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

Narimanidze, Eliso ; Wichmann, Lars ; Felix-Henningsen, Peter ; Steffens, Diedrich ; Schubert, Sven ; Urushadze, Tengiz ; Mishveladze, Boris ; Kalandadze, Beso


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Zentrum für Internationale Entwicklungs- und Umweltforschung
Fachgebiet: Zentrum für internationale Entwicklungs- und Umweltforschung
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: ResearchPaper
Zeitschrift, Serie: Discussion papers / Zentrum für Internationale Entwicklungs- und Umweltforschung ; 21
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 21.10.2005
Kurzfassung auf Deutsch: 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.
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