Boden-Dauerbeobachtung

Hinsichtlich der Bodenzoologie wird ein jährlicher Lumbriciden-Bericht (Regenwurm-Bericht) für Sachsen-Anhalt erarbeitet. Darin wird die Untersuchung der Regenwurmpopulation auf den BDF analysiert und ihre Entwicklung auf den einzelnen Flächen ausgewertet. Diese Berichte stehen unter Publikationen als Download zur Verfügung. Weiter unten auf der Seite befindet sich eine Übersicht zu den landesweiten Ergebnissen hinsichtlich der Regenwürmer.

Die Belastung der BDF mit organischen Schadstoffen wird ebenfalls durch das LAU analysiert und ausgewertet. Dabei werden polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und einige Vertreter des „Dirty Dozen“ wie die Chlorpestizide Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) und Hexachlorcyclohexan (α-, β-,γ-, δ-HCH), deren Neben- und Abbauprodukte (DDE, DDD und HCB) sowie polychlorierte Biphenyle (PCB) und polychlorierte Dibenzo-Dioxine und -Furane (PCDD/PCDF) betrachtet. Weitere Informationen zu Schadstoffen in Böden sind unter diesem Link zu finden. Aus diesen Untersuchungen gewonnene Ergebnisse sind Grundlage für die Ermittlung von Hintergrundwerten für die Böden in Sachsen-Anhalt. Im Folgenden sind einige Ergebnisse der Boden-Dauerbeobachtung hinsichtlich des Vorkommens der oben genannten organischen Schadstoffe dargestellt.

polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe – PAK

PAK entstehen bei der Verbrennung von organischem Material. Hauptsächliche Quellen sind Industrieemissionen, Heizungen und Verkehr. Sie gelangen über Luftdeposition in den Boden, binden stark an organische Substanz und werden nur sehr langsam abgebaut. In der Abbildung weiter unten ist das Vorkommen von PAK auf den BDF im Land über einen Zeitraum von 20 Jahren und in Abhängigkeit von der Landnutzung dargestellt. In der Grafik ist zu erkennen, dass die Waldflächen vergleichsweise höher mit diesen Stoffen belastet sind. Das hängt unter anderem mit der Filterwirkung der Baumkronen zusammen. PAK-haltige Partikel werden in den Kronen abgefangen und gelangen über Regen und Laubfall in den Boden. Weiterhin haben Wälder einen höheren Anteil organischer Bodensubstanz, woran PAK stark binden. Die BDF unter Ackernutzung weisen geringere Konzentrationen auf, was sich u. a. durch regelmäßige Bodenbearbeitung und somit eine Verdünnung des Materials sowie einen geringeren Anteil organischer Substanz erklären lässt. Der Anstieg der gemessenen PAK zwischen 2020 bis 2024 kann unter anderem mit einer klimabedingt stärkeren Bodentrockenheit und Staubaufwirbelungen zusammenhängen. Auch lokale kurzfristige Einflüsse wie bspw. Waldbrände können einen starken Effekt auf einzelne Flächen haben. Insgesamt befinden sich die Werte jedoch unterhalb der Vorsorgewerte laut Bundesbodenschutzverordnung (BBodSchV) von 3 mg/kg TM (wenn der Gehalt an organischem Kohlenstoff/TOC ≤ 4 %) bzw. 5 mg/kg TM (wenn TOC > 4 % bis 9 %).

Dichlordiphenyltrichlorethan – DDT, Dichlordiphenyltrichlorethylen – DDE,                                                          Dichlordiphenyldichlorethan – DDD

In der Abbildung unten ist das Vorkommen von DDT und den Metaboliten (DDE, DDD) auf den BDF in Sachsen-Anhalt in Abhängigkeit von der Landnutzung von 2004 bis 2024 dargestellt. DDT wurde als Insektizid in Land- und Forstwirtschaft sowie als Holzschutzmittel eingesetzt. Auf dem Gebiet der ehemaligen DDR wurde DDT bis Ende der 80er Jahre in größerem Umfang angewendet und in Sachsen-Anhalt unter anderem im Raum Bitterfeld produziert. Wie in dem Boxplot zu erkennen ist, sind die Flächen unter forstlicher Nutzung höher belastet als landwirtschaftlich genutzte BDF. Mögliche Gründe dafür sind der hohe Einsatz von DDT zur Bekämpfung von Kahlfraß-Insekten (u. a. Kiefernspinner, Borkenkäfer) in der Forstwirtschaft der DDR und die höheren Gehalte organischer Substanz der Waldflächen gegenüber Grün- oder Ackerländern und die damit verbundene stärkere Bindung des Schadstoffs. Ebenso sorgt die Bodenbearbeitung auf Ackerflächen für eine stärkere Durchmischung des Bodens und somit Verdünnung von kontaminierten Horizonten. Insgesamt befinden sich die Werte jedoch weit unter den für Ackerflächen gültigen Prüfwerten der Bundesbodenschutzverordnung (BBodSchV) von 1 mg/kg TM (Ackerland, Wirkungspfad Boden-Nutzpflanze). Insgesamt ist eine Abnahme von DDT und den entsprechenden Metaboliten seit Beginn der Untersuchungen auf den BDF in der Grafik ersichtlich.

