Phytosanierung und andere Möglichkeiten, um auf schwermetallischen Böden gesundes Gemüse anbauen zu können.
Auch wenn es vielen Menschen gar nicht so recht bewusst ist – oft sind unserer Böden mit Schwermetallen belastet, auch die unserer Haus-, Klein- und Stadtgärten. Cadmium, Blei, Arsen und Nickel, Chrom, Quecksilber, Zink und Kupfer sind nur einige Schwergewichte, die sich im Laufe der modernen Zeit im Boden und in der Atmosphäre angereichert haben und uns den Anbau von gesundem Gemüse madig machen können. Im schlimmsten Fall kann eine übermäßige Aufnahme von Schwermetallen über die Nahrung oder Atemluft zu akuten und chronischen Krankheiten führen.
Auch wir sehen uns mit dieser Situation konfrontiert: nach einer im Sommer 2024 durchgeführten Bodenanalyse steht fest, dass Teile unserer Fläche, die früher von der Bahn genutzt wurde, die Grenzwerte für Cadmium und Arsen leicht überschreiten. Diese Tatsache hat uns nicht nur dazu veranlasst, auf der belasteten Stelle Hochbeete zu bauen, sondern den Wunsch geweckt, uns intensiver mit der Thematik zu befassen. Wir wollen verstehen, weshalb es so viele schwermetallbelastete Böden gibt, und Wege aufzeigen, gärtnerisch damit umzugehen. Besondere Hilfe versprechen dabei regelrechte Heavy-Metal-Fans im Pflanzenreich.
Wieso sind unsere Böden so belastet?
Schwermetalle kommen in Spuren in fast allen Böden vor und stellen soweit erstmal keine Gefahr dar. Durch natürliche Verwitterungsprozesse werden sie aus Erzen und Gesteinen ausgewaschen, über Flüsse und Winderosion auf breiter Flur verteilt und stehen den Lebewesen über die Nahrungsaufnahme zur Verfügung.
In diesen geringen Mengen sind sie für Menschen, Tiere und Pflanzen lebensnotwendig. Seit der industriellen Revolution ist dieses Gleichgewicht jedoch aus den Fugen geraten. Heute sehen wir uns weltweit mit Böden (und Gewässern) konfrontiert, die durch Industrie, Gewerbe und Landwirtschaft zum Teil derart kontaminiert sind, dass eine bedenkenlose Nutzung fraglich ist. Ob das Abladen von Schutt und Asche nach den Kriegsjahren, das erhöhte Verkehrsaufkommen danach, die Verteilung von Klärschlamm sowie Schlacken aus Metallverarbeitung und Müllverbrennung, der Abbau von Rohstoffen in riesigen Minen oder die jahrzehntelange Verwendung von mineralischen Düngern in der Landwirtschaft – die Gründe dafür sind vielfältig. Die ständig in die Atmosphäre ausgestoßenen Schadstoffe verschmutzen unsere Böden und Gewässer zusätzlich, wenn sie vom Regen aus der Luft gewaschen werden.
Wie gelangen die Schadstoffe in den Menschen?
Zwischen Boden und Mensch gibt es verschiedene Wirkungspfade. So können die Schadstoffe zum einen direkt aufgenommen werden, etwa bei Gartenarbeiten ohne Handschuhe oder wenn Kinder auf dem belasteten Boden spielen. Wer direkt an einer stark befahrenen Straße oder einem Industriegebiet wohnt, ist einer hohen Belastung permanent über den Feinstaub in der Luft ausgesetzt. Zum anderen geschieht die Aufnahme entweder über das Grundwasser oder unsere Nahrungspflanzen. Die Substanzen werden von den Pflanzen (Gemüse, Kräuter, Obst) aufgenommen, sodass sie sich im Gewebe anreichern. Dieses Aufnahmeverhalten ist jedoch nicht bei allen Pflanzen gleich. Allgemein lassen sich die höchsten Transferraten für Blattgemüse (teilweise auch Wurzelgemüse) und diverse Kräuter feststellen, etwa bei Spinat, Salaten, Mangold, Möhren, Sellerie, Radieschen, Rettich, Petersilie, Schnittlauch, Oregano oder Zitronenmelisse. Fruchtgemüsearten weisen hingegen oft niedrigere Gehalte auf, zum Beispiel Zucchini, Tomaten, Paprika, Gurken, Bohnen oder Erbsen. Auch Obst ist generell weniger gefährdet.
Da im Wesentlichen Schwermetalle über die Wurzel aufgenommen werden, spielt das Bodenmilieu eine wichtige Rolle. Entscheidende Parameter sind der pH-Wert, der Humusgehalt und die Bodenart. Auch die Mobilität der einzelnen Schwermetalle spielt eine wichtige Rolle bei ihrer Anreicherung im Pflanzengewebe. So weisen beispielsweise Cadmium, Zink und Nickel eine höhere und Chrom, Blei, Quecksilber und Kupfer eine niedrigere Mobilität auf.
