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

Abstract

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 Selbstversorgungder 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.