Kupfer im Boden

Was ist Kupfer?

Kupfer ist ein weiches, leicht zu formendes Halbedelmetall, weshalb es vielerorts in der Industrie verwendet wird. Aufgrund seiner sehr guten Hitzeleitfähigkeit ist es beispielsweise ein wichtiger Rohstoff in der Kabelherstellung. Es ist zudem schwach reaktiv, reagiert also selten mit anderen Substanzen. In der Medizin wird Kupfer in Form von Ketten und Spiralen als Verhütungsmittel benutzt, da die Kupferionen den Spermien die Bewegungsfähigkeit nehmen.

In der Natur ist Kupfer ebenfalls weit verbreitet. Es ist eines der wichtigsten, aber ein vergleichsweise seltenes Element, das sich in der Erdkruste befindet und meistens in elementarer Form auftritt. Das bedeutet, dass es meistens ungebunden in Reinform als Kupferionen vorliegt.

Kupfer ist auch ein wichtiger Bestandteil des menschlichen Körpers, da es für die Funktion vieler Enzyme und Hormone unerlässlich ist (vgl.: CentroSan: Spurenelement Kupfer – wichtig für Energie, Blut, Nerven und Immunsystem). Als Spurenelement ist es am Eisenstoffwechsel sowie an der Bildung von Elastin und Kollagen beteiligt und daher wichtig für unser Skelett und Bindegewebe (vgl.: Doppelherz: Kupfer und Mangan).

Es ist ein unentbehrliches Spurenelement für Pflanzen und Tiere. Pflanzen benötigen Kupfer für die Bildung von Chlorophyll. Diesen Farbstoff nutzen die Pflanzen für die Bildung von Zucker aus Sonnenlicht und Wasser während der Photosynthese. In weitaus größerem Maße wird Kupfer aber als natürliches Pflanzenschutzmittel gegen Pilzkrankheiten verwendet.

Kupfer ist zudem ein essenzieller Nährstoff für einige Bodenorganismen. Es ist ein wichtiger Bestandteil des Stickstoffkreislaufs und hilft bei der Regulierung des pH-Wertes im Boden. Kupfer ist auch wichtig für die Zersetzung und den Abbau organischer Substanzen im Boden.

Wie kommt Kupfer in den Boden?

Kupfer kann durch verschiedene Prozesse in den Boden gelangen. Es kann durch Erosion und Verwitterung von Gesteinen, die Kupfer enthalten, ins Wasser und in den Boden gelangen. Ein weiterer Weg ist der Eintrag von Kupfer durch den menschlichen Gebrauch, wie zum Beispiel durch Industrieabfälle, Pflanzenschutzmittel, Düngemittel und Abwasser. Möglich ist auch, dass Kupfer aus dem Regenwasser in den Boden gelangt, indem es sich mit den Partikeln des Bodens verbindet.

Obwohl Kupfer ein natürlich vorkommendes Element ist, können hohe Konzentrationen auch schädliche Auswirkungen auf die Umwelt haben, wenn es sich im Boden anreichert.

Grenzwerte und Gesundheitsgefahren von Kupfer im Boden

Normalerweise befinden sich 2 bis 40mg Kupfer pro Kilogramm Erde im Boden. Je geringer der pH-Wert des Bodens ist, desto mehr Kupfer kann von Pflanzen, Tieren und anderen Substanzen aufgenommen werden. Ist der Boden stark mit Kupfer belastet, liegt die kritische Grenze bei einem pH-Wert von 5 und niedriger (vgl.: Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft: Gefährdungsabschätzung Boden - Nutzpflanze bei schädlichen Bodenveränderungen).

Laut einer Studie des Julius Kühn-Instituts werden Kupfergehalte unter 50 mg/kg Erde als unbedenklich und zwischen 50 und 100 mg/kg als tolerierbar eingestuft. Gehalte von 100 – 200 mg/kg liegen im Überwachungs- und Gehalte größer 200 mg/kg im Toxizitätsbereich (vgl.: Kupfergehalte in deutschen Obstbauregionen und deren Auswirkungen auf Regenwürmer).

