zur Auswertung vorhandener Daten präsentiert.

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Boden


5.1 Grundlagen des Bodenschutzes –BodeninformationssystemAm Anfang: Der Aufbau eines Informationssystems

5.1.1 Bodenschutz und Bodennutzung5.1.2 Informationsgrundlagen für den Bodenschutz5.1.3 Das Bodeninformationssystem5.1.4 Berichtswesen

5.2 Stoffliche BodenbelastungAktuelle Schadstoffbilanz der Böden in NRW

5.2.1 Fachinformationssystem Stoffliche Bodenbelastung (FIS StoBo)5.2.2 Hintergrundwerte der stofflichen Bodenbelastung in NRW5.2.3 Digitale Bodenbelastungskarten

5.3 Bodendauerbeobachtung in NRWLangfristige Trends von Bodenbelastungen und deren Auswirkungen

5.3.1 Konzept und Messstellenübersicht5.3.2 Belastungsbedingte Trends bodenphysikalisch-/-chemischer Parameter5.3.3 Erhebung bodenbiologischer Parameter

BodenMehr als nur der Untergrund, auf dem wir stehen5

Umwelt NRW Daten und Fakten5.1

BodenMehr als nur der Untergrund, auf dem wir stehen5


5.1 Grundlagen desBodenschutzes – Boden-informationssystemAm Anfang: Der Aufbau einesInformationssystems

5.1.1 Bodenschutz undBodennutzung

Zweck des Bundesbodenschutzgesetzes vom17. März 1998 ist es, nachhaltig die Funktionendes Bodens zu sichern oder wiederherzustellen (§ 1 BBodSchG). Bei Einwirkungen auf den Bodensollen Beeinträchtigungen seiner natürlichenFunktionen sowie seiner Funktion als Archiv derNatur- und Kulturgeschichte so weit wie möglichvermieden werden. Die Bodenfunktionen nach § 2 BBodSchG sind in Tabelle 5.1/1 zusammen-gestellt.

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Die Bodenfunktionen können durch schädlicheBodenveränderungen beeinträchtigt werden. DieBeeinträchtigungen sind durch Maßnahmen abzu-wehren, die das zukünftige Entstehen schädlicherBodenveränderungen verhindern (Vorsorge) oderdie die Auswirkungen bereits bestehender schädli-cher Bodenveränderungen auf die Bodenfunktio-nen verhindern oder zumindest vermindern (Ge-fahrenabwehr). Dabei bestehen oftmals Zielkon-flikte aufgrund konkurrierender Nutzungs-ansprüche an den Boden.

Erfahrungsgemäß lassen sich eingetretene schädli-che Bodenveränderungen nicht oder nur miterheblichem technischem und finanziellem Auf-wand rückgängig machen. Die Regeneration einesder Natur zurückgegebenen Bodens nimmt über-dies erhebliche Zeit in Anspruch. Deswegen kom-men dem vorsorgenden Bodenschutz und demManagement von bereits der naturnahen Nutzungentzogenen Flächen (Flächenrecycling) in derFlächennutzungsplanung eine besondere Bedeu-tung zu. Die aus den Überlegungen resultierendenBodenschutzthemen sind in Abbildung 5.1/1 dar-gestellt.

Tabelle 5.1/1: Bodenfunktionen nach § 2 BBodSchG

1. Natürliche Bodenfunktionen:Lebensgrundlage und Lebensraum für Menschen, Tiere, Pflanzen und BodenorganismenBestandteil des Naturhaushaltes, insbesondere mit seinen Wasser- und NährstoffkreisläufenAbbau-, Ausgleichs- und Aufbaumedium für stoffliche Einwirkungen aufgrund der Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, insbesondere auch zum Schutz des Grundwassers2. Funktion als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte3. Nutzungsfunktionen:RohstofflagerstätteFläche für Siedlung und ErholungStandort für die land- und forstwirtschaftliche NutzungStandort für sonstige wirtschaftliche und öffentliche Nutzungen, Verkehr, Ver- und Entsorgung

Boden 5.1


Abbildung 5.1/1: Bodenschutzthemen

Bodenschutzthemen

Überbauung Abgrabung stofflich

Begrenzung vonStoffeinträgen

AuswirkungvorhandenerstofflicherBelastungen

Erosiondadurch:

– Verlust anBoden

– Stoffeintrag inangrenzendeMedien durchAbschwemmung

Versiegelung

Verdichtung

Veränderungdes Wasser-haushalts

Umlagerung

stofflich/nicht stofflich nicht stofflich

schädlicheBodenveränderungen Flächenverbrauch

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Die Vollzugsaufgaben, die sich daraus ergeben,sind nachfolgend zusammengestellt:
● Gefahrenbeurteilung bei bestehenden schädli-chen Bodenveränderungen (verschiedene Pfade),

● Vermeidung von Auswirkungen auf die Bödenund andere Schutzgüter beim Auf- und Ein-bringen von Materialien,

● Vorsorge gegen Entstehen von schädlichenBodenveränderungen,

● Sicherstellen der Schadlosigkeit bei bodenbezo-gener Verwertung von Abfällen zur Verwertungnach Kreislaufwirtschaftsgesetz (Klärschlamm,Kompost, Baggergut, ...),

● Sicherstellen der Schadlosigkeit bei Anwendungvon Dünge- und Bodenverbesserungsmitteln,

● Beweissicherung zur Bodenbeschaffenheit (Genehmigungsverfahren),

● Beurteilung des Bodenzustands bezüglich Stoff-einträge über den Luftpfad,

● Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP),

● Ermittlung von Hintergrundwerten,● Bodendauerbeobachtung,● Beobachtung von Gewässern und Böden.

Das behördliche Handeln im Bodenschutz basiertauf dem Bundes-Bodenschutzgesetz, auf derBodenschutz- und Altlastenverordnung sowie aufdem Landesbodenschutzgesetz. Bodenschutz wirdschon seit Anfang der 80er Jahre entwickelt undpraktiziert. Er wurde aber nicht als eigenständigesRechtsgebiet gesehen, sondern hielt Einzug in vieleandere Rechtsbereiche wie Wasserhaushaltsgesetz,Abfallgesetz, Immissionsschutzgesetz, Natur-schutzgesetz und Baugesetzbuch. In NRW sind dasLUA, das Geologische Landesamt und in Teilfragenweitere Einrichtungen mit Fragen des Boden-schutzes betraut (s. Tabelle 5.1/2). Das LUAbetrachtet vorrangig den Bodenzustand mit Blickauf die anthropogenen Belastungen, während dasGLA die natürlichen (geogenen) Bodeneigen-schaften erfasst und bewertet.

Tabelle 5.1/2: Datenführende Stellen zu den Informationsgrundlagen im Bodenschutz

Thema Datenführende StelleBodeneigenschaften GLAStoffliche Belastung LUA (weitere Landeseinrichtungen, Abwasserverbände,

Kommunen, ...)Bodendauerbeobachtung LUA (LUA, GLA, LÖBF, ...)Belastungsursachen LUA, Kommunen (ggf. weitere)(Altlasten, Emissionen, Deposition)Bodennutzung LVermA, KommunenRelief, Topografie LVermAKlima, Niederschlag Wetterdienste, LUAStoff- und Rechtseigenschaften LUA (ggf. weitere)

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Das Landesumweltamt hat in diesem Zusammen-hang die folgenden Aufgaben:

● Erarbeitung der wissenschaftlichen und techni-schen Grundlagen zur fachgerechten Beurtei-lung bodenschutzrelevanter Fragestellungenund Durchführung von Erhebungen über dieBelastung der Böden,

● Bereitstellung des Fachwissens und der Infor-mationsgrundlagen für die Aufgaben des MURLund anderer mit dem Vollzug des Bodenschutzesbefasster Stellen der Landesverwaltung und derkommunalen Verwaltung,

● Mitwirkung an der Abstimmung der fachlichenGrundlagen für den Vollzug des Bodenschutzesinnerhalb des Landes und länderübergreifend,wie z.B. in den ständigen Ausschüssen der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz(LABO),

● Erarbeitung von Handlungskonzepten undLeitfäden für die Vollzugsbehörden,

● Gutachten und Stellungnahmen zu Fragen desBodenschutzes in wichtigen Einzelfällen,

● Einrichtung und Betrieb des Bodeninforma-tionssystems.

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5.1.2Informationsgrundlagenfür den Bodenschutz

Zur Umsetzung des Vollzugs werden dreiHandlungsebenen unterschieden:1.) Zustandserhebung und Analyse,2.) Bewertung sowie3.) Maßnahmen und Planverfahren im Rahmen des

Vollzugs.Den Handlungsebenen können bezogen auf Themen-bereiche die Informationsgrundlagen zugeordnetwerden, die in dem jeweiligen Zusammenhang eineRolle spielen. In der Ebene Zustandserhebung, Ana-lyse werden jene Parameter gewonnen, deren Aus-wertung die Grundlagen für die Bewertung des Bo-denzustands liefern. Die Ergebnisse der Bewertungwiederum sind die Grundlage für ggf. zu ergreifendeMaßnahmen im Bodenschutz. Eine Übersicht überdie Handlungsebenen und der erforderlichen Infor-mationsgrundlagen liefert die Tabelle 5.1/3.

Der Differenzierung der Handlungsebenen für den Bo-denschutz entsprechend werden Informationsgrund-lagen erfasst. Zusätzlich existieren weitere Daten für dieInterpretation und Bewertung der Ergebnisse.

Tabelle 5.1/3: Handlungsebenen des Bodenschutzes mit Themenbereichen und Informationsgrundlagen

Handlungsebenen Themenbereiche InformationsgrundlagenZustandserhebung, Analyse Eigenschaften Korngrößen

WasseraufnahmeSäureneutralisierungFeuchtestufeBindungsstärkeReliefTemperatur, Niederschlag

Stoffgehalte HumusgehaltpH-WertNährstoffeSchwermetallepersistente org. Stoffe

Einwirkungen NutzungVersiegelungStoffeinträgeÜberformungen

Bewertung Funktionserfüllung ErtragsfähigkeitLebensraumFilter und Puffer

Schutzbedürftigkeit seltene BodentypenGefährdung Austragsgefährdung

MobilisierbarkeitBioverfügbarkeitErosionsgefährdungHämerobie („Natürlichkeit“)

Vollzug, Ausweisung von SchutzgebietenMaßnahmen, Beschränkung der NutzungPlanverfahren Begrenzung der Belastung

Sanierung

Boden 5.1

5


5.1.3Das Boden-informationssystem

Ein wichtiger Aspekt des Bodenschutzes istdie Beschaffung und Bereitstellung von boden-kundlichen Daten, Daten über die stofflicheBelastung und die Nutzung der Böden. Deshalbwurde schon Anfang der 90iger Jahre mit derEinrichtung des Bodeninformationssystems (BISNRW) begonnen. Im LUA liegt der Schwerpunktauf dem Themenbereich „stoffliche Bodenbelas-tung”. Daneben baut das GLA die Fachinfor-mationssysteme über die geowissenschaftlichenGrundlagen auf.

