1. Filterfunktion gegenüber Schadstoffen
Die Schadstoffe, welche eine Belastung des Bodens darstellen können lassen sich in drei Gruppen unterteilen: Anorganische Substanzen mit postiver Ladung, anorganische Subs-tanzen mit negativer Ladung sowie organische SubsSubs-tanzen, die eine unterschiedliche La-dung aufweisen.
Demnach ist zu berücksichtigen, daß die verschiedenen Schadstoffgruppen im Boden ein unterschiedliches Sorptions-, Migrations und Abbauverhalten aufweisen (HÖLTING et al.
1995), das zum einen von deren physikalisch-chemischen Stoffeigenschaften wie Wasser-löslichkeit, Verteilungskoeffizient, Dampfdruck und Sorptionsvermögen und zum anderen von deren biologischen Stoffeigenschaften wie mikrobielle Abbaubarkeit/Persistenz, Akkumulati-onsfähigkeit und den Wirkungseigenschaften auf spezifische Organismen abhängt (SAG 1992).
Nun wäre die physikalische Beschreibung und Bewertung der im voranstehenden Absatz aufgelisteten Eigenschaften angebracht, um alle Schadstoffgruppen bei einer Klassifizierung zu berücksichtigen. Da dieses hier aber zu kompliziert wäre, müssen Vereinfachungen vor-genommen werden. Dabei besteht das Ziel, mit ausreichender Genauigkeit ein relatives Maß für die Standortsunterschiede bezüglich der Filterfunktion zu finden.
Zunächst werden unter diesem Gesichtspunkt die mechanischen Filtereigenschaften des Bodens betrachtet. Seine damit beschriebene Fähigkeit, eine Suspension mechanisch zu klären, hängt vor allem von der Wasserdurchlässigkeit, der Porenverteilung und besonders dem Grobporenanteil ab (AG BODENKUNDE 1982). Beansprucht wird diese Funktion primär bei der Nutzung des Bodens als Filterkörper wie z.B. für Zwecke der Abwasserreinigung. Da derartige Nutzungen gegenwärtig kaum noch in Anspruch genommen werden und diese au-ßerdem den Anliegen des Bodenschutzes zuwiderlaufen, braucht dieser Teil der Filterfunkti-on hier nicht berücksichtigt zu werden. Sollte die mechanischen Filtereigenschaften dennoch bewertet werden, so würde dies zu einem verwässernden Kompromiß bezüglich der Filterei-genschaften insgesamt führen. Dies würde am Beispiel von Sanden so aussehen, daß deren auf der hohen Wasserduchlässigkeit basierende gute mechanische Filterung einerseits und die am geringen Gehalt an Bodenkolloiden liegende geringe Sorptionsfähigkeit und damit schlechte physiko-chemische Filterung andererseits in deren Einstufung einfließen müsste.
Damit würde den Sanden eine mittlere Erfüllung der Filterfunktion zugeschrieben.
Für die Bewertung der Transformationseigenschaften des Bodens bezüglich organischer Schadstoffe gibt es bislang einen gut begründeten Entwurf von GRÖNGROFT et al. (1999).
Für dessen Anwendung ist jedoch die Kenntnis der Humusform des Standorts in ausrei-chend großmaßstäbiger Grundlage notwendig. Da aber eine derartige Grundlage nicht
existiert und bei dem hier zu entwickelnden Verfahren keine Geländeuntersuchungen durchgeführt werden, sondern auf existierende Unterlagen zurückgegriffen wird, besteht keine Möglichkeit, sich an diese Methode anzulehnen. Die mikrobiell bedingten Transformationseigenschaften des Bodens müssen daher so wie weitere Umwandlungsprozesse von organischen Schadstoffen in der Bewertung unberücksichtigt bleiben. Zu diesen Umwandlungsprozessen gehören photochemische Vorgänge auf der Bodenoberfläche sowie rein chemische Reaktionen im Boden wie Hydrolyse, Oxidation und Isomerisation. Die Nichtberücksichtigung der Transformation ist auch deshalb vertretbar, da die hiervon betroffenen Substanzen im Gegensatz zu den gelösten Schadstoffen im Boden die geringere ökologische Relevanz besitzen. Es sind nämlich primär die gelösten Stoffe, die ins Grundwasser verlagert und von den Pflanzen aufgenommen werden können (vgl.
SCHACHTSCHABEL et al. 1992). Die gelösten Stoffe werden im Boden jedoch durch die Pufferung immobilisiert.
Was in der Betrachtung bleibt ist also die physikochemische und chemische Festlegung so-wie die Ausfällung von Stoffen aus der Bodenlösung. Hierbei ist die physikochemische Fest-legung, die Sorption, von Schadstoffen der dominierende Prozeß. Die Sorptionsfähigkeit des Bodens wird am genauesten durch Sorptionsisothermen ausgedrückt. Da diese jedoch nur selten zur Verfügung stehen kann die Sorptionsfähigkeit auch durch ein stellvertretendes und leicht anwendbares Maß, durch die Kationenaustauschkapazität (KAK) ausgedrückt werden.
