Haben Sie sich jemals gefragt, was nach einer Ölkatastrophe oder jahrelanger Industrieverschmutzung mit dem Boden geschieht? Wenn Erdölprodukte austreten, verursachen sie nicht nur Verschmutzungen, sondern eine ökologische Katastrophe. Erdölschadstoffe wie Kohlenwasserstoffe (TPH) und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sind giftig für Mensch und Tier und können jahrzehntelang im kontaminierten Boden verbleiben. Diese Chemikalien können Boden- und Wasserökosysteme auf vielfältige Weise verunreinigen: bei der Gewinnung, dem Transport, der Verarbeitung oder sogar der Lagerung.

Deshalb arbeiten Wissenschaftler intensiv daran, die Risiken von Ölunfällen zu minimieren und saubere und effiziente Sanierungstechnologien zu entwickeln.

Ein Beispiel für eine Industriebrache auf dem Gelände eines stillgelegten Gaswerks nach Aushubarbeiten, mit Bodenverunreinigung durch entfernte unterirdische Teertanks. Bildquelle: Wikimedia by Dumelow, CC BY-SA 4.0.

Die Sanierung kontaminierter Böden – die Wiederherstellung ihres natürlichen Zustands – stellt eine Herausforderung dar. Gängige Technologien erfordern oft das Ausheben und Abtragen großer Bodenmengen oder die Injektion von Chemikalien. Zudem birgt die Sanierung selbst mitunter weitere Umweltprobleme, wie beispielsweise die unbeabsichtigte Verschleppung von Schadstoffen in saubere Bereiche. Daher haben sich Wissenschaftler in den letzten Jahrzehnten einer naturbasierten Lösung zugewandt: der Bioremediation – dem Verfahren, bei dem lebende Organismen wie Pflanzen und Mikroben zur Sanierung kontaminierter Böden eingesetzt werden.

Und die Ergebnisse sind ermutigend.

Im aktuellen YouTube Forschungsprojekte Papier veröffentlicht in Internationale biologische Verschlechterung und biologischer AbbauWojtowicz und seine Kollegen stellten fest, dass sich Wildpflanzen an das natürliche Wachstum in ihrer Umgebung angepasst haben. Öl sickert aus kann TPHs und PAKs sehr effizient entfernen.

„Unsere Ergebnisse bestätigen eindeutig, dass Scirpus sylvaticus [Holzschläger-Busch] und Cirsium oleraceum „[Kohl-Disteln], die aus einem Erdölaustrittsgebiet verpflanzt wurden, sind in der Lage, mit Erdölkohlenwasserstoffen kontaminierte Böden zu sanieren“, schreiben Wojtowicz und Kollegen.

Kohldistel (Cirsium oleraceum) ist eine Wildpflanze, die laut [Referenz einfügen] auf natürliche Weise in der Lage ist, petrochemische Bodenverunreinigungen zu sanieren. Wojtowicz et al 2026Bildquelle: iNaturalist von Marion Zöller CC BY-NC 4.0

In ihren vorherigen Experimenten stellten diese Forscher fest, dass einige Nutzpflanzen, wie zum Beispiel Mais, und Zierpflanzenarten wie der Purpur-Sonnenhut (Echinacea purpurea), eignen sich hervorragend zur Beseitigung von Erdölverschmutzungen, insbesondere in Verbindung mit einer Gemeinschaft nützlicher Mikroorganismen (einem sogenannten mikrobiellen Konsortium). Diese Ergebnisse veranlassten die Forscher zu untersuchen, ob Wildpflanzen, die natürlicherweise in der Nähe von ölverseuchten Gebieten wachsen, in ähnlicher Weise in der Lage sind, ihre natürliche Umgebung zu dekontaminieren.     

