Ergebnisse erster Zeitreihenauswertungen an BDF in Sachsen

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Ergebnisse erster Zeitreihenauswertungen an BDF in Sachsen
Ergebnisse erster
ZeitreihenAuswertungen an
BDF in SachsenAnhalt
Michael Weller
LAGB
LAGB
Landesamt
Landesamt
für
fürGeologie
Geologie
und
undBergwesen
Bergwesen
Sachsen-Anhalt
Sachsen-Anhalt
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt, Kö
Köthener Straß
Straße 38, DD-06118 Halle
Tel.: (0345) 52125212-0
Fax: (0345) 52 29 910
Die Werdung Sachsen-Anhalts
Die Entstehung des heutigen
SachsenSachsen-Anhalt vollzog sich in 3
Schritten:
1) Land SachsenSachsen-Anhalt 19471947-1952
2) Bezirke Halle und Magdeburg
19521952-1990
3) Land SachsenSachsen-Anhalt seit 1990
Land Sachsen-Anhalt 1947-1952
Verwaltungsbezirke der DDR
1952-1990
Land Sachsen-Anhalt seit 1990 (roter Umriss)
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Zeittafel der Boden-Dauerbeobachtung in Sachsen-Anhalt
1990: Einrichtung der ersten 3 BDF durch die Geologische Forschung und Erkundung GFE
GmbH mit Mitteln des MUNER (Ministerium für Umwelt, Naturschutz, Energie und Reaktorsicherheit der DDR), ausgereicht durch die Bezirksverwaltungsbehörde Halle, Abt. Geologie
(Mittelfreigabe an GFE GmbH am 31.08.1990)
1992-1994: Fortführung der Einrichtung neuer BDF durch das Geologische Landesamt mit
Mitteln des Umweltministeriums des Landes Sachsen-Anhalt
1995: Fortführung der Einrichtung neuer BDF durch das Geologische Landesamt mit eigenen
Mitteln
seit 1996: Betrieb des Boden-Dauerbeobachtungsprogramms in Arbeitsteilung durch
verschiedene Institutionen; Zuständigkeiten festgelegt durch Gemeinsamen Runderlass der
betroffenen Ministerien
Beteiligte Behörden
LAGB (Landesamt für Geologie und Bergwesen; vormals GLA – Geologisches Landesamt):
Flächenfestlegung nach Bodenkartierung / Profilaufnahme / Bodenprobennahme /
Bodenchemische und bodenphysikalische Untersuchungen / Bodenprobenbank
LAU (Landesamt für Umweltschutz): Schadstoffuntersuchungen / Vegetationsaufnahme /
Immissionserfassung / Umweltprobenbank / Bodenmikrobiologische Untersuchungen
LLFG (Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau): Erfassung der Nutzung /
Aufwuchsanalytik / Düngeranalytik (landw. Flächen)
NW-FVA (Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt): Erfassung der Nutzung /
Aufwuchsanalytik (forstl. Flächen)
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Fachliche Grundlage für die
Boden-Dauerbeobachtung in
Sachsen-Anhalt
Studie zum Aufbau eines
Bodenbeobachtungssystems in
Sachsen-Anhalt
(Altermann et al., 1993)
Empfehlung nach
Repräsentativitätsüberprüfung
2000/2001:
Einrichtung von 68 BodenDauerbeobachtungsflächen
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Beginn Einrichtung BDF:
1990
Abschluss
Einrichtungsphase:
2006
Besondere Schwerpunkte:
- Bergbaufolgelandschaften
(„Zeit-Catena“)
- Bodenlandschaften der
tschernosembetonten
Lössbecken
(Erosions-AkkumulationsCatena)
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Schwerpunkt
KippenMonitoring:
6 BDF auf unterschiedlichen
Kippsubstraten;
dazu 6
Vergleichsflächen
Folgende
Parameter
werden
vergleichend
betrachtet:
Humusbildung
Verdichtungsgefährdung
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
a
LAGB
Amsdorf
Landesamt für Geologie und Bergwesen
Sachsen-Anhalt
Dezernatsgruppe Bodenkunde
Merseburg-Ost 1
Merseburg-Ost 3
Merseburg-Ost 4
Barnstädt
mit Lage aller Boden-Dauerbeobachtungsflächen
und Vergleichsflächen
Profen 2
Profen 4
1
Profen 3
Pirkau 2
1
Kippboden-BDF
Kippboden-Vergleichsfläche
Th. Häusler; Mai 2001
M. Weller; Dezember 2004
Schwerpunkt Erosions-Akkumulations-Monitoring: BDF bei Profil I und Profil III
Profil I
217 m ü. NN
3°Neigung
Profil II
Norm-Pararendzina
aus Löss
208 m ü. NN
KolluvisolTschernosem aus
Kolluviallöss
8°Neigung
Profil IV
198 m ü. NN
1°Neigung
Norm-Pararendzina
aus Löss über LehmFließerden über Basisschutt
mit Gesteinszersatz
Profil III
201 m ü. NN
Kolluvisol-Pararendzina
über begrabenem KolluvisolTschernosem aus Kolluviallöss
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Einstellung der Untersuchungsergebnisse im Internet
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Zwei unterschiedliche Probennahme-Strategien:
a) Ackerflächen: 4 Mischproben
b) Grünland-, Forst- und Brachflächen: Einzelproben
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
18er Probennahme auf Grünland bzw. Forst:
Mischproben- oder Einzelprobenuntersuchung?
