Ressourcenschutzpotenzial bei Baumaßnahmen bezüglich Boden

Aufgrund seiner begrenzten Verfügbarkeit und Gefährdung durch menschliche Tätigkeiten ergibt sich eine hohe Schutzbedürftigkeit des Bodens. Dies wird insbesondere bei Baumaßnahmen deutlich. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden bodenschädigende Prozesse in der Landwirtschaft identifiziert, ein Vergleich zu Bauprozessen hergestellt und das Potenzial einer Übertragbarkeit geprüft und bewertet. Projektlaufzeit: Dezember 2012 - Oktober 2013

Im Bereich der Land- und Forstwirtschaft sind die Boden- und Fertilitätsbeeinträchtigungen durch Bearbeitung und Belastung sowie durch spezifische Stoffeinträge grundsätzlich bekannt und bereits vielfältig untersucht. Das Forschungsprojekt sollte die Relevanz bodenschädigender Prozesse in Bezug auf Baumaßnamen prüfen und eine mögliche Übertragbarkeit auf die Bauwirtschaft eruieren und bewerten.

Ausgangslage

Der Boden ist ein bedeutendes Umweltmedium. Er zählt mit Wasser und Luft zu den wichtigsten Ressourcen unseres Naturhaushaltes. In Deutschland stellt das Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) mit der zugehörigen Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) den aktuell geltenden rechtlichen Rahmen des Bodenschutzes dar. Nach §1 des BBodSchG sind wesentliche Ziele, nachhaltig die Funktionen des Bodens zu sichern oder wiederherzustellen sowie schädliche Bodenveränderungen abzuwehren und Vorsorge gegen nachteilige Einwirkungen auf den Boden zu treffen.

Verschiedene potenzielle Schadwirkungen durch Bauprozesse, die im Baubetrieb häufig auftreten, sind bekannt. Typische Beispiele sind die Verdichtung von Böden durch das Befahren mit schwerem Gerät (LKW, Lader, Bagger etc.) sowie die Kontamination von Böden z.B. durch Abfälle in Baugruben. Des Weiteren können organische Schadstoffe über Kraftstoffe und Schmiermittel in den Boden gelangen.

Der spezifische Schutz des Bodens ist im Baubetrieb zurzeit nicht hinreichend konkret gewährleistet. Aus dem Bereich der Landwirtschaft gibt es bereits wissenschaftliche Erkenntnisse über Bodenschäden und mögliche Schutzmaßnahmen. Es war zu vermuten, dass sich einige dieser Erkenntnisse auf die Bauwirtschaft übertragen lassen.

Ziel

Ziel des Projektes war es,

• bodenschädigende Prozesse in der Land- und Forstwirtschaft zu identifizieren,
• eine mögliche Vergleichbarkeit mit Bauprozessen herzustellen,
• das Potenzial einer Übertragbarkeit zu eruieren, zu prüfen und zu bewerten,
• nicht übertragbare Eigenschaften und Prozesse zu identifizieren und für dieses Projekt auszuschließen,
• eine Übertragung relevanter Ergebnisse vorzunehmen sowie
• Möglichkeiten und Forschungsbedarf hinsichtlich der Übertragbarkeit und Nutzung der Erkenntnisse zu beschreiben.

Auftragnehmer des Forschungsprojektes war die Bergische Universität Wuppertal.

Konzept

Forschungsansatz

Eine alleinige Betrachtung der bekannten schädlichen Bodenveränderungen aus verschiedenen Bereichen wie z.B. der Land-und Forstwirtschaft ist nicht ausreichend und zielführend. Die Ursachen von schädlichen Bodenveränderungen sind in prozessbedingten (physikalischen und stofflichen/chemischen) Auswirkungen auf den Boden zu sehen. Für die Durchführung solcher Forschungsprojekte ist es notwendig, das Wissen aus den Bereichen Bodenwissenschaften und Baubetrieb optimal miteinander zu kombinieren.

Projektstufen

Das Forschungsprojekt besteht aus mehreren Projektstufen. Die Grundlage liefert eine gezielte, umfängliche Literaturrecherche. Der Fokus liegt auf der Ermittlung maßgeblicher Prozesse, welche durch die Einträge chemischer Stoffe und/oder mechanische Einflüsse schädliche Bodenveränderungen verursachen. Hierfür ist im Wesentlichen eine Identifizierung der relevanten Prozesse der Land- und Forstwirtschaft einerseits sowie der Bauwirtschaft andererseits erforderlich.

Dabei erfolgt die Prüfung der direkten/indirekten Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus der Land- und Forstwirtschaft in den Baubetrieb, eine Quantifizierung der Beeinträchtigung des Bodens durch die prozessbedingten Einflüsse auf den Boden und eine Bewertung des Schädigungspotenzials. Im Rahmen einer entsprechenden Bewertung werden die Grundlagen zur Formulierung des möglichen Handlungsbedarfs zusammengestellt.

Im Rahmen einer Nachhaltigkeitsprüfung sollten Hauptursachen möglicher Schädigungen des Bodens identifiziert und analysiert werden, um praktikable Schutzmaßnahmen zu formulieren. Hierfür ist es notwendig, zunächst die relevanten Basisdaten zur Abschätzung von Belastungspotenzialen zu ermitteln. Die Übertragung dieser Ergebnisse und ihre spätere praktische Umsetzung sind unbedingt anzustreben. Dazu bieten sich etablierte Zertifizierungssysteme wie das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) als aussichtsreiche Möglichkeit an, um den Bodenschutz aktiv in den Baubetrieb zu implementieren.

