Arsen ist ein zu den Halbmetallen zählendes, ubiquitäres und toxisch wirkendes Element. Es kommt in der Natur weit verbreitet in verschiedenen Mineralisationen als Arsensulfid bzw. -oxid und als Kupfer-, Nickel- und Eisenarsenat vor. Der durchschnittliche As-Gehalt der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 2 mg/kg. In der Fachliteratur werden As-Gehalte 20 mg/kg als Normalgehalte beschrieben, wobei die mittleren Gehalte etwa 5 mg/kg betragen. Unter den toxisch wirkenden Elementen kommt dem Arsen auf Grund seiner großflächigen Verbreitung erhöhter Gehalte in sächsischen Böden eine besondere Bedeutung zu. Die Ursachen sind zweifellos in der geochemisch-metallogenetischen Spezialisierung der Fichtelgebirgisch Erzgebirgischen Antiklinalzone zu suchen. Der flächenbezogene mittlere As-Gehalt der Hauptgesteinstypen (petrogeochemische Komponente) beträgt ca. 13 mg/kg. Eine besondere Bedeutung erlangt im Erzgebirge die chalkogene Komponente. Neben der Elementanreicherung in der Vererzung selbst, die Gegenstand des Bergbaus war, kam es darüber hinaus zu einer großflächigen Beeinflussung der Nebengesteine bzw. deren Verwitterungsprodukte (primäre und sekundäre geochemische Aureole). Bei der anthropogenen Beeinflussung der natürlichen Böden sind vor allem die Erzaufbereitungsanlagen und die Emissionen der Buntmetallhütten zu nennen. Während in den Oberböden Nord- und in Teilen Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (As-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen infolge der höheren petrogenen As-Komponente zu einer relativen Anreicherung. Bedeutende regionale Anomalien befinden sich vor allem im Freiberger Raum (Osterzgebirge), dem bedeutendsten Standort des Bergbaus und der Verhüttung polymetallischer Erze, sowie im Westerzgebirge (Raum Aue - Ehrenfriedersdorf). Die große Extensität und Intensität der Verbreitung von As-Mineralen in den polymetallischen-, Zinn-Wolfram- und Bi-Co-Ni-Ag-U-Erzformationen sowie ihre Verhüttung führten zu großflächigen geogenen und anthropogenen Anreicherungen. Getrennt werden beide Bereiche durch die Nordwest-Südost streichende Flöha-Zone, einem Bereich, in dem kaum Erzmineralisationen auftreten und somit die chalkogene Komponente nur selten entwickelt ist. Großflächig erhöhte As-Gehalte in Böden der Vorerzgebirgssenke (Zwickau - Chemnitz) sind auf die geochemisch spezialisierten Rotliegendsedimente (u. a. Abtragungsprodukte des Erzgebirges) zurückzuführen. Besonders hohe As-Gehalte sind in den Auenböden der Freiberger Mulde, Zschopau, Zwickauer Mulde und der Vereinigten Mulde verbreitet. Durch den geologischen Prozess der Abtragung von Böden aus den erzgebirgischen Lagerstättengebieten sowie anthropogenen Einträgen durch die Erzaufbereitung und Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu einer ständigen As-Anreicherung in den Auenböden. Infolge der beschrieben geogenen und anthropogenen Prozesse werden im Erzgebirge und in den Auenböden des Muldensystems die Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Arsen z. T. flächenhaft überschritten.
In den Jahren 1975 – 1986 wurden durch die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) auf dem damaligen Staatsgebiet der Bundesrepublik Deutschland sowie durch das Zentrale Geologische Institut (ZGI) der damaligen DDR im Bereich der an der Erdoberfläche anstehenden bzw. gering von Känozoikum überdeckten präoberpermischen Grundgebirgseinheiten im Südteil der ehemaligen DDR ca. 98.000 Wasser- und 87.500 Sedimentproben aus Bächen und Flüssen entnommen und geochemisch untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden u.a. im „Geochemischen Atlas Bundesrepublik Deutschland“ (Fauth et al., 1985) und im „Abschlussbericht zur vergleichenden Bewertung der Rohstofführung in den Grundgebirgseinheiten der DDR“ (Röllig et al., 1990) dokumentiert. Bei den im Rahmen dieser Untersuchungen erhobenen geochemischen Daten handelt es um in ihrer hohen Probenahmedichte einzigartige flächendeckende geochemische Aufnahmen eines Großteils des Gebietes der heutigen Bundesrepublik Deutschland. Alle späteren geochemischen Untersuchungen (Geochemischer Atlas 2000 sowie im Rahmen von GEMAS und FOREGS) wurden mit einer ungleich geringeren Probenahmedichte durchgeführt. Diese wertvollen und unwiederbringlichen Daten sind seit ihrer digitalen Aufbereitung und Bereitstellung in den Jahren 2022 (Geochemischen Atlas Bundesrepublik Deutschland) und 2023 (Geochemische Prospektion in den Grundgebirgseinheiten im Südteil der ehemaligen DDR) über das Geoportal der BGR allgemein verfügbar. Eine direkte Vergleichbarkeit der für die beiden Teilgebiete bereitgestellten Karten ist jedoch aufgrund der Unterschiede in den bei den Untersuchungen eingesetzten Analysenverfahren (untersuchtes Elementspektrum, Analysenqualität, Bestimmungsgrenzen, …) nicht gegeben. Für einen Teil der untersuchten Elemente und Parameter ist jedoch bei entsprechenden Anpassungen (Bestimmungsgrenzen, darstellbare Gehaltsbereiche, Klasseneinteilung der Kartenlegenden, …) eine zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse dieser in ihrer hohen Belegungsdichte einzigartigen geochemischen Untersuchungen möglich. Solche zusammenfassenden Darstellungen werden nun über das Geoportal der BGR erstmals bereitgestellt. Der WMS zeigt die Verteilung der gemessenen Elementgehalte und Parameter für jedes Element bzw. jeden Parameter in jeweils vier verschiedenen farbigen Punkt- und Isoflächenkarten.
