Untersuchungen zu Einzel- und Kombinationswirkungen von ausgewählten anorganischen und organischen Schadstoffen beim Anbau verschiedener Pflanzenarten auf Rieselfeldboden

Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Polychlorierte Biphenyle (PCB) und Schwermetalle (SM) sind zusammen mit anderen Elementen und Verbindungen u.a. auch mit Nährstoffen als gemischte gewachsene Kontamination in ballungsraumtypischen Belastungsflächen (z.B. Rieselfelder) vorhanden und stellen bei einem Transfer in Nahrungs- und Futterpflanzen eine besondere Gefährdung für den Menschen dar. Bei Untersuchungen hinsichtlich ökosystemarer Konsequenzen dieser Substanzen wurden bisher vor allem Einzelstoffbetrachtungen angestellt bzw. mehrere Vertreter einer Stoffgruppe untersucht. Ursache für Ertragsdepressionen und Minderungen der mikrobiellen Aktivität auf hochbelasteten Flächen ist aber immer eine Komplexwirkung der verschiedenen Bodeninhaltsstoffe, so daß sich synergistische Effekte einstellen können. In der vorliegenden Arbeit wird die kombinierte Wirkung ausgewählter PAK-, PCB- und SM-Vertreter (Benzo-a-pyren [ BaP] , 2,2?,5,5? Tetrachlorbiphenyl [ PCB 52] , Cadmium [ Cd] und Kupfer [ Cu] ) auf bodenmikrobiologische Parameter, Biomasseproduktion und Schadstoffaufnahme von Pflanzen im Gefäßversuch untersucht. Veränderungen von CO2-Freisetzung, Cellulosezersetzung, N-Mineralisierung und SM-Pflanzenverfügbarkeit in einem schwachbelasteten Rieselfeldboden (RefB) nach dessen Einzelstoff- bzw. Mischanreicherung mit den genannten Schadstoffen in Konzentrationen, wie sie in hochbelasteten Rieselfeldern vorliegen, werden dargestellt. Desweiteren erfolgt eine Auswertung der Daten zu Erträgen und Schadstoffgehalten der auf den Versuchsvarianten geprüften Pflanzen (Roggen, Mais und Kartoffeln). Wechselbeziehungen der Schadstoffe untereinander im Pfad ² Boden-Pflanze² werden diskutiert. Auf allen Cu-Anreicherungsvarianten von RefB reagierten die drei Versuchspflanzen mit Ertragsdepressionen. Als Ursache hierfür und für die Störungen der mikrobiellen Aktivität im Boden konnte Cu als Einzelstoff erkannt werden. Die Ertragsdepressionen gingen mit erhöhten Cu-Gehalten aber auch mit erhöhten Cd-Gehalten der Pflanzen einher. Zugeführtes Cu bewirkte eine Erhöhung der Pflanzenverfügbarkeit von Cd im Boden. PCB 52 bzw. (und) BaP verursachten bei ihrer gleichzeitigen Zufuhr mit Cu dessen Mobilisierung im Boden und erhöhten damit die Cu-Pflanzenaufnahme. Neben PCB 52 dem Boden gegebenes Cd führte zu höheren PCB 52-Gehalten im Pflanzensproß. Die kombinierte Anreicherung von RefB mit Cd, PCB 52 und BaP bewirkte noch höhere PCB 52- und auch höhere BaP-Pflanzengehalte.Together with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), polychlorinated biphenyls (PCB) and heavy metals (HM) other elements and compounds as well as nutrients are present in typical contaminated areas like sewage fields. They are found as mixed undisturbed contamination and the transfer of these pollutants into food or forage plants is dangerous for people. So far investigations of ecological effects of these substances are focused mainly on single agents or on some agents of the same chemical group. But in most cases the mixture of different chemical compounds in extremely contaminated fields cause synergistic effects resulting in yield reductions and decreases of microbiological activity. Therefore the aim of the present work is to study combined effects of selected PAH-, PCB- and HM- (benzo-a-pyren [ BaP] , 2,2?,5,5? tetrachlorbiphenyl [ PCB 52] , cadmium [ Cd] und copper [ Cu] ) on parameters of soil biology, biomass production and pollutant uptake by plants in pot experiments. Resulting changes of cellulose decomposition, CO2-release from soil, N-mineralization and availability for plants of heavy metals after separated and combined enrichment of weackly polluted sewage field soil (RefB) with said pollutants up to concentrations of extremely polluted sewage field soils are presented. Data of yields and pollutant contents of plants (rye, maize and potatoes) cultivated on experimental soils are summarised. Interactions of pollutants ² soil-plant² are discussed. Cultivated plants showed yield reductions on all treatments enriched with copper. In this context copper only produced the impairments of microbial activity in the soil and caused its phytotoxicity. The yield reductions were connected with higher copper contents and also higher cadmium contents of plants. Added copper led to increasing availability for plants of cadmium in the soil. PCB 52 or (and) BaP together enriched with copper produced a mobilization of copper in the soil and a higher copper uptake by plants. Added cadmium caused in addition to PCB 52 higher PCB 52 contents of plants. The combined enrichment of RefB with Cd, PCB 52 and BaP led to higher contents of PCB 52 and BaP in plants