Schwermetalle im Harz

Folgen des Bergbaus

> Gold und Silber, aber auch Eisen, Kupfer, Zink und viele andere Metalle haben die Menschen seit jeher für Waffen, Schmuck und Industrie genutzt. Hunderte von Metern buddelte er sich in die Tiefe, unterhöhlte Berge und hinterläßt unseren Kindern ?Bergbaulandschaften?. Ein ganzes Forscherteam um Dr. Wilfried Ernst (Vrije Universität Amsterdam), Friedhart Knolle vom Harz National Park, sowie Sylvia Kratz und Ewald Schnug vom Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde der Forschungsanstalt für Landwirtschaft in Braunschweig Völkenrode unternahmen eine Exkursion in den Harz und veröffentlichten ihre Ergebnisse in: Landbauforschung Völkenrode 2/2004 (54).

Früher Bergbau
Seit der Harz sich vor rund 350 Millionen Jahren gefaltet hat und praktisch als ganzer Block aus seiner geologischen Umgebung hervorgeschoben wurde, beinhaltet er eine ganze Reihe an Mineralien, wie Gold, Silber sogar in reiner Form, Kupfer, Mangan, Nickel, Eisen, Barium und vieles andere. Das wussten bereits in der Bronzezeit die Menschen auszubeuten und bauten die ersten Erzhütten um 1000 v. Chr. in das heutige Bredelem. Bis zum Mittelalter erfuhr der Harz seine erste Katastrophe: Für eine Tonne Blei oder Kupfer mussten in den Hütten 1,3 Tonnen Holz für die Schmelze verbrannt werden. Zudem wurden Schlacken und Aushub auf Halden gelagert, was eine Wiederbesiedelung des Harzes für Pflanzen erschwerte, denn die Halden waren mit zahlreichen Metallen verseucht.

Armerietum halleri
Es gab allerdings eine bereits in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts beschriebene Pflanzenfamilie, die aus eiszeitlichen Jahren bereits an schwermetallhaltige Böden adaptiert ist: Armerietum halleri, die Galmeigrasnelken-Gesellschaft. Darunter zählen beispielsweise die Galmeigrasnelke selber, die Galmei-Frühlingsmiere (Minuartia verna), das Aufgeblasene Leimkraut (Silene vulgaris) oder das Rote Straußgras (Agrostis cappilaris). Die Frühlingsmiere wurde bereits 1588 von Botaniker Thalius als Zeigerpflanze für erzhaltige Böden beschrieben.

Verfrachtung der Schwermetalle
Die einfachste Form der Anreicherung und Verfrachtung von Schwermetallen ist der Abraumhügel. Auch die Schlacke wurde seit Beginn der Verhüttung einfach auf Halde gesammelt. Bis in das 19 Jhd. hinein wurden die Metalle, von Pochwerken zerkleinert, aus dem gebrochenen Erz ausgewaschen. Die übrig gebliebenen Sedimente sind von den Harzflüssen Oker und Innerste bis zu 100 km Entfernung abgelagert worden. Die damit verbundene Intoxination der Böden für die Landwirtschaft wurde bereits 1822 beschrieben und hörte erst in den späten 60er Jahren auf, als Oker und Innerste aufgestaut wurden. Als dritte Verfrachtung von Schwermetallen kommt die Verbrennung selber in Frage. Schwefeldioxid und Stickoxide wurden filterlos bis zuletzt 1978 von der Bleischmelze in Frankenscharrnhütte in die Luft gepustet. Heute bläst die Harzer Metallverarbeitung immer noch 222 kg Cadmium, 11.500 kg Blei (Harz-Metall GmbH) und 4.640 kg Zink (Metalleurop GmbH) pro Jahr in die Luft.

Wie überleben die Pflanzen?
Weit davon entfernt, dass Pflanzen die Schwermetalle brauchen, aber die Böden bieten ihnen eine Nische, um dort weitgehend ohne Konkurrenz an Wasser und Nährstoffe zu kommen. Dafür reduzieren einige Pflanze mit Hilfe eines mit ihnen in Symbiose lebenden Pilzes (arbuscular mycorrhiza funghi) die Gesamtaufnahme, oder andere nehmen tatsächlich so viel Metalle auf, wie sie in der Bodenlösung vorkommen, jedoch lagern sie diese unschädlich in den Blättern ab. Einige wenige Pflanzen können Schwermetalle wieder über Salzdrüsen ausscheiden ? jedoch ist das der Weg mit dem geringsten Effekt. Alle Regulationsmechanismen täuschen jedoch nicht darüber hinweg, dass die Pflanzen einen hohen Anteil an Schwermetallen haben. Sie können nur damit umgehen. Dabei befinden sich die höchsten Metallgehalte in den Wurzeln und die wenigsten im Samen. Alle schwermetalltoleranten Pflanzen haben auch bestimmte Gene, welche die Transportmechanismen bestimmen. So sind es meist organische Säuren oder Proteine, die Schwermetalle in die Zellwand einbauen oder in die Vakuole transportieren. Vakuolen dienen in der Zelle als Speicherraum. Allerdings gibt es auch für die toleranteste Pflanze eine Grenze. Ist das Maximum der Verträglichkeit überschritten, dann zeigen sich auch an den Blättern färbende Chlorosen. Oder Blei minimiert die Chlorophyll-Vorstufen, was zu einer verminderten Photosynthesektivität führt. Allgemein reagieren auch die betrachteten Pflanzen mit Zwergenwachstum und kleinern Blättern.

Pflanzen und Tiere
Einige Tiere haben sich über die Pflanzen auch mit den Schwermetallen arangiert. Eine besondere Art des Marienkäfers (Subcoccinella vigintiquattuorpunctata L.) scheint sogar den Schwermetallgehalt der Pflanzen analysieren zu können. Unterhalb eines bestimmten Maßes, legt er seine Eier auf ein Blatt. Die schlüpfenden Larven ernähren sich von der oberen Hautschicht junger Blätter und den Keimblättern. Deshalb blühen diese Pflanzen dann nicht mehr. Nachtmotten der Gattung Hadena beweiden praktisch die Saat des Aufgeblasenen Leimkrautes.
Die Autoren der Studie stellen allerdings auch fest, dass von allen Fledermäusen Niedersachsens, diejenigen des Harzes die höchsten Bleigehalten im Skelett und der Leber haben. Neben den Flussbänken der Oker ist die gesamte landwirtschaftliche Region zwischen Goslar-Oker und Bad Harzburg-Harlingerode mit Schwermetallen hoch kontaminiert.

roRo