Cadmium verdient unter den Schwermetallen besondere Beachtung, da seine Toxizität für Tiere und Menschen erheblich größer als die anderer Schwermetalle ist. Als Akkumulationsgift wird es im Körper angereichert und kann dort über Jahrzehnte verbleiben. Auf Grund seiner chemischen Verwandtschaft zum Zink kommt es fast ausschließlich mit diesem vor, insbesondere in allen zinkführenden Mineralen (u. a. Zinkblende, Galmei) und Gesteinen. Die durchschnittliche Cd-Konzentration der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 0,1 mg/kg, in Böden finden sich Gehalte in der Regel 0,50 mg/kg. Im Gegensatz zu As und anderen Schwermetallen (z. B. Cr, Ni) ist in den oberflächennah anstehenden sächsischen Hauptgesteinstypen keine geochemische Spezialisierung auf Cd nachweisbar. Die petrogeochemische Komponente liegt im Bereich des Clarkwertes um 0,1 mg/kg. In den Erzlagerstätten ist Cd vor allem an die Zinkerze der polymetallischen hydrothermalen Gänge und teilweise an die Skarnlagerstätten und stratigen-stratiformen Ausbildungen gebunden (chalkogene Komponente). Seit Beginn der Industrialisierung gelangt Cadmium über die Emissionen der Buntmetallhütten, die Verbrennung von Kohlen und Erdöl und in jüngerer Zeit über Galvanotechnik, Müllverbrennung, Düngemittel, Klärschlämme und Komposte anthropogen in die Umwelt. Während in den Oberböden Nord- und Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (Cd-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen zu einer relativen Anreicherung. Eine Abhängigkeit vom Tongehalt ist insofern festzustellen, dass die sandigen Substrate gegenüber lehmigen Substraten etwas niedrigere Cd-Gehalte aufweisen. Auf Acker- und Grünlandstandorten sind im Vergleich zu den Waldstandorten im Oberboden höhere Cd-Gehalte anzutreffen, da infolge der sehr niedrigen pH-Werte unter Forst eine Cd-Mobilisierung und Verlagerung in größere Bodentiefen stattfindet. Besonders hohe Cd-Belastungen befinden sich im Freiberger Raum, die durch die geogene Cd-Anreicherung bei der Bildung buntmetallführender Erzgänge aber vor allem anthropogen durch die Verhüttung von Zinkerzen verursacht werden. Die höchsten Gehalte sind in den Oberböden in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte sowie in geringeren Konzentrationen östlich davon (in Hauptwindrichtung) festzustellen. Andere Lagerstättengebiete mit Zinkverzungen im Westerzgebirge und in der Erzgebirgsnordrandzone weisen nur schwach erhöhte Gehalte auf. Eine besondere Stellung bei der Belastung mit Cadmium nehmen die Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde ein. Durch die Abtragung von Böden mit geogen verursachten Anreicherungen im Einzugsgebiet und den enormen anthropogenen Zusatzbelastungen durch die Erzaufbereitung und die Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu hohen Cd-Anreicherungen. In den Auenböden der Elbe und Zwickauer Mulde treten dagegen deutlich niedrigere Gehalte auf. Die geogenen und anthropogenen Prozesse führen im Freiberger Raum und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu flächenhaften Überschreitungen der Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Cadmium.
Die Gefahrenhinweiskarte Niedersachsen 1 : 50 000 - Setzungs- und Hebungsempfindlicher Baugrund (ISHB50) ) ist aus der Geologischen Karte 1 : 50 000 (GK50) und der Ingenieurgeologischen Karte 1 : 50 000 (IGK50) abgeleitet, langjährige regionale Erfahrungen sowie bodenmechanische Analytik sind bei der Erstellung der Karte berücksichtigt. Die Karte zeigt die räumliche Verbreitung der verschiedenen setzungs- und hebungsempfindlichen Baugrundtypen bis in 2 m Tiefe. Darunter liegende Schichten lassen sich aus der GK50 und der IGK50 nicht ableiten. Hierfür kann die Bohrdatenbank des LBEG weitere Informationen und Daten liefern. Mit Hilfe von Kriterien und Regeln wird die Beschaffenheit, Zusammensetzung, Entstehung der geologischen Einheit sowie deren bodenmechanische Steifigkeit, Festigkeit und Wasserempfindlichkeit als Baugrund im Hinblick auf die Setzungs- und Hebungsempfindlichkeit bewertet. Geologische Einheiten mit ähnlichen Eigenschaften werden zusammengefasst. Gebiete mit lastabhängigen Setzungen im Erwartungsbereich von gut tragfähigem Baugrund sind entsprechend ausgewiesen. 1.) große Setzungsempfindlichkeit u.a. aufgrund hoher organischer Anteile und/oder flüssiger bis weicher Konsistenz 2.) mittlere bis große Setzungsempfindlichkeit aufgrund sehr geringer Steifigkeit (fluviatile, brackische, marine Sedimente wie z.B. Klei) 3.) geringe bis mittlere Setzungsempfindlichkeit aufgrund geringer Steifigkeit wie z.B. Lößlehm, Auelehm (marine, brackische und fluviatile Sedimente) 4.) geringe bis große Setzungsempfindlichkeit und geringe bis große Setzungsdifferenzen aufgrund wechselnder Steifigkeiten 5.) geringe bis mittlere Setzungs-/Hebungsempfindlichkeit von Ton und Tongesteinen durch Schrumpfen/Quellen (Wassergehaltsänderungen), Hebung durch Kristallisationsdruck (infolge Pyritverwitterung/Gipsbildung) 6.) hebungsempfindlich (Volumenzunahme) bei Wasserzutritt durch Umwandlung von Anhydrit in Gips 7.) senkungsempfindlich aufgrund der Löslichkeit von Gips bei Wasserzutritt 8.) übliche lastabhängige Setzungen gut tragfähiger Locker- und Festgesteine Aus den Baugrundtypen können generelle Hinweise zu Setzungen und Hebungen entnommen sowie gezielte projektbezogene Untersuchungen geplant werden. Hebungserscheinungen sind bisher nur in wenigen Fällen, meist in Folge der Quelleigenschaften von Tonen beobachtet worden. Hebung in Folge von Gipskristallwachstum im Verwitterungsbereich von Tonsteinen ist nur in Einzelfällen beobachtet worden. Die IHSB50 kann keine Baugrunduntersuchungen gemäß DIN EN 1997-2:2010-10, DIN EN 1997-2/NA:2010-12 und DIN 4020:2010-12 ersetzen.
