Förderung: DFG

Verantwortliche Wissenschaftler: H.W. Scherer (Institut für Pflanzenernährung, Uni Bonn), G. Welp, K. Domeyer

Für die ökologische Wirksamkeit von Schwermetallen in Böden sind neben der elementspezifischen Toxizität in erster Linie ihre Mobilität und ihre Bindungsform von Bedeutung, die in starkem Maße vom Gesamtgehalt der einzelnen Schwermetalle, der Bodenreaktion, den Redoxbedingungen sowie dem Stoffbestand beeinflusst werden. Zur Bestimmung der Schwermetall-Mobilität und -Bindungsformen wurde in der Literatur eine große Anzahl chemischer Extraktionsverfahren vorgeschlagen. Diese Methoden werden zum Teil auch genutzt, um Aussagen über die Schwermetall-Verfügbarkeit für Pflanzen zu treffen, wobei zur Prognose der Schwermetall-Aufnahme Korrelationsrechnungen zwischen den chemisch extrahierten Metallmengen und den Gehalten in Pflanzen vorgenommen werden. Dabei wird zugrundegelegt, dass die Metallaufnahme der Pflanzenwurzeln über die Bodenlösung erfolgt. Da eine direkte Erfassung der Metallkonzentrationen in der Bodenlösung schwierig ist, wird häufig eine „mobile“ Fraktion zur Abschätzung des Transfers Boden – Pflanze herangezogen.
Bei den gängigen Extraktionsverfahren wird allerdings stets der Gesamtboden untersucht und nicht berücksichtigt, dass im Rhizosphärenbereich durch die Aktivität der Pflanzenwurzeln die Schwermetall-Verfügbarkeit deutlich verändert sein kann (z.B. durch pH-Absenkung, Verschieben des Gleichgewichts zwischen verschiedenen Schwermetall-Bindungsformen, Ausscheidung von Exsudaten). Ziel der Untersuchungen ist es deshalb, folgende Punkte zu überprüfen:
1. Verarmt der Kontaktraum Boden/Wurzel gegenüber dem nicht durchwurzelten Bereich an Schwermetallen und wenn ja, in welchem Ausmaß?
2. Welche Schwermetall-Bindungsformen bzw. -Fraktionen in Böden sind überwiegend von einer Verarmung betroffen?
3. Besteht ein quantitativer Zusammenhang zwischen Pflanzenentzug und dem Entzug durch verschiedene chemische Extraktionsmittel?
4. Welche Dynamik herrscht bei verschiedenen Schwermetall-Fraktionen im Boden vor und inwieweit ist diese Dynamik bei verschiedenen Pflanzen und Böden unterschiedlich ausgeprägt?
Insgesamt sollen die Untersuchungen weitere Erkenntnisse über die Mobilität von Schwermetallen in Böden und die Voraussagbarkeit ihrer Pflanzenverfügbarkeit liefern.