Nationale Bodenbeobachtung – Stoffbilanzierung zur Früherkennung und Prognose von Schadstoffanreicherungen in Böden (NABO-Flux)

• Forschungsstelle: ART
• Projektnummer: 08.31.04.11
• Projekttitel Englisch: National Soil Monitoring Network – mass flux balances for early detection and prediction of pollutant accumulation in soil
• Kurztitel: NABO: Indirektes Monitoring

Schlüsselwörter (Englisch)

soil monitoring, soil processes, trace element balance, agricultural management, heavy metals, PAH, deposition, temporal changes

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Im Auftrag von BAFU und BLW betreibt die ART gemäss Art. 3 VBBo ein nationales Referenznetz zur Beobachtung der Belastungen des Bodens (NABO). Um die Ursachen der gemessenen zeitlichen Veränderungen der Schadstoffgehalte in Böden im NABO-Referenznetz abzuleiten und den Erfolg von Massnahmen zu prüfen (Art 44 USG) werden neben Bodenmessungen auch Nährstoff- und Schadstoffflüsse für landwirtschaftlich genutzte Parzellen erhoben. Hierzu werden Stoffbilanzmodelle für Böden als Instrumente (weiter)entwickelt und validiert, um im Sinne des vorsorgenden Bodenschutzes (Art. 1 USG) frühzeitig Anreicherungen von unerwünschten Stoffen im Boden zu erkennen und zu prognostizieren. Die Fluxdaten und Bilanzergebnisse stehen unter Vorbehalt des Einverständnisses des BAFU dem BLW als Agrar-Umweltindikatoren (AUI) „Schwermetallbilanzen“ (14b) zur Verfügung.

Projektziele (Deutsch)

1. Die Nutzungsdaten der NABO-Flux Parzellen sind für die Periode 08-11 in Agrotech erfasst.

2. Die relevanten Ein- und Austräge von Schwermetallen auf den 48 landwirtschaftlich genutzten NABO-Parzellen sind für die Periode 1986-2010 identifiziert.

3. Der anthropogene Anteil an den gemessenen zeitlichen Veränderungen der Schwermetallgehalte im NABO-Referenznetz (direktes Monitoring) für die 1. bis 4. Erhebungsperiode ist analysiert.

4. Das Bilanzierungsmodell für die NABO-Parzellen ist methodisch erweitert und validiert.

5. Die räumliche Relevanz von Stoffeinträgen wurde für ein Kantonsgebiet evaluiert. (DM)

6. Die kritischen Einträge (Critical Load) in Bezug zu Boden-, Wasser und Pflanzenqualität wurden für die NABO-Parzellen modelliert. (DM)

7. Die Methode für den AUI 14b „Schwermetallbilanzen“ wurde entwickelt.

Kundennutzen: Hauptkunden sind einerseits das BLW (AUI 14b), Kantonale Bodenmessnetze (Referenz für die Ursachenanalyse Ihrer gemessenen Veränderungen), das BAFU (Umwelt­berichterstattung zum Stand der Diffusen Bodenbelastung in der Schweiz, Abt. Stobobio und Abt. Umweltbeobachtung) sowie die Forschung (Validierung und zeitliche Veränderung von Stoffeinträgen). Die regionale Bilanzierung dient darüber hinaus den Kantonalen Fachstellen für Bodenschutz als Instru­ment für den vorsorgenden chemischen Bodenschutz (regionale Massnahmen zur Reduzierung von Schadstoffeinträge in Böden). Das Fachwissen wird zudem im Unterricht vermittelt (Lehrauftrag ETH).

Arbeitsvorgang/Stand der Arbeiten (Deutsch)

Die Konzeption und geplanten Arbeiten wurden in einem internen Papier (NABO-Flux Konzept) ausführlich beschrieben, die einzelnen Arbeitsschritte werden nachfolgend kurz skizziert:

F1: Jährliche Erhebung der landwirtschaftlichen Hilfsstoffe und der Ernte für Parzellen im NABO-Messnetz. Erfassung der Daten durch AGRIDEA mit AGROTECH. (Das indirekte Monitoring für NABO Parzellen wird bereits seit 1986 durchgeführt.) Die Erfassung wurde weitgehend standardisiert (SOP).

F2: Kontinuierliche Stoffdatensammlung für landwirtschaftliche Hilfsstoffe und Stichproben auf einzelnen Betrieben im NABO-Messnetz. Für eine einheitliche Stoffdatensammlung wurde ein Datenmodell definiert (SOP).

F3: Erweiterung der bisherigen Stoffpalette von Cd, Cu, Zn, Pb mit Hg und PAK (Machbarkeitsstudie).

F4: Vergleich indirektes und direktes Bodenmonitoring für die 1. bis 4. Erhebungsperiode (1985-2005) und Validierung des Stoffbilanzmodells.

F5: Methodenentwicklung für den AUI 14b „Schwermetallbilanzierung“ und Expertise für die Berechnung.

F6: Dynamische Bilanzierung von Schwermetallen für den Kanton Thurgau (DM vom SNF gesprochen).

F7: Bilanzierung kritischer Schadstoffeinträge (Critical Loads) in Böden in Bezug zu Boden- und Pflanzenqualität (DM geplant).

F8: Lehrauftrag im Master Env. Sciences: „Element balances in Managed Ecosystems“ (ETH Zürich).

Die Arbeitsschritte F6 und F7 bauen inhaltlich auf F1 bis F4 auf. Diese Themen werden bisher weder an der ART noch an anderen Forschungsinstitutionen in der Schweiz untersucht. Das Basiswissen für diese Arbeiten ist an der ART vorhanden bzw. wird mit Kooperationen erschlossen.