Urbaner Bodenschutz

Das Thema Bodenschutz wird häufig und in vielfältiger Weise in der breiten Öffentlichkeit diskutiert und in vielen Fachgremien behandelt. Jedoch von der Existenz aus Gesteinen sich entwickelnder Böden als Naturgebilde, einer Bodenkunde oder gar des Bodenkundlers scheinen nur wenige Bürger der Bundesrepublik Deutschland zu wissen. Dieser Band „Urbaner Bodenschutz“ enthält nun vorwiegend Beiträge von Bodenkundlern. Die Herausgabe wurde ebenfalls von Mitgliedern der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft bzw. des Arbeitskreises Stadtböden besorgt. Anliegen dieses Bandes ist somit die Präsentation des Themas Bodenschutz in der Stadt aus der Sicht des Bodens durch den Fachwissenschaftler.

Die Bundesregierung hat 1985 eine Bodenschutzkonzeption vorgelegt. In Beratung ist zur Zeit (1995) ein Bodenschutzgesetz. In beiden Texten wird dem Schutz der Funktionen von Böden eine zentrale Bedeutung für den Umweltschutz beigemessen. Dabei ist unter Umweltschutz der Schutz des Menschen vor schädlichen Umwelteinflüssen zu verstehen. Dies ist nicht gleichbedeutend mit dem chutz von Ökosystemen.

Böden sind nicht von vornherein vorhanden. Sie bilden sich aus dem Gestein. In natürlicher Umwelt sind in unseren Breiten über Zeiträume bis 10 000 Jahren, in anderen Gegenden der Erde über Jahrmillionen Böden entstanden. Dort, wo sie unberührt blieben, sind diese alten und damit weit entwickelten Böden auch in urban-industrieller Umwelt anzutreffen. Es gibt zahlreiche Beispiele ihres Vorkommens in Hinterhöfen, Parkanlagen, auf extensiv genutzten Industrie- und Gewerbeflächen und sogar unter versiegelten Arealen. Sie sind als Dokumente der Landschaftsgeschichte Kleinode in der sonst äußerst jungen Bodenlandschaft von Städten. Sie weisen jedoch auch die neuzeitlichen Qualitätsveränderungen der Böden der freien Landschaft auf, wie z.B. starke Versauerung. Das für eine große Zahl von Stadt- und Industrieböden charakteristische geringe Alter ist bedingt durch

Schadstoffeinträge in die Böden urban-industriell überformter, anthropogener Siedlungsbereiche erfolgen im wesentlichen über die Atmosphäre (Industrie, Hausbrand und Kleingewerbe, Verkehr), Hydrosphäre (Flußsedimentablagerungen, Sicker- und Grundwasser), natürliche Erosions- und Akkumulationsprozesse (Wasser, Wind) sowie durch den Auf- und Eintrag von Substraten (Umlagerung natürlicher, aber bereits belasteter Substrate; Umlagerung technogener Substrate; Ablagerung von Reststoffen bzw. Abfällen; Baustoffe als zukünftige Quelle). In dem Beitrag werden die Pfade der Schadstoffeinträge in die Böden an Hand von Beispielen aufgezeigt und die Vorgänge, welche zu einer Schadstoffverlagerung in tiefere Bodenschichten führen, beschrieben. Es wird herausgestellt, daß einer mühsam erreichten Minderung der Immissionen in Böden über die Atmosphäre und Hydrosphäre ein in Zukunft sich noch verstärkender Schadstoffinput über belastete Substrate gegenübersteht, welche aus der Produktion ausgeschleust warden - z.T. als „Recycling-“ oder „Wertstoffe“ deklariert.

