Kontaminierte Böden stellen in vielen Teilen Europas ein erhebliches Problem dar. Mikroplastik, Pestizide, Schwermetalle, überschüssige Nährstoffe und Umweltgifte gefährden die Fähigkeit des Bodens, lebenswichtige Ökosystemleistungen zu erbringen und können sowohl der menschlichen Gesundheit als auch der Umwelt schaden.
Bodenverschmutzung bedroht sowohl die Umwelt als auch die Gesundheit in Europa Im Rahmen von SOILPROM arbeitet NIBIO mit europäischen Forschungseinrichtungen zusammen um bessere digitale Modelle zu entwickeln die die Ausbreitung von Schadstoffen durch Boden und Wasser simulieren können Foto Kathrine Torday Gulden
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, wurde im Jahr 2024 das EU-Projekt Horizon SOILPROM mit NIBIO als einem von zwölf europäischen Partnern ins Leben gerufen.
SOILPROM zielt darauf ab, das Prozessverständnis zu verbessern und bessere Modelle für die Bewegung von Schadstoffen durch Boden und Wasser sowie deren Auswirkungen auf Bodenfunktionen und Ökosystemleistungen zu entwickeln. Dies kann lokalen Akteuren nützliche Instrumente und Wissen für eine nachhaltige Bodenbewirtschaftung liefern.
Modelle sind digitale Werkzeuge, die reale Prozesse simulieren. Ein Modell kann beispielsweise berechnen, wie sich Phosphor durch Bodenschichten bewegt, wie er von Wetter und Bodenart beeinflusst wird und wie viel davon letztendlich in Bächen und Flüssen landet.
SOILPROM basiert auf neun Fallstudien, sogenannten Anwendungsfällen, in sechs europäischen Ländern. Die Anwendungsfälle wurden sorgfältig ausgewählt, um unterschiedliche Klimazonen, Bodentypen und Verschmutzungsquellen abzubilden.
Ein Beispiel hierfür ist der Anwendungsfall in Belgien, wo Forscher die atmosphärische Ablagerung des Umweltschadstoffs PFAS aus Industriegebieten untersuchen. In den Niederlanden liegt der Schwerpunkt auf Mikroplastik im Boden, einschließlich der Frage, wie Plastikpartikel durch Wind und Wasser transportiert werden und welche Auswirkungen sie auf die Bodengesundheit und die Nahrungsmittelproduktion haben können.
„Jeder Untersuchungsbereich des Projekts befasst sich mit spezifischen Herausforderungen im Zusammenhang mit einer oder mehreren Verschmutzungsquellen, darunter Schwermetalle, PFAS, Mikroplastik, Nährstoffe und Pestizide“, sagt Dr. Liu.
NIBIO ist für den Anwendungsfall auf einem Bauernhof in der Gemeinde Nes im Landkreis Akershus, etwa 50 km nordöstlich von Oslo, verantwortlich. Die größte Herausforderung stellen hier die Phosphorverluste von landwirtschaftlichen Flächen in Süßwasserkörper dar.
„Hier wurden in der Vergangenheit sowohl Viehdung als auch mineralische Phosphordünger ausgebracht und Phosphorverluste sowohl im Oberflächen- als auch im Untergrundabfluss gemessen“, sagt Dr. Liu.
„Dadurch ist es ein idealer Standort für die Untersuchung und Modellierung von Phosphorprozessen im Boden.“
Was passiert mit dem Phosphor im Untergrund?
Der Verlust von Phosphor in Süßwasser ist problematisch, da er zur Eutrophierung von Seen und Flüssen führen kann, was wiederum Algenblüten verursachen kann. Dies reduziert den Sauerstoffgehalt im Wasser, schädigt das Wasserleben und kann das Wasser für Freizeitaktivitäten und zum Trinken ungeeignet machen.
Das im Nes-Anwendungsfall verwendete Datenmodell heißt ICECREAM und ist Eigentum der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften (SLU). Es kann simulieren, wie sich Nährstoffe wie Phosphor durch Boden und Wasser bewegen, wobei sowohl über als auch unter der Bodenoberfläche laufende Prozesse berücksichtigt werden.
Die NIBIO-Forscher arbeiten eng mit dem Grundbesitzer zusammen, der seit langem eine umfassende Überwachung des Grundstücks ermöglicht. Vor Ort gibt es eine Wetterstation und eine kontinuierliche Erfassung landwirtschaftlicher Praktiken. Bis 2005 wurden detaillierte Messungen der Boden- und Wasserqualität sowohl des Oberflächen- als auch des Grundwasserabflusses durchgeführt.
Viele dieser Messungen stammen aus dem nationalen Boden- und Wasserüberwachungsprogramm JOVA, dessen Daten bis ins Jahr 1992 zurückreichen.
„Die lange Datenreihe bietet uns eine einzigartige Gelegenheit, das ICECREAM-Modell zu testen und zu verbessern“, sagt Dr. Liu.
„Ziel ist es, damit vorherzusagen, wie sich unterschiedliche landwirtschaftliche Praktiken auf die Süßwasserqualität auswirken – sowohl hier als auch in anderen Gebieten, in denen die Phosphorverschmutzung ein Problem darstellt.“
Von den Daten zur Tat
SOILPROM läuft bis 2028. Die Forscher hoffen, dass die Ergebnisse zu gezielteren Maßnahmen gegen Bodenverschmutzung beitragen werden – sowohl lokal als auch europaweit. Durch die Kombination von Langzeitüberwachungsdaten mit fortschrittlicher Modellierung kann das Projekt Entscheidungsträgern und landwirtschaftlichen Akteuren bessere Instrumente für eine nachhaltige Bodenbewirtschaftung an die Hand geben.
