Development of an environmentally sound burial practice with regard to the effects on soils, groundwater and atmosphere

Im Rahmen des von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Forschungsprojektes „Entwicklung einer umweltgerechten Erdbestattungspraxis im Hinblick auf die Folgewirkungen auf Böden, Grundwasser und Atmosphäre“ wurden deutschlandweit 19 Friedhöfe untersucht. Auf den Friedhöfen wurden Bohrstockkartierungen vorgenommen, Leitprofile angelegt und Monitoringstationen installiert. Zusätzlich wurden auf einem Ackerstandort künstliche Gräber angelegt, in denen ein Monitoring von Matrixpotentialen und Redoxpotentialen vorgenommen wurde. Des Weiteren wurden Bewässerungsversuche mit 2,2 mm, 4,4 mm und 8,9 mm Gießwasser durchgeführt und die Auswirkungen auf den Wasserhaushalt dokumentiert. Die untersuchten Friedhofsböden wurden anhand bodenkundlicher Kennwerte und Klassifikation im Hinblick auf ihre Verwesungs- und Filterleistung bewertet. Die Verwesungsleistung wurde in 67 % der untersuchten Bodeneinheiten als gering, in 18 % als mittel und in 15% als hoch bewertet. Die Filterleistung wurde zu 51 % als sehr gering bewertet. Die untersuchten Friedhofsböden waren in den meisten Fällen tief humos und enthielten im Mittel in den Deckschichten (20-90 cm Tiefe) 2,11% und in den Sargbereichen (90 cm Tiefe bis Bestattungstiefe) im Mittel 1,09 % Humus. Die Humusanreicherung im Unterboden ist hauptsächlich durch die Einmischung von humosem Oberboden und Blumenerde bedingt, und deshalb häufig in den Deckschichten der Gräber stärker ausgeprägt als in den Sargbereichen. Die physikalischen Untersuchungen von ungestörten Bodenproben aus Erdgräbern zeigten, dass die Fähigkeit des luftgefüllten Porenvolumens Gas zu transportieren durch eine Schüttung des Bodens und die damit einhergehende Strukturzerstörung nicht zwangsläufig abnimmt. Die Deckschichten verfügten über höhere LK und kf als der umgebende Boden, wodurch jedoch ein Wasserstau im Grabraum begünstigt wurde. Der bei Wassersättigung entstehende Sauerstoffmangel konnte anhand der kontinuierlich gemessenen Matrix- und Redoxpotentiale dokumentiert werden. Im Feldversuch wurden Daten zu Porengrößenverteilung, Porenorganisation, kl und kf sowie der Strukturentwicklung in frisch verfüllten Erdgräbern gewonnen. Im frisch geschütteten Boden konnte, bedingt durch Setzungsprozesse, eine hohe Strukturdynamik nachgewiesen werden. Durch das Monitoring von Matrix- und Redoxpotentialen wurden die Auswirkungen der Schüttung auf den Wasserhaushalt und die Sauerstoffverhältnisse dokumentiert. Es wurden ein deutlicher Wasserstau und niedrige Redoxpotentiale am Grund der Gruben festgestellt. Durch die Vermischung des Bodenaushubs mit Branntkalk konnten hier trockenere Bedingungen erreicht werden. Einmalige Gießwassergaben von 8,9 mm hatten in dem untersuchten Boden keinen Einfluss auf die Matrixpotentiale in 50 und 130 cm Tiefe, während kumulative Gießwassergaben derselben Höhe zu einem deutlichen Anstieg der Matrixpotentiale führten.Nineteen Cemeteries in different locations in Germany were studied in the project titled “Development of an environmentally sound burial practice considering the impact on soils, groundwater and the atmosphere”, founded by the Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Soil mapping was performed on the cemeteries, soil profiles were dug and monitoring stations were installed. Additionally artificial graves were constructed on farmland, and a monitoring of matric potentials and redox potentials was operated in the refilled pits. Furthermore irrigation experiments were performed with 2.2 mm, 4.4 mm and 8.9 mm Water and the effect on the soil water balance was documented. The soil units were rated according to their decomposition and filtration efficiency. The decomposition efficiency was rated low in 67 %, medium in 18 % and high in 15 % of the soil units. The filtration efficiency was rated very low in 51 % of the soil units. The probed cemetery soils were often deeply humous, and contained on average 2.11 % humus above the coffins (20-90 cm depth) and 1.09 % humus in the coffin layers (90 cm – burial depth). The humus accumulation is mainly caused by the mixing of humous surface soil and potting soil with the subsoil, and is therefore often more pronounced in the upper 90 cm than in the coffin layer. But also the land use before the dedication of the cemetery has an influence on the humus contents of cemetery soils. Soil physical analysis of undisturbed samples from earth graves showed, that the gas transport efficiency of the air filled porosity does not necessary decline because of soil refilling and the accompanying soil structure disruption. In all studied mineral soil profiles air capacity and kl was higher above the coffin than below the coffin or in the grave walls. The soil above the coffins also revealed higher kf than the surrounding soil. This promotes water pounding in the grave. Therefore the gas exchange is blocked rather by water filled pores than by a general decrease in soil structural functionality. The lack of oxygen, which occurs from the water saturation, was also documented in the continuously measured matric potentials and redox potentials. In the field experiment, data on pore size distribution, pore organization, kl and kf, as well as the structural development in newly refilled earth graves were obtained. By the monitoring of matric potentials and redox potentials, the effect of the excavation and backfill on the water balance and the aeration were documented. In the pits distinct water retention and low redox potentials were measured. The application of quicklime stabilized the soil structure and led to dryer conditions in the artificial grave. In the field experiment single irrigation events with amounts of 8.9 mm did not lead to an increase of matric potentials in 50 or 130 cm depth, while cumulated irrigation events with 8.9 mm lead to an increase in matric potentials in 50 and 130 cm depth following already the second irrigation event