Die Belastung von Boeden setzt eine Klaerung der geogenen und anthropogenen Herkunft von relevanten Schadstoffen voraus. Exakte Aussagen ueber die Herkunft solcher Schadstoffe lassen sich jedoch stets nur dann machen, wenn auch die lokalen geochemischen Verhaeltnisse bekannt sind und bei den Untersuchungen mit erfasst werden. Dieses ist besonders ausschlaggebend, wenn Klaerschlaemme aufgebracht werden. Hierbei sind die Tonmineralien als Schadstoffadsorber eine Loesung zur Vermeidung der staendig wachsenden Mengen, die insbesondere zur Deponierung oder Verbrennung fuehren. Desweiteren sind bisher nur wenige Untersuchungen ueber die Relevanz von Arsen und Thallium durchgefuehrt worden.
Rieselfeldnutzung seit 1874 Als erstes Rieselgut erwarb die Stadt Berlin im Jahre 1874 das Rittergut Osdorf. Nach Fertigstellung der Druckleitung und Einrichtung des Rieselfeldes Osdorf wurde hier im Jahre 1876 mit der Verrieselung Berliner Abwässer begonnen. In den darauffolgenden Jahren wurden 20 Rieselfeldbezirke und zwei Rieselfeldkleinstandorte in Betrieb genommen (vgl. Tab. 1). Etwa um 1928 wurde mit etwa 12.500 ha aptierter Fläche die maximale Ausdehnung erreicht. Seit den 1920er Jahren kam es zu immer schwerwiegenderen Problemen auf den Rieselböden. Die anfänglich hohen landwirtschaftlichen Erträge gingen seit dieser Zeit erheblich zurück. Bei zu schneller Aufeinanderfolge der Berieselungen wurde die Oberfläche des Bodens durch sedimentierte Abwasserbestandteile verschlämmt, wodurch der Lufthaushalt des Standorts beeinträchtigt wurde. Zusätzlich führten Ungleichgewichte im Nährstoffhaushalt sowie die zunehmende Schadstoffbelastung der Böden zu Ertragsminderungen bei den angebauten Kulturen. Dieser sogenannten ”Rieselmüdigkeit” versuchte man durch Belüftung im Rahmen einer regelmäßigen Bodenbearbeitung sowie durch Gefüge verbessernde Maßnahmen, wie z. B. Kalkung und die Aufbringung von Stallmist, entgegenzuwirken. Dabei zeigte sich jedoch, dass die Ertragsfähigkeit des Bodens nur durch eine Herabsetzung der verrieselten Abwassermenge erhalten werden konnte. Nach 1945 wurden im Zuge der Intensivierung der Landwirtschaft immer mehr Flächen für den Anbau von Hackfrüchten und Getreide in Anspruch genommen. Aufgrund der veränderten Produktionszyklen verringerte sich für diese Standorte der für die Verrieselung nutzbare Zeitraum, so dass insgesamt weniger Abwasser aufgebracht werden konnte. Diese Kapazitätseinbußen versuchte man durch die intensivere Beaufschlagung auf den verbliebenen Grünlandstandorten auszugleichen. Nach dem Mauerbau 1961 wurde die Mehrzahl der Rieselfelder von der Wasserversorgung und Abwasserbehandlung Ost-Berlin weiterbetrieben. Ein Teilbereich des Rieselfelds Karolinenhöhe ist von den Berliner Wasserbetrieben weitergeführt worden. Ein Großteil der südlichen Rieselfelder wurde seit den 1960er Jahren durch die WAB Potsdam betrieben. Trotz der getrennten Verwaltung wurden Abwässer aus West-Berlin auch weiterhin auf Rieselfeldern in Ost-Berlin bzw. im Umland entsorgt (vgl. Tab. 1). Der Ausbau des Klärwerks Nord in Schönerlinde wurde zur Verbesserung der Wasserqualität in Panke, Tegeler Fließ und Nordgraben vom Land Berlin finanziell unterstützt. Bis in die 1960er Jahre blieb der Rieselfeldbestand weitgehend erhalten. Stilllegungen