Die sogenannte Pflanzenverfügbarkeit erhöht sich mit fallendem pH-Wert. Je niedriger er ist, desto leichter können sich die Stoffe im sauren Boden lösen. Ein zu hoher pH-Wert kann bei einigen Schadstoffen jedoch denselben Effekt haben. Anzustreben ist daher für Nahrungspflanzen ein mittlerer pH-Wert zwischen 6,5 und 7. Gleichzeitig sinkt die Pflanzenverfügbarkeit mit zunehmendem Humusgehalt. So sind die Schadstoffe in humosen Böden besser fixiert. Die Pflanzenverfügbarkeit von Schwermetallen hängt aber auch von der Bodenart ab: je sandiger der Boden, desto höher das Potential der Schadstoffaufnahme. Böden mit höherem Tongehalt können die Substanzen besser binden.
Was tun, wenn der Verdacht besteht, dass der Garten nicht ganz sauber ist?
Die meisten Labore bieten verschiedene Bodenanalysen an; neben Nährstoff- und Humusgehalt auch welche für Schwermetalle. Ein Vergleich der Anbieter ist sinnvoll, da die Anzahl der untersuchten Schwermetalle in den Paketen der einzelnen Anbieter schwankt.
Ist das Laborergebnis schließlich da und beweist eine Schwermetallbelastung, müssen Entscheidungen getroffen werden. Soll der Garten nur schön aussehen und nichts zum Verzehr angebaut werden, kann eigentlich alles so bleiben, wie es ist. Nur ist in diesem Fall darauf zu achten, dass bei Gartenarbeiten Handschuhe getragen werden und Kinder und Haustiere nicht in der Gartenerde wühlen.
Sollen Gemüse, Kräuter und Obst angebaut werden, gibt es verschiedene Möglichkeiten: es können Hochbeete angelegt werden, der Boden kann abgetragen und neu aufgeschüttet oder saniert werden. Bei Abtragung und Entsorgung des verseuchten Bodens kommen hohe Kosten zusammen, dafür ist das Resultat schnell gut. Zusätzliche Kosten erzeugt das Aufschütten von neuem Mutterboden. Das Sanieren hingegen dauert länger, ist dafür aber sehr viel günstiger und schonender.
Wir haben uns schließlich für den Bau von Hochbeeten entschieden – zumindest auf der Fläche, wo wir Gemüse anbauen möchten. Dies ist der Bereich, wo die Grenzwerte für Cadmium, Arsen sowie für Benzo(a)pyren, einem polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoff, laut Bodenanalyse in der oberen Bodenschicht (10 cm) überschritten werden. Auf den Flächen, wo wir Ölpflanzen, Obst und Getreide anbauen möchten, können wir zum Glück direkt in den Boden pflanzen, bzw. Säen, da die Werte dort unbedenklich sind.
Phytosanierung
Einige Lebewesen sind in der Lage, toxische Stoffe aus dem Boden zu ziehen und zu neutralisieren. Bestimmte Pflanzen, Bakterien, Pilze und Algen können die Gifte so verstoffwechseln, dass sie danach nicht mehr toxisch wirken (Bioremediation: biologische Heilung). Verschiedene Verfahren werden seit einiger Zeit weltweit intensiv erforscht.
Bei der Phytosanierung handelt es sich um sogenannten Superpflanzen (Hyperakkumulatoren). Es sind wahre Heavy-Metal-Fans, denn sie sind in der Lage, schwermetallische Gifte aus dem Boden zu ziehen, ohne selbst Schaden zu nehmen. Diese erhöhte Toleranz bietet ihnen einen Fraßschutz vor Feinden sowie einen Standortvorteil gegenüber Pflanzen, die genetisch und physiologisch anders aufgebaut sind. Die Fähigkeit, die Schadstoffe über die Wurzeln aufzunehmen und anschließend in den oberirdischen Pflanzenteilen zu speichern, basiert auf dem Vorhandensein einer großen Menge von Membranproteinen, die das entsprechende Schwermetall bis hoch in die Blätter transportieren können, sodass es sich nicht in der Wurzel einlagert. Am Ende dieses Prozesses werden die Blätter geerntet und entsorgt. Werden sie verbrannt, ist es sogar möglich, die Schwermetalle zurückzugewinnen. Dieser umweltfreundliche Rohstoffabbau steht im Zentrum des Forschungsinteresses (Phytomining) – befindet sich aber noch in den Kinderschuhen.
Pflanzen mit diesen reinigenden Eigenschaften gehören zu einem großen Teil der Familie der Kreuzblütler an, etwa Raps oder Senf. Aber auch Bäume (zum Beispiel bestimmte Pappeln und Weiden) und Gräser (Sandhafer) gehören dazu. Eine weitere sehr bekannte Superpflanze ist die Sonnenblume (Korbblütler). Insgesamt kennt die Wissenschaft heute um die 700 Hyperakkumulatoren, zum Beispiel verschiedene Arten von Steinkraut, Veilchen, Hellerkraut oder Kresse. Ein besonders beeindruckendes Beispiel ist die Pflanze Pycnandra acuminate im Regenwald von Neukaledonien: Sie kann so viel Nickel aufnehmen, dass ihr Pflanzensaft stark bläulich ist.
Wir finden, dass das Thema sehr interessant ist und möchten dazu informieren. Das Nehmen von Bodenproben ist sehr einfach und die Analyse im Labor nicht teuer. Auch wir möchten ein wenig experimentieren und versuchen, auf einer kleinen Fläche mit einer bestimmten Pflanzenauswahl unseren Boden zu verbessern und dies mit einer weiteren Bodenanalyse hoffentlich bald messen zu können.
Commentaires