Im Jahre 1994 wurde ein Prototyp mit den wesent-lichen Strukturen und Funktionen für das BISNRW fertiggestellt und am Beispiel vonAnwendungen zum Thema „stoffliche Belastungvon Böden“ getestet. Neben dem Prototyp wurdedas Fachinformationssystem „Stoffliche Boden-belastung“ (FIS StoBo) eingerichtet. Auf Grund-lage der Erfahrungen mit dem Prototyp wurde dasKonzept zur Einrichtung des Bodeninformations-systems überarbeitet und dabei an die Erforder-nisse der DV-technischen Entwicklung angepasst.

Die folgenden Module, die für den Bodenschutzvon besonderer Bedeutung sind, werden zurzeitbearbeitet:

Im LUA:● Fachinformationssystem stoffliche Bodenbe-

lastung (FIS StoBo),● Informationssystem Altasten (ISAL),● digitale Bodenbelastungskarten (BBK),● Fachinformationssystem

Bodendauerbeobachtung (FIS BDF),● Schadstoffbank bodengefährdende Stoffe

(SSDB),● Kernsystem.

Im GLA:● Fachinformationssystem Bodenkunde (FIS Bo)

5.1.4 Berichtswesen

Die Module des BIS NRW bilden dieGrundlage für die Umweltberichterstattung zumThema Boden. Sie soll sukzessive fortgeschriebenwerden. Im Rahmen der vorliegenden Berichtes„Umwelt NRW – Daten und Fakten“ wird mit denThemen 5.2 „Stoffliche Bodenbelastung“ und 5.3„Bodendauerbeobachtung“ begonnen, weitereThemen werden später hinzukommen.

5.2 Stoffliche BodenbelastungAktuelle Schadstoffbilanz der Böden in NRW

5.2.1FachinformationssystemStoffliche Boden-belastung (FIS StoBo)

5.2.1.1Gesetzliche undorganisatorischeGrundlagen

Die Aufgaben des Bodenschutzes und die derräumlichen Planung sonstiger bodenrelevanterVerfahren erfordern immer häufiger schnelleEntscheidungen, beschleunigte Verfahren und ver-besserte Informationsgrundlagen. Im § 21 desBundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG) werdendie Länder ermächtigt, Bodeninformationssystemeeinzurichten und zu führen. Es können Daten vonBodendauerbeobachtungsflächen und Bodenzu-standserhebungen über die physikalische, chemi-sche und biologische Beschaffenheit des Bodens

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sowie über die Bodennutzung erfasst werden.Bodeninformationssysteme sollen die systemati-sche Erhebung, Aufbereitung und Auswertungbodenschutzrelevanter Daten erleichtern.

Das am 30. Mai 2000 in Kraft getretene Landesbo-denschutzgesetz Nordrhein-Westfalen (LbodSchG)weist diesbezüglich rechtliche Konkretisierungensowie weitergehende ausführende Bestimmungenauf. Der § 6 des Gesetzes beauftragt das Landesum-weltamt mit der Einrichtung und Führung einesFachinformationssystems „Stoffliche Bodenbelas-tung”. Darüber hinaus enthält das Gesetz Rege-lungen zu Inhalten sowie zur Datenerfassung, -auf-bewahrung und -weitergabe.

Für NRW wurde bereits 1994 das Bodeninforma-tionssystem (BIS NRW) eingerichtet. Das FISStoBo ist als ein Modul des BIS NRW erarbeitetworden und stellt die Datengrundlage für Auswer-tungen und Bewertungen zu Fragen der stofflichenBelastung von Böden in NRW bereit.

Die Daten über Stoffgehalte in Böden lagen bisherin unterschiedlich strukturierten Datensamm-lungen bei verschiedenen Einrichtungen Nord-rhein-Westfalens vor. Für übergreifende Auswer-tungen mussten die verfügbaren Daten zusammen-geführt werden. Das FIS StoBo wurde mit derZielsetzung eingerichtet, Daten über Stoffgehaltein Böden in einer einheitlich strukturierten Daten-bank zu organisieren, um sie für Auswertungen zurVerfügung zu stellen.

Das FIS StoBo enthält Daten über Stoffe, vondenen Beeinträchtigungen der natürlichen Boden-funktionen ausgehen können. Demzufolge sindDaten aus den obersten durchwurzelten Bodenho-rizonten erfasst. Daten aus tieferen Bodenhorizon-ten bzw. -schichten werden nicht mit aufgenom-men.

5.2.1.2 Aufbau des FIS StoBoDer Aufbau des FIS StoBo entspricht denVorgaben für ein länderübergreifendes Bodenin-formationssystem. Gemäß dieses Vorschlages sollenfür definierte Themenbereiche Fachinformations-systeme aufgebaut werden, in denen Sachdaten ge-

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speichert und verfügbar gemacht werden können.Sachdaten sind punktbezogene Daten und Meta-daten. Metadaten sind Informationen über die Da-ten. Metadaten sind häufig als Schlüssellisten inTabellen zusammengefasst (z.B. Liste der Gemein-denamen, Liste der Stoffe, Liste der Analysemetho-den, etc.).

Die Daten des FIS StoBo werden in einerDatenbank in Tabellen abgelegt (s. Tabelle 5.2/1).

Tabelle 5.2/1: Die wichtigsten Tabellen und Unterglie-derungen der Datenbank FIS StoBo

„Tabelle“ zur Einordnung der InhaltInformationen ins FIS StoBoProbe Lage (Gauß-Krüger-Koordinaten),

Nutzungsart, Entnahmetiefe, Probennahmevorschrift, ...

Parameter allgemeine Bodenparameter, Stoffgehalte, Analysenlabor und -methode, Nachweis- und Bestimmungsgrenzen, ...

Datensammlung Namen der Datensammlungen und Metadateien

5.2.1.3 Datenbasis des FISStoBo

Im FIS StoBo werden Daten über Stoffgehal-te in Böden aus Messprogrammen verschiedenerEinrichtungen in NRW zusammengeführt. Bis zumjetzigen Zeitpunkt sind ca. 45.000 Datensätze aus107 Datensammlungen von 82 datenführendenStellen in das FIS StoBo eingestellt. Dabei ent-spricht ein Datensatz einer untersuchten Boden-probe. Die Daten entstammen verschiedenen Da-tensammlungen. Es wurden Daten über Stoffge-halte aus Messprogrammen der Kreise und kreis-freien Städte, der Landeseinrichtungen und derAbwasserverbände berücksichtigt. Der größte Teil(49 %) der bisher eingestellten Daten entstammtUntersuchungen der Abwasserverbände. Sie führenals Betreiber der AbwasserbehandlungsanlagenUntersuchungen landwirtschaftlich genutzter Bö-den auf Schwermetallgehalte nach Klärschlamm-verordnung durch. Auch die Kreise und kreisfreienStädte führen Bodenmessprogramme zu verschie-denen Fragestellungen durch. 30 % der Daten ent-stammen solchen Untersuchungsprogrammen. Ein

Boden 5.2

Die Texte undTabellen gebenden aktuellenStand wieder, dieKarten zeigen denStand des Jahres1998.


Anteil (16 %) der in das FIS StoBo eingestelltenDaten entstammt Untersuchungen der Landes-einrichtungen (LUA, LÖBF, GLA). Unter Sonstige(Anteil von 5 %) zählen v.a. Untersuchungen, dievon Universitäten im Rahmen von Diplom- oderDoktorarbeiten durchgeführt wurden. So führtez. B. die Universität Köln umfangreiche Untersu-chungen zur Erfassung der Stoffgehalte in Auen-böden verschiedener Flüsse Nordrhein-Westfalensdurch. Ein großer Teil der Daten aus den genann-ten Datensammlungen wurde bereits im Rahmenvon Forschungsvorhaben gesammelt, digital erfasstund ausgewertet. Einen Überblick über dieDatenlage liefert die Tabelle 5.2/2.

5
Tabelle 5.2/2: Datenführende Stellen, Anzahl derDatensammlungen und Datensätze
Datenführende Anzahl der Anzahl der Anzahl derStellen datenfüh- Daten- Daten-

renden Stellen sammlungen sätze (ca.)Kreise und Städte 58 72 13.817Landeseinrichtungen 2 9 7.481Abwasserverbände 9 11 22.141Sonstige 13 15 2.101Gesamt 82 107 45.540

Auch die Karte 5.2/1 gibt einen Überblick über dieProbendichte und die Anzahl der Datensamm-lungen (differenziert nach datenführender Stelle)der Kreise und kreisfreien Städte in NRW. In denKreisen Kleve, Wesel, Recklinghausen, Viersen undNeuss liegen Daten von mehr als 2000 Probenah-meorten vor. Für die Kreise Olpe und Siegen-Witt-genstein sowie die Städte Hagen und Herne hinge-gen liegen Daten von weniger als 100 Probenah-meorten vor.