von Rieselland erfolgten nur kleinflächig, etwa für den Straßenausbau oder im Bereich des ehemaligen Grenzgebietes. Großflächige Stilllegungen erfolgten erst mit dem Ausbau der Berliner Klärwerke . So wurden im Bereich des Rieselfelds Karolinenhöhe für die Verrieselung genutzte Flächen nach Erstellung des Klärwerks Ruhleben 1963 erheblich verkleinert. Mit der Inbetriebnahme des Klärwerks Falkenberg (1969) erfolgten die großflächigen Stilllegungen der Rieselfelder Falkenberg , Malchow und Hellersdorf . Ein Großteil der Flächen wurde für Wohnungsbau und Gewerbeansiedlung zur Verfügung gestellt. Nach Inbetriebnahme des Klärwerks Marienfelde (1974) erfolgte 1976 die Stilllegung des Rieselfeldgebietes Osdorf . Die Rieselfelder Münchehofe und Tasdorf wurden ab 1976 mit der Inbetriebnahme des Klärwerks Münchehofe aus der Nutzung genommen. Ab Mitte der 1970er Jahre wurden die in Ost-Berlin und im Umland verbliebenen Rieselfelder im Hinblick auf die notwendige Entsorgung der steigenden Abwassermengen mit besonders hohen Abwassermengen beschickt. Hierzu wurden insbesondere in den nördlichen Rieselfeldgebieten Hobrechtsfelde , Mühlenbeck , Schönerlinde und Buch sowie in den südlichen Gebieten Waßmannsdorf , Boddinsfelde und Deutsch-Wusterhausen Intensivfilterflächen angelegt. Ende der 1970er Jahre wurde dann die endgültige Aufgabe der Rieselfelder beschlossen. Die Voraussetzungen hierfür wurden mit der Inbetriebnahme des Klärwerks-Nord in Schönerlinde (1986) sowie der Erweiterung des bereits seit 1931 bestehenden Klärwerks Stahnsdorf geschaffen. Mit dem Ausbau des Klärwerks Waßmannsdorf konnten Ende der 80er Jahre weitere Rieselfeldflächen aus der Nutzung genommen werden. Die genannten Klärwerke wurden häufig auf ehemaligem Rieselland errichtet. Im engeren Umfeld der verschiedenen Klärwerke werden Teilbereiche der stillgelegten Rieselfelder weiterhin im Rahmen der Abwasserbehandlung, insbesondere für die Lagerung und Kompostierung von Schlämmen genutzt. Anfang der 1980er Jahre wurden Untersuchungen zur Schadstoffbelastung und Nährstoffsituation der Rieselfeldböden begonnen (BBA 1982, Metz/Herold 1991, Salt 1987). Dabei zeigten sich in Böden und angebauten Nahrungspflanzen erhebliche Belastungen mit Schwermetallen. Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde z. B. der Gemüseanbau im Bereich des Rieselfeldes Karolinenhöhe 1985 untersagt. Zu ähnlichen Konsequenzen führten Untersuchungen im Bereich der südlichen und nordöstlichen Rieselfelder. Auch hier wurde der Anbau von Nahrungspflanzen zugunsten von Futtermitteln eingeschränkt bzw. auf Kulturen umgestellt, die Schadstoffe in geringerem Maße anreichern. Bis 1994 wurden noch etwa 1.250 ha zur Abwasserverrieselung genutzt. Dabei handelte es sich um Teilflächen der Rieselfeldbezirke Karolinenhöhe , Sputendorf , Großbeeren , Deutsch-Wusterhausen und Wansdorf . Allerdings wurden insbesondere aufgrund von Teilflächenstilllegungen deutlich geringere Abwassermengen aufgebracht als noch in den 1970er Jahren. So verminderte sich die Beaufschlagungsmenge im Bereich Sputendorf von 1971 von 21 auf 7,6 Mio. m³/Jahr Anfang der 1990er Jahre. Gleiches gilt für das Rieselfeld Großbeeren . Dort sank die verbrachte Abwassermenge von 25,0 bis auf 3,2 Mio. m³/Jahr Anfang der 1990er Jahre. Nach der Vereinigung