Mischprobenuntersuchung: Es können je 3 oder je 6 Proben zu einer Mischprobe vereinigt
werden. Aufwand im Gelände: Es müssen gleiche Massen der zu mischenden Proben
hergestellt werden. Aufwand im Labor dafür geringer als bei Einzelproben-Untersuchung.
Einzelprobenuntersuchung: Massen der einzelnen Proben müssen nicht abgeglichen werden.
Jedoch entsteht deutlich größerer Aufwand bei der Probenaufbereitung und Analytik infolge der
höheren Anzahl zu untersuchender Proben.
Vorteile der Untersuchung der Einzelproben:
- Es werden Korrelationsrechnungen möglich.
- Es können Trends auf der zu beprobenden Fläche erkannt werden.
- Die Werteverteilung kann besser dargestellt werden.
- Es können statistische Tests mit Konfidenzintervallen durchgeführt werden.
Entscheidung ab 1995 für Einzelprobenuntersuchung
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Vorteil einer großen Stichprobe:
Korrelationsbetrachtungen
a) BDF 25 in der Muldeaue bei Bitterfeld
Tiefe /1 (0-25 cm): Korrelation von Zn mit:
r= 0,98
1,0
Cd
Ni
Cu
Hg
Cr
0,5
Pb
mS
0,0
T
fU
mU
gU
gS
Sk
fS
S um.
U
S um.
S
TW e rt
CGe h.
pH
(Ca Cl 2 )
pH
(KCl)
N2
Ca CO 3
-0,5
-1,0
b) BDF 21-2 in der Saale-/Elbaue (Flutrinne im Mündungsbereich)
Tiefe /2 (15-30 cm): Korrelation von Zn mit:
r= 0,35
1,0
Hg
Ni
0,5
Cd
Cr
0,0
Pb
Cu
CGe h.
mU
T
fU
gU
fS
mS
gS
Sk
S um.
U
Sum.
S
N2
TpH
pH
W e rt (Ca Cl 2 ) (KCl)
Ca CO 3
-0,5
-1,0
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Vorteil einer großen Stichprobe: Flächendifferenzierung
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Nachteil der 18er Stichprobe: Flächenwichtung
Nachteil der 18er
Stichprobe: sie
ist gewichtet um
einen
ProbennahmeMittelpunkt
herum, wenn
Proben 5 und 14
nicht in die Mitte
gelegt werden;
dies kann bei
Drehung des PNKreuzes zu einer
Werteverschiebung führen
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Abhilfe gegen Flächenwichtung:
Erweiterung der Stichprobe von 18 auf 20
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für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Abhilfe gegen Flächenwichtung:
Erweiterung der Stichprobe von 18 auf 20
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Veränderung oder nicht? – Signifikanzerkennung bei Zeitreihen
In Zusammenarbeit mit Studenten der Universitäten Halle und Marburg konnten
geeignete Verfahren zur Prüfung auf Signifikanz gefunden und IT-technisch
umgesetzt werden.
Die so entstandenen Verfahren sind mit wenig Aufwand anzuwenden und haben
den Vorteil, dass bereits optisch, ohne Zahlen vergleichen zu müssen, eine
vorhandene Signifikanz zu erkennen ist.