Von den ca. 45.000 untersuchten Bodenprobenwurden 91 % auf Schwermetallgehalte untersucht.Demgegenüber wurden an nur 9 % der ProbenUntersuchungen zur Ermittlung der Gehalte anorganischen Schadstoffen durchgeführt (6 % derProben auf PAH, 2 % auf PCB und 1 % aufPCDD/PCDF). Die Karte 5.2/2 zeigt die Daten-dichte von Schwermetallen am Beispiel von Blei,die Karte 5.2/3 die Datendichte von PAH (darge-stellt am Beispiel Benzo[a]pyren).

keine Proben

1 – 100

101 – 2 000

> 2 000

Datensammlungen der Kreiseund kreisfreien StädteDatensammlungen derLandeseinrichtungenDatensammlungen derAbwasserverbändeDatensammlungensonstiger Einrichtungen

Anzahl derDatensammlungen

2

4

6

Karte 5.2/1: Probendichte und Anzahl der Datensammlungen (differenziert nach datenführender Stelle) der Krei-se und kreisfreien Städte Nordrhein-Westfalens

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Anzahl der Daten pro Kreisoder kreisfreien Stadt(Gesamt-Anzahl: 31.698)

keine Daten vorhanden

1 – 100

101 – 2 000

> 2 000

Karte 5.2/2: Karte der Schwermetalldatendichte (Pb) in NRW

Anzahl der Daten pro Kreisoder kreisfreien Stadt(Gesamt-Anzahl: 2 848)


1 – 100

101 – 500

> 500

Karte 5.2/3: Karte der PAH-Datendichte (Benzo[a]pyren) in NRW

210

Boden 5.2

5



1 – 100

101 – 2 000

> 2 000

Gartenland (Beprobungstiefe 0 - 30 cm) Wald (Beprobungstiefe 0 - 10 cm)

Acker (Beprobungstiefe 0 - 30 cm) Grünland (Beprobungstiefe 0 - 10 cm)

Anzahl der Daten pro Kreis oder kreisfreien StadtGesamtanzahl: Acker – 15.958 Grünland – 5.199 Gartenland – 559 Wald – 1.523

Karte 5.2/4: Schwermetalldatendichte (Pb) in NRW, Vergleich der Nutzungsarten

Daten über Schwermetalle (am Beispiel Blei) lie-gen für die meisten Kreise Nordrhein-Westfalensvor. Die höchste Datendichte weisen die KreiseKleve, Wesel, Viersen, Neuss und Recklinghausenauf.

Für die Datendichte von PAH (am Beispiel vonBenzo[a]pyren) zeigt sich für NRW eine andereVerteilung. Weite Teile des Landes weisen eine nurgeringe Anzahl von Daten auf, für viele Kreise lie-gen gar keine Daten zur PAH-Belastung vonBöden vor.

Die im FIS StoBo enthaltenen Daten entstammenüberwiegend den Oberböden bzw. den oberenHorizonten. Für die Nutzung Acker undKleingärten wurden Daten aus den obersten 30 cm(Ap-Horizont), für Grünland aus den obersten 10 cm (Ah-Horizont) entnommen. Für Waldbödenwurden neben Daten aus den obersten 10 cm (Ah-bzw. Aeh-Horizont) auch Daten der Auflage-Horizonte (Of-, Oh-Lagen) sowie den B-Hori-zonten eingestellt. Für spezielle Fragestellungensind insbesondere die Nutzungsarten Kleingärtenund Spielplätze mit abweichenden Entnahmetiefen

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Daten des FIS StoBoüber Stoffgehalte desBodens stammen von

Abwasserverbänden, vonKreisen und kreisfreien

Städten, vonLandeseinrichtungenwie LUA, LÖBF oder

GLA und u.a. vonUntersuchungen der

Universitäten.


untersucht worden. In Tabelle 5.2/3 ist beispielhaftdie Anzahl der untersuchten Probnahmeorte fürausgewählte Nutzungsarten, Entnahmetiefen undParameter angegeben.

Am Beispiel Blei wird die Schwermetalldaten-dichte für verschiedene Nutzungen auf Kreisebene

Tabelle 5.2/3: Anzahl der untersuchten Probenahmeorte für die Nutzungsarten Acker, Grünland, Wald, Klein-garten (selektiert nach Entnahmetiefen und Parametern)

Nutzungsart Schadstoffgruppe (Entnahmetiefe) (untersuchter Parameter)

Schwermetalle PAH (BaP) PCB (PCB-28) PCDD/F(Blei) (2,3,7,8-TCDD)

Acker (0-30cm) 25.445 365 161 49Grünland (0-10cm) 5.174 220 222 148Wald (0-10cm) 1.520 23 14 –Kleingarten (0-30cm) 555 435 132 43

5.2.1.4 DatenerfassungFür die Datenerfassung wurde ein Er-fassungsbaustein entwickelt, in dem über verschie-dene Masken die Eingabe von Daten über Stoff-gehalte realisiert wurde. Für jede Probe werdenu.a. folgende Angaben in die Datenbank aufge-nommen: Untersuchungsprogramm, Untersu-chungsanlass, Lage des Probenahmeortes (Ge-meinde, Naturraum, 7-stellige Gauß-Krüger-Koordinaten), Nutzungsart, Probenahmevor-schrift, Bodentyp, Probenahmetiefe / Horizont,Bodenart, pH-Wert, Humusgehalt, Stoffgehalte,Aufschluss- und Analysemethoden, Analyselabor.

dargestellt (s. Karte 5.2/4). Die meisten Daten lie-gen für die Nutzung Acker und Grünland vor. Diessind v.a. Daten der Abwasserverbände aus Unter-suchungen landwirtschaftlich genutzter Böden, dieim Rahmen der Klärschlammverordnung erfolgen.Ein Großteil der vorliegenden PAH-Daten ausBöden der Nutzungsart Kleingärten entstammenUntersuchungen der Kreise zur Ermittlung ihrerBelastung.

Ein Vergleich der eingestellten Daten untereinan-der kann nur unter der Berücksichtigung der glei-chen Methodik möglich sein. Deshalb werden Aus-künfte über Entstehung und Verwendung derDaten als Metadaten zur Information ebenfalls zurVerfügung gestellt.

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Die Daten können nach der Erfassung von dendatenführenden Stellen für eigene Zwecke genutztund für übergreifende Auswertungen im FIS StoBozur Verfügung gestellt werden. Die Erfassung mitHilfe eines standardisierten Bausteines führt zueiner erheblichen Arbeits- und Zeitersparnis. DerErfassungsbaustein wird datenführenden Stellenauf Anfrage vom LUA kostenlos zur Verfügunggestellt.

Auch die Einstellung der Metadaten undMetainformationen in das FIS StoBo erforderteine einheitliche Strukturierung. Durch die Er-fassung in Formblättern und die Verwendung vonSchlüssellisten kann dieses gewährleistet werden.

Für jede Datensammlung werden zwei Formblät-ter zur Erfassung von Metainformationen / Meta-daten ausgefüllt, eines für die Orientierungs- undeines für die Detailebene. Die Orientierungsebenesoll einen Überblick über die Datensammlung ver-schaffen. Sie enthält z.B. Informationen zu der Da-tensammlung, zu Fragestellung und Veranlassungder Untersuchung, etc.. Die Detailebene hingegenenthält genauere Angaben zu den Datenbeständenbzw. zu den untersuchten Probenahmeorten, Pro-ben und Parametern. Hier sind Angaben zu denStandortverhältnissen, zu Methoden der Probe-nahme und Analytik und ausführliche Angaben zuden untersuchten Parametern abgelegt.

In der Abbildung 5.2/1 ist beispielhaft dieOberfläche der Eingabemaske für Probendatenabgebildet. Für die meisten Eingaben werdenSchlüssellisten in Listboxen angeboten. ZurErläuterung der einzelnen Schlüsselwerte werdendie zugeordneten Klartexte mit angezeigt

Boden 5.2

5


Abbildung 5.2/1: Oberfläche des FIS StoBo-Erfassungsbausteines (Oberfläche für die Eingabe in Tabelle Probeund Parameter)

5.2.1.5 Selektion, Visualisierung, Auswertung

Für eine Auswertung werden die benö-tigten Daten (z.B. für einen bestimmten Untersu-chungsraum) aus den verfügbaren Datensamm-lungen selektiert. Der Selektionsbaustein ermög-licht die freie Selektion von Daten aus dem FISStoBo, ohne dass Kenntnisse einer Abfragespracheerforderlich sind. Er bildet die Basis für alle Aus-wertungen mit Daten aus dem FIS StoBo. Für dieSelektion und Ausgabe der Daten werden folgen-den Kriterien angeboten:

● Datensammlungen (Name derUntersuchungsprogramme),

● Nutzungsarten,● Parameter (geordnet nach Stoffgruppen),● Raumbezug (Kreis-/Gemeindenamen oder

Koordinaten)

● Probenahmetiefe (Entnahmetiefe oder -horizont),

● Excel-Tabellenformat,● statistische Auswertungen,● räumliche Auswertung mit GIS (Geo-

Informationssysteme), ggf. zusammen mit weiteren raumbezogenen Daten.

In der Abbildung 5.2/2 ist die Oberfläche desSelektionsbausteines abgebildet.

Mit Hilfe eines GIS lässt sich z.B. relativ einfachdie Lage der Probenahmeorte eines Unter-suchungsprogrammes bestimmen und mit Punkt-symbolen in den Grenzen der Kreise und kreisfrei-en Städte von NRW darstellen (vgl. Abb. 5.2/3).

Die Funktion Info öffnet nach vorhergehenderMarkierung einer Datensammlung die dem Unter-suchungsprogramm zugeordneten Metainforma-tionen. Damit können jederzeit Hintergrundinfor-

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Abbildung 5.2/2: Oberfläche des FIS StoBo-Selektionsbausteines

Abbildung 5.2/3: Lage der Probenahmeorte eines Untersuchungsprogrammes in Nordrhein-Westfalen

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Boden 5.2

5


5.2.1.7 Datenschutz-bestimmungen

Im FIS StoBo werden Daten über Stoffgehalteaus Böden mit 7stelligen Gauß-Krüger-Koordina-ten, d.h. ortsgenau mit einer Genauigkeit von biszu 1 m, eingestellt. Nur so ist für die meisten Aus-wertungen eine korrekte Verknüpfung mit raumbe-zogenen Daten, z.B. Bodenkarten oder topografi-schen Karten, möglich. Mit der Angabe 7stelligerGauß-Krüger-Koordinaten ist jedoch eine eindeu-tige Zuordnung der untersuchten Probenahmeortezu den Grundstückseigentümern möglich. Es lie-gen damit personenbezogene Daten vor. Diese per-sonenbezogenen Daten stehen nur für interneAuswertungen zur Verfügung.

