Département Ressources aquatiques et eau potable

Soils constitute a reactive interface between lithosphere and living systems, mediating the cycling of diverse trace elements. Micronutrients such as Fe, Zn, B, Cu, Se, Mo, Co, Mn, etc., facilitate key metabolic pathways and contribute to biological productivity and nutritional quality. In contrast, naturally occurring toxic elements such as As, Pb, Cd, Cr, etc., may be retained or mobilized through mineral–fluid interactions, creating pathways of exposure that can degrade ecosystem function and human well-being.

Arsenic originating from parent lithologies may accumulate in surface soils and enter trophic pathways, generating food-safety concerns. Other harmful elements can persist in the soil matrix due to low solubility and strong sorption to mineral surfaces, resulting in prolonged environmental exposure. In contrast, the progressive depletion of essential micronutrients reduces soil fertility and biological productivity. Marginal deficiencies in Fe, Zn, or Mo, even without visible symptoms, can suppress growth, yield, and nutrient density.

Collectively, these dynamics illustrate two interdependent pressures on soil systems: geogenic enrichment of toxic constituents threatens public and ecological health, whereas micronutrient decline constrains agricultural sustainability. Clarifying their spatial patterns and lithological controls is fundamental for maintaining soil functionality and food-system resilience.

Arsen kommt in den meisten Böden in Spuren natürlich vor, kann sich jedoch unter bestimmten geologischen Bedingungen zu bedenklichen Konzentrationen anreichern. In ganz Europa sind erhöhte Werte in der Regel auf mineralreiches Ausgangsmaterial, begrenzte Erosion und langfristige Verwitterungsprozesse zurückzuführen. Eine solche Anreicherung ist nicht einheitlich, sondern entwickelt sich in bestimmten geochemischen Zonen, die durch die Landschaftsentwicklung geprägt sind.

Eine kontinentale Wahrscheinlichkeitskarte identifizierte Gebiete, in denen der Arsengehalt im Oberboden den üblicherweise verwendeten Schwellenwert von 20 mg/kg überschreitet. Etwa 11,7 % der Grünflächen und 3,9 % der Ackerflächen fallen in diese Kategorie. Diese angereicherten Zonen sind in Regionen wie Frankreich, Spanien und dem westlichen Balkan am weitesten verbreitet. Sie sind nicht flächendeckend, sondern räumlich begrenzt und konzentrieren sich auf Gebiete mit besonderen mineralogischen und topografischen Merkmalen.

Bodeneigenschaften wie Textur, Entwässerungskapazität und Gehalt an organischer Substanz beeinflussen die Arsenretention und -mobilität. Obwohl das Vorhandensein von Arsen im Oberboden nicht direkt auf ein Risiko für das Nahrungsmittelsystem hinweist, kann es dennoch Anlass zur Vorsicht geben, wenn bestimmte Kulturen oder Bodenbedingungen die Aufnahme fördern könnten. Die Identifizierung und Abgrenzung dieser geogenen Gefahrenzonen unterstützt eine fundierte Landbewirtschaftung und eine risikobasierte Bodenbewertung.

Spurenelemente sind ein wichtiger Bestandteil der Bodengeochemie und beeinflussen biogeochemische Kreisläufe, den Pflanzenstoffwechsel und die Nährstoffzusammensetzung landwirtschaftlicher Erzeugnisse. Während einige Spurenelemente in erhöhten Konzentrationen toxikologische Risiken bergen, fungieren viele als essentielle Mikronährstoffe, die für die Enzymaktivität, die physiologische Entwicklung und den Fortpflanzungserfolg von Nutzpflanzen erforderlich sind. Ihr Fehlen oder ihre Unzulänglichkeit, die mit herkömmlichen Bodendiagnosemethoden oft nicht erkannt werden, kann die Produktivität beeinträchtigen und die Lebensmittelqualität beeinträchtigen, ohne dass eindeutige Symptome auftreten.

Mikronährstoffmangel tritt nicht zufällig auf, sondern wird durch das Zusammenspiel von mineralogischer Zusammensetzung, pedogenen Prozessen und klimatischen Bedingungen beeinflusst. Böden, die aus nährstoffarmen Ausgangsmaterialien entstanden sind oder einer starken Auswaschung oder erhöhten Alkalität ausgesetzt sind, weisen trotz ausreichender Makronährstoffgehalte häufig eine eingeschränkte Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen auf. Diese geochemischen Bedingungen schränken das Ertragspotenzial und die Nährstoffdichte von Nutzpflanzen stillschweigend ein, insbesondere in intensiv bewirtschafteten Regionen.

Die aktuelle Arbeit konzentriert sich auf die räumlich explizite Identifizierung einzelner und gleichzeitig auftretender Mikronährstoffmängel unter Verwendung integrierter geochemischer und umweltbezogener Datensätze. Sich abzeichnende Muster ermöglichen ein differenzierteres Verständnis der Bodenfruchtbarkeit, das über traditionelle Nährstoffkonzepte hinausgeht. Die Bekämpfung des Mangels an Spurenelementen auf Landschaftsebene bietet die Möglichkeit, das Bodenmanagement, die Widerstandsfähigkeit des Ernährungssystems und die Nährstoffqualität landwirtschaftlicher Erzeugnisse zu verbessern.