Die Hauptgründe für die Durchführung mechanischer Eingriffe in Stadtböden liegen in der fortschreitenden Siedlungstätigkeit der Menschen. Damit verbunden sind zwar auch Veränderungen von Böden durch den Abbau von Bodenschätzen und die Deponierung von Müll- und Abfallstoffen zu verzeichnen, der Hauptteil der mechanischen Eingriffe in Böden erfolgt jedoch im Zusammenhang mit der Durchführung von Hoch- und Tiefbauten zur Errichtung von Gebäuden und Verkehrswegen. Dies trifft sowohl für Bodenauf- und -abträge als auch für Bodenversiegelungen zu, die beiden Gruppen, die man bei diesen Bodenbelastungen unterscheiden kann. Beide sind in vielen Fällen mit Bodenverdichtungen verbunden. Neben völligen Zerstörungen von Böden durch ihren Abtrag wirken sich Bodenbelastungen durch Aufträge und Versiegelungen negativ auf alle Bodenfunktionen und ihre Träger aus. Sowohl das Bodenleben als auch die Eignung von Böden als Pflanzenstandort werden nachhaltig gestört. Belastungen des Stoff- und Wasserhaushaltes sind die Folgen, die tiefgreifende Rückwirkungen auf die gesamten Ökosysteme haben.

Das Wissen über die Wasserdurchlässigkeit urban, industriell und gewerblich überformter Böden wird vom AK Stadtböden (1989) als erheblich defizitär bezeichnet. Um diese Defizite zu mindern, wurden innerhalb einer Stadtbodenkartierung umfangreiche Infiltrationsmessungen zur Wasserversickerung in repräsentativen Untersuchungsflächen der Hansestadt Hamburg durchgeführt. Die Infiltrationsmessungen weisen in bewachsenen Freiflächen hohe und sehr hohe Infiltrationsleistungen nach (Wolff 1993). Dargestellt werden die verwendete Methode der Infiltrationsmessung, Meßbeispiele und die zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse. Die Infiltrationspotentiale der Hamburger Stadtböden werden vor dem Hintergrund möglicher Niederschlagsintensität diskutiert.

Die wahrscheinlichen Einflußgrößen werden dargestellt und ihre Folgerungen für den UrbanenBodenschutz diskutiert. Störung, Streß, Konkurrenz und Sukzessionsstadium werden als bestimmende Faktoren für „Einheitsböden“ und Kalk- und Nährstoffgehalt, Feldkapazität, Drainierung usw. als bestimmende Faktoren für Böden mit besonderen Eigenschaften herausgearbeitet. Aus den für die Pflanzenwelt bestimmenden Einflußfaktoren werden Zielvorstellungen für den Schutz urbaner Böden abgeleitet, die die gesetzlich geforderte Erhaltung der Vielfalt des Naturhaushalts auch in der Stadt berücksichtigen.

Die aktuellen Bemühungen zum Naturschutz, die sich zunehmend auf den Biotop–und Artenschutz konzentrieren, können sich auf eine breit angelegte und meist auch gut gesicherte Kenntnis der Vegetation und der näheren Tierwelt stützen. Eine Wissenslücke, die erst jetzt recht zum Bewußtsein kommt, besteht aber in der Information über den biologischen Zustand der Böden. Besonders vernachlässigt wurden bei bisherigen Untersuchungen die Böden im städtischen Bereich, obwohl sie doch einerseits einer starken Belastung unterliegen und andererseits im Interesse der Bewohner einer gezielten Pflege bedürfen. Während in den landwirtschaftlich genutzten Böden die Mikroflora vorrangig als biologische Komponente der Bodenfruchtbarkeit angesehen wird, erwartet man in den Urbanen Ökosystemen, daß das mikrobielle Potential ein wichtiger Träger der Sorptions-und Pufferfähigkeiten gegenüber abiotischen und biotischen Kontaminanten ist.

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens des BMFT wurden in Hannover stadtbodenkundliche Untersuchungen durchgeführt. Dabei Fanden Fragestellungen zur Überprüfung einer Arbeitshypothese - gleiches geogenes bzw. anthropogen verändertes Ausgangsmaterial und gleiche anthropogene Nutzungen bedingen gleiche bodenkundliche Merkmale, Kennwerte und Eigenschaften - ebenso Berücksichtigung, wie Fragestellungen zur Übertragbarkeit bzw. Prognose bodenkundlicher Untersuchungsergebnisse für Flächen gleicher Faktorenkombination.