5.2.1.6 Anwendungs-möglichkeiten

Die Daten des FIS StoBo bilden die Grund-lage für vielfältige Aus- und Bewertungen. Aus denDaten des FIS StoBo können z.B. Hintergrund-werte für einzelne Schadstoffe abgeleitet werden (s. Kap. 5.2.2). Mit Hilfe weiterer räumlicherInformationen (z.B. Karte der Emittenten, derÜberschwemmungsgebiete, der Erzabbaugebiete,etc.) können Ursachenanalysen sowie ggf.Maßnahmen bzw. Empfehlungen abgeleitet wer-den. Die Daten des FIS StoBo sind eine wichtigeDatengrundlage für die Erstellung digitalerBodenbelastungskarten (s. Kap. 5.2.3).

mationen über die selektierten Daten abgerufenwerden.

Der hier dargestellte Selektions- und Auswertungs-baustein des FIS StoBo wird mit den dargestelltenFunktionen auch im Rahmen des DIM im MURLangeboten.

Auf Grundlage der jetzigen datenschutzrechtli-chen Bestimmungen werden Daten an Behörden(Kommunen, StUÄ) zur Wahrnehmung der gesetz-lichen Aufgaben vollständig und kostenfrei weiter-gegeben. Firmen, die im Auftrag von Behördenderen Aufgaben erledigen, werden wie Behördenbehandelt, die Datenübermittlung erfolgt aller-dings unter der Auflage, dass diese nachBeendigung der Arbeit gelöscht werden. Weiterhinwerden vollständige Daten auch gegen Vorlageeiner Einverständniserklärung der Eigentümerweitergegeben. In allen anderen Fällen werdenDaten anonymisiert oder aggregiert weitergege-ben. Dabei erfolgt eine Anonymisierung durchRundung der Koordinaten auf 1 km-Genauigkeit,die Aggregierung erfolgt durch zusammenfassendestatistische Auswertung und Weitergabe der Datenmehrerer Flächen in einem Gebiet.

5.2.2 Hintergrundwerte derstofflichen Boden-belastung in NRW

5.2.2.1 Schadstoffgehalte in Böden

Böden enthalten unterschiedliche Mengenpersistenter Stoffe wie Schwermetalle, Polyzyk-lische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH),polychlorierte Biphenyle (PCB) sowie Dioxine undFurane (PCDD/PCDF), die sich dadurch auszeich-nen, dass sie nur langsam abgebaut bzw. verlagertwerden. Die Herkunft der Stoffe ist unterschied-lich, sie gelangen über verschiedene Eintragspfadein die Böden. So können diese Schadstoffe entwe-der durch die Prozesse der Bodenbildung ausAusgangsgestein, d.h. geogen / pedogen bedingt(nur für Schwermetalle zutreffend) oder durch dieAktivitäten des Menschen (anthropogen bedingt)in die Böden eingetragen werden. Die persistentenStoffe in Böden sind jedoch nicht homogen überdie Flächen verteilt. Durch lokale Besonderheiten

215



5.2.2.2 Hintergrundwerte in NRWDer Hintergrundgehalt eines Bodenssetzt sich aus dem geogenen Grundgehalt eines Bo-dens und der ubiquitären Stoffverteilung als Folgediffuser Einträge in den Boden zusammen. Dabeiumfasst der geogene Grundgehalt den Stoffbe-stand eines Bodens, der sich aus dem Ausgangs-gestein, ggf. Vererzungen und der durch bodenbil-dende Prozesse beeinflussten Umverteilung (An-reicherung oder Verarmung) von Stoffen im Bodenergibt. Hintergrundwerte, die auf den ermitteltenHintergrundgehalten beruhen, bezeichnen unterAngabe der statistischen Kenngrößen und derDifferenzierung hinsichtlich Bodeneigenschaftenund Standortverhältnisse sowie der BezugsgrößenNutzung und Gebietstyp die repräsentativen Stoff-konzentrationen in Böden. In der Regel werden die50. und 90. Perzentile der nach den vorgenanntenMerkmalen klassifizierten Hintergrundgehalte alsHintergrundwerte angegeben. Sie setzen sich ausden naturbedingten Grundgehalten und der allge-mein vorhandenen anthropogenen Zusatzbelas-tung der Böden zusammen. Punktuelle Belastun-gen gehen jedoch nicht mit in die Ermittlung derHintergrundwerte ein.

können Stoffe angereichert werden, sodass Bela-stungsschwerpunkte entstehen, die sich vom „nor-malen Hintergrund“ abheben. Der allgemein ver-breitete Hintergrundgehalt eines Stoffes oder einerStoffgruppe wird durch die Hintergrundwerterepräsentiert. Es liegen sowohl länderübergreifen-de als auch länderspezifische Hintergrundwertevor. Hintergrundwerte werden zur Bewertung vonMessergebnissen, z.B. zur Bewertung der Stoff-gehalte eines Bodens bzw. zur Bewertung einerBodenbelastung, verwendet.

216

5.2.2.4 Anwendungen derHintergrundwerte

Hintergrundwerte können zu Fragestellun-gen des Bodenschutzes, z.B. zur Beurteilung einesStoffgehaltes im Boden oder einer Bodenbelastungunter Berücksichtigung der Bezugsgrößen (Aus-gangsgestein, siedlungsstruktureller Gebietstyp)genutzt werden. Mit Hilfe von Hintergrundwertenkann der Bodenzustand beschrieben werden.

Landesweit geltende Werte können u.a. als Grund-lage zur Ableitung von Vorsorgewerten zur Be-grenzung von Stoffeinträgen herangezogen wer-den. Regionale oder lokale Hintergrundwerte kön-nen z.B. bei der Identifikation einer spezifischenBelastungsursache, bei der Altlastenbeurteilungoder zur Darstellung der Vorbelastung bei einerUmweltverträglichkeitsuntersuchung bei geplan-

5.2.2.3Datengrundlagen zur Ermittlung derHintergrundwerteIn unterschiedlichen Vorhaben wurdenDaten über Stoffgehalte in Oberböden von NRWgesammelt und entsprechend ausgewertet. DieDaten wurden auch in das FachinformationssystemStoffliche Bodenbelastung (FIS StoBo) eingestellt,das als ein Modul des BodeninformationssystemsNRW (BIS NRW) eingerichtet wurde (s. Kap.5.2.1).

Aus den Daten des FIS StoBo werden für NRW fürdie Nutzungen Acker und Grünland die Hinter-grundwerte der stofflichen Bodenbelastung fürpersistente organische und anorganische Stoffeermittelt. Die Hintergrundwerte für die NutzungWald wurden aus den Daten der Bodenzustandser-hebung (BZE) ermittelt.

Die Hintergrundwerte werden zunächst für denmineralischen Oberboden (A-Horizonte) und fürdie organische Auflage von Waldböden (O-Hori-zont) angegeben. Für die Auflage wurden die Werteder Oh-Lage verwendet.

Boden

5

5.2Boden


Tabelle 5.2/4: Zuordnung der Kreise und kreisfreien Städte zu den siedlungsstrukturellen Gebietstypen

Gebietstypen Typ I Typ II Typ IIIKreise Kreis Aachen, Ennepe- Mettmann, Neuss, Kleve, Wesel, Heinsberg,

Ruhr-Kreis, Hoch- Viersen, Düren, Erftkreis, Borken, Coesfeld,sauerlandkreis, Euskirchen, Oberber- Steinfurt, Warendorf,Märkischer Kreis gischer-Kreis, Gütersloh, Herford,

Rheinisch-Bergischer- Höxter, Lippe, Minden-Kreis, Rhein-Sieg-Kreis, Lübbecke, Paderborn, Recklinghausen, Olpe, SoestSiegen-Wittgenstein, Unna

kreisfreie Städte Düsseldorf, Essen, Krefeld, Leverkusen, Bielefeld, Hamm MünsterMönchengladbach, Mülheim, Oberhausen, Remscheid, Solingen, Wuppertal, Bonn, Köln, Bottrop, Gelsenkirchen, Bochum, Dortmund, Hagen, Herne

Die Städte Duisburg, Aachen und Eschweiler sowie Teile der Städte Stolberg und Mechernich weisen aufgrundbesonderer geogener oder anthropogener Einflüsse zum Teil stärkere Anreicherungen verschiedener Stoffe aufund lassen sich daher nicht den 3 Gebietstypen zuordnen.

Tabelle 5.2/5: Hintergrundwerte für anorganische Stoffe in Böden Nordrhein-Westfalens (Datengrundlage fürAcker und Grünland: FIS StoBo, für Wald: BZE), 50er und 90er Perzentile (n>> 100), Angabe der Gesamtgehalte(Acker, Grünland: Königswasserextraktion, Wald: Mikrowellen-Druckaufschluß (HNO3, H2O2, HCl)

Perzentile Cd Cr Cu Ni Pb Zn[mg/kg]

Acker OberbodenTyp 0 50 0,42 25 12 12 30 67

90 0,77 39 22 24 52 119Typ I 50 0,53 16 44 108

90 1,00 34 96 245Typ II 50 0,40 14 29 66

90 0,80 26 50 111Typ III 50 0,40 11 27 60

90 0,70 18 44 99Grünland OberbodenTyp 0 50 0,63 28 18 25 56 127

90 1,41 48 46 54 130 333Typ I 50 0,92 21 79 179

90 1,91 58 213 494Typ II 50 0,76 17 61 123

90 1,21 36 117 216Typ III 50 0,50 16 43 105

90 1,31 43 107 304Wald Auflage (Oh)Typ 0 50 0,66 38 36 21 337 117

90 1,21 56 67 33 568 191Typ I 50 0,62 42 375 128

90 1,21 81 604 217Typ II 50 0,70 35 335 120

90 1,26 59 532 188Typ III 50 0,62 32 272 93

90 1,17 58 511 132Wald OberbodenTyp 0 50 0,23 48 16 16 108 64

90 0,77 82 32 37 205 132Typ I 50 0,25 19 132 78

90 0,60 42 221 149Typ II 50 0,26 17 137 63

90 0,90 31 211 123Typ III 50 0,14 9 66 40

90 0,76 18 101 118Typ 0: landesweite Hintergrundwerte ohne Differenzierung nach siedlungsstrukturellen GebietstypenTypen I-III: regionale Hintergrundwerte mit DifferenzierungTyp I Regionen mit großen Verdichtungsräumen (Ballungsräume und Kreise im weiten Einflussbereich von Erzabbaugebieten) Typ II Regionen mit Verdichtungsansätzen (Großstadtrandbereiche und Bereiche mit geogen in geringem Umfang erhöhten Schwermetall-

gehalten in Böden)Typ III ländlich geprägte Regionen (Ländliche Gebiete sowie Gebiete außerhalb des Einflussbereiches vorrangiger Belastungsursachen)

217



ten Emittenten angewendet werden. Die Hinter-grundwerte geben Informationen darüber, ob dieermittelte Konzentration der zu beurteilendenFläche sich aus dem allgemeinen (umgebenden)Belastungsniveau heraushebt.

