Bergbaubedingte Schwermetallbelastungen von Böden und Nutzpflanzen in einem Bewässerungsgebiet - Ausmaß und ökologische Bedeutung -

Durch Abspülung von Abraumhalden einer Edelmetallmine südlich von Tbilisi in Georgien wird der Fluss Mashavera stark mit extrem schwermetallhaltigen (Kupfer, Zink, Cadmium) Schwebstoffen befrachtet. Das Wasser des Mashavera wird über mehrere Kanäle in das Bewässerungssystem des Mashavera-Tals und des Poladauri-Tals eingespeist und gelangt per Furchenbewässerung auf die unterhalb des Kanalsystems gelegenen, landwirtschaftlich genutzten Flächen. Auf Grund der seit Jahrzehnten anhaltenden Kontamination des Bewässerungswassers wurden die bewässerten Böden des Mashavera-Tals und des Poladauri-Tals großflächig mit Schwermetallen belastet. Im Rahmen eines dreijährigen Forschungsvorhabens wurde die Art, die Verbreitung und das Ausmaß der Schwermetallbelastung, sowie ihre ökotoxikologische Bedeutung für die Nahrungskette im System Boden-Pflanze eines kontinentalen Klimaraums untersucht. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass für Oberböden des Untersuchungsgebietes eine großräumige, gravierende Belastungssituation mit Schwermetallen vorliegt. Die Schwermetallgesamtgehalte der Oberböden werden im Wesentlichen durch die Nutzungsart des Standortes und durch das Relief bestimmt. Die Flächen, die am längsten und intensivsten mit belastetem Wasser bewässert worden sind, weisen Konzentrationen bis 3.000 mg*kg-1 Cu, 2.500 mg*kg-1 Zn und 17 mg*kg-1 Cd auf. Die Belastungssituation nimmt hierbei generell zu in der Reihenfolge: (1) ackerbaulich genutzte Flächen, (2) zum Gemüseanbau genutzte Hausgärten und (3) zum Wein- und Obstanbau genutzte Böden. Die im neutralen bis schwach alkalischen Bereich liegenden pH-Werte der Oberböden bewirken zusammen mit den Gehalten an Carbonaten, organischer Substanz, Ton und Metalloxiden eine weitestgehende Immobilisierung der Schwermetalle. Trotz hoher Gesamtgehalte liegen daher nur geringe Anteile der Schwermetalle in der mobilen, NH4NO3-extrahierbaren Fraktion vor. Diese betragen für Cu und Zn weniger als 1 % der Gesamtgehalte und erreichen im Falle von Cd maximal 1,5 % der Gesamtgehalte. Allerdings werden bei hohen Cd-Gesamtgehalten auch die NH4NO3-extrahierbaren, d.h. mobilen Anteile zu einer ökotoxikologisch relevanten Größe. In Gefäß- und Feldversuchen wurde mit ausgewählten Böden des Untersuchungsgebietes der Schwermetalltransfer in Nutzpflanzen untersucht. Trotz niedriger NH4NO3- extrahierbarer Schwermetallgehalte wurde über die Pflanzenaufnahme eine deutliche Überschreitung der Toleranzschwelle des menschlichen Organismus für Cd festgestellt. IX Wir gehen davon aus, dass die Schwermetallanreicherungen in den Pflanzen im Untersuchungsgebiet wesentlich höher liegen müssen, als dies auf Grund der vorliegenden bodenanalytischen Daten zu erwarten wäre. Insbesondere für die Bewertung der Bioverfügbarkeit von Cd scheint die NH4NO3-Methode auf alkalischen Böden nicht geeignet zu sein. Das Untersuchungsgebiet ist die Region, in der Frischgemüse sowohl für die Selbstversorgung der örtlichen Bevölkerung als auch für die Millionenmetropole Tiflis/Tbilisi produziert wird. Es ist damit zu rechnen, dass das Ausmaß der Kontamination infolge der intensiven Bewässerung sehr stark und kontinuierlich ansteigen wird. Es ist daher zwingend erforderlich, für das Untersuchungsgebiet Handlungsstategien zu erarbeiten, um die Umweltkompartimente Boden und Wasser langfristig zu schützen und zu sanieren und um den Transfer von Schwermetallen in die Nahrungskette zu unterbinden. --

Auswirkungen des Buntemetallbergbaus im Mashavera-Tal (Georgien) auf Bodenfunktionen und Möglichkeiten der in-situ Sanierung

Bie Böden des Mashavera-Tals (SE-Georgien) werden seit Jahrzehnten mit durch Buntmetallbergbau belastetet Wassser des Flusses Mashavera bewässert. Die daraus resultierenden hohen Cd, Cu und Zn Gehalte der Oberböden stellen ein erhebliches Belastungspotenzial für die Nahrungskette dar. Im Gefäßversuch gelang es durch Zugabe von Divergan® (ein Polyvinylpyrrolidon)die Spurenmetalle in schwer mobilisierbare Fraktionen zu überführen und dadurch die Pflanzenaufnahme zu reduzieren. Ob das Verfahren auch als Sanierungsstrategie im Mashavera-Tal anwendbar ist, muss aber zunächst noch im Feldversuch getestet werden

LANDSLIDES IN A RURAL MOUNTAINOUS REGION: DAMAGING AND RESOURCE-FORMING IMPACTS (SOUTH CAUCASUS, GEORGIA)