Ergebnisse

In der Land- und Forstwirtschaft konnten verschiedene Prozesse identifiziert werden, die bodenschädigend wirken. Außerdem konnten auch wichtige Einflussgrößen unterschieden werden, welche bei der Bewertung der Veränderung von bodenphysikalischen Eigenschaften entscheidend sind (Tabelle). Die anthropogen bedingten Einflussgrößen sind die Ansatzpunkte zur Erkennung potenzieller und zur Vermeidung zukünftiger Bodenschäden.

Als Ergebnis der Untersuchung lassen sich zudem grundsätzlich drei Prozesse benennen, deren Erkenntnisse sowohl in Land- und Forstwirtschaft, als auch für die Bauwirtschaft nutzbar sind:

• die allgemeine Befahrung

• die Lagerung in Mieten

• die Bodenbearbeitung

Die umfangreichsten Erkenntnisse aus der Landwirtschaft, welche auf Prozesse in der Bauwirtschaft übertragbar sind, liegen für den Prozess der Befahrung vor. Umfangreiche Untersuchungen in der Landwirtschaft weisen Bodenschäden durch Verdichtungen in Folge der Befahrung von Böden nach. Als steuernde Größen können das Gesamtgewicht, die Achslast und der Kontaktflächendruck der eingesetzten Fahrzeuge identifiziert werden. Die meisten in der Bauwirtschaft eingesetzten Fahrzeuge weisen höhere Gesamtgewichte, bei häufig ähnlichen Achslasten auf. Es bestehen jedoch deutliche Unterschiede zwischen den verwendeten Reifen. In der Bauwirtschaft werden in der Regel schmalere Reifen mit höheren Reifeninnendrücken genutzt. Dies führt zu geringeren Kontaktflächen und somit zu höheren Kontaktflächendrücken. Hinsichtlich der exakten Kontaktflächen von Baumaschinenreifen besteht jedoch noch Forschungsbedarf. Die besonderen Eigenschaften der Reifen der Baumaschinen werden in den gängigen Formeln (aus dem landwirtschaftlichen Bereich) zur Berechnung der Kontaktflächen nicht, oder nur unzureichend berücksichtigt. Es muss davon ausgegangen werden, dass die berechneten Kontaktflächen für Baumaschinen von den tatsächlichen Kontaktflächen abweichen, da die vorhandenen Formeln nur bedingt geeignet und nicht für Baumaschinen validiert sind.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass eine Übertragbarkeit des Wissens und der Erkenntnisse bezüglich des Bodenschutzes, aus langjährigen Erfahrungen aus Land- und Forstwirtschaft (zumindest teilweise) auf die Prozesse der Bauwirtschaft möglich ist. Als zentrale Erkenntnisse ist festzustellen, dass der Prozess der Befahrung der Böden ein hohes Potential zur Schädigung der Böden aufweist. Hier ist besonders die Relevanz des Kontaktflächendruckes der eingesetzten Fahrzeuge für oberflächennahe Veränderungen bodenphysikalischer Eigenschaften zu nennen. Wenngleich die Berechnung der tatsächlichen Kontaktflächendrücke von Baufahrzeugen schwierig ist, muss davon ausgegangen werden, dass eine Vielzahl der Maschinen nur bei vergleichsweise trockenen Böden eingesetzt werden sollte, um Bodenschäden zu vermeiden. Das Gesamtgewicht und die Achslast der Maschinen sind relevante Faktoren, insbesondere im Hinblick auf die Tiefe der Verdichtungserscheinungen. Viele typische Baufahrzeuge weisen Gesamtgewichte und Radlasten auf, die mögliche schädliche Auswirkungen auf den Boden erwarten lassen. Entsprechend ist auf Baustellen, im Vergleich zur Landwirtschaft, ein höheres Schadenspotential für Unterböden zu erwarten. Aus Land- und Forstwirtschaft ist die Persistenz von Strukturschäden im Boden bekannt. Um potentielle Schäden zu vermeiden, sollten daher häufiger Vorsorgemaßnahmen, wie Baggermatratzen eingesetzt werden, wenn eine Befahrung der Böden, besonders bei unterschiedlichen Witterungsbedingungen, unvermeidbar ist. Gerade im Rahmen der Bewertung der Auswirkung von Prozessen auf die Bodenfunktionen zeigte sich, dass insbesondere die natürlichen Bodenfunktionen beeinflusst werden. Diese sind besonders für die Nutzung der Flächen nach Abschluss der Bautätigkeit als Grünflächen, Hausgärten etc. relevant.

Technische Lösungsansätze der Landwirtschaft, wie z.B. Breitreifen, versetztes Fahren und Reifendruckregelanlagen, sind aufgrund des typischen Bauablaufes jedoch selten praktikabel. Zukünftig sollten daher an die Bodenverhältnisse angepasste Befahrungsstrategien (z.B. unter Berücksichtigung eines Nomogramms der Einsatzgrenzen für Baufahrzeuge nach schweizerischem Vorbild) erforscht werden, wenn eine Reduzierung der Fahrzeuggewichte und Kontaktflächendrücke nicht möglich ist. Hierbei gilt es, die Praxis der Bauwirtschaft und die wirtschaftliche Machbarkeit zu berücksichtigen.

Veröffentlichungen

Ressourcenschutzpotenzial bei Baumaßnahmen bezüglich Boden - Endbericht

Download auf https://www.bbsr.bund.de/