Die länderspezifischen Hintergrundwerte für anor-ganische und organische Stoffe ermöglichen gegen-über den länderübergreifenden Hintergrundwerteneine bessere Differenzierung. Um die Werte für groß-maßstäbige Auswertungen heranziehen zu können,ist ihre Repräsentativität in Bezug auf Aus-gangsgestein, Nutzung, etc. im Einzelfall zu prüfen.

Die Aufstellung dieser Werte setzt jedoch geeigneteeinheitliche Methoden bei der Datenerhebung,einen statistisch abgesicherten Datenumfang sowiedie Berücksichtigung vergleichbarer Bezugsgrößenvoraus. Nur so kann eine flächenrepräsentativeAussage gewährleistet werden.

218

Zur Differenzierung nach Gebietstypen sind dieeinzelnen Kreise und Städte verschiedenen sied-lungsstrukturellen Gebietstypen zugeordnet (vgl.Tab. 5.2/4, Karte 2.4/3 [Siedlungsdichte]). Typ Ibezieht sich auf Regionen mit großen Verdich-tungsräumen, Typ II auf Regionen mit Verdich-tungsansätzen und Typ III auf ländlich geprägteRegionen. Typ O bezeichnet Hintergrundwerteohne Differenzierung nach siedlungsstrukturellenGebietstypen. Diese werden auch als landesweiteHintergrundwerte bezeichnet.

In den Tabellen 5.2/5 und 5.2/6 sind die derzeitverfügbaren landesweiten und regionalen Hinter-grundwerte angegeben.

In Karte 5.2/5 ist die Bewertung der Bleigehalte derOberböden der Nutzungen Acker, Grünland undWald anhand der Klassierung nach landesweitenHintergrundwerten ohne Differenzierung nach sied-

Tabelle 5.2/6: Hintergrundwerte für organische Stoffe in Böden Nordrhein-Westfalens (Datengrundlage für Acker,Grünland und Wald: FIS StoBo), 50er- und 90er-Perzentile

Perzentile B[a]P PCB (= Summe 6 Kong.)1

[µg/kg] n [µg/kg] nAcker OberbodenTyp 0 50 44 322 -

90 200 322 -Typ I 50 - 6,5 61

90 - 43,8 61Typ II 50 60 238 -

90 260 238 -Typ III 50 25 94 4,5 41

90 70 94 10,1 41Grünland OberbodenTyp 0 50 210 82 -

90 830 82 -Typ I 50 - 4,3 28

90 - 12,6 28Typ II 50 400 25 -

90 730 25 -Typ III 50 150 56 1,8 71

90 940 56 3,9 71Wald OberbodenTyp 0 50 25 53 -

90 640 53 -Typ I 50 - -

90 - -Typ II 50 71 31 -

90 640 31 -Typ III 50 23 20 -

90 360 20 -

Typ 0: landesweite Hintergrundwerte ohne Differenzierung nach Gebietstyp (Siedlungsstruktur)Typen I - III: regionale Hintergrundwerte mit DifferenzierungTyp I hohe Siedlungsdichte, Kernzone, sehr starker industrieller Besatz, Schwerpunkte der industriellen

Entwicklung des LandesTyp II mittlere Besiedlungsdichte, mittlerer industrieller BesatzTyp III geringe Siedlungsdichte, Klein- und Mittelstädte in ländlicher Umgebung, kaum Industrie, starke

landwirtschaftliche oder forstwirtschaftliche Prägung1 Summe für 6 Kongenere (ähnliche Verbindungen)

Boden

5

5.2


weniger als 25 Proben

< 50. Perzentil

zwischen dem 50. und 90. Perzentil

> 90. Perzentil

Gartenland (Beprobungstiefe 0 - 30 cm) Wald (Beprobungstiefe 0 - 10 cm)

Acker (Beprobungstiefe 0 - 30 cm) Grünland (Beprobungstiefe 0 - 10 cm)

Karte 5.2/5: Bleibelastungen in den Gemeinden Nordrhein-Westfalens, klassifiziert nach Hintergrundwerten

lungsstrukturellen Gebietstypen durchgeführt wor-den. Aufgrund der geringen Datendichte lässt dieKarte allerdings nur eingeschränkte Aussagen zu.Für die Nutzung Acker und Grünland liegt dieBleibelastung des größten Teils der Gemeinden vonNRW im Bereich einer geringen bis mittlerenBelastung (< 50% Perzentil bzw. zwischen 50 und

90% Perzentil). Einzelne Gemeinden bzw. Städteweisen hingegen höhere Belastungen der Bödenmit Blei auf. Dieses betrifft einzelne Städte desRuhrgebietes sowie den Raum Aachen-Stolberg.Diese erhöhten Schwermetallgehalte sind sowohlgeogen als auch anthropogen bedingt.

219


Die digitalenBodenbelastungskarten(BBK) sind für Böden

naturnaher Nutzungkonzipiert.

Für die Bearbeitung der innerstädtischenSiedlungsböden wirdzurzeit eine Methodevom LUA erarbeitet.


5.2.3 Digitale Boden-belastungskarten

5.2.3.1Aufstellung undAnwendung digitalerBodenbelastungskarten

Mit Einführung der rechtlichen Grundlagenfür den Bodenschutz – Bundes-Bodenschutzgesetz(BBodSchG 1998) und Landes-Bodenschutzgesetz(LbodSchG 2000) – ergeben sich neue Aufgabenzum Vollzug des Bodenschutzes. Zur Unterstüt-zung insbesondere der unteren Bodenschutzbehör-den bei den kommunalen Gebietskörperschaftenwurden digitale Bodenbelastungskarten (BBK)entwickelt, die z.B. für die Erfassung und Bewer-tung von Flächen mit schädlichen Bodenverände-rungen und Verdachtsflächen eingesetzt werdenkönnen. Digitale Bodenbelastungskarten unter-stützen in diesem Beispiel die behördlicheErmittlungspflicht nach § 9 BBodSchG. Nach § 5Abs. 1 LbodSchG erfassen die zuständigen Behör-den schädliche Bodenveränderungen und Ver-dachtsflächen. Nach § 5 Abs. 2 LbodSchG könnenzur Erfassung von Verdachtsflächen Bodenbelas-tungskarten erstellt werden. Mit Hilfe digitalerBodenbelastungskarten sind flächenhafte Auswer-tungen auf Überschreitung der Vorsorge-, Prüf-und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz-und Altlastenverordnung (BBodSchV 1999) mög-lich. Diese Auswertungen liefern Hinweise aufmöglichen weiteren Handlungsbedarf. Darüberhinaus können digitale BodenbelastungskartenInformationen für bodenrelevante Planungs- undGenehmigungsverfahren sowie für Fragen derAbfallverwertung bereitstellen.

Im Einzelnen ergeben sich insbesondere folgendeAnwendungsbereiche:1. Abgrenzung von Gebieten einheitlicher

Hintergrundwerte,2. Ermittlung und Abgrenzung von Gebieten, in

denen die Vorsorgewerte nach Anhang 2 Nr. 4BBodSchV überschritten sind,

220

3. Ermittlung und Abgrenzung von Gebieten imHinblick auf das Auf- und Einbringen vonMaterialien nach § 12 BBodSchV,

4. Ermittlung und Abgrenzung von Gebieten, diefür die Verwertung von Abfällen nach BioAbfVund AbfKlärV geeignet sind,

5. Ermittlung und Abgrenzung von Gebieten mit„geogen/ naturbedingt oder großflächig sied-lungsbedingt” erhöhten Stoffgehalten nach § 8Abs. 2 Nr. 1 BBodSchG in Verbindung mit § 9Abs. 2 und 3, § 12 Abs. 10 sowie Anhang 2 Nr.4.1 BBodSchV,

6. Beurteilung der stofflichen Bodenbelastung imEinflussbereich von Emittenten (z.B. geplanteAnlagen nach UVPG),

7. Ursachenbezogene Bewertung von Einzelflä-chen anhand von Hintergrundwerten,

8. Ermittlungen zur Erfassung von schädlichenBodenveränderungen und Verdachtsflächennach § 5 LbodSchG und deren Abgrenzung,

9. Abwägungs- und Kennzeichnungsgrundlagefür besonders belastete Böden im Rahmen derBauleitplanung nach §§ 1, 5 und 9 BauGB.

Die wesentliche Grundlage für die genanntenAnwendungsbereiche ist die als Ergebnis der räum-lichen Interpolation erstellte stoffspezifischeErgebniskarte „geschätzte Stoffgehalte” (vgl.Tabelle 5.2/7), in der für jeden Stoff der geschätz-te Stoffgehalt flächendeckend dargestellt wird.Durch weitergehende Auswertungen können dieseErgebnisse für die o.g. Anwendungsbereichegenutzt und in Form von Auswertungskarten dar-gestellt werden. Digitale Bodenbelastungskartenstellen die Verbreitung von Schadstoffen in Bödenflächenhaft dar. Ausgangspunkt für digitaleBodenbelastungskarten sind Daten über dieStoffgehalte aus punktbezogenen Untersuchungenvon Oberböden natürlich entwickelter Bodenpro-file der Nutzungsarten Acker, Grünland und Wald.

Die überwiegend im Siedlungsbereich der Städtevorhandenen Böden unterliegen häufig Verände-rungen durch Ab- und Umlagerungen künstlicheroder technisch veränderter Substrate. Diese Bödenkönnen bei der Erstellung digitaler Bodenbelas-tungskarten mit der für naturnahe Nutzungen ent-wickelten Methode nicht berücksichtigt werden.Sie werden bei der Darstellung der Ergebnisse aus-gegrenzt. Für die flächenhafte Darstellung derstofflichen Belastung in Siedlungsbereichen wirdzurzeit eine Methode vom LUA entwickelt.