ging die Betriebshoheit über die verbliebenen Rieselfelder mit Ausnahme von Wansdorf , Deutsch-Wusterhausen und dem in Brandenburg gelegenen Teil des Rieselfelds Karolinenhöhe wieder auf die Berliner Wasserbetriebe über. In Teilbereichen des Rieselfelds Sputendorf wurde täglich bis zu 30.000 m³ mechanisch-biologisch gereinigtes Klarwasser aus dem Klärwerk Stahnsdorf versickert. Im Fall einer Überlastung des Klärwerks war die Aufbringung von mechanisch gereinigtem Abwasser vorgesehen. Auf der als Schlammlagerplatz ausgewiesenen Teilfläche des Rieselfelds Sputendorf wurde daher eine Schlammdekantierungsanlage errichtet. Hier sollten Klärschlämme des Klärwerks Stahnsdorf durch Zentrifugen entwässert werden. Das dabei anfallende Abwasser wurde zur Kläranlage zurückgeführt. Die Abwassermengen für das Rieselfeld Großbeeren wurden über die dortigen Absetzbecken, für das Rieselfeld Wansdorf über die vor Ort befindliche Vorreinigungsanlage mechanisch gereinigt. Das auf das Rieselfeld Deutsch-Wusterhausen geleitete Abwasser wurde in der Kläranlage Königs-Wusterhausen mechanisch gereinigt. Auf dem Berliner Teil des Rieselfelds Karolinenhöhe wurden 1990 etwa 0,9 Mio. m³ mechanisch-biologisch gereinigtes Abwasser aus dem Klärwerk Ruhleben sowie weitere 1,7 Mio. m³ vor Ort mechanisch gereinigtes Abwasser versickert. Vorrangiges Ziel der Beschickung war die andauernde Immobilisierung der im Boden angereicherten Nähr- und Schadstoffe sowie die Grundwasseranreicherung. Nach der Fertigstellung der technischen Voraussetzungen wurde nur noch im Klärwerk Ruhleben mechanisch-biologisch gereinigtes Abwasser aufgebracht. Gleichzeitig wurden die Flächen als Havarieflächen für einen eventuellen Klärwerksausfall freigehalten. Bis 1994 wurden die Rieselfelder Sputendorf , Großbeeren , Deutsch-Wusterhausen und Karolinenhöhe vollständig stillgelegt. Das Rieselfeld Wansdorf befand sich noch bis 1998 in der Nutzung. Mit dem Abschluss der Elutionsstudien zur Klarwasserverrieselung der Berliner Wasserbetriebe auf den Flächen des Rieselfeldes Karolinenhöhe endete 2010 die fast 135-jährige Geschichte des Rieselfeldbetriebes in Berlin und Umland. Exemplarisch für ökologische Nachnutzungen ehemaliger Rieselfeldstandorte wird ein Großteil der Fläche dieses Rieselfeldes sei 1987 als „Landschaftsschutzgebiet Rieselfelder Karolinenhöhe“ ausgewiesen, um Vielfalt und Eigenart des Landschaftsbildes zu schützen, die Leistungsfähigkeit des Naturhaushalts wiederherzustellen und dauerhaft zu erhalten sowie eine großräumige Erholungslandschaft zu bewahren (Verordnung Karolinenhöhe 1987, Abgeordnetenhaus Berlin 2021). Die Karte und Tabelle 1 zeigen die maximale Ausdehnung der Rieselfeldbezirke im jeweiligen Betriebszeitraum. In Abbildung 3 und Tabelle 1 wird die Landbedeckung nach Stilllegung zum Zeitpunkt 2018 veranschaulicht. Hierfür wurden die Landbedeckungsdaten aus den „Corine Land Cover 5ha“-Daten (© GeoBasis-DE / BKG (2018)) zu sechs Klassen zusammengefasst: Städtisch geprägt / bebaut (clc18: 111, 112, 121, 122, 132, 133), Städtisches Grün / Sportflächen (clc18: 141, 142), Landwirtschaft inkl. Wiesen und Weiden (clc18: 211, 231), Wald (clc18: 311, 312, 313), Natürliches Grün (clc18: 321, 324, 411, 412), Gewässer (clc18: 512) (Bundesamt für Kartographie und Geodäsie 2021).