Seit langem ist bekannt, dass sich Böden mehr oder weniger schnell verändern. Manche dieser Veränderungen haben natürliche Ursachen. Andere wiederum sind auf Bodenbelastungen zurückzuführen, die der Mensch direkt oder indirekt verursacht. Hierzu gehören zum Beispiel die Stoffeinträge über Niederschlag und Staub (Säuren, Nährstoffe, Schwermetalle, Radionukleide, organische Schadstoffe usw.). Aber auch der Land- oder Forstwirt verändert die Böden seit eh und je durch Kultivierung und Nutzung. Die weitaus meisten dieser Prozesse laufen sehr langsam und für die menschlichen Sinne nur schwer wahrnehmbar ab. Um mögliche Veränderungen zu dokumentieren, führt das LBEG das niedersächsische Boden-Dauerbeobachtungsprogramm durch. Hierzu wurde in Kooperation mit anderen Landesdienststellen ein Netz von insgesamt 90 so genannten Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) aufgebaut. Siebzig entfallen auf ortsüblich landwirtschaftlich (BDF-L) genutzte und zwanzig auf forstlich genutzte (BDF-F) Standorte. Die Auswahl von repräsentativen BDF erfolgte anhand geowissenschaftlicher Kriterien wie Boden- und Gesteinsverhältnisse, Klima und Morphologie. Darüber hinaus berücksichtigte das LBEG typische Bodennutzungen wie Land- und Forstwirtschaft oder Naturschutzflächen sowie Belastungsfaktoren (Immissionen, nutzungsbedingte Belastungen etc.). Knapp die Hälfte der BDF (43) wurden stellvertretend für bestimmte Bodenbelastungssituationen ausgewählt, beispielsweise Siedlungsgebiete, Immissionsgebiete, Auengebiete mit belasteten Flusssedimenten sowie erosionsgefährdete Gebiete. Die übrigen 47 BDF geben die Vielfalt der niedersächsischen Böden unter ortsüblicher Bewirtschaftung wieder. Sie dienen auch als Referenz für Flächen mit spezifischer Belastung. Um Aufschluss über die Ursachen und Auswirkungen möglicher Bodenveränderungen zu erhalten, ermittelt das LBEG auf allen 70 landwirtschaftlich genutzten BDF zusätzlich auch den Stoffeintrag über Dünger und Pflanzenbehandlungsmittel sowie den Stoffaustrag mit dem abgefahrenen Erntegut. Der Landwirt protokolliert alle seine Bearbeitungsmaßnahmen. Ziel ist es, auf Basis dieser repräsentativ ausgewählten Messflächen mögliche Bodenveränderungen aufzudecken, Ursache und Auswirkungen zu bewerten und zu prognostizieren. Gelingt dies, steht den Handelnden in Politik, Verwaltung und Bodennutzung rechtzeitig eine gesicherte Datengrundlage für ihre Entscheidungsprozesse zur Verfügung. In anderen Bundesländern gibt es ähnliche Programme, deren inhaltlicher Umfang unter den durchführenden Institutionen abgestimmt ist. Innerhalb Europas ist eine entsprechende Rahmenrichtlinie in Vorbereitung.