Boden 5.2


Für jeden Stoff werden die in Tabelle 5.2/7beschriebenen Karten erzeugt:

Karten Inhaltstandardisierte geschätzte flächenhafte Verteilung der Stoffgehalte, die um den SchwermetallgrundgehaltStoffgehalte sowie um den Einfluss durch Nutzung und Überschwemmung bereinigt sind.Schätzgüte Schätzgüte: gering, mittel oder hochgeschätzte Stoffgehalte flächenhafte Darstellung der geschätzten Stoffgehalte der Oberböden unter

Berücksichtigung von Schwermetallgrundgehalten sowie Nutzungs- und Überschwemmungseinfluss

Hintergrundwerte-Vergleich geschätzte Stoffgehalte, klassifiziert nach den Hintergrundwerten (s. Kap. 5.2.2)Untersuchungsbedarf Untersuchungsbedarf: wird durch Kombination der Karten „geschätzte

Stoffgehalte” und „Schätzgüte” erzeugt und anschließend klassifiziert (Untersuchungsbedarf: gering, mittel oder hoch)

Tabelle 5.2/7: Karten zur Erstellung digitaler Bodenbelastungskarten

Mit den Methoden zur Erstellung digitaler Boden-belastungskarten ist es prinzipiell möglich, aufvorhandene Daten aufzusetzen und je nach finanzi-ellen Möglichkeiten interaktiv die Qualität derErgebnisse zu verbessern. Geostatistisch betrachtetist ein Optimum erreicht, wenn kein weiterer Untersuchungsbedarf mehr ermittelt wird.

5

Abbildung 5.2/4: Arbeitsschritte zur Erstellung einerBodenbelastungskarte

Abgrenzung des Untersuchungsgebietes

Bereitstellung der Hard- und Software

Beschaffung und Bearbeitung derDaten- und Kartengrundlagen

Anzahl vorliegender Daten?hoch gering

Messnetzplanung

Untersuchungen

Datenerfassung

räumliche Interpolation der Daten

Ergebniskarte der geschätzten Stoffgehalte

Ermittlung des Untersuchungsbedarfs

kein Bedarf weiterer Bedarf

Messnetzplanung

Untersuchungen

Datenerfassung

Visualisierung und Auswertungen

��

Validierung der Daten über Stoffgehalte in Böden��

�

��

��

��

��

�

�

��

Die Kenntnis der flächenbezogenen stofflichen Be-lastung und ihrer Einflussfaktoren ermöglicht eine

d i f f e r e n -zierte Be-urteilungder Boden-belastun-gen undzusammenmit zusätz-lichen Da-ten überB o d e n e i -

genschaften und Belastungsursachen weitereAuswertungen der bereits vorhandenen Daten fürspezielle Fragen des Bodenschutzes.

Für die Erstellung der Bodenbelastungskarte wer-den die in Abbildung 5.2/4 genannten Arbeits-schritte durchgeführt.

Die für die Erstellung digitaler Bodenbelastungs-karten erforderlichen Module (FIS StoBo-Erfassungsbaustein, BBK-Datenbankbaustein undBBK-Rasterbaustein) werden den Kommunen der-zeit kostenfrei vom LUA zur Verfügung gestellt. Siesind auf einem leistungsfähigen PC unter den gän-gigen WINDOWS Betriebssystemen lauffähig.

5.2.3.2 Daten- undKartengrundlagen

Daten über Stoffgehalte in Böden vonNordrhein-Westfalen werden im Fachinforma-tionssystem Stoffliche Bodenbelastung (FIS StoBo)bereitgestellt (s. Kap.5.2.1). Darüber hinaus wirdgeprüft, welche Daten zusätzlich zu denen des FISStoBo für das Untersuchungsgebiet vorliegen undevtl. noch nicht in das FIS StoBo aufgenommenwurden. Hierzu zählen vor allem Daten aus Gut-achten oder neueren Untersuchungsprogrammen.

Für die Erstellung digitaler Bodenbelastungskar-ten geeignet sind nur die Daten, für die neben denAngaben der Stoffgehalte, die in Tabelle 5.2/8 auf-geführten Informationen (Metadaten und Meta-informationen) angegeben sind.

221



Tabelle 5.2/8: Angabe der Metadaten und Metainformationen die für punktbezogene Daten über Stoffgehalte inBöden im Rahmen der Erstellung digitaler Bodenbelastungskarten benötigt werden

Metadaten / MetainformationenIdentifikation Datum der Entnahme, eindeutige ProbennummerRaumbezug Rechtswert, Hochwert (siebenstellig)Bodenkundliche Begleitparameter pH-Wert, Skelettanteil, Bodenart (Körnung), Raumgewicht,

Gehalt an organischer SubstanzWeitere Begleitparameter aktuelle Nutzungsart, Entnahmetiefe / Horizontbezeichnung,

Ausgangssubstrat der Bodenbildung, Bodeneinheit nach BK 50(Bodentyp), Flusseinzugsgebiet, Lage im Überschwemmungsge-biet, Belastungsverdacht, Probenahmetechnik,Probenvorbereitung, Analysevorschriften mit Bestimmungsgrenzen

Tabelle 5.2/9: Daten- und Kartengrundlagen für die Erstellung digitaler Bodenbelastungskarten

Information Erläuterung, Beschaffung, AufbereitungHintergrundwerte siehe hierzu Kapitel 5.2.2Karte der Nutzungsarten Wird aus ATKIS (Amtliches Topografisch-Kartografisches Informations-System)

oder aus einer Realnutzungskartierung gewonnen. ATKIS-Daten liegen in NRWflächendeckend vor

Karte der Schwermetall- Wird aus der digitalen Bodenkarte (BK 50 dig) und geologischen Karten grundgehalte oberflächen- abgeleitet. Daten zu Schwermetallgrundgehalten werden in einer Datenbank naher Gesteine des GLA vorgehalten Karte der Über- Wird u.a. aus analogen Vorlagen zu gesetzlich festgelegten Überschwem-schwemmungsgebiete mungsgebieten, aus der Bodenkarte und aus historischen Karten abgeleitet

und digital aufbereitetTopografische Karten / Hintergrundinformationen bei der Messnetzplanung, Geländearbeit und Deutsche Grundkarte Darstellung der Ergebnisse, liegen flächendeckend digital vorAltlast-Verdachtsflächen In digitalen Bodenbelastungskarten durch Symbol dargestellt, weitere

Angaben können Datenbanken entnommen werdenEmittentenstandorte In digitalen Bodenbelastungskarten durch Symbol dargestellt, weitere

Angaben können Datenbanken (z. B. Emissionskataster) entnommen werden,ggf. digital aufzubereiten

Klärschlamm- Von den kommunalen Gebietskörperschaften in Klärschlammkatastern erfasst verwertungsflächen und bei einigen Kommunen in Karten vorliegend, ggf. digital aufzubereitenBergbaugebiete, Halden Erfassung von Bergbaugebieten, Tage-, Bergehalden und oberirdisch und Erzgänge austretenden Erzgängen, ggf. digital aufzubereitenImmissionen im LUA liegen umfangreiche Ergebnisse aus Staubniederschlagsdaten vor, die

ggf. digital aufzubereiten sind

Um die Daten sachgerecht einschätzen zu können,sind zudem Metainformationen erforderlich, mitdenen die Datenerhebung (Untersuchungspro-gramm) inclusive Beschreibung der Probenahme-technik und Analysevorschriften dokumentiert ist.

Vorliegende Daten über Stoffgehalte in Böden wer-den für die Erstellung der digitalen Bodenbe-lastungskarten zusammengeführt, in eine Daten-bank eingestellt und hinsichtlich ihrer Eignunggeprüft (Validierung). Die Aussagen der Ergebnis-karten sind maßgeblich von der Qualität der einge-setzten Daten abhängig. Die Daten werden im Ge-genzug wieder in das FIS StoBo eingestellt. Sieerhalten dabei den Qualitätsvermerk „für die Erstel-lung digitaler Bodenbelastungskarten geeignet“.

Die der Tabelle 5.2/9 sind weitere Daten- undKartengrundlagen angegeben, die für die Erstellungdigitaler Bodenbelastungskarten benötigt werden.

222

5.2.3.3 BeispielhafteAuswertungen

Die Methoden zur Erstellung digitaler Bo-denbelastungskarten wurden in vier Untersu-chungsgebieten getestet. Die Daten wurden denbetroffenen Kommunen zusammen mit denSoftwaremodulen übergeben.

In den Karten 5.2/6 und 5.2/7 werden am Beispielder Stadt Neuss Ergebnisse für ein Untersuchungs-gebiet vorgestellt.

Boden

5

5.2


Karte 5.2/6: Digitale Bodenbelastungskarte der Stadt Neuss, Darstellung der geschätzten Bleigehalte in Oberböden

Karte 5.2/7: Digitale Bodenbelastungskarte der Stadt Neuss, Darstellung der geschätzten Zinkgehalte in Oberböden

< 100 mg/kg

100-200 mg/kg

200-300 mg/kg

300-400 mg/kg

400-500 mg/kg

500-600 mg/kg

600-700 mg/kg

>700 mg/kg

< 100 mg/kg

100-200 mg/kg

200-300 mg/kg

300-400 mg/kg

400-500 mg/kg

500-600 mg/kg

600-700 mg/kg

>700 mg/kg

223


Im Rahmen desFörderprogramms

„Maßnahmen zumBodenschutz”fördertdas Land NRW u.a.Untersuchungen zur

großräumigenErmittlung von

Verdachtsflächen aufschädliche

Bodenveränderungen.


Die Karten stellen die geschätzten Blei- und Zink-gehalte in Oberböden der Stadt Neuss flächenhaftdar. Berücksichtigt wurden die EinflussgrößenSchwermetallgrundgehalte oberflächennaher Ge-steine, Nutzung und Überschwemmung. DieStoffverteilungen zeigen ein regelhaftes Bild. DerWesten und Süden des Untersuchungsgebietesweist demnach Zinkgehalte auf, die im Durch-schnitt unterhalb von 200 mg/kg liegen. Die Blei-gehalte liegen im Durchschnitt unter 100 mg/kg.Höhere Konzentrationen in Oberböden zeigen sichhauptsächlich im Bereich des Hafens sowie in denÜberschwemmungsgebieten des Rheins, der Erftund des Norfbaches. Neben den anthropogenenQuellen wie Abwassereinleitungen und Emissionenaus Gewerbe- und Industriebetrieben gelten auchmetallreiche (= erzhaltige) Sedimente als Ursachefür die Anreichung in den Auenbereichen. EineAuffälligkeit der Zinkgehalte bildet ein Gebiet imSüdosten der Stadt. Dabei handelt es sich um denStandort einer ehemaligen Zinkhütte. Die höherenZinkgehalte in den Oberböden sind im Wesent-lichen auf Depositionen zinkhaltiger Stäubezurückzuführen.

