Geoökologische Untersuchungen zum sickerwassergetragenen Nähr- und Schadstofftransport aus urbanen Böden in aquatische Systeme - dargestellt am Beispiel der Stadt Halle (Saale)

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse von Untersuchungen der Bodenlösung und der Bodenfestsubstanzaus acht Untersuchungsgebieten im Stadtgebiet von Halle dargestellt und ausgewertet. Der Stofftransport im Boden wurde hauptsächlich über Saugkerzen und mechanische Tensiometer sowie über verschiedene Analysen der Bodenfestsubstanz ermittelt. Unter Verwendung von Pedotransferfunktionen wurde der Sickerwasserfluss mit der Darcy-Gleichung berechnet. Durch eine Instrumentierung an Hängen von Oberflächengewässern in unterschiedlichen Bodentiefen und verschiedenen Hangbereichen konnten Aussagen zum vertikalen und lateralen Stofftransport getroffen werden. Es wurde festgestellt, dass infolge der Entstehung sandiger Substrate mit hohen Skelettgehalten und teilweise geringen Lagerungsdichten der Einfluss des Feinbodens auf die Stoffretention stark zurückgeht. Dadurch ist der Wassergehalt bzw. die Sickerwasserrate eine entscheidende Größe hinsichtlich des Schadstoffaustrages. Die Mahd der untersuchten Grünlandflächen wirkt sich nachweislich auf die Höhe der Sickerwasserrate aus. Unter Berücksichtigung der allgemein geringen Sickerwasserraten im Mitteldeutschen Trockengebiet müssen die ermittelten Schwermetallfrachten als hoch angesehen werden, obwohl Grenzwerte der Bundes-Bodenschutzverordnung (BBODSCHV 1999) nicht überschritten werden. Ebenso besteht ein übermäßiges Nährstoffangebot. In älteren Stadtstrukturtypen sind vor allem die Frachten der Bauschuttindikatoren wie Calcium, Sulfat und Zink kritisch zu beurteilen. In jüngeren Bereichen wurden sehr hohe Nährstoffausträge nachgewiesen. Anhand von parallel zu den Bodenuntersuchungen laufenden Analysen in Oberflächengewässern sowie im urbanen Grundwasser konnte gezeigt werden, dass bei einzelnen Stoffen bis zu 20% der Saale-Stofffracht dem innerstädtischen Sickerwassertransport angelastet werden können. Im Grundwasser werden stadtstrukturtypencharakteristische Stoffe angereichert. In den Seen erfolgt eine Aufkonzentration bis zum hypertrophen Zustand. Belastungsspitzen mit Konzentrationen von bis zu 2,5gSO4/l, 1gCl/l und 0,1gK/l wurden beim herbstlichen Einsetzen der verstärkten Sickerwasserbewegung durch "first-flush"-Effekte nachgewiesen. Abschließend werden Möglichkeiten der Reduktion des sickerwassergetragenen Stoffaustrages diskutiert.

This publication presents and analyses results of researches into soil water and bulk soil of eight investigation areas in the city of Halle. The substance transport in the soil was basically determined with suction cups and tensiometers as well as different analysis of the bulk soil. Using pedotransfer functions the seepage water flow was estimated based on the Darcy equation. Statements regarding to vertical and lateral substance transport are made by instrumentation on slopes of surface waters in various soil depths and divers slope areas. As a result of the genesis of sandy substrates including high contents of soil skeleton and partial low soil compactness it was noticed that the influence of bulk soil for substance retention decreases extremely. Thus the water content or rather the seepage rate is the deciding factor in terms of pollutant transport. The mowing of the investigated grasslands affect demonstrable the extent of the seepage rate. In consideration of the generally small seepage rates in the Midgerman Dryarea the heavy metal load regards as high, although the critical values of the Bundes-Bodenschutzverordnung (BBODSCHV 1999) were not exceeded. Equally an excessive nutrient proposal exists. In older urban structural units the loads of building rubble indicators like Calcium, Sulphate and Zinc have to be assessed as critically. In younger areas very high nutrient discharges were detected. Parallel to soil investigations analysis of surface waters and urban ground waters were carried out. By means of these analysis it could be shown that the load of the river Saale is up to 20% caused by the inner municipal seepage transport in the case of some specific substances. The ground water accumulates substances typically for urban structural units. In the lakes the concentrations of different parameters are raising up to the hypertrophic conditions. Peak concentrations of about 2,5gSO4/l, 1gCl/l und 0,1gK/l were measured during the initiation of the reinforced seepage movement caused by first-flush effects. Finally possibilities of reduction of the seepage substance transport are discussed.