Bei einer zu hohen Kupferkonzentration reagieren Pflanzen mit Wurzelschäden. Als Folge sterben die Blätter ab und die Pflanzen wachsen nicht mehr richtig. Insbesondere Raps und Zuckerrüben reagieren empfindlich auf Kupfer. Da Kupfer mit anderen Spurenelementen konkurriert, verschiebt eine zu große Belastung die Verhältnisse der Mineralien, was einen Mangel anderer benötigter Mineralien zur Folge hat (vgl.: Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft: Gefährdungsabschätzung Boden - Nutzpflanze bei schädlichen Bodenveränderungen).

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt eine Obergrenze von 5 mg/kg für Erwachsene (vgl.: Bayrisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit: Kupfer).

Obwohl Kupfer wichtig für den Körper ist, kann eine zu hohe Aufnahme zu Magen-Darm-Beschwerden wie Koliken, Übelkeit und Erbrechen führen. Gewisse Stoffwechselerkrankungen wie Morbus Wilson machen die Betroffenen für Kupfer empfindlicher. Morbus Wilson ist eine Kupferspeicherkrankheit, bei der die Leber Kupfer nicht mehr richtig verstoffwechselt. Dadurch lagert sich Kupfer in der Leber und im Gehirn an, wodurch es zu Leberschäden und Nervenstörungen wie Zittern und Unruhe kommen kann (vgl.: Öff. Gesundheitsportal Österreichs: Kupferspeicherkrankheit).

In der Trinkwasserverordnung wurde übrigens ein Grenzwert in Höhe von 2 mg/L und in der Mineral- und Tafelwasserverordnung in Höhe von 1 mg/L erlassen. Nach Weinverordnung dürfen Wein oder weinhaltige Getränke nicht mehr als 2 mg Kupfer/L enthalten (vgl.: Bayrisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit: Kupfer).

Für gesunde Menschen ist Kupfer wenig gesundheitsgefährdend (vgl.: MSD Manual: Kupferüberschuss). Die Belastung durch Lebensmittel und Wasser ist gering, sodass eine Kupfervergiftung auf natürliche Weise sehr unwahrscheinlich ist. Lediglich die Nutzung alter Kupferrohre und unbeschichtete Kupfertöpfe können den Körper langfristig belasten. Die Nutzung einer Kupferkette oder Kupferspirale kann in seltenen Fällen zu einer allergischen Reaktion führen.

In zu hohen Konzentrationen kann es wichtigen Mikroorganismen und Weichtieren schaden. Zudem lagert sich Kupfer in den höheren Bodenschichten an. Entwickeln die Mikroorganismen eine Kupfertoleranz, kann sich das Verhältnis der Kleinstlebewesen verschieben. Die genauen Auswirkungen sind jedoch noch nicht vollständig erforscht. Ebenso ist bislang unklar, inwieweit die Bioverfügbarkeit des Kupfers eine Rolle spielt. Es muss ferner erforscht werden, ob gebundenes Kupfer, also Kupfer in Verbindung mit anderen Stoffen, giftiger ist als reines Kupfer.

In der Trinkwasserverordnung wurde übrigens ein Grenzwert in Höhe von 2 mg/L und in der Mineral- und Tafelwasserverordnung in Höhe von 1 mg/L erlassen. Nach Weinverordnung dürfen Wein oder weinhaltige Getränke nicht mehr als 2 mg Kupfer/L enthalten (vgl.: Bayrisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit: Kupfer).

Für gesunde Menschen ist Kupfer wenig gesundheitsgefährdend. Die Belastung durch Lebensmittel und Wasser ist gering, sodass eine Kupfervergiftung auf natürliche Weise sehr unwahrscheinlich ist. Lediglich die Nutzung alter Kupferrohre und unbeschichtete Kupfertöpfe können den Körper langfristig belasten. Die Nutzung einer Kupferkette oder Kupferspirale kann in seltenen Fällen zu einer allergischen Reaktion führen.