Wasserforschung im UBA Wasser ist Grundlage jeglichen Lebens. Daher beschäftigt sich das UBA mit allen Aspekten der Verfügbarkeit und Qualität von Trinkwasser, Grundwasser, Badebeckenwasser, Flüssen, Seen und Meeren - bis zu den Polargebieten. Wir forschen experimentell, untersuchen das Wasser auf schädliche Inhaltsstoffe, Mikroorganismen und toxische Wirkungen und entwickeln Verfahren für die Überwachung. Wir konzeptionieren Forschungsfragen in diesen Feldern sowie zum Schutz der Polargebiete, zur Gewässerökologie, zur Anpassung an den Klimawandel sowie rechtlichen und sozio-ökonomischen Fragen der Wasserwirtschaft. Dazu forschen wir im UBA und kooperieren mit anderen Institutionen und Universitäten. Eine Liste mit den aktuellen Projekten , die wir an Dritte vergeben haben, finden sie hier oder siehe unten. Die Labore des UBA Am UBA forschen Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus den unterschiedlichsten Fachrichtungen an Lösungen für Probleme im Wasserbereich. In sechs Laboren an den UBA-Standorten in Bad Elster und in Berlin (Marienfelde, Bismarckplatz und Corrensplatz) werden analytische, ökotoxikologische als auch molekularbiologische und mikrobiologische Untersuchungen und vielfältige Experimente durchgeführt. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des UBA entwickeln neue Analyseverfahren, um Substanzen im Wasser nachzuweisen. Erhöhte Konzentrationen oder unerwünschte Stoffe werden so frühzeitig bemerkt. Das Erkennen und Bewerten von neuen Gefährdungen ist eine Hauptaufgabe der Forscher und Forscherinnen, um Wasser gezielt zu schützen. Um nachteilige Wirkungen auf die Lebensgemeinschaften im Wasser zu erkennen, werden entsprechende Prüfverfahren zur Bewertung der ökotoxikologischen Wirkung von Stoffen konzipiert, standardisiert und weiterentwickelt. Das UBA untersucht zum Beispiel seit vielen Jahren Fische und Sedimente aus deutschen Flüssen auf Schadstoffe, um die Entwicklung der Belastung einzuschätzen. Für den Vollzug oder die Verbesserung von Gesetzen, die zum Beispiel Chemikalien in Gewässern betreffen, entwickelt das UBA geeignete Kriterien. Die Wasserforschung und die Chemikalienforschung sind eng miteinander verbunden: beide untersuchen die Konzentration von Substanzen und ihre Auswirkung auf die Umwelt. Für diesen Zweck ist besonders die eigene Fließ- und Stillgewässersimulationsanlage ( FSA ) in Marienfelde geeignet. Hier lassen sich Bäche, Flüsse, Teiche und Seen inklusive der aquatischen Ökosysteme nachbilden und unter naturnahen Verhältnissen untersuchen. Die Wirkung und das Verhalten von Waschmittel, Pflanzenschutzmittel oder Bioziden auf die Umwelt kann so erforscht werden.
Innerhalb der Flussgebietsgemeinschaft Elbe sind viele stoffliche Belastungen auf den Einfluss sedimentgebundener Schadstoffe aus historischen Einträgen zurückzuführen. Belastete Feinsedimente lagern sich in strömungsberuhigten Gewässerbereichen ab und werden ggf. bei veränderten Abflussbedingungen (Hochwasser) im Gewässer weiter transportiert. Auch in Sachsen- Anhalt liegen auf Grund der industriegeschichtlichen Entwicklung Mitteldeutschlands wesentliche Schadstoffquellen für die Gewässer in Form von belasteten Altsedimentdepots in den Zuflüssen zur Elbe und auch in der Elbe vor. Deshalb arbeitet in Sachsen-Anhalt eine Arbeitsgruppe unter der Leitung des Landesbetriebes für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft an der Identifizierung und Bewertung von möglichen Maßnahmen zur Reduzierung von Altsedimentdepots als Schadstoffquelle. Die Ergebnisse der dazu vorgenommenen, umfangreichen Untersuchungen sind eingegangen in das elbeweite Sedimentmanagementkonzept der Flussgebietsgemeinschaft Elbe (FGG Elbe) und in das Sedimentmanagementkonzept der internationalen Kommission zum Schutz der Elbe (IKSE) Die Zielstellung des Sedimentmanagementkonzeptes von Sachsen-Anhalt besteht im 2. Bewirtschaftungszeitraum von 2015 bis 2021 vorrangig in der Umsetzung der im Sedimentmanagementkonzept der FGG Elbe enthaltenen Handlungsempfehlungen. Die Umsetzung und Fortschreibung des Sedimentmanagementkonzepts ist Bestandteil des Schadstoffkonzeptes Sachsen Anhalts und wird wie das Schadstoffkonzept federführend durch die Ad hoc AG Schadstoffe in Sachsen Anhalt unter Leitung des LHW bearbeitet ( siehe hier ). Im Zeitraum der ersten Bewirtschaftungsphase wurden als Bearbeitungsschwerpunkte nachfolgende Leistungen realisiert: Grundlagenermittlung zu relevanten Sedimentablagerungen, Mitwirkung bei der Erarbeitung des Sedimentmanagement der FGG Elbe, Detailuntersuchungen zu Sedimentablagerungen im Unterlauf der Bode und in ausgewählten Seitenstrukturen der Saale, Prognose bzgl. der Art und des Umfanges der Wirkung von Schwebstoff- und Feinsedimenteinträgen auf geplante Retentionsflächen zum Hochwasserschutz. Die Leistungen erfolgten unter Federführung in Verantwortung des LHW. Die dabei erzielten Ergebnisse stehen im Abschnitt " Abgeschlossene Leistungen " zum download bereit Im 2. Bewirtschaftungszeitraum sind vorrangig Maßnahmen zur Umsetzung der Handlungsempfehlungen aus dem Sedimentmanagementkonzept der FGG Elbe geplant. Dazu zählen: Detailuntersuchungen von Sedimentablagerungen in den Seitenstrukturen der Unteren Saale und darauf aufbauend die Entwicklung eines Gesamtkonzeptes bezüglich