Habilitation

Jahr der Veröffentlichung: 2003

DOI Link: https://doi.org/10.22029/jlupub-15007

Abstract: 

Mit der vorliegenden kumulativen Habilitationsschrift wird nach einer Charakterisierung der Böden und der eingesetzten Abfälle das Verhalten möglicher Kontaminanten dieses Systems auf verschiedenen Skalenniveaus beschrieben. Zunächst wird der Boden in seiner Sensibilität als Puffer- und Abbaumedium anhand des Einflusses des Bearbeitungsregimes dargestellt. Eine langjährige Verringerung der Intensität der Bodenbearbeitung oder die Unterlassung derselben erhöhen beispielsweise den Humusgehalt an der Bodenoberfläche, der wiederum in hohem Maß für die Bindung von Schadstoffen im Boden verantwortlich ist.Mit einem Übersichtsartikel wird die Relevanz der Verwertung organischer Abfälle auf der Fläche herausgestellt, die sich aus hohem Aufkommen bei begrenztem Deponieraum, weltweit limitierten Nährstoffreserven und politischen Vorgaben ergibt. Aus dieser Übersicht geht hervor, dass vor allem die Anreicherung einer unbekannten Zahl organischer Schadstoffe in diesen Abfällen deren flächenhafte Verwertung in Frage stellt. Weiterhin wird deutlich, dass hinsichtlich der Bestimmungsmöglichkeiten und der Vorhersagbarkeit der ökotoxikologischen Wirkung dieser Stoffe erheblicher Forschungsbedarf besteht. Dem analytischen Nachweis von Organika in Böden und Abfällen widmen sich zwei Originalarbeiten, die hierzu neue Anwendungsmöglichkeiten der Mikrowellen unterstützten Extraktion präsentieren. Mit diesen Verfahren ist es möglich, selektiv und effizient z. B. polychlorierte Biphenyle (PCB) oder substituierte Phenole aus unterschiedlichen Feststoffen zu extrahieren. Derartige Methoden, die gegenüber herkömmlichen Verfahren eine deutliche Einsparung von Zeit und Lösungsmitteln bei vergleichbarer Nachweisempfindlichkeit bieten, sollten ein breiteres und vertieftes Monitoring organischer Schadstoffe in den unterschiedlichen Umweltkompartimenten ermöglichen. Der grundlegende Prozess der Sorption, der wiederum das Verlagerungs- und Anreicherungsverhalten von Schwermetallen und organischen Schadstoffen bestimmt, wird von der Labor- bis zur Regionalskala in fünf Originalarbeiten behandelt.Die Sorption von Nonylphenol, einer sich in anaerob behandeltem Klärschlamm anreichernden toxischen und hormonell wirksamen Verbindung, wurde erstmalig charakterisiert. Nach der Untersuchung anhand von 51 verschiedenen Böden konnte Nonylphenol ein verhältnismäßig lipophiles Verhalten mit einem logKOC von 3,97 zugesprochen werden. Die Analysen zeigten aber auch, dass das Sorptionsverhalten der zahlreichen Isomere des Nonylphenols unterschiedlich sein kann. Einer vermuteten unterschiedlichen östrogenen Wirksamkeit wurde in einer Studie auf der Basis des E-Screen-Assays nachgegangen. Da eine Trennung der Einzelisomere derzeit nicht möglich ist, und isolierte Standardsubstanzen dieser Isomere nicht verfügbar sind, wurden mittels präparativer GC sechs unterschiedliche Fraktionen des Nonylphenols gewonnen. Zwischen diesen Fraktionen konnten nur geringe Unterschiede ermittelt werden. Mit zwei weiteren Publikationen wird das Anreicherungsverhalten und die Bioverfügbarkeit der über Kompost und Klärschlamm eingetragenen Schadstoffe im Rahmen von Feldversuchen vorgestellt. Hierbei zeigte sich, dass für den Verbleib sowohl der Schwermetalle als auch der untersuchten PCB der Humusgehalt des Bodens die entscheidende Rolle spielt. Die Abhängigkeit der Schadstoffsorption von bestimmten Schlüsseleigenschaften der Böden gilt es zu quantifizieren, wenn etwa im Zuge einer Risikoabschätzung das Verhalten dieser Stoffe im Boden vorhergesagt werden soll. Zu diesem Zweck wurden mit einer Studie 159 Bodenproben hinsichtlich ihrer Sorptionskapazität für Cadmium und Arsen untersucht. Mittels multipler linearer Regression konnte für Cadmium der Beitrag wesentlicher Bodeneigenschaften an der Sorption quantifiziert und - über die Erstellung von Pedotransferfunktionen eine Übertragung des Sorptionsverhaltens in andere Landschaften ermöglicht werden. Auf der Basis erweiterter Freundlich-Isothermen wird mit der letzten Publikation ein Entscheidungsmodell zur nachhaltigen Nutzung organischer Abfälle in der Landwirtschaft präsentiert. Mit diesem, auf der Quantifizierung der Sorptionskapazitäten für Cadmium, Blei und Zink basierenden Entscheidungsmodell kann dem Ziel einer nachhaltigen Nutzung organischer Abfälle auf unterschiedlichen landwirtschaftlichen Böden vor dem Hintergrund der Schwermetallbelastung näherungsweise entsprochen werden.Für eine nachhaltige Nutzung organischer Abfälle in der Landwirtschaft bedarf es geeigneter Managementmethoden, für die zunächst verlässliche Kennzahlen (z. B. Qualitätsparameter zu Abfällen und Böden, Parameter zu den Stoffeigenschaften) sowie Kontroll- und Prüfinstrumente (analytische Nachweismethoden) bereit gestellt werden müssen. Unter diesen Voraussetzungen ist es wünschenswert, hochwertige Sekundärrohstoffdünger aus dem ländlichen Raum regional in der Landwirtschaft zu verwerten.

Harvard-Zitierstil: Düring, R. (2003) Landwirtschaftliche Nutzung organischer Siedlungsabfälle vor dem Hintergrund eines nachhaltigen Boden- und Verbraucherschutzes. Habilitation. Gießen. https://doi.org/10.22029/jlupub-15007

APA-Zitierstil: Düring, R. (2003). Landwirtschaftliche Nutzung organischer Siedlungsabfälle vor dem Hintergrund eines nachhaltigen Boden- und Verbraucherschutzes [Habilitation]. https://doi.org/10.22029/jlupub-15007