Boden- und Altlasten

Boden und Altlasten a2 "...zerstörte Böden können nicht oder aber
nur mit hohem finanziellen Aufwand wieder-
hergestellt werden. Vorsorge statt Reparatur
ist daher besonders hier oberstes Gebot."

Dr. Werner Schnappauf,
Bayerischer Umweltminister

Geologische Grundlagen | Bodenentwicklung | Bodengenese
Niederschlag und Untergrund | Bundesbodenschutzgesetz

Geologische Grundlagen

Die Erdkruste, der Gesteinsmantel der Erde, die Lithosphäre, besteht aus über 30 km dicken Festlandsplatten und 5-10 km starken Ozeanplatten, die auf dem zähflüssigen Erdmantel schwimmen. Sie ist nur in den obersten Bodenschichten, der Pedosphäre, bis in eine Tiefe von 5 m mit Bodenorganismen belebt. Mit ihrer Vielzahl an chemischen Elementen bildet die Erdkruste einen Vorratsraum für die belebte Welt und die anorganisch-unbelebte Grundlage für die Böden. Die in der Lithosphäre aufbauenden Gesteine unterliegen seit frühen erdgeschichtlichen Zeiten Kreislaufprozessen, in denen sie durch exogene und endogene Kräfte umgestaltet werden.

Die exogenen Kräfte wirken durch Verwitterung, verlagern verwittertes Material in tiefere Schichten oder transportieren es zu neuen Ablagerungsorten (Sedimentation). Dort kann sich das Sediment durch Verkittung oder Druck verfestigen. Die 8 % Sedimente der Lithosphäre bedecken ca. 75 % der Erdoberfläche. Nach geologisch langen Zeiträumen kann eine zu dick und dadurch zu schwer gewordene Sedimentdecke einsinken und unterliegt dann den endogenen Kräften. Die Platten der Erdkruste können durch Bewegungen auseinanderreißen oder aufeinander stoßen. Diese Vorgänge heißen Plattentektonik.
Diese verursachen Faltungen, wobei durch Druck und hohe Temperaturen Gesteine sich umwandeln (Metamorphose), aufschmelzen (Anatexis) und wieder erkalten können (Kristallisation).

Die aus glutflüssigen Magmen entstandenen Gesteine (Magmatite) können in der Tiefe der Erdkruste langsam abkühlen und bilden dann Gesteine mit größeren Kristallen gleicher Zusammensetzung (Minerale) oder sie gelangen an die Oberfläche und erkalten schnell zu gestaltlosen (amorphen) Gesteinen. Werden Magmatite oder Sedimente durch Druck und hohe Temperaturen angeschmolzen, so entstehen Metamorphite oder Gneise.

Bodenentwicklung

Minerale sind einheitliche chemisch-physikalische Bestandteile der festen Erdrinde. Die regelmäßige Anordnung der verschiedenen Atome im Kristallgitter bestimmt die Dichte, die Schmelztemperatur und die Festigkeit eines Minerals. In den meisten gesteinsbildenden Mineralien bilden Silikate die Grundstruktur. Bei der Verwitterung bzw. durch Neubildung entstehen Tonminerale. An der Verwitterung sind physikalische, chemische und biologische Vorgänge beteiligt.

Die physikalische Verwitterung bewirkt einen Zerfall der Gesteine durch Temperatur-, Frost- oder Salzsprengung in kleinere Teilchen, ohne dass sich die Minerale chemisch verändern. Die entstehende Oberflächenvergrößerung bietet der chemischen Verwitterung nun eine wesentlich größere Angriffsfläche. Das Dickenwachstum von Pflanzenwurzeln weitet die Risse und Spalten zusätzlich und leistet der Gesteinsverwitterung so weiteren Vorschub.

Verringert die physikalische Verwitterung im wesentlichen die Korngrößen, so löst die chemische Verwitterung die Minerale völlig auf (Lösungsverwitterung) und verändert deren chemischen Aufbau. Die Lösung eines Minerals beginnt, indem sich Kationen und Anionen mit Wassermolekülen umgeben und eine Wasserhülle bilden (Hydratation). Diese ist die Ursache für Quellung von Feinböden (z.B. Ton), bzw. für die Auflockerung der Minerale. Schwerlösliche Ionen werden dabei durch leichter austauschbare ersetzt.