Es werden für die Prüfung auf Signifikanz bei der Einzelprobennahme der t-Test
mit Konfidenzintervall angewendet, bei der Mischprobennahme von
Quadranten der Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test.
Um die Werteverteilung der Stichproben abzuprüfen, wurde bei einer Auswahl
von BDF-Standorten, die als repräsentativ für bestimmte Nutzungen gelten
können, die Einteilung der Messwerte in Klassen vorgenommen, um die
Häufigkeitsverteilung zu bestimmen. An diesen ausgewählten Proben zeigt
sich, dass sowohl symmetrische als auch schiefe Verteilungen auftreten.
Geogene Belastungen zeigen tendenziell rechtssteile Verteilung,
anthropogene eher symmetrische bis linkssteile Verteilung. Solche
Feststellungen können bei der Ursachenermittlung der Belastungen helfen,
müssen aber noch verifiziert werden.
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Häufigkeitsverteilung von Schwermetall-Gehalten auf einer
Ackerfläche mit geogener Vorbelastung durch Cr und Cu
Häufigkeitsverteilung Pb (Tiefe 5-15 cm )
Häufigkeitsverteilung Zn (Tiefe 5-15 cm )
2,5
7
Anzahl Proben je Klasse
Anzahl Proben je Klasse
6
5
Reihe1
4
3
2
2
Reihe1
1,5
1
0,5
1
20
Kl
,0
as
-2
0,
se
9:
21
Kl
,0
as
-2
1,
se
9:
22
Kl
,0
as
-2
2,
se
9:
23
Kl
,0
as
-2
3,
se
9:
24
Kl
,0
as
-2
4,
se
9:
25
Kl
,0
as
-2
5,
se
9:
26
Kl
,0
as
-2
6,
se
9:
27
Kl
,0
as
-2
7,
se
9:
28
Kl
,0
as
-2
8,
se
9:
29
Kl
,0
as
-2
9,
se
9:
30
Kl
,0
as
-3
0,
se
9:
31
Kl
,0
as
-3
1,
se
9:
32
Kl
,0
as
-3
2,
se
9:
33
,0
-3
3,
9:
0
0
Zn
Kl
as
se
Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse
65,0- 70,0- 75,0- 80,0- 85,0- 90,0- 95,0- 100,0- 105,0- 110,0- 115,0- 120,0- 125,069,9: 74,9: 79,9: 84,9: 89,9: 94,9: 99,9: 104,9: 109,9: 114,9: 119,9: 124,9: 129,9:
Pb
Klasse des Zn-Gehaltes [mg/kg TS]
Klasse des Pb-Gehaltes [m g/kg TS]
Häufigkeits verteilung Cr (Tiefe 5-15 cm )
Häufigkeitsverteilung Cu (Tiefe 5-15 cm )
4,5
6
4
Anzahl Proben je Klasse
Anzahl Proben je Klasse
5
4
Reihe1
3
2
1
0
3
2,5
Reihe1
2
1,5
1
20
ss ,0 21
e
2
,
Kl
as 2,0 9
-2
se
24 3, 9
Kl
as
,
se 0 -2
5,
2
Kl
as 6,0 9
-2
se
7,
2
Kl
9
as 8,0
-2
se
30 9, 9
Kl
as
,
se 0 -3
1,
3
Kl
as 2,0 9
-3
se
34 3, 9
Kl
as
,
se 0 -3
5,
3
Kl
as 6,0 9
-3
se
7
,
3
Kl
as 8,0 9
se
-3
40 9, 9
Kl
as
,0
-4
se
1,
4
Kl
as 2,0 9
se
-4
3,
4
Kl
as 4,0 9
-4
se
46 5, 9
Kl
as
,0
-4
se
7,
4
Kl
as 8,0 9
se
-4
9
5
,
Kl
as 0,0 9
-5
se
52 1, 9
Kl
as
,
se 0 -5
54 3, 9
,0
-5
5,
9
0,5
0
Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse
47,0- 48,5- 50,0- 51,5- 53,0- 54,5- 56,0- 57,5- 59,0- 60,5- 62,0- 63,448,4
49,9
51,4
52,9
54,4
55,9
57,4
58,9
60,4
61,9
63,4
64,9
Kl
a
ss
e
Kl
a
Cr
3,5
Klasse des Cr-Gehaltes [m g/kg TS]
Cu
Klasse des Cu-Gehaltes [m g/kg TS]