„Wir stellten die Hypothese auf, dass die Kombination unseres [mikrobiellen] Konsortiums mit Wildpflanzen (Scirpus sylvaticus [Holzschläger-Busch] und Cirsium oleraceum [Kohl-Distel]), die natürlicherweise in kohlenwasserstoffreichen Böden (natürlichen Ölquellen) vorkommt, könnte die Sanierung von verschmutzten Böden verbessern“, schreiben Wojtowicz und Kollegen.

Zum Glück stellten Wojtowicz und seine Kollegen fest, dass diese natürlichen Pflanzen- und Mikrobengemeinschaften tatsächlich in der Lage sind, petrochemische Giftstoffe zu dekontaminieren.

Holzschläger-Rush (Scirpus sylvaticus) ist eine Wildpflanze, die laut [Referenz einfügen] auf natürliche Weise in der Lage ist, petrochemische Bodenverunreinigungen zu sanieren. Wojtowicz et al 2026Bildquelle: iNaturalist von Pavel Golyakov CC BY-NC 4.0

Um zu diesem Schluss zu gelangen, führten Wojtowicz und Kollegen ein Experiment mit fünf Topfgruppen durch. In einer Gruppe füllten sie die Töpfe mit kohlenwasserstoffbelasteter Erde; sie fügten weder Pflanzen noch Mikroorganismen hinzu. In der zweiten und dritten Gruppe pflanzten sie Wald-Bärlapp oder Kohl-Kratzdistel in die belastete Erde. In der vierten und fünften Gruppe pflanzten sie Wald-Bärlapp oder Kohl-Kratzdistel in die belastete Erde und fügten zusätzlich ein Bakterienkonsortium hinzu.

Nachdem die Forscher sechs Monate lang alle Töpfe bewässert hatten, verglichen sie die Schadstoffbelastung. Sie stellten fest, dass sich die Erdölbelastung in Töpfen mit reiner Erde kaum verändert hatte, während sie in Töpfen mit Wald-Binse oder Kohl-Kratzdistel abnahm. Interessanterweise beobachteten sie den stärksten Rückgang der Schadstoffe in Töpfen, in denen Pflanzen und Bakterien gemeinsam vorkamen. Ihre Experimente zeigten, dass Wald-Binse und Kohl-Kratzdistel in Zusammenarbeit mit Mikroben Ölverschmutzungen noch effektiver abbauen können als allein.

„Eine bemerkenswerte Neuheit dieser Studie ist die Analyse der Wechselwirkungen zwischen Wildpflanzen und Bodenmikrobiota, die ein tieferes Verständnis der Mechanismen ermöglicht, die den Abbau von Schadstoffen und die Wiederherstellung von Ökosystemen unterstützen“, schreiben Wojtowicz und Kollegen. 

Vegetation in der Nähe von Ölaustritten, wie hier im Simi Valley im Ventura County, Kalifornien, USA, kann möglicherweise auf natürliche Weise durch Petrochemikalien geschädigte Böden sanieren. Bildquelle: Wikimedia von Brancwp CC BY-SA 4.0

Schadstoffe wie TPHs und PAKs sind im Boden schwer zugänglich. Sie sind hydrophob, das heißt, sie lösen sich nicht in Wasser und haften stark an Bodenpartikel, wodurch sie nicht einfach aus dem Boden ausgewaschen werden können. Damit Pflanzen diese Schadstoffe aufnehmen oder Bakterien sie abbauen können, müssen sie jedoch für die Pflanzenwurzeln und Mikroorganismen erreichbar sein. Wie geschieht das?

Pflanzenarten tragen dazu bei, dass Schadstoffe für Mikroorganismen besser verfügbar werden. Während Pflanzenwurzeln wachsen, lockern sie den Boden auf und schaffen so sauerstoffreiche Poren, in denen die natürlich vorkommenden Bodenmikroben gedeihen können. Diese Mikroben können Schadstoffe dann effektiver abbauen, da sie größere Bodenbereiche durchdringen können, als dies ohne die Pflanzenwurzeln möglich wäre.