5.2.3.4Förderprogramm „Maßnahmen zumBodenschutz“

Mit dem Förderprogramm „Maßnahmen zumBodenschutz” wird seit Ende 1997 die Erstellungvon digitalen Bodenbelastungskarten in denKreisen und kreisfreien Städten durch das Landgefördert (vgl. „Richtlinien über die Gewährungvon Zuwendungen für Maßnahmen des Boden-schutzes”des MURL vom 18.12.1998).

In der Anlage 3 der Richtlinien sind Vorgaben zurErstellung digitaler Bodenbelastungskarten ange-geben, da zunächst Untersuchungsmaßnahmen zurgroßräumigen Ermittlung und Bewertung vonVerdachtsflächen auf schädliche Bodenverände-rungen (i.S.d. § 2 BBodSchG) im Vordergrund ste-hen. Weitere detaillierte Ausführungen hierzu sindin dem Merkblatt „Leitfaden zur Erstellung digi-taler Bodenbelastungskarten” des Landesumwelt-amtes enthalten.

224

5.2.3.5 Ausblick

Digitale Bodenbelastungskarten liefern dienotwendigen Grundlagen für die Beurteilungschädlicher Bodenveränderungen natürlicher Bö-den mit land- oder forstwirtschaftlicher Bodennut-zung. Sie zeigen die stofflichen Belastungen mitSchwermetallen oder organischen Schadstoffenwie PAH oder PCB flächendeckend auf. Damit sindwertvolle Grundlagendaten auch für den vorsor-genden Bodenschutz gegeben.

Das recht aufwändige Verfahren integriert dabeibereits vorhandene Erkenntnisse und Untersu-chungen mit sehr zielgerichteten ergänzendenUntersuchungen. Alle Ergebnisse stehen für viel-fältige Anwendungen in den Fachverwaltungendigital und in Kombination mit Geoinformations-systemen als Informationssystem zur Verfügung.Gerade die breite Palette der möglichen Anwen-dungen eröffnet noch weitere Perspektiven hin-sichtlich ihrer zukünftigen Nutzung. Berichte ausKommunen, die Teilergebnisse oder vollständigeSysteme bereits im Einsatz haben, sind durchwegpositiv.

Im Siedlungsbereich der Städte sind für Fragen desBodenschutzes (z.B. aufgrund der Bodenschutzge-setzgebung) oder für Planungszwecke (z.B. Bau-leitplanung) im Vergleich zum Außenbereich ande-re Nutzungen, z.B. Kleingärten, Park- und Frei-

Digitale Bodenbelastungskarten können von denkreisfreien Städten und Kreisen des Landes NRWaufgestellt werden. Für das Antragsverfahren ist inden Richtlinien vorgegeben, dass Zuwendungsan-träge vom Antragsteller (Kreise/ kreisfreie Städte)an die Bezirksregierungen gestellt werden. Die Be-zirksregierung prüft den Antrag und stellt ggf. denZuwendungsbescheid aus. Sie kann auch das zu-ständige Staatliche Umweltamt im Einzelfall mitder fachlichen Prüfung des Antrages beauftragen.

Es ist davon auszugehen, dass die Kommunenzukünftig schrittweise digitale Bodenbelastungs-karten erstellen werden.

Boden

5

5.3


zeitanlagen, Kinderspielflächen, Wohngebiete, In-dustrie- und Gewerbegrundstücke von Bedeutung.Außerdem weisen Böden auf diesen Flächen häufiggestörte Bodenprofile mit anthropogen Prägun-gen und kleinräumigen Stoffeinträgen (z.B. durchlokale Emittenten oder durch Auffüllungen undUmlagerungen von Bodenmaterial) auf.

Bisher können Siedlungsbereiche mit Nutzungenauf gestörten Böden auf Grundlage der Methodeder Stadtbodenkartierung im Maßstab 1:5.000kartiert werden, um den Aufbau, die Zusammenset-zung und die Eigenschaften der Böden zu erfassen.Eine Darstellung ihrer stofflichen Belastung mitSchwermetallen oder anderen Stoffen liegt bishernicht vor. Dagegen steht der Wunsch für planungs-relevante Fragestellungen ebenfalls ein Instrumentwie die digitale Bodenbelastungskarte zur Verfü-gung zu haben.

In einem nächsten Schritt ist zu prüfen, ob diePrinzipien der bisherigen Methode zur Erstellungdigitaler Bodenbelastungskarten auch für denSiedlungsbereich anwendbar sind. Dabei müssenzwei Fragen im Vordergrund stehen. Einmal gehtes um die Abgrenzung und Zusammensetzung derAusgangssubstrate, zum anderen sind im Einklangmit der Bodenschutzgesetzgebung Wirkräume fest-zulegen, für welche die stoffliche Belastungbestimmt werden soll. Wegen der Komplexität die-ser Fragen wird der Maßstab einer Bodenbelas-tungskarte für den Siedlungsbereich viel größersein müssen als bei den bisher betrachteten Böden.Für die angestrebten Anwendungen sollte derMaßstab 1:5.000 Grundlage der Erhebung undDarstellung sein.

5.3.1Konzept undMessstellenübersicht

Die Verwitterung unterschiedlicher Ge-steinsmaterialien unter verschiedenen Klimaten so-wie sekundäre Umlagerungen prägen die Vertei-lung von Bodenformen sehr unterschiedlicherEigenschaften. Böden erwiesen sich bisher gegenü-ber anthropogenen Belastungen in unterschiedli-chem Maße resistent bzw. störempfindlich. Frag-lich ist, für welche Böden irreversible Minderun-gen ihrer Leistungen als Sickerwasserfilter undPflanzenstandort bereits eintraten oder bevorste-hen oder nach Entlastung regenerative Prozesseschon wieder überwiegen.

Das Konzept der Bodendauerbeobachtung aufbestimmten Flächen in NRW (BDF NRW) verfolgtdas Ziel, über belastungsbedingte Bodenänderun-gen zu informieren, bevor intolerable Einbrücheder Bodenqualität bzw. irreversible Verluste vonBodenfunktionen entstehen. Das Auswahlverfah-ren für BDF muss in jedem Fall das a priori Wissensowohl hinsichtlich der Funktionen von Böden alsauch hinsichtlich deren Belastbarkeit und derzukünftig noch zu erwartenden Belastung nutzen.Als Belastungen im Vordergrund stehen hierEinträge aus der Luft von in Böden reagierendenSäuren (aus SOx, NOx) und von in Böden akkumu-lierenden Schwermetallen und persistenten organi-schen Schadstoffen. Standorte, an denen markanteSchäden in vergleichbar kurzer Zeit am ehesten zuerwarten sind, haben bei der Auswahl von BDF diehöchste Priorität. Relevanz steht hier vor der Re-präsentanz, wie sie im BDF-Konzept der Sonder-arbeitsgruppe Informationsgrundlagen Boden-schutz (SAG) prioritär gefordert wird. Das Reprä-sentanzkriterium kommt bei der konkreten Unter-suchungsplanung und bei der Bewertung derErgebnisse zum Tragen.

5.3Bodendauer-beobachtung in NRWLangfristige Trends von Bodenbelastungen undderen Auswirkungen

225



Karte 5.3/1: Standorte der Bodendauerbeobachtung in NRW

Bodendauerbeobachtung in NRWStandorte der MessstationenStand: Juli 200

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Boden 5.3


Für entsprechende Trenduntersuchungen wurdenexemplarisch BDF-Standorte dort ausgewählt, woBöden Belastungen gegenüber noch besondersexponiert sind und zudem wegen typischer natürli-cher Ausstattung und Vorbelastung hinsichtlichQualitätsverlusten besonders disponiert erschei-nen. Die Lage und eine Kurzcharakterisierung derBDF-Standorte kann der Karte 5.3/1 entnommenwerden.

5

5.3.2BelastungsbedingteTrends boden-physikalisch-/-chemischer Parameter

5.3.2.1Belastung durchakkumulierendeSchadstoffe

Am Beispiel der Schwermetallniederschlägeauf 1 km2-Flächen in Duisburg soll die Methodikder Abschätzung der Belastung durch den andau-ernden Eintrag akkumulierender Schadstoffeerläutert werden: Basierend auf Eintragsdatenwerden die längerfristigen Auswirkungen derDepositionen abgeschätzt. Höhere Zuwächse derGehalte persistenter Stoffe in Böden sind hier nachvorliegenden Niederschlagsdaten nur noch an

%µgPb /kg · 100atoler. n. TA Luft

250

200

150

100

50

0

100 %

50 %

0 %<62,5 125 250 500 1000 2000 >2000

mg Pb/kg

Klassen der Bleiniederschläge in µg/m2 · d

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,0

100 %

50 %

0 % <1 2,5 5 10 20 40 >40

%µgCd/kg · 100atoler. n. TA Luft

mg Cd/kg

Klassen der Cadmiumniederschläge in µg /m · d

1,5

1,0

0,5

0,0

100 %

50 %

0 %<0,2 0,5 1 2,5 5 10 >10

mgTl/kg

%µgTl/kg · 100a

Klassen der Thalliumniederschläge in µg Tl/m2 · d

150

100

50

0

100 %

50 %

0 %<0,1 0,25 0,4 0,55 0,7 0,85 1

g Staub/kg

%gStaub/kg · 100a

Klassen der Staubeinträge in g/m2 · d

Abbildung 5.3/1: Verteilung der Schwermetallniederschläge (µg/m2·d) in 230 1km2-Flächen in Duisburg in % Häufigkeit und daraus berechnete Schwermetallanreicherungen in mg Schwermetall/kg Boden (365 kgBoden/m2)

227



5.3.2.2 Belastung durch in Böden reagierende Stoffe

Wie sich Säureeinträge in Waldbödenauswirken, hängt wesentlich von den Reaktionenmit den bodeninternen Puffersystemen (den Basen-vorräten) ab und lässt sich nicht wie bei persistentenStoffen (Schwermetallen, organischen Stoffen) über

wenigen Belastungsschwerpunkten zu erwarten.Relevante Belastungen der Böden alleine durchderzeitige Blei-, Cadmium- und Thalliumnieder-schläge wären demnach nach einer 100-jährigenEinwirkungsdauer in unter 5 % des untersuchtenBelastungsgebiets von 230 km2 zu erwarten (s. Abb. 5.3/1). Entsprechende Vorbelastungen derBöden verkürzen diese „tolerierbare“ Einwir-kungsdauer in Abhängigkeit von der Schwerme-tallmobilität und der Bodennutzung. Da Minde-rungsmaßnahmen an diesen Belastungsschwer-punkten schon greifen, dienen die 4 hier eingerich-teten BDF zusammen mit dem flächendeckendenNiederschlagsmessnetz zunehmend der Erfolgs-kontrolle.