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Häufigkeitsverteilung von Schwermetall-Gehalten auf einer
Grünlandfläche in der Elbniederung
Häufigkeitsverteilung Pb (Tiefe 0-10 cm )
Häufigkeitsverteilung Zn (Tiefe 0-10 cm )
6
8
4
Reihe1
3
7
Anzahl Proben je Klasse
Anzahl Proben je Klasse
5
2
6
5
4
2
1
0
Kl
as
se
40
Kl
,0
as
-4
se
4,
9
45
Kl
,0
as
-4
se
9,
9
50
Kl
,0
as
-5
se
4,
9
55
Kl
,0
as
-5
se
9,
9
60
Kl
,0
as
-6
se
4,
9
65
Kl
,0
as
-6
se
9,
9
70
Kl
,0
as
7
se
4,
9
75
Kl
,0
as
-7
se
9,
9
80
Kl
,0
as
-8
se
4,
9
85
Kl
,0
as
-8
se
9,
9
90
Kl
,0
as
-9
se
4,
9
95
,0
-9
9,
9
1
0
Klasse
Klasse
40,0-44,9 45,0-49,9
Zn
Klasse
Klasse
Klasse
50,0-54,9 55,0-59,9 60,0-64,9
Klasse
Klasse
65,0-69,9 70,0-74,9
Pb
Klas se des Zn-Gehalte s [m g/kg TS]
Klasse des Pb-Gehaltes [m g/kg TS]
Häufigkeitsverteilung Cr (Tiefe 0-10 cm )
Häufigk eitsverteilung Cu (Tiefe 0-10 cm )
8
6
Anzahl Proben je Klasse
Anzahl Proben je Klasse
7
6
5
4
Reihe1
3
2
5
4
3
Reihe1
2
1
0
Kl
as
se
6,
Kl
0as
se 7,9
Kl
8,
as
0se
10 9,9
Kl
,0
as
-1
se
1,
9
12
Kl
,0
as
-1
se
3,
9
14
Kl
,0
as
-1
se
5,
16
9
Kl
,0
as
-1
se
7,
9
18
Kl
,0
as
-1
se
9,
9
20
Kl
,9
as
-2
se
1,
2
9
Kl
2,
0as
23
se
,9
2
Kl
4,
0as
25
se
,9
2
Kl
6,
as
0se
27
,9
28
Kl
,0
as
-2
se
9,
9
30
,0
-3
1,
9
1
0
Klasse 15,0- Klasse 20,0- Klasse 25,0- Klasse 30,0- Klasse 35,0- Klasse 40,019,9
24,9
29,9
34,9
39,9
44,9
Cr
Reihe1
3
Klasse des Cr-Gehaltes [m g/kg TS]
Cu
Klasse des Cu-Gehalte s [m g/kg TS]
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Häufigkeitsverteilung von Schwermetall-Gehalten auf einer
Grünlandfläche in Stadtnähe, an vielbefahrener Straße gelegen
Häufigkeitsverteilung Zn (Tiefe 5-15 cm )
Häufigkeitsverteilung Pb (Tiefe 5-15 cm )
8
6
5
6
Anzahl Proben je Klasse
Anzahl Proben je Klasse
7
5
4
Reihe1
3
2
2
Klasse
55,0-59,9
Klasse 80,0- Klasse 90,0Klasse
Klasse
Klasse
Klasse
Klasse
89,9
99,9
100,0-109,9 110,0-119,9 120,0-129,9 130,0-139,9 140,0-149,9
Pb
Klasse des Zn-Gehaltes [m g/kg TS]
Klasse
60,0-64,9
Klasse
65,0-69,9
Klasse
70,0-74,9
Klasse
75,0-79,9
Klasse
80,0-84,9
Klasse
85,0-89,9
Klasse
90,0-94,9
Klasse des Pb-Gehaltes [m g/kg TS]
Häufigkeitsverteilung Cr (Tiefe 5-15 cm )
Häufigkeitsverteilung Cu (Tiefe 5-15 cm )
4,5
5
4,0
4
3,5
4
Anzahl Proben je Klasse
Anzahl Proben je Klasse
Reihe1
0
0
3,0
2,5
Reihe1
2,0
1,5
1,0
3
3
Reihe1
2
2
1
1
0,5
0
0,0
Klasse
Klasse
Klasse
Klasse
Klasse
Klasse
40,0-49,9 50,0-59,9 60,0-69,9 70,0-79,9 80,0-89,9 90,0-99,9
Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse Klasse
31,0- 32,0- 33,0- 34,0- 35,0- 36,0- 37,0- 38,0- 39,0- 40,0- 41,9- 42,031,9
32,9
33,9
34,9
35,9
36,9
37,9
38,9
39,9
40,9
41,9
42,9
Cr
3
1
1
Zn
4
Klasse des Cr-Gehaltes [m g/kg TS]