des Umgangs mit Altsedimentdepots im Bereich der Saale der Abschluss der Untersuchungen zu den Sedimentbelastungsquellen im Unterlauf der Bode einschließlich eines Entscheidungsvorschlages. Die Federführung und die Zuständigkeit für diese Projekte liegen in der Verantwortung der Landesanstalt für Altlastenfreistellung (LAF). Weiterhin sind nachfolgende Einzelprojekte geplant beziehungsweise bereits in Vorbereitung: Prüfung von Optimierungsmöglichkeiten zum Schwebstoff- und Sedimentrückhalt im Muldestausee, Pilotprojekt zum Feinsedimentmanagement an ausgewählten Saalestaustufen Fertigstellung: 2014 Auftragnehmer: Arcadis Deutschland GmbH Im Gutachten "Mühlgraben Halle" werden die Schadstoffsituation, die Sedimentmenge im Mühlgraben sowie Lösungsansätze zur Sicherung / Beseitigung des Altsedimentdepots dargestellt. mehr Informationen hier Fertigstellung: 2013 Auftragnehmer: Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung (IWS) Lehrstuhl für Wasserbau und Wassermengenwirtschaft der Universität Stuttgart Zur Ermittlung der Erosionsstabilität des Sedimentes wurden an kohäsiven ungestörten Sedimentablagerungen Vor-Ort-Messungen ("in situ") ausgeführt sowie ungestörte Sedimentkerne entnommen und labortechnisch untersucht. mehr Informationen hier Fertigstellung: 2012 Auftragnehmer: G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH Im Rahmen dieses Projektes wurde der verfügbare Datenbestand zu Sedimentmengen und Sedimentbeschaffenheit recherchiert, ausgewertet und dokumentiert. mehr Informationen hier Fertigstellung: 2012 Auftragnehmer: Helmholtz Zentrum für Umweltforschung - UFZ, Department Fließgewässerökologie Der Schlüsselstollen entwässert das durch langjährigen Bergbau geprägte ehemalige Mansfelder Kupferschieferrevier und stellt eine überregional wirkende Punktquelle für Schwermetalleinträge dar. mehr Informationen hier Um den Anforderungen der WRRL zu genügen, müssen u. a. auch die Emissionen aus Altlasten und dem Altbergbau erfasst und die Wirkung auf die Gewässer beurteilt werden. Detaillierte Untersuchungen im Bereich des Schlüsselstollens und des Spittelwassers/Schachtgrabens erfolgten unter Federführung der Landesanstalt für Altlastenfreistellung (LAF) Sachsen-Anhalt. Die entsprechenden Dokumente finden Sie auf den Internetseiten der LAF unter http://www.laf-lsa.de/wasserrahmenrichtlinie/ Im Rahmen der Veranstaltung wurden folgende Themen vorgestellt und diskutiert: Einführung in die Problematik (pdf, ca. 6,4 MB) Das Sedimentmanagementkonzept der IKSE (pdf, ca. 2,4 MB) Das Sedimentmanagementkonzept des Landes Sachsen-Anhalt (pdf, ca. 3,5 MB) Beobachtung schadstoffbelasteter Aueböden in Sachsen-Anhalt (pdf, ca. 6,1 MB) Sedimente in den Flüssen Sachsen-Anhalts und ihre Auswirkungen auf Wildfische sowie die Belastung von Reh- und Schwarzwild in der Muldeaue (pdf, ca. 4,3 MB) Frachtreduzierung schwebstoffgebundener Schadstoffe Schwerpunkt Fließgewässer Spittelwasser/Schachtgraben (pdf, ca. 6,7 MB) Baggergutverbringung Elbe - Saale (pdf, ca. 3,2 MB) Die Niederschrift zu dieser Veranstaltung finden Sie hier (pdf, ca. 0,1 MB)
Flusseinträge und direkte Einträge in die Nordsee Die Nordsee wird unter anderem durch Einträge von Nährstoffen und Schwermetallen belastet. Sowohl die wasserbürtigen Nährstoff- wie auch die Schwermetallfrachten aus dem deutschen Nordseeeinzugsgebiet haben sich seit Mitte der 1990er Jahre bis heute deutlich verringert. In den letzten Jahren bleiben die Einträge von Nährstoffen und Schwermetallen jedoch auf einem gleichbleibenden Niveau. Flusseinträge in die Nordsee Nähr- und Schadstoffe werden sowohl aus der Luft als auch über Gewässer und Direkteinleiter in die Nordsee eingetragen. Im Wesentlichen tragen die deutschen Zuflüsse Elbe, Ems, Weser und Eider dazu bei. Diese werden ständig durch Messstellen überwacht (siehe dazu die Übersichtskarte „OSPAR-Meeresgebiet-Regionen“). Um die Schadstoffeinträge zu senken, haben 15 Staaten sowie die Europäische Kommission 1992 das überarbeitete aus dem Jahr 1972/74 stammende Oslo-Paris-Übereinkommen zum Schutz der Meeresumwelt im Nordostatlantik ( OSPAR ) unterzeichnet. Die Nord-Ost Atlantik Umweltstrategie ( The North-East Atlantic Environment Strategy ) wurde seit 1992 mehrfach aktualisiert und umfasst Maßnahmen in folgenden Bereichen: Biologische Vielfalt und Ökosysteme, Eutrophierung , gefährliche Substanzen, menschliche Aktivitäten, offshore Industrie und radioaktive Substanzen. Aufgaben sowie Ergebnisse werden über ein Assessment und Monitoring Programm gesteuert und abgebildet. Ziel der Strategie in Bezug auf Eutrophierung ist es, diese durch die Reduzierung des Eintrags von Nährstoffen und organischen Stoffen zu bekämpfen, sodass keine nachteiligen Auswirkungen auf die Meeresumwelt entstehen. Ein weiteres Ziel der Nord-Ost Atlantik Umweltstrategie ist es die Freisetzung und die Einleitung von gefährlichen Stoffen zu verhindern, um damit die Verschmutzung der Meere durch Schadstoffe zu reduzieren. Umweltkonzentrationen von natürlich vorkommenden Schadstoffen, wie beispielsweise Schwermetallen, sollen möglichst auf Konzentrationen gebracht werden, die nahe ihrem natürlichen Hintergrundwerten liegen. Damit unterstützt OSPAR auch Ziele der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (Richtlinie 