Hexachlorcyclohexan - HCH und Hexachlorbenzol - HCB

In den beiden Abbildungen am Ende des Absatztes ist die Verteilung von HCH und HCB über die BDF im Land dargestellt. Vor allem im Bereich der Flussauen können höhere Konzentrationen der Stoffe nachgewiesen werden. Es gibt jedoch keine Überschreitung der Prüfwerte (HCH 0,05 mg/kg TM und HCB 0,5 mg/kg TM) nach BBodSchV auf landwirtschaftlich genutzten BDF. Bei den stärker belasteten BDF handelt es sich ausschließlich um Waldflächen im Bereich der Flussauen von Mulde und Elbe. Im Chemiekombinat Bitterfeld wurde von 1951 bis 1983 in großen Mengen γ-HCH produziert (Ökologisches Großprojekt (ÖGP) Bitterfeld-Wolfen), welches unter dem Namen Lindan als Insektizid zum Einsatz kam. Neben- und Abbauprodukte sind weitere HCH-Isomere und HCB, welches jedoch auch gezielt hergestellt und u. a. als Fungizid in der Landwirtschaft eingesetzt wurde. Ab den 1980er Jahren wurde der Gebrauch dieser Chemikalien in der Europäischen Gemeinschaft bereits stark eingeschränkt, seit 2004 ist die Produktion und Verwendung vollständig verboten. In den ostdeutschen Chemiezentren (Bitterfeld, Leuna, Schkopau) entstand HCB als Nebenprodukt der Chlorindustrie und gelangte in größeren Mengen in die Umwelt. Dementsprechend ist die Belastung der BDF mit HCH und HCB im Auenbereich von Mulde und Elbe höher als auf den restlichen Flächen, da diese Stoffe über kontaminierte Sedimente im Rahmen von Hochwasserereignissen auch heute noch verlagert werden können.

Polychlorierten Biphenyle - PCB

Bei den PCB handelt es sich um eine Gruppe von 209 verschiedenen Kongeneren, welche hinsichtlich der toxikologischen Eigenschaften in zwei Kategorien unterteilt werden. Ein Teil dieser Kongenere weist den Dioxinen ähnelnde toxikologische Eigenschaften auf, diese werden häufig als dioxinähnliche PCB (dl-PCB) bezeichnet. Die nicht dioxinähnlichen Polychlorierten Biphenyle (ndl-PCB) haben ein anderes toxikologisches Profil. Die BDF in Sachsen-Anhalt werden im Hinblick auf sechs (ndl) Indikator-PCB (PCB 28, PCB 52, PCB 101, PCB 138, PCB 153 und PCB 180 = PCB₆) untersucht. Eingesetzt wurden diese Stoffe vor allem als Isolieröle in Transformatoren und Kondensatoren, aber auch als Additiv in Baustoffen (Fugendichtmasse, Farbe, Kleber). Mitte der 80er Jahre wurde die Verwendung von PCB in der ehemaligen DDR stark eingeschränkt und mit der Wiedervereinigung verboten. Auf Grund ihrer Langlebigkeit sind diese Stoffe jedoch immer noch in der Umwelt und auch in Böden nachweisbar. In der Abbildung unten ist die Konzentration der ndl-PCB auf den BDF in Sachsen-Anhalt in Abhängigkeit von der Landnutzung (2004-2024) dargestellt. Es konnte für keine der landwirtschaftlich genutzten BDF eine Überschreitung des Maßnahmenwertes von 0,2 mg/kg TM (BBdSchV, hinsichtl. Grünland, Wirkungspfad Boden-Nutzpflanze) festgestellt werden. In der Abbildung ist zu erkennen, dass die landwirtschaftlich genutzten BDF insgesamt auf Grund der Verdünnungswirkung von Bodenbearbeitungsmaßnahmen eine geringere Belastung mit ndl-PCB aufweisen. Wälder sind z. T. stärker belastet, da sich ndl-PCB vor allem über Deposition verbreiten und durch die Filterwirkung der Baumkronen eingefangen werden und in den Boden gelangen.