Zuerst verarmt das Gestein an den Elementen Na, Ca, und Mg, dann an K, Si und Mn. Unter den Anionen wird Chlorid (Cl-) leichter als Sulfat (SO42-) ausgewaschen. Da H+-Ionen mit um die Positionen an den Metallionen konkurrieren, sind saure Lösungen verwitterungswirksamer. Das CO2 der Luft bzw. von den Wurzeln und den Bodenorganismen löst sich permanent im Wasser und bildet Kohlensäure. Z.B. reagiert schwer löslicher Dolomit mit Kohlensäure zu leicht löslichen Hydrogencarbonaten.

Die Oberfläche des Minerals ist nun weniger stabil als vorher, sie zerfällt durch weitere Wasseranlagerung in Kieselsäure und Al-Oxid. Diese sind als sog. Bodenkolloide überwiegend gelartig lösbar und können durch Wassereinlagerung auskristallisieren und sekundäre Tonminerale bilden (hier das Kaolinit). Eisen(II)haltige Minerale bilden nach dem Herauslösen der Silikate rotbraunes Eisenyhdroxid, das die allgemeine Braunfärbung der Böden bedingt.

Die Bodenarten werden nach dem Gehalt der verschiedenen Korngrößen benannt:

  • Ton mit Korngrößen < 2 µm,
  • Schluff mit Korngrößen von 2 - 63 µm,
  • Sand 63 µm - 2 mm,
  • grobere Steine (kantig) und
  • Kies (gerundet).

Feinböden besitzen Korngrößenfraktionen < 2 mm, Bodenskelette > 2 mm.

Die Bodenarten können im Boden optisch und fühlbar mit Hilfe der Fingerprobe unterschieden werden. Eine durchfeuchtete Bodenprobe wird zwischen den Fingern solange geknetet, bis mit dem Entfernen des überschüssigen Wassers jeder Glanz verschwindet.

  • Ton ist bindig, klebrig und formbar;
  • Schluff hat eine samtig-mehlige Beschaffenheit und ist nicht mehr bindig, haftet aber
    noch in den Fingerrillen;
  • Sand haftet nicht und ist sichtbar körnig.

Da diese Bodenarten in den jeweiligen Korngrößenfraktionen selten rein vorliegen, wird der Hauptanteil um die vorherrschende Nebenfraktion als Eigenschaftswort ergänzt, z. B. schluffiger Ton.

Im Lehm sind die drei Korngrößen Sand, Schluff und Ton etwa gleich vertreten. Bei genauer Korngrößenanalyse im Labor wird zur Bestimmung der Bodenart das Dreiecksdiagramm benutzt.

Löß ist ein ausgewehtes im Vorland der Gebirge abgelagertes Windsediment aus trockengefrorenen Gletscherböden. Es besteht zu 70-80 % aus Schluff und läßt sich als flächiger Bereich im Dreiecksdiagramm ausweisen.

Der Humus ist die organische Sustanz, die sich im und auf dem Boden als abgestorbenes Pflanzen- und Tiermaterial (Streu) ansammelt bzw. sich zu anderen organischen Stoffen (Huminstoffen) umwandelt.

Der Abbau der organischen Substanzen beginnt, wenn Pflanzenteile (Blätter, Nadeln, Zweige, Wurzeln) und Bodentiere oder Mikroorganismen absterben. Dann zerlegen gewebeeigene Enzyme die Zellinhaltsstoffe in ihre Einzelbausteine, die dann von Bodentieren zerkleinert und gefressen werden. Dabei vergrößert sich die Oberfläche des Materials erheblich und die Mikroorganismen bekommen für ihre Enzyme eine größere Angriffsfläche. Die organische Substanz wird zum größten Teil vollständig zu Kohlendioxid, Wasser, Ammoniak und Phosphat abgebaut (Mineralisierung). Zum anderen entstehen aus den Zwischen- und Endprodukten neue bodeneigene hochmolekulare, organische Substanzen, die Huminstoffe (Humifizierung).
Die Streu wird mit den anderen Bodenpartikeln intensiv durchmischt, insbesonders durch die Aktivität von Regenwürmern. Die nur schwer abbaubaren Huminstoffe reichern sich an und färben die oberen Bodenschichten braun bis schwarz.

Bodengenese

Sie beschreibt die bodenbildenden Faktoren. Ein Boden ist ein Naturkörper, bei dem ein Gestein an der Erdoberfläche unter einem bestimmten Klima, einer bestimmten streuliefernden Vegetation und Population von Bodenorganismen durch bodenbildende Prozesse, nämlich Verwitterung, Mineralbildung, Zersetzung, Humifizierung, Gefügebildung und verschiedene Stoffumlagerungen umgeformt wird (nach Scheffer/Schachtschabel).