2008/56/EG) , welche die EU Mitgliedstaaten vereinbart haben. Die Anliegerstaaten des Nord-Ost-Atlantiks berichten jährlich gegenüber OSPAR über Fortschritte beim Erreichen dieser Ziele. Weniger Nährstoffe gelangen in die Nordsee Die unter dem Berichtsformat OSPAR Riverine Input and Direct Discharge (RID) berichteten Stofffrachten deutscher Flüsse in die Nordsee zeigen einen deutlichen Abwärtstrend. In Jahren mit hohen Niederschlägen und hohen Abflüssen werden durch Mobilisierung akkumulierter Altlasten in Sedimenten und durch Abschwemmen von Uferbereichen höhere Stofffrachten über die Flüsse in die Meere getragen als in niederschlagsarmen Perioden (siehe z.B. das Elbehochwasser 2002 oder 2013). Die Betrachtung der Eintragsfrachten in Relation zum Abfluss („Abflussnormalisierung“) kann diese hohen Messwerte ausgleichen. Für die Trendbetrachtung von Nährstofffrachten über die Zeit wurden die Frachten immer in Relation zum jährlichen Abfluss gesetzt („Abflussnormalisierung“ – siehe Kapitel Methode). Die Betrachtung der Frachten in Relation zum jährlichen Abfluss ist für ein aussagekräftiges Ergebnis wichtig, weil, bei hohen Niederschlägen Phosphorgehalte aufgrund des Verdünnungseffekts sinken und ergiebige Niederschläge die Stickstoffeinträge erhöhen. Es werden mehr Stickstoffverbindungen aus landwirtschaftlichen Flächen herausgewaschen und in die Flüsse geschwemmt. Die Entwicklung der deutschen Nährstoffeinträge ist in den Abbildungen „Gesamtstickstoffeinträge in die Nordsee“ und „Gesamtphosphoreinträge in die Nordsee“ dargestellt. Die abnehmenden Nährstofffrachten sind u.a. das Ergebnis von Maßnahmen, die Bund und Länder zur Senkung von Einleitungen aus kommunalen und industriellen Abwasseranlagen vereinbart haben. Weitere Regelungen werden unter anderem zur Verringerung von Erosion und atmosphärischen Depositionen wie auch zur Reduktion von Einträgen aus der Landwirtschaft getroffen, z.B. in der novellierten Düngeverordnung. Darüber hinaus verursacht die klimabedingte Trockenheit der letzten fünf bis zehn Jahre einen reduzierten flussbürtigen Eintrag von Gesamtstickstoff und Gesamtphosphor in die deutsche Bucht. Bei der über die Zuflüsse Elbe, Ems, Weser und Eider aggregierten Betrachtung der abflussnormalisierten Nährstoffeinträge in die deutsche Nordsee ist für beide Nährstoffe, Gesamtstickstoff und Gesamtphosphor, im Zeitraum 1990 – 2021 ein statistisch signifikanter Abwärtstrend zu verzeichnen. Die mittleren abflussnormalisierten Eintragsfrachten an Gesamtstickstoff der letzten Jahre sind ca. 37 % geringer als die mittlere Frachten Anfang der 1990er Jahre. Im jüngsten Betrachtungszeitraum 2011 – 2021 zeigt sich jedoch kein statistisch signifikanter Abwärtstrend mehr. Hier bleiben die jährlichen abflussnormalisierten Eintragsfrachten von Gesamtstickstoff und Phosphor auf einem gleichbleibenden Niveau. Aufgrund der Größe des Einzugsgebietes und der damit verbundenen Abflussmenge tragen die Elbe gefolgt von der Weser die höchsten Stickstoff- und Phosphorfrachten in die Nordsee ein. Die aus den Flussgebieten Eider, Ems, Weser und Elbe aggregierten und abflussnormalisierten Stickstofffrachten verringerten sich im Zeitraum zwischen den Jahren 1990 und 2021 um ca. 37 %, die Phosphorfracht sank um ca. 47 % Die stärkste prozentuale und reale Verringerung der Gesamtstickstoff- sowie auch der Gesamtphosphorfracht zeigte die Elbe. Die jährlichen Eintragsfrachten von Gesamtstickstoff und Phosphor bleiben im jüngsten Betrachtungszeitraum 2011 – 2021 auf einem gleichbleibend zu hohem Niveau. Gesamtstickstoffeinträge in die Nordsee Quelle: Umweltbundesamt Gesamtphosphoreinträge in die Nordsee Quelle: Umweltbundesamt Deutlich weniger Schwermetalle Bei den Schwermetallen stehen Cadmium, Blei und Quecksilber im Fokus. Die Anliegerstaaten der Nordsee vereinbarten, die Einträge von gefährlichen Stoffen (zum Beispiel Schwermetallen) durch die Verhinderung ihrer Emissionen, Einleitungen und Verluste zu verringern, um Werte zu erreichen, die keine nachteiligen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder die Meeresumwelt haben. Auch diese Einträge werden maßgeblich vom Abfluss bestimmt und werden daher, wie die Nährstoffe Gesamtstickstoff und Gesamtphosphor, abflussnormalisiert betrachtet. Die über die Flussgebiete Eider, Ems, Weser und Elbe aggregierten und abflussnormalisierten Schwermetallfrachten verringerten sich im Zeitraum von 1990 bis 2021 bei Kupfer um ca. 50 %, bei Cadmium, Blei und Zink um ca. 60 % und bei Quecksilber um rund 90 %. Die zu beobachtende Frachtreduktion der Schwermetalle ist hauptsächlich durch Minderungsmaßnahmen bei staub- und gasförmigen Emissionen zu erklären. Diese entstehen überwiegend in Verbrennungs- und Produktionsprozessen, sowie durch Abrieb von Bremsen und Reifen im Verkehr. Emissionsminderungsmaßnahmen für Verbrennungs- und Produktionsprozesse, Stilllegungen veralteter Produktionsstätten nach der Wiedervereinigung, der Einsatz bleifreier Treibstoffe und Anwendungsverbote und -beschränkungen haben insbesondere in den 90er Jahren die Einträge deutlich gesenkt ( Schwermetall-Emissionen ). Jedoch setzten sich diese abnehmenden Trends, außer bei Quecksilber, in der letzten Dekade nicht fort. Die OSPAR Vertragsstaaten liefern regelmäßig Daten über Flussfrachten (Nährstoffe und