Diese wird bei den anorganischen Bodenbestandteilen hauptsächlich durch den Tongehalt beeinflußt. Hierdurch erschließt sich die Möglichkeit wiederum die Bodenarten der Boden-schätzung für die Bewertung heranzuziehen.
Mit der Auswahl der Bodenart als entscheidende Bewertungsgrundlage stellt sich die Frage, ob die drei oben genannten Stoffgruppen durch das Verfahren in ausreichendem Maß erfaßt werden, um relative Standortsunterschiede in bezug auf deren Filterung feststellen zu kön-nen. Für die positiv geladenen anorganischen Substanzen kann die mit der Bodenart bzw.
dem Tongehalt korrelierte KAK als direktes Maß für die Filterwirkung verwendet werden (vgl.
AG BODEN 1994).
Die organischen Schadstoffe weisen gleichfalls eine Adsorbierbarkeit auf, die aber in Ab-hängigkeit von der Substanz eine extreme Variationsbreite aufweist. Darüber hinaus erfolgt die Adsorption der organischen Schadstoffe überwiegend an der organischen Substanz des Bodens (SCHACHTSCHABEL et al. 1992). Da aber gleichfalls eine Adsorption an den an-organischen Austauschern des Bodens stattfindet, kann auch hier eine von Sand über Schluff zu Ton zunehmende Filterwirkung zu Grunde gelegt werden (vgl. GRÖNGROFT et al. 1999).
Die Adsorption von Anionen erfolgt im Boden nur an wenigen und im Durchschnitt eher sel-tenen Tonmineralen. Diese werden dagegen in Abhängigkeit vom pH-Wert stärker an den Al- und Fe- Oxiden sowie der organischen Substanz adsorbiert (SCHACHTSCHABEL et al.
1992). Die Anionen unterliegen im Boden insgesamt einer nur schwachen Adsorption an die Bodenkolloide und werden leicht mit dem Sickerwasser verlagert. Die Tonanteile können hierfür also nicht direkt als Bewertungsgrundlage fungieren. In diesem Zusammenhang ist eine weitere, die Filterwirkung beeinflussende Grundlage zu betrachten. Mit zunehmender Länge der Verweildauer des Sickerwassers im Boden können die Abbau- und Sorptionspro-zesse für alle Stoffgruppen besser wirksam werden (HÖLTING et al. 1995). Die Verweildauer des Sickerwassers wird von den hydraulischen Eigenschaften des Bodens bestimmt. So bewirkt ein zunehmender Tongehalt eine geringere Wasserdurchlässigkeit und damit eine größere Verweildauer des Sickerwassers im Boden (vgl. Kap. 8.1.2). Daher kann die Boden-art als indirekter Parameter bzw. stellvertretend für die Bewertung der Filterwirkung gegen-über Anionen herangezogen werden (vgl. HÖLTING et al. 1995).
Wie oben gesagt, soll auch hier versucht werden, die Daten der Bodenschätzung ähnlich wie bei den anderen Funktionen für die Bewertung der Filterfunktion heranzuziehen. Um einen kurzen Überblick zu geben, werden zunächst Bewertungssysteme betrachtet, die gleichfalls die Bodenart als wichtige Grundlage zur Einschätzung der Filterfunktion verwenden.
Bei DVWK (1988) erfolgt die Beurteilung der relativen Bindungsstärke der Böden für Schwermetalle zunächst nach den pH-Werten. Daran anschließend werden Zuschläge zur Berücksichtigung des Humus- und Tongehalts bzw. der Bodenart vergeben. Erwartungsge-mäß gibt es für Sand keine und mit zunehmender Bindigkeit höhere Zuschläge.
In der Methode von HÖLTING et al. (1995) ist bei Lockergesteinen die Bodenart neben an-deren Parametern (nFK, Sickerwassermenge, Schichtmächtigkeit sowie Zuschläge für Be-sonderheiten des Aquifers) ein entscheidender Faktor im Bewertungssystem. Mit steigendem Tongehalt steigt die Filterwirkung der Grundwasserüberdeckung.
Nach der Methode von AG BODEN (1994) werden die Klassen der Luftkapazität (LK) sowie der KAK für die Bewertung der Gesamtfilterwirkung herangezogen. Die geringste Filterwir-kung haben Böden mit hoher LK und niedriger KAK und die beste FilterwirFilterwir-kung ist bei niedri-ger LK und hoher KAK anzutreffen. Dies bedeutet indirekt eine Zunahme der Filterwirkung mit steigendem Tongehalt.
An dieser Stelle erscheint es angebracht die Auswirkung unterschiedlicher Tongehalte auf die Ergebnisse im Fall einer hypothetischen Stoffverlagerung zu überprüfen. Damit soll
auch untersucht werden, ob sich mit den Bodenarten der Bodenschätzung eine Gruppierung ergibt, die für eine Klassifizierung der Filterwirkung verwendet werden kann. Dazu ist es je-doch zunächst notwendig, die hierfür benötigten Grundlagen des Schadstofftransports zu betrachten.