Grundlage einer Überprüfung der Eignung bodenkundlicher Konzeptkarten für die bodenkundliche Kartierung von Stadtböden bildeten digitale Konzeptkarten, die durch die Überlagerung und Verschneidung bodenkundlich relevanter Vorinformationen erzeugt wurden. Diese dienten der Auswahl von Untersuchungsstandorten, die durch eine identische Faktorenkombination gekennzeichnet sind. Bei der Auswahl wurden Standorte unterschiedlicher stadttypischer Nutzungen berücksichtigt. Die Überprüfung der Übertragbarkeit und Prognose bodenkundlicher Ergebnisse für Flächen mit gleicher Faktorenkombination erfolgte durch den Vergleich bodenkundlicher Merkmale und Kennwerte, die jeweils an mehreren Untersuchungsstandorten mit identischer Faktorenkombination erhoben wurden.

Durch die Arbeiten in Hannover konnten die Eignung von Konzeptkarten für die bodenkundliche Kartierung und Regionalisierung urban, gewerblich und industriell überformter Flächen und das Interpretationspotential bodenkundlich relevanter Vorinformationen für die Kartierung und Regionalisierung von Stadtböden belegt werden. Durch die Bereitstellung bodenkundlich relevanter Vorinformationen in einer digitalen Konzeptkarte, durch gezielte Kartierung und Probenahme und die Kennzeichnung und Quantifizierung der Heterogenität ausgeschiedener Bodeneinheiten werden Anwender im kommunalen Verwaltungsvollzug in die Lage versetzt, notwendige Beurteilungen auf Grundlage der bereitgestellten Informationen durchzuführen.

Im Rahmen der vorliegenden Publikation werden in einem zweiten Beitrag Vorgehensweisen und Ergebnisse zur Stadtbodenkartierung vorgestellt. Diese wurden im Rahmen eines BMFT-Projekts zur „Stadtbodenkartierung in Hamburg“ erarbeitet (s. Beitrag Schemschat).

Die Ergebnisse der Pilotphase der Stadtbodenkartierung Hamburgs belegen, daß der gewählte methodische Ansatz - Regionalisierung nach Konzeptkarteneinheiten - in der Lage ist, sowohl hinsichtlich Basismerkmalen und einfachen Schätzgrößen als auch in bezug auf komplexe Schätzgrößen und Multimerkmale eine nachvollziehbare und anwendungsorientierte Flächeninhaltsbeschreibung zu liefern, wobei zur Ableitung regionaler Bodeneinheiten in unbesiedelten Räumen bzw. in Stadtrandbereichen von den Vorinformationen der Konzeptkarten naturräumliche Gliederungen erwartungsgemäß die beste Basis liefern. Mit zumehmenden Stadtgradienten nimmt der Einfluß natürlicher Faktoren dagegen ab, im innerstädtischen Bereich erwies sich von allen verfügbaren Vorinformationen die Nutzungstypisierung als wichtigstes Abgrenzungskriterium.

Die statistische Sicherung der Befunde der Pilotphase wird für nachfolgende Kartierungen weiterer Stadtteile Hamburgs eine deutliche Verminderung des Kartieraufwands möglich machen. Viele Aspekte des Bodenschutzes im aktuellen Verwaltungsvollzug, in der ökologischen Planung und in der Bauleitplanung, in der UVP und in den diversen Fachämtern könnten damit eine ausreichende Basis erfahren. Voraussetzungen dafür sind eine standardisierte Vorgehensweise und Koordination der Kartierungen, für die sich der Arbeitskreis „Stadtböden“ der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft zukünftig verstärkt einsetzen wird und die auch in anderen Stadtbodenkartierungen verifiziert sind (s. auch Beitrag Schneider).