Schwermetalle) sowie zu Direkteinleitungen, die entlang der Küste sowie in Flussmündungsgebieten erfolgen. In Deutschland werden diese Daten von den Flussgebietsgemeinschaften und zuständigen Behörden der Länder erhoben. Basierend auf den unter OSPAR RID berichteten Daten ist die Entwicklung der Nordseefrachten in den folgenden Abbildungen dargestellt. Zur Erreichung des guten Umweltzustandes unter der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) ist für Schadstoffe das operative Umweltziel festgelegt, die Schadstoffeinträge über die Flüsse weiter zu reduzieren. Wie die dargestellten Daten zeigen, sind für die Nordsee die Schadstoffeinträge über Flüsse ein maßgeblicher Eintragspfad. Insbesondere schwer abbaubare und bioakkumulierende Stoffe können sich in den Meeresökosystemen anreichern und weit verbreiten. Wirkungen können zeitlich verzögert auftreten. Der aktuelle Zustandsbericht für die Nordsee zur Umsetzung der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) zeigt, dass die Bewertungsschwellen für Blei und Quecksilber im Sediment überschritten werden, für Cadmium wird die Bewertungsschwelle eingehalten. Alle drei Metalle halten die Bewertungsschwellen im Wasser ein. Kupfer wird im Rahmen der MSRL nicht bewertet ( https://mitglieder.meeresschutz.info/de/berichte/zustandsbewertungen-art8-10.html ). Cadmiumeinträge in die Nordsee Quelle: Umweltbundesamt Kupfereinträge in die Nordsee Quelle: Umweltbundesamt Quecksilbereinträge in die Nordsee Quelle: Umweltbundesamt Bleieinträge in die Nordsee Quelle: Umweltbundesamt Zinkeinträge in die Nordsee Quelle: Umweltbundesamt Methode Die Abflussnormalisierung der Nährstofffrachten und Schwermetalle wurde nach Larsen, S.E, & Svendsen, L.M. (2021) mit den Daten, die im Rahmen der RID-Berichterstattung von Deutschland an OSPAR berichtet werden, durchgeführt. Für die statistische Analyse der Zeitreihe wurde eine Trendanalyse für den gesamten Zeitraum (1990 bis 2021) und für den Zeitraum 2011 bis 2021 durchgeführt. Die analysierten Trends wurden mit dem Mann-Kendall-Test auf statistische Signifikanz und abnehmenden oder zunehmenden Trend geprüft.
Am 05. Dezember, dem Weltbodentag wird jedes Jahr der „Boden des Jahres“ für das Folgejahr bekannt gegeben. Im Jahr 2025 ist es die „Rendzina“, die damit ihren Vorgänger den „Waldboden“ von 2024 ablöst. Rendzinen sind flache, wenig entwickelte Böden, die auf kalkhaltigem Ausgangsgestein entstehen. Sie zeichnen sich besonders durch die dünne, aber sehr fruchtbare Humusauflage aus. Dies spiegelt sich auch in der Namensgebung wider: Der Begriff „Rendzina“ stammt aus dem Polnischen und beschreibt das scharrende Geräusch, das beim Pflügen solcher Böden entsteht, wenn der Pflug aufgrund der geringen Mächtigkeit des Bodens schnell über das anliegende Gestein kratzt. Rendzinen entstehen auf festem oder lockerem Ausgangsgestein, mit einem Karbonatgehalt von mindestens 75%. Dazu zählen zum Beispiel Kalkstein, Dolomitstein, Kalkstein-Hangschutt oder kalkreiche Flussablagerungen. Bild zeigt: Rendzina im Oberen Muschelkalk, Baugrube bei Wutach-Münchingen, Bildnachweis: K. Rilling, Regierungspräsidium Freiburg, LGRB Rendzinen haben einen günstigen Luft- und Wasserhaushalt, zudem sorgt der hohe Kalkgehalt für einen leicht basischen pH-Wert. Dadurch bieten Rendzinen ideale Bedingungen für Bodenlebewesen. Organisches Material wird daher schnell zersetzt und in den Boden eingearbeitet, was eine intensive Humusanreicherung zur Folge hat – ein charakteristisches Merkmal der Rendzina. Zudem fördert die hohe Aktivität der Bodenorganismen die Auflockerung des Bodens, verbessert die Bodenstruktur und begünstigt so die Wasseraufnahme, den Luftaustausch und die Nährstoffverfügbarkeit. Dennoch sind Rendzinen für den Ackerbau eher ungeeignet, da der Boden aufgrund seiner fehlenden Tiefgründigkeit nur oberflächlich bearbeitet werden kann. Versucht man, tiefere Ebenen zu bearbeiten, werden Steine des Ausgangsgesteins an die Oberfläche befördert, die wiederum die Bewirtschaftung stören. Daher kommen Rendzinen eher als Standorte für Viehweiden zum Einsatz, wobei es durch Überweidung schnell zu Erosionsprozessen kommen kann, die auch mit der Freilegung des anliegenden Gesteins einhergehen. Bild zeigt: Rendzina auf Kalkstein des Oberjuras am Rand einer Trockentalmulde auf der hoch gelegenen Westlichen Alb bei Böttingen, Bildnachweis: K. Rilling, Regierungspräsidium Freiburg, LGRB Rendzinen kommen vor allem in Hanglagen vor und trocknen im Sommer schnell aus. Diese Eigenschaft wird durch Gesteinsspalten und Karsthöhlen, in denen Regenwasser rasch versickert, noch verstärkt. Rendzinen bieten an solchen Standorten einen natürlichen Lebensraum für Trockenrasen mit vielen seltenen Blütenpflanzen und Tieren. Deswegen stellen Rendzinen in vielen Regionen wertvolle Naturschutzgebiete dar. Bild zeigt: Verbreitung der Kartiereinheiten der Bodenkarte 1:50.000 (BK 50, LGRB) mit Rendzina als Hauptbodentyp bzw. Begleitbodentyp Rendzinen kommen vor allem in kalkreichen Regionen vor. In Baden-Württemberg findet sich der Boden vor allem in den Kalkgebirgslagen des Jura auf der Schwäbischen Alb und im Bereich des Muschelkalkes. Die Fläche mit Rendzinen, sei es als Hauptbodentyp oder als Begleitbodentyp beträgt in Baden-Württemberg rund 33.000 Hektar.