In zu hohen Konzentrationen kann es wichtigen Mikroorganismen und Weichtieren schaden. Zudem lagert sich Kupfer in den höheren Bodenschichten an. Entwickeln die Mikroorganismen eine Kupfertoleranz, kann sich das Verhältnis der Kleinstlebewesen verschieben. Die genauen Auswirkungen sind jedoch noch nicht vollständig erforscht. Ebenso ist bislang unklar, inwieweit die Bioverfügbarkeit des Kupfers eine Rolle spielt. Es muss ferner erforscht werden, ob gebundenes Kupfer, also Kupfer in Verbindung mit anderen Stoffen, giftiger ist als reines Kupfer.

Wie wird der Kupferspiegel im Boden gemessen und bewertet?

Um den Kupferspiegel im Boden zu messen, gibt es verschiedene Labortests. Hierfür wird eine Probe des Bodens entnommen, die im Labor analysiert wird. Dazu wird die Probe auf kleinste Partikel zerkleinert und in eine Lösung gegeben. Anschließend wird die Konzentration an Kupfer in der Lösung gemessen.

Möchten Sie ganz einfach selbst Ihren Boden auf Schadstoffe testen, können Sie dies schnell und unkompliziert mit unserem Test für zu Hause tun. Dem Testkit liegt eine ausführliche und gut verständliche Anleitung bei, wie Sie die Bodenprobe entnehmen und fachgerecht an unser zertifiziertes Labor schicken.

Sofortmaßnahmen und langfristige Lösungen für zu viel Kupfer im Boden

Eine effektive Methode, um Kupfer im Boden zu reduzieren, ist die Anwendung von verschiedenen chemischen oder biologischen Maßnahmen. Diese Methoden beinhalten die Verwendung von speziellen kalkhaltigen Lösungen, die die Kupferionen aufnehmen und aus dem Boden entfernen. Humus bindet Kupfer und sorgt dafür, dass er von den Pflanzen und Mikroorganismen nicht mehr so stark aufgenommen werden kann. Diese Methoden können effektiv sein, sind jedoch mit einigen Risiken und Nebenwirkungen verbunden, da sich Wechselwirkungen mit anderen Stoffen und Kleinstlebewesen nicht immer kontrollieren lassen. Deshalb ist es wichtig, die Anwendung sorgfältig zu überwachen und gegebenenfalls anzupassen. Ein weiterer Vorteil der chemischen oder biologischen Behandlung ist, dass sie eine nachhaltige Lösung für die Kupferreduktion im Boden bieten können.

Wussten Sie ..?

Kupfer gehört aufgrund seiner guten Formbarkeit zu den Metallen, die schon vor 10.000 Jahren verwendet wurden. Neben Gold, Zinn und Silber gehört es also zu den ersten Materialien, welche die Menschen zur Werkzeugerstellung benutzte. Aus diesem Grund wird die Zeit zwischen 5000 v. Chr. bis 3.000 v. Chr. auch als Kupferzeit bezeichnet.

Fazit

Kupfer ist ein wichtiger Bestandteil der Pflanzen- und Tierwelt. Pflanzen nutzen Kupfer für die Herstellung von Chlorophyll, was es unabdingbar für die Photosynthese macht.

Zudem ist es ein geeignetes Mittel zur Bekämpfung von Pilzinfektionen der Nutzpflanzen. Für Menschen und Tiere wird Kupfer für die Bildung spezieller Hormone gebraucht, überflüssiges Kupfer wird bei gesunden Menschen über die Leber ausgeschieden.

Zu hohe Konzentrationen im Boden schaden aber Mikroorganismen und Weichtieren. Daher wird noch diskutiert, wie problematisch der Einsatz in der Öko-Landwirtschaft ist. Um einen zu hohen Kupfergehalt festzustellen, können umfangreiche Tests durchgeführt werden. Sollte der Kupferwert zu hoch sein, kann man mit kalkhaltigen Lösungen und speziellen Mikroorganismen die Kupferionen binden. Auch Humus bindet Kupfer und sorgt gleichzeitig für einen gesunden Boden.