Wer Stadtböden bewerten will, muß von der Beschreibung der Standorte und der Bodenprofile ausgehen. Im Rahmen einer Hamburger Stadtbodenexkursion erfolgte die Vorstellung von drei typischen Stadtbodenprofilen. Es wurden die Faktoren der Bodenbildung erläutert und die Merkmale der Horizonte beschrieben, aus denen die pedogenen Prozesse der einzelnen Horizonte abgeleitet warden konnten. Aussagen zur Horizontbezeichnung und zur Klassifikation von Stadtböden wurden diskutiert. Abschließend erfolgte jeweils die funktionale Bewertung der Standorte, wobei sowohl einfache und komplexe Bodeneigenschaften als auch die Ergebnisse chemischer und physikalischer Untersuchungen mit einbezogen wurden.

Die Anlage, Bewirtschaftung, Pflege und gegebenenfalls Sanierung von Parkanlagen setzt eine genaue Kenntnis und Bewertung der Standorte voraus. Im vorliegenden Beitrag werden Erfahrungen der Standorterfassung und -bewertung in Hamburger Parkanlagen dargestellt. Schwierigkeiten bei der Einstufung von urban überformten Standorten werden diskutiert.

In der Groß- und Industriestadt Hamburg werden mit 36 600 Parzellen ca. 2,6% der Gesamtfläche von im Verein organisierten Kleingärten eingenommen. Seit dem Jahr 1989 wurden bisher in 44 der mehr als 300 Kleingarten vereine 263 Standortaufnahmen zur Überprüfung der Belastung mit Schwermetallen und Arsen (SM) durchgeführt. In 214 Kleingartenparzellen erfolgte in den drei Tiefenstufen 0-15 cm, 30-70 cm und 80-120 cm jeweils eine Probenahme.

Im Rahmen von umfangreichen Gefäßversuchen mit unterschiedlichem, unmittelbar den Kleingärten entstammendem Bodenmaterial und verschiedenen Gemüsearten wurden darüber hinaus die SM-Gesamtgehalte der Böden in Kombination mit anderen Bodeneigenschaften sowie die SM-Gehalte der 0,1 M CaCl2- und der 1 M NH4N03-Lösungsextrakte im Hinblick auf die Prognosemöglichkeit der SMAufnahme von Pflanzen überprüft.

Der vorliegende Beitrag stellt einige Ergebnisse dieser Untersuchungen dar, wie sie bei einer Exkursion im Rahmen des Seminars „Urbaner Bodenschutz“ am 26. Mai 1994 in Hamburg vorgestellt wurden.

Es wird eine Methode zur Vorbereitung der Stadtbodenkartierung und zur standardisierten Verwendung von Informationsgrundlagen mit Hilfe von Konzeptkarten (KK) beschrieben. Neben dem in Kartieranleitungen und Datenschlüsseln verankerten methodischen Wissen existiert ein raumbezogenes Wissen (Topographische Karten etc.), das für den Anwendungszweck der Stadtbodenkartierung strukturiert wird. Die Informationsebenen werden in zwei Teilkonzeptkarten (geogen und anthropogen) zusammengefaßt. Das DV-gestützte Verfahren kann als Gesamtmodell oder in Einzelkomponenten von verschiedenen Fach Verwaltungen genutzt werden.

Anhand einer planerischen Arbeit zum kommunalen Bodenschutz sollen exemplarisch Qualitäten von Stadtböden aufzeigt werden, wobei besonders das in der ökologischen Planung wichtige Raum-Zeit-Gefüge verdeutlicht werden soll.

Organische Chemikalien können im Boden abgebaut, gebunden und verlagert werden sowie einer Verflüchtigung von der Oberfläche unterliegen. Durch Aufnahme in Pflanzen, Verlagerung ins Grundwasser und/oder direkte Aufnahme mit Bodenpartikeln können sie in Nahrungsketten gelangen. Der Eintrag organischer Chemikalien kann zu einer Veränderung von ökologischen Systemen führen. Mit Hilfe von Modellansätzen wird versucht, das Verhalten organischer Chemikalien zu beschreiben. Bewertungen der Kontaminationen mit organischen Chemikalien sind schwierig, da noch viele Unsicherheiten und Kenntnislücken hinsichtlich Quantität und Qualität der Schädigungen bestehen. Zur Zeit liegen keine einheitlichen Bewertungsregeln vor.

