Zinkbelastung des Waldbodens durch Korrosion verzinkter Wildschutzzäune

Die witterungsbedingte Korrosion verzinkter Wildschutzzäune kann punktuell erhöhte Zinkeinträge in Waldböden verursachen. Durch eine Bodenversauerung wird das akkumulierte Zink zunehmend mobil und kann zur Belastung von Bodenorganismen und Grundwasser führen.

Problemstellung

Als Spurenelement ist Zink ein essentieller Nährstoff; in erhöhten Konzentrationen und bei entsprechender Bioverfügbarkeit gehen von ihm toxische Wirkungen aus. Im Zuge der Versauerung von Waldböden wird das akkumulierte Zink zunehmend mobil und stellt dann eine mögliche Gefahr für die angrenzende Hydro- und Biosphäre dar. Vor dem Hintergrund der im Rahmen der zweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE-2) konstatierten aktuellen Versauerungstendenz der brandenburgischen Waldböden erscheint es geraten, zusätzliche Schwermetalleinträge soweit wie möglich zu vermeiden.

In einer Studie sollte deshalb untersucht werden, in welchem Maße es zu Zinkeinträgen in Waldböden durch die Korrosion von zinkbeschichteten Schutzzäunen kommt. Diese werden verbreitet als Baumschutzmaßnahme bei Kulturbegründung, Unter- und Voranbau eingesetzt und sind hierbei durchschnittlich etwa 10-15 Jahre der Witterung exponiert. Es ist davon auszugehen, dass im Laufe dieser Zeit im unmittelbaren Bereich des Zaunes und durch Streuverfrachtung auch darüber hinaus abgelöste und mit dem Niederschlag verfrachtete Korrosionsprodukte zu einer relevanten Erhöhung der Zinkkonzentrationen im Boden führen. Diese These sollte auf einer geeigneten Untersuchungsfläche durch den Vergleich von Bodenproben aus einem potenziell belasteten Bereich (Zaunvariante) und einem unbelasteten Bereich in einiger Entfernung (Nullvariante) geprüft werden.

Untersuchungsfläche

Die Untersuchung erfolgte auf einem Sandstandort unter einem Kiefern-Buchen-Altbestand im Revier Kahlenberg, Abt.35, ca. sechs km östlich der Stadt Eberswalde. Die Anlage des Wildzaunes zwecks Voranbau fand knapp vier Jahre vor der Probennahme statt. Das Relief ist schwach geneigt. Der Boden wurde als podsolige Braunerde mit der Humusform mullartiger Moder angesprochen. Entlang der Trasse wurde bei der Anlage des Zaunes aufgrund der Geländeneigung nicht gepflügt. Der Oberboden ist deshalb verhältnismäßig wenig gestört.

Die Beprobung der Humusauflage und des Mineralbodens in 0-5 cm Tiefe erfolgte auf zwei Transekten zum einen entlang des Zaunes (n=22) und zum anderen parallel hierzu in ca. 10 m Entfernung (n=25). Der Beprobungspunktabstand von ca. 2 m ergab sich daraus, dass jeweils am Zaunpfahl und mittig zwischen zwei Pfählen beprobt wurde. Für die stratifizierte Auswertung wurde zu den Proben vermerkt, ob es sich um eine Entnahme am Pfahl oder dazwischen handelte.

Ausprägung und Bewertung der Zn-Konzentrationen

In Abb.1 sind die Zinkgehalte in Auflage und mineralischem Oberboden auf der Untersuchungsfläche - stratifiziert nach der Lage der Entnahmestelle (Nullvariante, Zaunpfahl und Zaungeflecht) - dargestellt. Die Mediane der Nullvariante liegen bei 63 mg/kg (Auflage) bzw. 33 mg/kg (Mineralboden). Demgegenüber sind deutlich erhöhte Werte bei der Zaunvariante zu verzeichnen. Über alle am Zaun entnommenen Proben liegen die Mediane bei 235 mg/kg in der Humusauflage und bei 109 mg/kg in 0-5 cm Tiefe. Es lassen sich keine Unterschiede zwischen der Probennahme unmittelbar am Zaunpfahl und derjenigen mittig zwischen den Pfählen (Variante „Zaungeflecht“) erkennen.

Die Angaben für ökotoxikologisch begründete Wirkungsschwellen für Zink variieren in der Literatur in einem weiten Bereich. Dieses macht deutlich dass die Bioverfügbarkeit in hohem Maße von der Ausprägung weiterer Bodeneigenschaften abhängt. Zink liegt im schwach sauren Bereich bevorzugt in organischer Bindung vor. In stärker versauerten Böden spielt aber auch die Bindung an Tonminerale eine große Rolle. Stärker als bei anderen Schwermetallen wird die Zinklöslichkeit durch den pH-Wert gesteuert. Mit zunehmender Azidität steigt der austauschbare Anteil stark an. Die größte Mobilität besteht im pH-Bereich von pH 3 bis pH 5.

Während einige Autoren schädigende Wirkungen auf Bodenlebewesen bereits bei Zinkkonzentrationen im Bereich von weniger als 200 mg / kg ansetzen, werden von anderen erst bei mehr als doppelt so hohen Werten Effekte beobachtet. In der Zusammenschau der unterschiedlichen Literaturangaben werden ökotoxische Effekte ab 200 - 300 mg/kg zunehmend wahrscheinlich. Bei den Einzelproben der hier untersuchten Nullvariante sind derart hohe Werte nicht vertreten. Bei der Zaunvariante indes treten Werte > 200 mg/kg bei 71 % der Einzelproben auf. Der Wert 300 mg/kg wird hier bei 19 % der Proben überschritten. Als Maximalwert werden 574 mg/kg gemessen.

Schlussfolgerungen

Die durchgeführte Studie zeigte, dass es punktuell bzw. linear innerhalb mäßig belasteter Waldflächen zu stark erhöhten Zinkgehalten im Oberboden durch die witterungsbedingte Korrosion von verzinkten Schutzzäunen kommt. Die Gesamtmenge des dadurch im Boden akkumulierten Zinkes ist maßgeblich von der Dauer der Exposition, den jeweiligen Klimabedingungen und Oberbodeneigenschaften abhängig. Auf der Untersuchungsfläche erscheinen im unmittelbaren Bereich des Schutzzaunes ökotoxische Wirkungen auf Bodenlebewesen wahrscheinlich. Bei fortschreitender Versauerung ist an diesen Stellen in zunehmendem Maße mit der Überschreitung der Geringfügigkeitsschwellenwerte im Bodensickerwasser zu rechnen. Nach den vorliegenden Befunden ist es aus waldökologischen und –hydrologischen Gründen ratsam, anstelle der gängigen Zinkzäune auf alternative nicht schwermetall- und schadstoffhaltige Materialien für Flächen- und insbesondere Einzelbaumschutzmaßnahmen auszuweichen, wenn dieses technisch und wirtschaftlich möglich erscheint. Dieses erscheint vor allem bei kleinflächigen Zäunungen, wie beispielsweise bei der Waldrandgestaltung, sinnvoll.

Originalartikel (z. Zt. im Druck)

  • Riek , W. (2011): Zinkakkumulation im Waldboden im Nahbereich verzinkter Schutzzäune – Vergleichende Auswertung mit Befunden der Bodenzustandserhebung (BZE-2). Archiv für Forstwesen und Landschaftsökologie. Bd. 45 (4).

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