Cu
Klasse
100,0109,9
Klasse
110,0119,9
Klasse
120,0129,9
Klasse des Cu-Gehaltes [m g/kg TS]
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Häufigkeitsverteilung von Schwermetall-Gehalten auf
einer Waldfläche im Überschwemmungsbereich der
Muldeaue
Häufigkeitsverteilung Zn (Tiefe 0-25 cm)
Häufigkeitsve rteilung As (Tiefe 0-25 cm)
9
14
8
12
7
Anzahl Proben je Klasse
Anzahl Proben je Klasse
10
6
5
Reihe1
4
3
8
Reihe1
6
4
2
2
1
0
0
Klasse 250-349 Klasse 350-449 Klasse 450-549 Klasse 550-649 Klasse 650-749 Klasse 750-849 Klasse 850-949
Zn
Klas se de s Zn-Ge haltes [m g/k g TS]
Klasse 100,0-124,9: Klasse 125,0-149,9: Klasse 150,0-174,9: Klasse 175,0-199,9: Klasse 200,0-224,9:
As
Klasse des Zn-Gehaltes [mg/kg TS]
Häufigke itsv e rte ilung Hg (Tie fe 0-25 cm)
Häufigke itsv e rte ilung Cr (Tie fe 0-25 cm)
8
5
7
4
Anzahl Proben je Klasse
Anzahl Proben je Klasse
6
3
Reihe1
2
5
4
Reihe1
3
2
1
1
0
Cr
0
Klasse 70,077,49
Klasse 77,5-84,9
Klasse 85,092,49
Klasse 92,5-99,9
Klas s e de s Cr-Ge haltes [m g/kg TS]
Klasse 100,0107,49
Klasse 0-0,61
Hg
Klasse 0,621,22
Klasse 1,231,83
Klasse 1,842,24
Klasse 2,253,05
Klasse 3,063,66
Klas se des Hg-Ge haltes [m g/kg TS]
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Signifikanzprüfung bei n=18/20 mittels t-Test und
Konfidenzintervall
Signifikanz gegeben, wenn Konfidenzintervalle sich nicht überlappen
Pb - Gehalt
mg / kg TS
100
93,10
angegebene Werte:
75,09
68,75
65,04
Maximalwert
Obergrenze Konfidenzintervall
Median
Untergrenze Konfidenzintervall
Minimalwert
56,80
50
46,80
38,16
33,15
28,26
violette Linie verbindet Mediane
6,10
0
PN-Datum :
20. Nov. 90
12. Okt. 06
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Signifikanzprüfung mittels t-Test und Konfidenzintervall
Unterschied zwischen 90- und 95%igem Konfidenzintervall steigt mit sinkendem
Stichprobenumfang
As- Gehalt
206,00
153,15
131,00
116,07
78,70
7. Okt. 97
209,00
145,66
133,50
122,93
87,50
25. Jun. 07
a) 90%iges Konfidenzintervall
260
250
242,00
240
230
227,14
220
210
200
190
190,00
180
170
160
150
140
138,53
130
126,00
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
PN-Dat.: 25. Aug. 92
mg / kg TS
mg / kg TS
260
250
242,00
240
230
220
217,57
210
200
190
190,00
180
170
160
150
148,10
140
130
126,00
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
PN-Dat.: 25. Aug. 92
As - Gehalt
206,00
157,12
131,00
112,10
78,70
7. Okt. 97
209,00
148,07
133,50
120,52
87,50
25. Jun. 07
b) 95%iges Konfidenzintervall
Entwicklung der As-Gehalte in der Muldeaue. Darstellung der Werteverteilung mit Konfidenzintervallen.
Stichprobenumfang 1992: 6 (Mischproben). Stichprobenumfang 1997 und 2007: 18 (Einzelproben).