Polychlorierte Dibenzodioxine – PCDD und Polychlorierte Dibenzofurane PCDDF

Ähnlich wie PAK entstehen PCDD und PCDF unbeabsichtigt und überwiegend bei Verbrennungs- und Industrieprozessen (z. B. Müllverbrennung) und können dann über Luftdeposition in den Boden gelangen. Unter PCDD/F werden 75 Dioxine und 135 Furane zusammengefasst, welche stets als unterschiedlich zusammengesetztes Gemisch verschiedener Kongenere vorliegen. Eine Bewertung dieser Stoffe erfolgt über Toxizitätsäquivalente (TEQ), da sich die toxikologische Wirkung der Kongenere nicht unterscheidet, die Wirksamkeit jedoch sehr verschieden hoch sein kann. Der TEQ-Wert entspricht der toxischen Wirkung eines Dioxins im Verhältnis zum giftigsten Vertreter dieser Stoffgruppe (2,3,7,8 TCDD). In der Grafik weiter unten sind die TEQ der BDF nach ihrer Nutzung dargestellt (2004 bis 2024). Auch hinsichtlich dieser Schadstoffe sind die Waldflächen, auf Grund der Filterwirkung der Baumkronen und des meist höheren Anteils an organischer Bodensubstanz in Wäldern, zum Teil stärker belastet als die BDF unter anderer Nutzung. Die BDF mit den höchsten Vorkommen an PCDD/F befinden sich vorrangig im Auenbereich von Mulde und Elbe. Ein erheblicher Teil dieser Belastung geht auf die Magnesiumherstellung im Raum Bitterfeld während des Zweiten Weltkrieges zurück. Diese Stoffe verbreiteten sich von dort über kontaminierte Sedimente im Bereich der Flussauen. Der Prüfwert für Grünland (Wirkungspfad Boden-Nutzpflanze) liegt bei 15 ng/WHO-TEQ kg TM (BBodSchV) und wird im Auenbereich dieser Flüsse z. T. überschritten. Eine Anpassung des Nutzungsmanagementsystems und die amtliche Futter- und Lebensmittelüberwachung sollen jedoch sicherstellen, dass diese Stoffe nicht in menschliche Nahrungsketten gelangen. Weitere Information zur Belastungssituation mit PCDD/F in Sachsen-Anhalt sind im Dioxinbericht des Landes zu finden.

Regenwürmer

Die Lumbriciden sind in Sachsen-Anhalt seit Beginn der Einrichtung der BDF fester Untersuchungsgegenstand. Der Regenwurmbesatz einer Fläche ist ein wesentlicher bodenbiologischer Parameter zur Beschreibung der Bodenbiodiversität. In den Abbildungen unten sind die Individuen- und die Artenanzahl, sowie die Biodiversität mittels Shannon-Wiener-Index dargestellt. Dieser Index beschreibt die biologische Vielfalt und berücksichtigt die Artenanzahl sowie die Abundanz (Anzahl der Individuen je Art). Je höher der Index ist, umso größer ist auch die Diversität. Alle drei Parameter sind stark abhängig von der Landnutzung. Bei den artenreichsten BDF handelt es sich um Laubwälder und Grünländer, da dort kaum oder keine Bodenbearbeitung stattfindet und im Allgemeinen auch mehr Pflanzenarten vorkommen. Dadurch herrscht eine größere Lebensraumvielfalt und somit ein umfangreicheres Nahrungsangebot. In Nadelwäldern ist die geringste Diversität zu finden, was mit dem meist niedrigen pH-Wert an diesen Standorten zusammenhängt, den nur wenige Regenwurmarten tolerieren können. Weitere Einflussfaktoren sind die schwer abbaubare Streu (Nadeln enthalten Lignin, Wachse, Harze) und geringere Nährstoffverfügbarkeit.

Die bodenbiologischen Untersuchungen auf den Boden-Dauerbeobachtungsflächen, deren landesweite Einrichtung erst 2006 abgeschlossen wurde, starteten bereits 1994. Der in allen drei Grafiken ersichtliche Anstieg (Artenzahl, Biodiversität, Individuenzahl) innerhalb der ersten drei Perioden steht daher in engem Zusammenhang mit der Aufnahme neuer artenreicher Flächen in das BDF – Programm. Nach einer kurzen stabilen Phase, führten die Trockenjahre 2018 bis 2020 zu einem deutlichen Rückgang der Individuenzahlen in allen Landnutzungsbereichen. Arten, die nur mit wenigen Individuen auf einer Fläche vertreten waren, konnten bei den folgenden Untersuchungen noch seltener gefunden werden. Je nach Nutzung führte dies zu einem leichten bis deutlichen Rückgang in der Artenanzahl und demzufolge auch in der Biodiversität. Innerhalb der letzten Untersuchungsperiode (2021 – 2025) konnte sich die Individuenzahl auf den Acker- und Forstflächen erholen, jedoch nicht auf den Grünländern. Allerdings trifft dies nicht auf alle Arten gleichermaßen zu. Wenn z.B. die Reproduktionsrate geringer bzw. die Reproduktionszeit einer Art länger ist, benötigt diese Art auch mehr Zeit zur Bestandserhöhung. Dadurch stagnierten die Artenanzahl und Biodiversität oder sanken sogar z.T. in den letzten Jahren auf Flächen unter Grünlandnutzung.