Kleingärtnerisch genutzte Gebiete besitzen einen hohen Freizeit- und Erholungswert. Gleichzeitig werden sie auch zur Ergänzung des Bedarfs an Obst und Gemüse genutzt. Häufig sind solche Gebiete zu gemeinschaftlichen Einrichtungen in Kleingartenanlagen zusammengefaßt. Etwa 500 000 im Bundesverband Deutscher Gartenfreunde (BDG) organisierte Kleingärtner bewirtschaften in ca. 4700 Kleingartenanlagen insgesamt etwa 17 400 ha. Kleingartenanlagen wurden in der Vergangenheit häufig in den ehemaligen Stadtrandbereichen angelegt. Diese Areale sind heute vielfältigen Belastungen ausgesetzt. Durch Verkehr, Industrie und Gewerbe sind die Böden der Kleingartenanlagen durch anorganische und organische Schadstoffe belastet worden. Aber auch durch Düngung, Einsatz von Pflanzenbehandlungsmitteln und Eintrag von Fremdstoffen (Bodenauftrag, Aschen, Klärschlamm, Komposte) ist es zu Schadstoffanreicherungen der Böden gekommen.

Stadtbäume sind einer Vielzahl von negativen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Zunehmende Umweltverschlechterung, insbesondere durch Verkehrsemissionen hervorgerufen, führte in den letzten Jahrzehnten zu einem dramatischen Ansteigen der Baumschäden in den Städten. Neben den als „Neuartige Waldschäden“ bekannten, durch Luftschadstoffe verursachten Immissionsschäden treten stadtspezifische, durch bauliche Maßnahmen, intensive Nutzung, mangelnde Pflege oder ungeeignete Standorte hervorgerufene Schadeinflüsse auf.

Im Auftrag von Umweltbehörde Hamburg und Umweltbundesamt wurden Sanierungskonzepte für die Bäume des Straßenrandes und der Parks erarbeitet. Zielsetzung war die Entwicklung von für den Vollzug leicht umsetzbaren und möglichst wenig kostenintensiven Handlungskonzepten, die bundesweit angewendet werden können.

Beide Sanierungskonzepte zielen schwerpunktmäßig auf die Verbesserung der Bodeneigenschaften hin. Im Straßenrandbereich werden in erster Linie die physikalischen Eigenschaften (Wasserkapazität, Bodenbelüftung) und die Nährstoffsituation (Stickstoff, Kalium, Magnesium, Phosphor, Spurennährstoffe) verbessert. In den Parks werden durch Kalkungsmaßnahmen im Verein mit Düngergaben die Boden-pH-Werte angehoben und Mangelsituationen bei der Baumernährung (Phosphor, Kalium, Calcium, Magnesium) ausgeglichen. Zusätzlich werden im Einzelfall Pflegemaßnahmen am Baumkörper (Schnittmaßnahmen, Wundbehandlung etc.) und im Bestand (Auslichten, Nachpflanzen etc.) durchgeführt. Die Sanierungsmaßnahmen werden durch bodenkundliche, bodenzoologische und baumbiologische Vor-, Begleit- und Kontrolluntersuchungen vorbereitet und abgesichert.

Der Mensch wirkt seit langem auf den Bodenwasserhaushalt ein. Am gravierendsten geschieht dies bei urban genutzten Flächen durch Verdichten, Durchmischen, Auf- und Abtrag, Kontamination oder Versiegeln der Böden.

Nachfolgend werden die Auswirkungen anthropogener Eingriffe auf den Bodenwasserhaushalt in Urbanen Bereichen aufgezeigt und bewertet. Der Rückbau versiegelter Flächen, die Änderung der Oberflächenbeläge und die dezentrale Versickerung von Niederschlagsabflüssen werden beispielhaft als Maßnahmen vorgestellt, wie der Boden wieder stärker als Regulator des Wasserhaushalts wirken kann.