Nr. 107 - Landesamt für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz ...

2.6 Transferfaktoren Boden-PflanzenDer Transfer von Schadstoffen vom Boden zu Pflanzen kann analytisch bestimmt und mit mathematischenModellen beschrieben werden. Grundsätzlich lassen sich die Prozesse, die an der Pflanzenaufnahmebeteiligt sind, einzeln mathematisch fassen. Daraus lassen sich nachfolgend komplexe Modelleableiten. Solche mechanistischen Modelle bedürfen allerdings zahlreicher schwer messbarer Parameter,denn die biologische Verfügbarkeit von Schwermetallen ist keine statische Größe, sondernstellt einen organspezifischen Wert dar.Die Verfügbarkeit von Schwermetallen und somit die Transferfaktoren sind unter anderem abhängigvon der Pflanzenart, dem Schadstoffgehalt des Bodens, dem pH-Wert des Bodens, dem Anteil organischerBodensubstanz, der Bodenfeuchte, den Mikroorganismen und deren Interaktion mit dem Bodenund dem Vorhandensein von spezifischen Antagonisten. Zum Beispiel verdrängt Zink Cadmium undKupfer verdrängt Zink aus dem Sorptionskomplex (DORN 1999 und PRÜEß 1992), deshalb kann mansolche Ergebnisse nicht von einem Gebiet auf ein anderes übertragen, ohne die oben genannten Faktorenzu berücksichtigen. So liegt der Entzug der Pflanzen auf einem sehr stark belasteten Bodennicht zwingend bedeutend höher als auf einem weniger stark kontaminierten. Der prozentuale Entzugder Pflanzen im Verhältnis zum Bodengehalt sinkt mit steigendem Bodengehalt.Ab einem bestimmten Punkt nimmt der Pflanzengehalt nicht mehr zu und die Biomasse beginnt zusinken. In Abbildung 6 ist dies schematisch dargestellt, der genaue Kurvenverlauf ist element- undpflanzenspezifisch und wird außerdem durch Bodeneigenschaften, wie zum Beispiel pH-Wert undFeuchte maßgeblich beeinflusst.Abb. 6:Schematische Beziehungen zwischen Boden- und Pflanzengehalt an Schwermetallen(Quelle: METZ 2006)Infolge der recht großen Spanne zwischen den möglichen Cd-Gehalten von Pflanzen und toxischenGehalten im Pflanzengewebe ist eine akute Cd-Toxizität bei Pflanzen in Form von Blattchlorosen,Verwelken und Zwergwuchs nur selten zu beobachten (verändert und ergänzt nach LITZ et al. 2005).Nach DORN (1999) kann man die phytotoxische Wirkung bei Cadmium nur bei sehr hohen Bodengehaltenund bestimmten Pflanzenarten (zum Beispiel Kartoffeln) feststellen.Um schädliche Wirkungen auf die Biozönosen unterschiedlicher Ökosystemkompartimente vollständigabschätzen zu können, sind Kenntnisse über Wirkungsschwellen der Metalle in allen trophischenEbenen (Primärproduzenten, Konsumenten lebender und toter Biomasse bis hin zu den Endgliedernder Nahrungsketten) erforderlich. Weiterhin braucht man Informationen zum Transfer- und Akkumulationsverhaltender Metalle in den abiotischen und biotischen Ökosystemkompartimenten. Die wenigenauf diesem Gebiet vorhandenen Daten beziehen sich eher auf Nutzpflanzen (Nahrungspflanzen) undGehölze (DE VRIES et al. 2003), sind aber mit hohen Unsicherheiten belastet und reichen für eine generelleFestlegung kritischer Konzentrationen in der Vegetation nicht aus. Zu hinterfragen wäre, ob esbei diesen komplexen Zusammenhängen, auf die so eine Vielzahl von Einflussgrößen wirken, überhauptmöglich ist, generelle Festlegungen zu treffen. Auch eine Berechnung heutiger oder zukünftigerMetallkonzentrationen in den verschiedenen erntbaren Pflanzenteilen in Abhängigkeit von kritischenKonzentrationen in der Bodenlösung ist problematisch, weil derzeit für die meisten Pflanzenteile keineausreichend sicheren Transferbeziehungen Boden - Bodenlösung - Pflanzengehalt bestehen.15