Diese Entwicklung beginnt zunächst an der Gesteinsoberfläche und schreitet im Laufe der Zeit fort, indem sie mehr oder weniger gleiche Bodenschichten (Horizonte) bildet. Von oben bilden sich streuähnliche Auflagehorizonte organischen Ursprungs und von unten gesteinsähnliche Mineralhorizonte anorganischen Ursprungs, die zusammen im senkrechten Schnitt das Bodenprofil ergeben.

Die Wechselwirkungen bodenbildender Faktoren eines Standorts, nämlich Wärme, Wasser, Luft und Nährstoffe und die zeitliche Wirkungsdauer bestimmen den Bodentyp. Die Art und die Menge des Humuskörpers hängen von der jährlich produzierten Streumenge und -zusammensetzung, sowie von den Lebensbedingungen der verschiedenen Bodenorganismen ab. In mitteleuropäischen Wäldern lassen sich drei Humusarten erkennen:

  • L oder Streulage, überwiegend unzersetzte Blätter, Nadeln, Samen und Zweige;
  • Of oder Fermentationslage, halb zerfallene Blätter und Nadeln, Kleintierkot;
  • Oh oder Humifizierungslage, überwiegend Feinhumus und Streureste mit
    erkennbarer Gewebestruktur < 30 %. Der Feinhumus bildet eine eigene Krümelung
    durch die Tätigkeit der Bodentiere;

Danach schließen sich die mineralischen Horizonte (Bodenschichten) an, welche im wesentlichen mit Großbuchstaben gekennzeichnet werden:
A = oberster mineralischer Horizont
B = Mineralhorizont im Unterboden
C = Gestein

Eine Einteilung der Böden in ein natürliches System wurde 1953 von Kubiena in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft ausgebaut. Eine internationale Bodensystematik liegt bisher nicht vor.

  • Nach der Einwirkung des Wassers wird unterschieden zwischen:
  • Landböden (terrestrische Böden)
  • Grundwasser- und Überflutungsböden (semiterrestrische Böden)
  • Unterwasserböden (subhydrische Böden)
  • Moorböden

Niederschlag und Untergrund

Der geologische Untergrund ist ein empfindlicher Filter. Die Gesteine, aus denen eine Region aufgebaut ist und die darüber liegenden Bodenschichten bilden den geologischen Untergrund. Er bestimmt:

  • die Durchlässigkeit. Wie rasch sickern Niederschläge in die Tiefe und wieviel Wasser
    kann gespeichert werden?
  • den Wassertyp. Mit welchen natürlichen Stoffen reichert sich das Wasser auf dem
    Weg nach unten an?
  • die Empfindlichkeit. Wie leicht kann das Grundwasser verunreinigt werden, insbesondere durch Stoffe, die von oben einsickern?
Die Antworten auf diese Fragen sind von existenzieller Bedeutung, denn neun von zehn Litern Trinkwasser stammen aus dem Grundwasser!

Bei der Bodenversickerung wird das Wasser gereinigt. Ein Teil der darin enthaltenen Stoffe bleibt an den Bodenpartikeln wie an einem Filter kleben und wird weitgehend von Mikroorganismen der obersten belebten Bodenschichten abgebaut. Diese Leistungen der Natur halten das Grundwasser in aller Regel sauber, solange sie nicht überfordert werden. Gelangen Schadstoffe aber in tiefere Bodenschichten oder gar in das Grundwasser, so können sie nur sehr langsam abgebaut werden.
Beispiel: In Unterfranken ist das Grundwasser wegen der oft dünnen Bodenauflagen mehr gefährdet, denn je weniger mächtig und feinkörnig diese Bodenschicht ist, desto weniger wird das durchfließende Wasser gefiltert und desto schlechter ist das Grundwasser vor Verunreinigungen geschützt.

Der geologische Untergrund einer Region bestimmt den Wassertyp des Grundwassers. Mineralien und Salze aus dem Gestein lösen sich im Wasser und verändern seine Eigenschaften. Beispielsweise nimmt Grundwasser im Muschelkalk gips- und kalkbildende Stoffe auf und es entsteht hartes Wasser. Grundwasser aus anderen Gesteinen mit wenig Kalk ist dagegen sehr weich.