Catastrophic loss of soils and slope sediments by landslides causes destruction of mountainous environment and outflow of population from affected areas. However, the role of landslides in mountainous regions goes beyond direct destructive activity. The sliding mass expose surfaces for weathering and accumulate loose mineral material, the vital resource for mountain biota and population thus starting new cycles in ecosystems development, forming new habitats for biota and, in some cases, new lands for farming. A chronological sequence of landslides and their adaptation for human needs was studied in Adjara province, the South Caucasus mountainous region, Georgia. As a rule, in 15 years, a thin and compacted soil layer is formed on low and mound surface of a landslide. In 30 years, people start recultivation of the landslide area. After 40–60 years, the landslide area is used as a hayfield. It usually takes 100 years to transform the area into a fully cultivated landscape typical of Mountainous Adjara

LANDSLIDES IN A RURAL MOUNTAINOUS REGION: DAMAGING AND RESOURCE-FORMING IMPACTS (SOUTH CAUCASUS, GEORGIA)

Catastrophic loss of soils and slope sediments by landslides causes destruction of mountainous environment and outflow of population from affected areas. However, the role of landslides in mountainous regions goes beyond direct destructive activity. The sliding mass expose surfaces for weathering and accumulate loose mineral material, the vital resource for mountain biota and population thus starting new cycles in ecosystems development, forming new habitats for biota and, in some cases, new lands for farming. A chronological sequence of landslides and their adaptation for human needs was studied in Adjara province, the South Caucasus mountainous region, Georgia. As a rule, in 15 years, a thin and compacted soil layer is formed on low and mound surface of a landslide. In 30 years, people start recultivation of the landslide area. After 40–60 years, the landslide area is used as a hayfield. It usually takes 100 years to transform the area into a fully cultivated landscape typical of Mountainous Adjara

Bergbaubedingte Schwermetallbelastungen von Böden und Nutzpflanzen in einem Bewässerungsgebiet südlich von Tiflis/Georgien : Ausmaß, ökologische Bedeutung, Sanierungsstrategien

Durch Abspülung von Abraumhalden einer Edelmetallmine südlich von Tbilisi in Georgien wird der Fluss Mashavera stark mit extrem schwermetallhaltigen (Kupfer, Zink, Cadmium) Schwebstoffen befrachtet. Das Wasser des Mashavera wird über mehrere Kanäle in das Bewässerungssystem des Mashavera-Tals und des Poladauri-Tals eingespeist und gelangt per Furchenbewässerung auf die unterhalb des Kanalsystems gelegenen, landwirtschaftlich genutzten Flächen. Auf Grund der seit Jahrzehnten anhaltenden Kontamination des Bewässerungswassers wurden die bewässerten Böden des Mashavera-Tals und des Poladauri-Tals großflächig mit Schwermetallen belastet. Im Rahmen eines dreijährigen Forschungsvorhabens wurde die Art, die Verbreitung und das Ausmaß der Schwermetallbelastung, sowie ihre ökotoxikologische Bedeutung für die Nahrungskette im System Boden-Pflanze eines kontinentalen Klimaraums untersucht. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass für Oberböden des Untersuchungsgebietes eine großräumige, gravierende Belastungssituation mit Schwermetallen vorliegt. Die Schwermetallgesamtgehalte der Oberböden werden im Wesentlichen durch die Nutzungsart des Standortes und durch das Relief bestimmt. Die Flächen, die am längsten und intensivsten mit belastetem Wasser bewässert worden sind, weisen Konzentrationen bis 3.000 mg*kg-1 Cu, 2.500 mg*kg-1 Zn und 17 mg*kg-1 Cd auf. Die Belastungssituation nimmt hierbei generell zu in der Reihenfolge: (1) ackerbaulich genutzte Flächen, (2) zum Gemüseanbau genutzte Hausgärten und (3) zum Wein- und Obstanbau genutzte Böden. Die im neutralen bis schwach alkalischen Bereich liegenden pH-Werte der Oberböden bewirken zusammen mit den Gehalten an Carbonaten, organischer Substanz, Ton und Metalloxiden eine weitestgehende Immobilisierung der Schwermetalle. Trotz hoher Gesamtgehalte liegen daher nur geringe Anteile der Schwermetalle in der mobilen, NH4NO3-extrahierbaren Fraktion vor. Diese betragen für Cu und Zn weniger als 1 % der Gesamtgehalte und erreichen im Falle von Cd maximal 1,5 % der Gesamtgehalte. Allerdings werden bei hohen Cd-Gesamtgehalten auch die NH4NO3-extrahierbaren, d.h. mobilen Anteile zu einer ökotoxikologisch relevanten Größe. In Gefäß- und Feldversuchen wurde mit ausgewählten Böden des Untersuchungsgebietes der Schwermetalltransfer in Nutzpflanzen untersucht. Trotz niedriger NH4NO3-extrahierbarer Schwermetallgehalte wurde über die Pflanzenaufnahme eine deutliche Überschreitung der Toleranzschwelle des menschlichen Organismus für Cd festgestellt. Wir gehen davon aus, dass die Schwermetallanreicherungen in den Pflanzen im Untersuchungsgebiet wesentlich höher liegen müssen, als dies auf Grund der vorliegenden bodenanalytischen Daten zu erwarten wäre. Insbesondere für die Bewertung der Bioverfügbarkeit von Cd scheint die NH4NO3-Methode auf alkalischen Böden nicht geeignet zu sein. Das Untersuchungsgebiet ist die Region, in der Frischgemüse sowohl für die Selbstversorgung der örtlichen Bevölkerung als auch für die Millionenmetropole Tiflis/Tbilisi produziert wird. Es ist damit zu rechnen, dass das Ausmaß der Kontamination infolge der intensiven Bewässerung sehr stark und kontinuierlich ansteigen wird. Es ist daher zwingend erforderlich, für das Untersuchungsgebiet Handlungsstategien zu erarbeiten, um die Umweltkompartimente Boden und Wasser langfristig zu schützen und zu sanieren und um den Transfer von Schwermetallen in die Nahrungskette zu unterbinden