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Signifikanzprüfung bei n=4 (Quadranten-Mischproben) mittels
Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test
Signifikanz gegeben, wenn alle Quadranten sich gleichsinnig verändern
Vergleich SM-Gehalte (KW-Auszug) in 0 - 15 cm
70,0
60,0
1994 Fläche I/1
in mg/kg
50,0
1994 Fläche II/1
1994 Fläche III/1
40,0
1994 Fläche IV/1
2003 Fläche I/1
30,0
2003 Fläche II/1
2003 Fläche III/1
20,0
2003 Fläche IV/1
10,0
0,0
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Zeitreihenvergleich: Suche nach Standorten
mit ähnlicher Entwicklung
Humusgehalt (Tiefe 0-5 cm)
18,00
17,27
16,00
14,00
15,83
15,66
15,42
14,48
13,52
13,12
12,22
12,79
An 2 Auenstandorten ist ein Vergleich
der Humusgehalte möglich beide
Standorte zeigen Humusabbau
Tiefe 0-5 cm
Masse -%
12,00
10,00
9,66
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
18. Okt. 95
7.6/8.6.2005
Humusgehalt (Tiefe 5-30 cm)
Humusgehalt (Tiefe 0-25 cm)
18,00
18,00
16,00
15,70
15,41
14,65
15,30
14,00
12,79
13,59
13,30
12,33
12,00
14,00
Tiefe 0-25 cm
Masse -%
12,00
11,70
10,00
Tiefe 5-30 cm
9,50
8,00
Masse -%
16,00
Abnahme der
Humusgehalte:
BDF in der
Muldeaue;
1992-1997-2007
2,98
2,00
0,00
25. Aug. 92
7. Okt. 97
25. Jun. 07
Humusgehalt (Tiefe 25-50 cm)
18,00
16,00
Abnahme der
Humusgehalte:
BDF in der
Saale-Elbaue;
1995-2005
0,00
18. Okt. 95
Humusgehalt (Tiefe 30-50 cm)
18,00
16,00
12,00
10,00
Tiefe 30-50 cm
8,00
6,70
4,00
3,93
3,70
3,47
3,40
4,38
3,70
3,39
2,20
2,00
Masse -%
Masse -%
7.6/8.6.2005
14,00
10,00
8,00
6,00
6,00
4,00
3,09
2,12
1,88
1,73
1,15
0,00
4,05
3,61
3,41
3,35
3,17
3,57
3,32
3,20
3,15
2,97
18. Okt. 95
7.6/8.6.2005
2,00
0,00
25. Aug. 92
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
6,56
5,85
5,76
5,20
2,00
12,00
4,00
7,53
4,00
14,00
Tiefe 25-50 cm
8,68
8,27
7,76
6,00
5,75
5,47
4,80
4,00
9,74
8,00
6,95
7,17
6,00
10,00
7. Okt. 97
25. Jun. 07
Zunahme der Cu-Gehalte auf 4 von 4 betrachteten Grünlandflächen;
betr.: Ober- und Unterboden
– hier dargestellt: Oberbodenmessungen –
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Cu - Gehalt (Tiefe 10-21 cm)
90
145,00
70
110,67
97,30
83,94
61,70
55,22
51,95
50,31
44,40
BDF in der
Elbniederung;
1998-2007
60
40
10
7.6/8.6.2005
90
80
71,67
mg / kg TS
55,60
46,99
40
30
20
10
0
26,70
19,10
11,56
8,05
7,10
3,80
7. Okt. 98
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
27. Jun. 07
BDF in Stadtnähe (Halle);
1990-2006
mg / kg TS
103,00
50
10,10
18. Jun. 07
Cu - Gehalt (Tiefe 5-20 cm)
110
60
16,20
11,61
9,05
7,88
4,00
28/29.10.1998
Cu - Gehalt (Tiefe 0-30 cm)
70
36,23
30
0
100
56,05
49,50
50
20
24,10
18. Okt. 95
BDF in der
Dübener
Heide;
1998-2007
83,90
80
mg / kg TS
BDF in der
Saale-Elbaue;
1995-2005
mg / kg TS
Cu - Gehalt (Tiefe 5-30 cm)
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
129,00
94,73
82,65
73,17
56,20
43,30
39,45
33,54
49,40
14,40
20. Nov. 90
12. Okt. 06
Zunahme der Cr-Gehalte auf 4 von 4 betrachteten Forstflächen im