Renaturierte Gewässer können Treibhausgasemissionen mindern Gewässer können als Treibhausgas-Quellen zum Klimawandel beitragen – so eine neue Studie des UBA. Vor allem veränderte Gewässer emittieren Kohlendioxid, Methan und Lachgas. Renaturierungen und die Wiederanbindung von Auen können dazu beitragen, diese Emissionen zu verringern und die Gewässer als Treibhausgassenken aktivieren. Natürliche Treibhausgas -Emissionen aus Gewässern Bei biologischen und chemischen Abbauprozessen von Pflanzen- und anderem organischen Material werden im Gewässer Kohlenstoff und Stickstoff in Kohlenstoffdioxid, Methan und Lachgas umgewandelt. Die Gase entweichen in die Atmosphäre oder werden im Sediment gespeichert. Durch natürliche Umlagerungsprozesse des Sediments, zum Beispiel durch Hochwasser oder Aufwirbelungen, können die gespeicherten Gase in die Atmosphäre gelangen und zum Treibhausgas (THG)-Effekt beitragen. Anthropogene Treibhausgas-Emissionen aus Gewässern Natürlicherweise binden Gewässer Kohlenstoff aus der Atmosphäre, speichern ihn in Sedimenten und transportieren ihn über die Flüsse in die Meere. Auch die Pflanzen und Tiere in den Gewässern nutzen Kohlenstoff für ihr Wachstum. Der Abtransport des Sediments ist jedoch durch die menschengemachte Verbauung der Flüsse stark eingeschränkt. Die Nutzung der Gewässer durch die Landwirtschaft oder für die Energiegewinnung hat dazu geführt, dass die Gewässer immer weiter begradigt, vertieft, aufgestaut und mit Ufersicherungen versehen wurden. Das trifft für 86 % unserer Gewässer zu ( BMUV / UBA , 2021). So sammelt sich beispielsweise in Rückstaubereichen von Querbauwerken und Dämmen organisches Material (Blätter, abgestorbene Pflanzenteile, Algen etc.), dass bei der Zersetzung Treibhausgase bildet. Das mindert das Einsparpotenzial an Wasserkraftanlagen als regenerative Energiequelle, auch wenn diese Art der Stromproduktion deutlich klimaschonender ist als die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Zudem verbraucht die Zersetzung Sauerstoff, was die Methanproduktion verstärken kann. Methan ist in seiner negativen Auswirkung auf das Klima fast 30-mal stärker als Kohlenstoffdioxid ( IPCC 2021). Lösungswege Um Treibhausgas-Emissionen aus Gewässern zu vermeiden, sind Renaturierungen (naturnahe Gestaltung), die Verminderung von Nährstoffeinträgen und eine Vermeidung von Rückstaubereichen an Querbauwerken besonders effektiv. Die umfangreiche UBA-Studie zeigt, dass Renaturierungen moderat bis hoch zur Treibhausgasminderung beitragen können (einen Überblick über Renaturierungsmaßnahmen finden Sie auf unserer Webseite). Dazu gehört die Wiederanbindung von Auen als Treibhausgas-Senken, in denen durch die Bildung von Auenböden und Vegetation Treibhausgase gebunden werden können. Eine hohe Effektivität haben Maßnahmen zur vollständigen oder deutlichen Verbesserung der Wasserführung und die Vermeidung von Rückstaubereichen. Fazit Die Auswertung von über 250 wissenschaftlichen Studien hat gezeigt, dass bei den bisherigen Treibhausgas-Bilanzen die Emissionen aus Gewässern unterschätzt werden (UBA 2023). Es ist daher davon auszugehen, dass der potenzielle Treibhausgas-Ausstoß durch Oberflächengewässer höher ist als bisher angenommen. Hier arbeitet das UBA an einer validen Erfassung der Treibhausgas-Emissionen. Der Schutz und die Wiederherstellung von Gewässer-Ökosystemen ist notwendig um die Treibhausgas-Emissionen zu verringern und trägt zur Klimawandelanpassung bei. Und zum Ziel der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie : ein „guter Zustand“ für alle Gewässer in Europa. Auch gemäß der neuen Wiederherstellungsverordnung müssen bis 2030 Süßwasser- Ökosysteme renaturiert werden.
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