Wissenschaftliche Aufklaerung des kurz- und langfristigen Verhaltens von Schadstoffen bei der offenen Verwendung von Reststoffen mit dem Ziel, das Nutzungspotential zu quantifizieren. Dazu werden organische und anorganische Schadstoffe in Muellverbrennungsschlacken charakterisiert und spezifiziert, anhand geochemischer Modellrechnungen die thermodynamischen Existenzbereiche von Schwermetallspecies in Waessern ermittelt, die wesentlichen Mobilisierungsmechanismen untersucht und diese mit kapazitiven Groessen wie Saeure- und Redoxpufferkapazitaet gekoppelt. Bisher konnte an drei MVA-Schlacken durch TG- und DTA-Untersuchungen eine Speziation des Kohlenstoffs in organisch gebundenen, karbonatischen und graphitaehnlichen (black carbon) Kohlenstoff erreicht werden. Die Identifikation organischer Bestandteile gelang nach Soxhlet-Extraktion mit einer Reihe an Loesemitteln sinkender Polaritaet und dem Einsatz von GC-MS und HPLC-Technik. Damit konnten erstmals Alkane, Fettsaeuren, Phenole und Phthalate im mg/kg-Bereich in MVA-Schlacken nachgewiesen werden. Die Ionenchromatographie eignet sich nach Elimination von SO4 hoch 2minus, Cl minus fuer die Identifikation pelarer, org. Saeuren. Am Beispiel des Kupfers konnte fuer ein Schwermetall eine Speziation durchgefuehrt werden. Dabei wurden sechs Kupferphasen (Cu(O), Cu(l)-Oxid, Cu(II)-Oxid, Cu-Legierungen und basische Kupferkarbonate) identifiziert.
Ziel des Projektes ist es, den Einfluß der Makro- und Mikrobioturbation durch sog. soil engineers (Lumbriciden, Enchytraeiden, Collembolen) auf die Stabilisierung der organischen Substanz in Ackerböden zu untersuchen. Dafür sollen Freiland- und Laborexperimente mit Böden aus dem Dauerdüngungsversuch in Halle durchgeführt werden. Methodische Grundlage ist die Analyse der natürlichen 13C-Verteilung im Vergleich von Kohlenstoff aus C3- und aus C4-Pflanzen. Dadurch wird eine Differentialanalyse der Wirkung von Bodentieren auf die Stabilität von C-Komponenten unterschiedlichen Alters möglich. Düngungsvarianten sollen genutzt werden, um die Abhängigkeit der Wirkung der Tiere vom Nährstoffstatus des Bodens zu quantifizieren. Zusätzlich sollen Feldexperimente zur gezielten Steuerung der Bodenfauna durch Managementmaßnahmen durchgeführt werden. Neben Grobfraktionierungen werden chemische und physikalische Feinfraktionierungen vorgenommen. Durch die Bestimmung der 13CVerteilung ermöglichen die bodenmikrobiologischen Parameter 'Biomasse' und 'Mineralisationsleistung' eine Quantifizierung der mikrobiellen Nutzung unterschiedlicher C-Quellen. Weitere Parameter sind: Funktionelle Diversität der Bakterien, Nematoden Maturity Index, Mikroarthropoden. Langfristig ist die Einbeziehung von bodenzoologischen Steuergrößen in ein Modell zum Umsatz der organischen Bodensubstanz geplant.
Experimentelle Arbeiten zur Verwertung mineralischer Altbaustoffe. Beeinflussung der Bildung und Aufloesung von Mineralen in Baustoffen durch organische Bauzusatzstoffe. Rueckgewinnung von Betonzuschlag und Sekundaerrohstoff zur Zementherstellung aus Altbeton. Versuche zur Zerlegung des Betons in die Hauptkomponenten Sand, Kies und Zementstein insbesondere mit Ultraschall. Untersuchung zur Verwertung der Feinfraktion.
Auswirkungen der Bodenschutzkalkung in Waldoekosystemen: - Wirksamkeit gegenueber Versauerungsprozessen im Boden, - Anregung der biologischen Aktivitaet, dadurch Verbesserung der Stickstoffspeicherfaehigkeit, - Ausgleich schwacher Magnesiumernaehrung der Baeume, - Immobilisierung von Metallkationen und Schwermetallen, - Minimierung oekologischer Risiken, - Stabilisierung von Dreichschichttonmineralen.
Geochemische Fixierung von Schadstoffen in Speichermineralen. Untersuchung der Bildungsbedingungen und Struktur von Erdalkalisilikaten, die als Speichermineral geeignet sein koennen: Synthese und Strukturmodell, das die Ableitung thermodynamischer Daten erlaubt. Ermittlung der Mineralneubildungen bei Verwitterung schadstoffhaltiger Rueckstaende zur Identifikation potentieller Speicherminerale fuer Schadstoffe: Zeitrafferexperimente der Verwitterung von Hochtemperatur-Muellverbrennungsschlacken und Untersuchung der Mineralneubildungen aus schwefelhaltigen Rueckstaenden. Untersuchung der Verwendung von Natriumkarbonatsodalith als technische Base zur Inertisierung.
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