Gesteinsmagnetische Indikatoren für Bodenbelastung

Die Erhaltung unserer natürlichen Ressourcen - Boden, Luft und Wasser - ist ein Thema, das mehr und mehr an Aktualität gewinnt. Schadstoffeinträge aus Industrie und Verkehr sammeln sich vor allem im Boden über viele Jahre an. In Österreich werden deshalb von den Bundesländern Bodenzustandsinventuren erstellt, die sich auf chemische Analysen von Bodenproben stützen. In den letzten Jahren wurde eine neue Indikator-Methode für Schwermetalle in Böden und Pflanzen entwickelt, die auf der Messung der Magnetisierbarkeit der Proben beruht. Es wurde nachgewiesen, daß ein enger Zusammenhang zwischen der Magnetisierbarkeit und dem Gehalt an für Lebewesen und Pflanzen schädlichen Schwermetallen besteht. Da diese Messung schnell und kostengünstig ausgeführt werden kann, bietet sich die Möglichkeit, die chemischen Analysen durch diese Methode zu ergänzen, mehr Proben zu untersuchen und die Messungen in kürzeren Zeitabständen zu wiederholen Mit den magnetischen Methoden können zwar belastete Gebiete gut abgegrenzt werden, bis jetzt ist es aber noch nicht möglich, Aussagen über die Höhe und Art der Belastung zu machen. Dazu muß noch geklärt werden, warum magnetische Minerale und Schwermetalle gemeinsam auftreten und ob und wie sie aneinander gebunden sind. Zunächst ist geplant, anhand vorhandener Daten Richtwerte für die verschiedenen Bodentypen festzulegen, die von Schwermetallen beeinträchtigte Böden von unbelasteten abgrenzen. Messungen zusätzlicher magnetischer Kenngrößen (Remanenz, Hysterese, Verhalten bei tiefen Temperaturen, etc.) werden dann verwendet, um zwischen magnetischen Bodenmineralen verschiedener Herkunft zu unterscheiden: aus dem Ausgangsgestein stammende, im Boden gebildete und durch Luftverschmutzung eingebrachte Minerale. Ziel ist es, Parameter zu definieren, die es erlauben, zwischen verschiedenen Schadstoffquellen zu unterscheiden. Für diese Schadstoffquellen soll dann der Zusammenhang zwischen magnetischen Eigenschaften und Schwermetallbelastung im Detail geklärt werden. Dazu werden mineralogische Methoden eingesetzt, wie z.B. Elektronenmikroskopie und Röntgenbeugungsanalyse. Als Ergebnis dieser Untersuchungen wird eine Datenbank erstellt, in der die magnetischen Kenngrößen verschiedener industrieller Stäube sowie deren Zusammenhang mit den enthaltenen Schadstoffen zusammengestellt sind. Diese Informationen werden es ermöglichen, aus magnetischen Messungen quantitative Aussagen über Art und Menge der in Bodenproben enthaltenen Schwermetalle zu erzielen.

Eine neue Methode zur Untersuchung der Schwermetallbelastung in Böden beruht auf der Messung eines physikalischen Parameters, der Magnetisierbarkeit. Bei vielen Verbrennungsprozessen entstehen magnetische Partikel, die mit den Schwermetallen als magnetische Stäube in die Umwelt gelangen. Untersuchungen der Magnetisierbarkeit ermöglichen schnell und kostengünstig einen Überblick über die Umweltbelastung einer Region und die Erkennung von Gebieten mit starker Bodenverschmutzung. Magnetische Messungen von Bodenproben der österreichischen Bodenzustandsinventuren der Bundesländer Kärnten, Steiermark, Burgenland, Nieder- und Oberösterreich wurden für die Erstellung von Karten der Magnetisierbarkeit in unterschiedlichen Bodentiefen herangezogen. Die Böden werden nicht nur von Emissionen, sondern auch von natürlichen magnetischen Mineralen beeinflusst. Die Bestimmung der naturgegebenen Normalwerte ermöglicht eine über-regionale Interpretation solcher Karten, die bislang nur mit detaillierten Kenntnissen über die Geologie und Bodentypen eines Untersuchungsgebietes möglich war. Magnetische Partikel aus verschiedenen Emissionen zeigen charakteristische Zusammenhänge zwischen magnetischen Parametern und der Konzentration umweltrelevanter Schwermetalle. Die Korrelation ist daher ortsabhängig. Die Identifikation der spezifischen Zusammenhänge ermöglicht die Verwendung der Magnetisierbarkeit als Indikator für die Schwermetallbelastung von Böden.