Pflanzen können Mikroorganismen auch durch die Bereitstellung von Nährstoffen für deren Wachstum unterstützen. Einige Pflanzen liefern den Mikroorganismen Zucker, im Gegenzug fixieren die Bodenmikroben Stickstoff für die Pflanzen und verbessern die Löslichkeit anderer Mineralien wie Phosphor oder Kalium, sodass diese von den Pflanzenwurzeln aufgenommen werden können. Wojtowicz und seine Kollegen vermuten, dass dieses symbiotische System auch Vorteile für die Sanierung kontaminierter Böden bietet. Ihre Experimente zeigten, dass Pflanzen, die auf kontaminierten Böden in Gegenwart von Mikroorganismen wuchsen, größer wurden als solche, die keiner mikrobiellen Gemeinschaft ausgesetzt waren. Daraus schlossen sie, dass die Mikroorganismen den Pflanzen den Zugang zu Bodennährstoffen erleichterten, was das Wachstum förderte. Die dadurch gestärkte mikrobielle Gemeinschaft wiederum verbesserte die Bodensanierung.

Pflanzen, die in der Nähe von Ölaustritten wie diesem brennenden Ölfeld in Korňa, Slowakei, wachsen, geben Hoffnung, dass die Phytosanierung von Petrochemikalien möglich ist. Bildquelle: Wikimedia by PetrS CC BY-SA 3.0

Darüber hinaus stellten die Wissenschaftler fest, dass Pflanzenwurzeln direkt mit Schadstoffen interagieren können. In ihren Experimenten wiesen Wojtowicz und seine Kollegen TPHs und PAKs in Wurzeln und Trieben der Wald-Binse und der Kohl-Kratzdistel nach, was zeigt, dass diese Pflanzen die Schadstoffe physikalisch aus dem Boden entfernen können.

Wojtowicz und seine Kollegen zeigen letztlich, dass die Phytosanierung, also die Nutzung von Pflanzenarten zur biologischen Sanierung, ein vielversprechender Ansatz zur Reinigung kontaminierter Böden ist. Ihre Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Auswahl einheimischer, an Ölaustrittsgebiete natürlich angepasster Pflanzenarten zusammen mit den dazugehörigen Mikroorganismen eine effektive Strategie darstellt, um den Schadstoffabbau zu beschleunigen und den Erfolg zukünftiger Sanierungsmaßnahmen zu verbessern.

DER ARTIKEL::

Wojtowicz, K.Steliga, T., Brzeszcz, J., Fyda, J., Skalski, T. und Kapusta, P. (2026) Phytosanierung von mit Erdölkohlenwasserstoffen kontaminierten Böden unter Verwendung der Wildpflanzen Scirpus sylvaticus und Cirsium oleraceum, unterstützt durch Bioaugmentation. Internationale Biodeterioration & Biodegradation, 206, S. 106217. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2025.106217.

WEITERLESEN:

Wojtowicz, K., Steliga, T., Kapusta, P. und Brzeszcz, J.(2023) Sanierung ölverseuchter Böden durch biologischen Abbau durch autochthone Mikroorganismen und Phytosanierung mit Mais (Zea mays). Moleküle, 28(16), S. 6104. Verfügbar unter: https://doi.org/10.3390/molecules28166104.

Wojtowicz, K., Steliga, T. und Kapusta, P.(2023) Bewertung der Wirksamkeit der Bioaugmentation-unterstützten Phytosanierung von mit Erdölkohlenwasserstoffen kontaminierten Böden unter Verwendung von Echinacea purpurea. Angewandte Wissenschaften, 13(24), S. 13077. Verfügbar unter: https://doi.org/10.3390/app132413077.

TITELBILD: Ein natürlicher Teeraustritt im McKittrick-Ölfeld in Kalifornien, USA, mit Wildpflanzen, die sich natürlich an die Bodenbedingungen des Austritts angepasst haben. Bildquelle: Wikimedia von Lldenke CC BY 3.0

Herausgegeben von Sarah Covshoff.