Harz; betr.: Ober- und Unterboden
– übereinanderliegende Diagramme zeigen Ah- und Bv-Horizont desselben Standorts –
Cr - Gehalt (Ah-Horizont)
30
60
14,93
13,80
12,43
10
12,10
9,20
30
50
92,30
90
52,40
80
44,59
42,60
40,61
35,80
39,70
36,69
35,10
31,27
20
70
mg / kg TS
18,80
40
mg / kg TS
mg / kg TS
AhHorizont
20,10
18,13
17,70
15,57
Cr - Gehalt (Ah-Horizont)
100
50
20
Cr - Gehalt (Ah-Horizont)
16,70
60
50
66,90
61,22
59,00
56,73
44,60
76,59
71,05
66,86
40
56,60
30
49,90
40
30
mg / kg TS
Cr - Gehalt (Ah-Horizont)
20
10
20
0
14. Jul. 05
0
6. Jul. 95
30
100
56,00
50
20,02
19,00
17,44
16,80
13,60
10
40
45,28
42,30
55,00
90
49,13
45,90
44,76
80
40,00
36,48
30
20
70
mg / kg TS
mg / kg TS
20
23,25
22,15
19,99
mg / kg TS
22,70
13.-14.6.2005
19,70
60
50
95,50
76,10
82,23
76,65
40
67,85
65,60
59,82
60,50
30
31,10
20
24,62
22,60
19,98
42,60
30
38,60
31,41
29,65
27,91
23,10
12,60
20
10
9. Jun. 05
Cr - Gehalt (Bv-Horizont)
50
40
21,90
21. Jun. 95
Cr - Gehalt (Bv-Horizont)
60
28,00
23,00
20,11
0
7.6.1995
Cr - Gehalt (Bv-Horizont)
Cr - Gehalt (Bv-Horizont)
BvHorizont
14./15.06.2005
31,43
27,80
26,07
7,00
mg / kg TS
25. Jul. 95
27,92
10
10
0
42,00
17,00
10
10
0
25. Jul. 95
14. Jul. 05
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
0
0
0
6. Jul. 95
14./15.06.2005
7.6.1995
13.-14.6.2005
21. Jun. 95
9. Jun. 05
Vergleich SM-Gehalte (KW-Auszug) in 0 - 15 cm
80,0
70,0
1994 Fläche I/1
1994 Fläche II/1
60,0
Ackerflächen in der
Altmark (3 betrachtet)
und der Magdeburger
Börde (1 betrachtet)
zeigen keine
Auffälligkeiten
Tiefe 0-15 cm
in mg/kg
1994 Fläche III/1
1994 Fläche IV/1
50,0
2003 Fläche I/1
40,0
2003 Fläche II/1
2003 Fläche III/1
30,0
2003 Fläche IV/1
20,0
10,0
0,0
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn
Vergleich SM-Gehalte (KW-Auszug) in 15 - 30 cm
80,0
70,0
1994 Fläche I/2
60,0
1994 Fläche II/2
Tiefe 15-30 cm
in mg/kg
50,0
1994 Fläche III/2
1994 Fläche IV/2
40,0
2003 Fläche I/2
2003 Fläche II/2
30,0
2003 Fläche III/2
20,0
2003 Fläche IV/2
10,0
Beispiel-BDF aus der Altmark:
3 Tiefenstufen
0,0
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn
Vergleich SM-Gehalte (KW-Auszug) in 30 - 40 cm
80,0
70,0
1994 Fläche I/3
60,0
1994 Fläche II/3
1994 Fläche III/3
50,0
in mg/kg
Tiefe 30-40 cm
1994 Fläche IV/3
40,0
2003 Fläche I/3
2003 Fläche II/3
30,0
2003 Fläche III/3
2003 Fläche IV/3
20,0
10,0
0,0
Cr
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Cu
Ni
Pb
Zn
Vergleich SM-Gehalte (KW-Auszug) im Ap-Horizont
240,0
1996 I/1
200,0
1996 II/1
180,0
1996 III/1
in mg/kg
160,0
1996 IV/1
140,0
2006 I/1
120,0
2006 II/1
100,0
2006 III/1
80,0
2006 IV/1
60,0
40,0
20,0
0,0
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn
Vergleich SM-Gehalte (KW-Auszug) im Unterboden
240,0
220,0
1996 I/2
200,0
1996 II/2
180,0
1996 III/2
160,0
in mg/kg
Hingegen ist bei 6 von 7
betrachteten Ackerflächen im südlichen
Sachsen-Anhalt eine
signifikante Zunahme
von Cr, Cu, Ni, Pb und Zn
festzustellen, in einem
Fall durch 3
Beprobungen bestätigt.