228

0

200

400

600

800

1 00

0

1 20

0

1 40

0

1 60

0eq

/ha

0

50

100cm Tiefe VEL Fichte BE-Podsol

SCH Buche 2 basenarme BEGLI Buche basenärm. BESCH Buche 1 basenreiche BE

Abbildung 5.3/2: Basenvorräte der Feinerde vonBöden auf BDF in NRW

die Mischungsrechnung abschätzen. Dementspre-chend wurde bisher an 12 Forststandorten mit Bö-den sehr unterschiedlicher Basenvorräte BDF einge-richtet. Die Spannweite dieser Basenvorräte wird in

5 lab. Tonmin.

4 Smektit, basenarm

3 Al-Vermiculit

2 Chlorit, Vermiculit

1 Smektit, basenreicher

25

10306090

0 % 50 % 100 %

cm Tiefe

SCH, Buche 2 (erhöhte Sandsteinanteile)

5 lab. Tonmin.

4 Smektit, basenarm

3 Al-Vermiculit



25

10306090

0 % 50 % 100 %

cm Tiefe

VEL, Braunerde-Podsol

5 lab. Tonmin.

4 Smektit, basenarm

3 Al-Vermiculit



25

10306090

0 % 50 % 100 %

cm Tiefe

SCH, Buche 1, basenreiche Braunerde

5 lab. Tonmin.

4 Smektit, basenarm

3 Al-Vermiculit



25

10306090

0 % 50 % 100 %

cm Tiefe

GLI, basenarme Braunerde

Abbildung 5.3/3: Tonmineralentwicklung und -anteile in % von Ton und Tonanzeile in % bezogen auf Feinerde inden Böden von Bodendauerbeobachtungsflächen (BDF) in NRW

Boden 5.3

5


5.3.2.3 Auswertung undweiteres Vorgehen

Die Auswertung der bisher erhobenen Da-ten gilt der Zustandsbeschreibung der Böden alsPflanzenstandort, der Sicherung von Messwertdif-ferenzen und von Trends noch im Vorsorgebereich,sowie der Bestimmung des jeweiligen Untersu-chungsturnus. Beim weiteren Vorgehen ist unterden Gesichtspunkten der Relevanz und der Reprä-sentanz die Notwendigkeit weiterer BDF zu prü-fen. Hierzu können unter anderem Ergebnisse derBodenuntersuchungen von 500 Messstellen derBodenzustandserfassung im Wald (BZE) NRW her-angezogen werden.

Abbildung 5.3/2 dargestellt. Die Folgen der Umset-zung in Waldböden eingetragener Säuren werdenerfasst durch Änderungen 1. der Sickerraten von Basen, an ausgewählten

Standorten, die wegen der jahreszeitlichenGänge mit hoher zeitlicher Auflösung gemessenwerden müssen,

2. der Zusammensetzung der mit der Bodenlösungkorrespondierenden Austauschkationen und

3. der Komponenten des Bodenmineralbestandes dieBasen in unterschiedlichen Raten nachliefern.Insbesondere die Entwicklung der Tonmineralbe-stände bis hin zu labilen Formen (s. unterschied-lich basenhaltige Böden der Abb. 5.3/3) dürftehier ein sensibler Anzeiger für Trends der Ver-sauerung von Böden sein. Mit Hilfe vorliegenderDaten kann die Übertragbarkeit von Modellenüberprüft werden, mit denen die Basenfreisetzungaus Bodenmineralen prognostiziert und dement-sprechend bodenverträgliche Säureeintragsratenabgeleitet werden können.

Detailliertere Angaben zu Verfahren und Methodikerfolgen mit der Vorstellung und Bewertung derLaborergebnisse von bisher untersuchten BDF.

5.3.3 Erhebung boden-biologischer Parameter

Die Bodenorganismen sind wesentlicheBestandteile von Böden. Durch den Abbau derorganischen Substanz und ihren Umbau im Wegeder Humifizierung tragen sie entscheidend zurAufrechterhaltung ausgewogener Stoffkreisläufein Böden bei und sichern nachhaltig die Funktionvon Böden als Nährstoffspeicher und -quelle sowiebei der Bindung und dem Abbau von Schadstoffen.Die Ausprägung der Bodenorganismengesellschaf-ten hängt entscheidend von den vorherrschendenStandort- und Belastungsfaktoren wie z. B. Tempe-ratur, Feuchte, Bodenreaktion, Nährstoffversor-gung, Schadstoffbelastung oder mechanischer Be-lastung ab. Bodenorganismen können also alsIndikatoren für Bodenveränderungen dienen.

Daher wird im Rahmen der Bodendauerbeobach-tungsprogramme von Bund und Ländern die Ein-beziehung bodenbiologischer Untersuchungenempfohlen.

In NRW ist die Ermittlung von langfristigen Ver-änderungen der Lebensraum- und Stoffumsatz-funktionen von Böden infolge belastungsspezifi-scher Einflüsse auf besonders empfindlichen bzw.besonders belasteten Böden ein wesentlicher Be-standteil des Konzeptes zur Bodendauerbeob-achtung (s. Kap. 5.3.1).

Hierzu werden bodenmikrobiologische und boden-zoologische Untersuchungen auf den BDF durch-geführt. Der methodische Ansatz ist die Beobach-tung auf ökosystemarer Ebene, d. h. mittels inte-grativer Beobachtungsparameter. Um möglichstfrühzeitig und sicher Veränderungen erfassen zukönnen, werden nur ausgewählte, empfindlicheIndikator-Parameter bearbeitet. Damit könnendie bodenbiologischen Parameter als „Frühwarn-system“ für Bodenzustandsveränderungen undBodenbelastungen fungieren, die einen ggf. beste-henden belastungsbedingten Veränderungsdruckauf die Böden früher als durch bodenkundlicheAnsprache möglich anzeigen.Aus dem Bereich der Bodenmikrobiologie sind hieraus praktischen Gründen gegenwärtig ausschließ-lich Funktions-Parameter geeignet. Konkret wirddie Bodenatmung als universeller Summenparame-

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Umwelt NRW Daten und Fakten


ter mikrobieller Stoffumsatzleistungen in Bödengemessen. Dabei werden jährlich die aktuellen undpotenziellen Bodenatmungsleistungen, d. h. dieStoffabbauleistungen der Bodenmikroorganismenohne und mit einer Stimulierung durch Nährstoff-zufuhr, in Bodenproben von den Standorten derBDF bestimmt. Eine langfristige, gerichtete Ver-änderung realer oder potenzieller Abbauleistungenoder auch des Verhältnisses zueinander können alsStressindikatoren ausgewertet werden.

Bei der Bodenfauna ist bei einigen Bodentiergrup-pen der Stand des Wissens so weit fortgeschritten,dass eine Erfassung auf Artniveau und damit exem-plarisch für die Zersetzergesellschaft eine Erfas-sung der Struktur der Lebensgemeinschaften mög-lich ist. Diese faunistischen strukturellen Parame-ter integrieren über längere Zeiträume alle Ein-flussfaktoren und sind bei ausreichendem Kennt-nisstand über die betreffenden Tiergruppen beson-ders sensible Parameter für Bodenzustandsverän-derungen.

Auf den BDF in NRW werden als zentrale Tier-gruppen der Zersetzergesellschaft die Regenwür-mer und ihre kleinen Verwandten, die Kleinringel-würmer (Enchytraeiden) untersucht. Dazu werdenin einem Turnus von 5 Jahren für beide Tiergrup-pen jeweils die Artenzusammensetzung und dieDominanzstruktur ihrer Lebensgemeinschaftenerfasst und in engem Vergleich zu den vorherr-schenden Standort- und Belastungsfaktorenbewertet. Da die Abhängigkeiten der einzelnenArten von den Standort- und Belastungsfaktoren

230

gut bekannt sind, sind sie ein geeignetes Indikator-system für Bodenveränderungen und -belastungen.Dies ist z. B. für Verschiebungen der Artenzusam-mensetzung innerhalb von Waldboden-Zersetzer-gesellschaften als Folge von Säureeinträgen mehr-fach nachgewiesen.

Da die bodenbiologischen Untersuchungen aufBDF in NRW erst seit 1 bis 3 Jahren laufen, liegenzurzeit zwar für die meisten Flächen die Zustands-erhebungen vor, es können bei dem genanntenUntersuchungsturnus von 1 bzw. 5 Jahren selbst-verständlich aber noch keine Ergebnisse über lang-fristige Veränderungen dargestellt werden.

Das Konzept der Bodendauer-beobachtung auf ausgewähltenFlächen in NRW (BDF NRW)besteht darin, langfristige Trendsder physikalisch, chemisch undbiologisch messbaren Bodeneigen-schaften aufzuzeigen. Die Mes-sungen werden vorrangig anStandorten durchgeführt, an denenBelastungen erkennbar sind, dienachteilige Entwicklungen erwar-ten lassen und damit möglicher-weise Minderungsmaßnahmenerfordern. BDF dienen nachEntlastungsmaßnahmen zuneh-mend der Erfolgskontrolle.

Boden

231

5.3

5


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Die zunehmendeBeanspruchung von Böden durch Wirtschaft und ... 5.pdf · Die zunehmendeBeanspruchung von Böden durch Wirtschaft und Gesell-schaft erfordert unter dem Gesichtspunkt