Die Gefährdung des Bodens und des Grundwassers hat heute viele Quellen. In unserer modernen Industriegesellschaft werden natürliche und künstlich erzeugte Stoffe freigesetzt. Das Regenwasser kann sie aus der Luft und später von der Erdoberfläche auf den Weg durch den Untergrund bis in das Grundwasser mitnehmen. So können unerwünschte Stoffe das Grundwasser verureinigen, z.B. Lösungsmittel, Industriechemikalien, Schwermetalle, Mineralöle, Dünge- und Pflanzenschutzmittel oder auch Krankheitserreger.
Sie stammen aus Industrie- und Gewerbebetrieben, Deponien, aus der Abfallverwertung, zu intensiver Landwirtschaft, etc.

Der Boden ist die Basis für die Landwirtschaft und für unsere Ernährung. Angesichts der oben erwähnten sehr realen Gefahren sind die Aufgaben klar definiert. Es geht darum:

  • Schützende Bodenschichten wirksam zu erhalten
  • Verunreinigungen des Grundwassers zu vermeiden
  • Bereits bestehende Belastungen zu sanieren.

Es gilt deshalb die Qualität unserer Böden flächendeckend zu bewahren. Jeder Einzelne muss dabei seine Verantwortung übernehmen. Diese Forderung bekommt noch eine ganz andere Dimension wenn man bedenkt, dass die Entwicklung von einem Zentimeter mineralischen Boden aus Muschelkalk ca. 10 000 Jahre dauert.

Das umwelttechnische Institut Ökolonomie beprobt und untersucht

  • Boden, Bodenluft und Gelände,
  • plant und führt aus
    Sondier- und Kernbohrungen, Hand- und Baggerschürfe, Errichtung von
    Messstellen.

Bundesbodenschutzgesetz

Zeitgleich mit dem Inkrafttreten des Gesetzes zum Schutz vor schädlichen Bodenveränderungen und zur Sanierung von Altlasten, dem Bundesbodenschutzgesetz (BBodSchG) zum 01.03.1999, trat das Bayerische Gesetz zur Ausführung des Bundesboden- schutzgesetzes, das Bayerische Bodenschutzgesetz (BayBodSchG) in Kraft. Zur Erfüllung der sich aus diesen Gesetzen ergebenden Anforderungen im Bezug zu Untersuchungs- und Bewertungsmethoden, Dekontaminations- und Sicherungsmaßnahmen, Sanierungs- untersuchungen und -plänen, sowie hinsichtlich der Anforderungen zur Vorsorge gegen das Entstehen schädlicher Bodenveränderungen und die Festlegung von Vorsorge-, Prüf- und Maßnahmenwerten, erläßt die Bundesregierung zum 12.07.1999 eine Rechtsverordnung (untergesetzliches Regelwerk), in Form der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV). Hier werden also die Anforderungen des Gesetzes nicht nur konkretisiert (siehe oben), mit den enthaltenen notwendigen Standards wird der Bodenschutz bundesweit vereinheitlicht.
Die beiden großen thematischen Inhalte, nämlich der vorsorgende und der nachsorgende Bodenschutz werden vom BBodSchG und BayBodSchG formal-juristisch nicht differenziert.
Letzteres bestimmt allerdings in Art. 10 die Aufgaben und Zuständigkeit der Behörden.
Demnach ist die Kreisverwaltungsbehörde (KVB) (i.d.R. das Landratsamt) die Rechtsbehörde, sie ist bevollmächtigt entsprechende Anordnungen zur Durchsetzung der Bodenschutzgesetze zu erlassen.
Bei Fragen fachlicher Art beteiligt sie für den Wirkungspfad Boden-Grundwasser stets die Wasserwirtschaftsämter (als Sachverständigen). Der Vollzug der Bodenschutzgesetze erfolgt somit in einem engen Zusammenspiel zwischen KVB und WWA. Außerdem sind die WWÄ die zu konsultierenden Fachbehörden im Hinblick auf die Untersuchung und Entnahme der Proben bei den Wirkungspfaden Boden-Mensch und Boden-Pflanze. Die fachliche Bewertung der beiden letztgenannten Pfade obliegt den Gesundheitsämtern bzw. den Land- und Forst- wirtschaftsbehörden.

Die Bestimmungen der Ausführungen zum Vollzug des BayBodSchG im Detail, vor allem im Zusammenspiel mit der zuständigen Rechtsbehörde werden in der Verwaltungsvorschrift zum Vollzug des Bodenschutz- und Altlastenrechtes in Bayern (BayBodSchVwV) geregelt. Das hat vor allem Relevanz bei Fragen des nachsorgenden Bodenschutzes, also i.d.R. bei der Altlastensanierung. Hier werden der Verfahrensablauf und das Prozedere der Altlastensanierung festgelegt, d.h. wer übernimmt welchen Teil in der Amtsermittlung.