Die extremen
Ausschläge bei Cu sind
recht häufig. In einigen
Fällen werden bereits
Vorsorgewerte
überschritten.
220,0
1996 IV/2
140,0
2006 I/2
120,0
2006 II/2
100,0
2006 III/2
80,0
2006 IV/2
60,0
40,0
20,0
0,0
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn
Beispiel-BDF mit 2 Beprobungstiefen
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Was jetzt zu tun ist
Die Qualitätsbetrachtung der Messergebnisse bei den hier vorgestellten Zeitreihen ist noch bei
keiner der vorliegenden Zeitreihen vollständig erfolgt, sodass die Veränderungs-Feststellungen
noch dem Vorbehalt der Bestätigung unterliegen. Wichtig: Auch bei anscheinend gegebener
Signifikanz der Messergebnisse muss geprüft werden, ob die Werteveränderungen nicht durch
Störeinflüsse wie z. B. veränderte Messverfahren in den Labors, eine möglicherweise leicht
variierte Probennahmemethodik oder schlicht andere Lagerung der Proben entstanden sein
könnten! Erst wenn dies ausgeschlossen werden kann, können die Veränderungen als valide
gelten.
Zur Absicherung einer hohen Qualität der Vergleichbarkeit der Messergebnisse ist es
außerordentlich wichtig, Wechsel der Verfahren und/oder der durchführenden Institutionen zu
vermeiden. Bisher ist dies in Sachsen-Anhalt weitgehend gelungen, da die einzelnen
Arbeitsschritte in der Regel von denselben Personen bzw. Institutionen durchgeführt werden.
Es ist deshalb unbedingt darauf hinzuarbeiten, dass die durchführenden Institutionen erhalten
und arbeitsfähig bleiben.
Schließlich – und dies ist das eigentliche Ziel – muss nach Ursachen für die Veränderungen
gesucht werden. Dies wird in Zusammenarbeit der beteiligten Behörden geschehen. Auch die
Zusammenarbeit mit Universitäten im Rahmen von Praktika und Abschlussarbeiten mit
Aufgabenstellungen zu dieser Thematik wird angestrebt.
Es müssen folgende Fragen geklärt werden:
- Ist die Veränderung regionsbezogen?
- Ist sie nutzungsspezifisch?
- Ist sie bodenlandschaftsbezogen (z. B. auenspezifisch)?
- Gibt es Zusammenhänge mit dem Immissionsgeschehen aus der Luft (wird vom Landesamt
für Umweltschutz regelmäßig untersucht)?
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt
Conclusio
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass bei den 25 bisher vorliegenden Zeitreihenergebnissen bereits Trends erkennbar sind, die – nach Plausibilitätsprüfung – zur
Ursachenermittlung der beobachteten Veränderungen herangezogen werden können.
Sowohl nutzungsspezifisch scheinen Gemeinsamkeiten bei den Veränderungen auf, als
auch regionsspezifisch.
Die Zunahme insbesondere von Cu sowohl auf Grünland- als auch auf vielen Acker- sowie
einem Teil der Forstflächen muss aufgeklärt werden. Auch die Cr-Zunahme auf Forstflächen
ist auffallend. Erfreulich ist eine offenkundige allgemeine Tendenz zur Abnahme der
Quecksilbergehalte im Boden.
Ausdrücklicher Dank wird ausgesprochen gegenüber den an der Probennahme und der
Analytik beteiligten Mitarbeitern des mit der Boden-Dauerbeobachtung beauftragten
Behördenverbundes, insbesondere den Laborbereichen, die mit ihrer Konstanz die
Vergleichbarkeit der Messergebnisse erst ermöglichen, sowie den studentischen
Praktikanten, die zum einen die Software und die statistische Methodik für die Auswertung
entwickelt bzw. implementiert haben, und nicht zuletzt ganz einfach eine Menge Daten in den
Rechner gebracht haben.
Vielen Dank für Ihr Interesse und Ihre Geduld!
Landesamt fü
für Geologie und Bergwesen SachsenSachsen-Anhalt

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