Schwermetalle im Boden: Wurde das Risiko durch die Landwirtschaft weltweit unterschätzt?

Bis zu 17 Prozent der weltweiten Ackerflächen sind mit gesundheitsschädlichen Schwermetallen wie Arsen, Blei, Cadmium oder Nickel belastet. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie, die erstmals weltweite Befunde zusammenträgt.

Bei menschlichen Aktivitäten wie Bergbau, Metallverarbeitung und anderen Industriezweigen können giftige Schadstoffe in die Böden gelangen. Bild: Ralf Vetterle/Pixabay

Arsen, Blei, Cadmium, Kupfer, Nickel, Chrom, Kobalt – weltweit werden landwirtschaftlich genutzte Böden mit den giftigen Metallen verschmutzt. Das Problem wurde bislang jedoch nur in regionalen Studien dokumentiert. Nun hat ein internationales Forschungsteam erstmals eine globale Analyse vorgelegt. Die Ergebnisse sind alarmierend.

Landwirtschaftlich werden oft mineralische Dünger und Pflanzenschutzmittel verwendet, die Schwermetalle wie Cadmium, Blei oder Arsen enthalten. In Regionen mit belastetem Wasser oder Luftverschmutzung, zum Beispiel durch die Industrie, gelangen ebenfalls Schwermetalle in die Böden, genauso durch Klärschlamm, Kompost oder Futtermittel.

Demnach sind bis zu 17 Prozent der weltweiten Ackerflächen mit gesundheitsschädlichen Schwermetallen wie Arsen, Blei, Cadmium oder Nickel belastet. Besonders brisant: Bis zu 1,4 Milliarden Menschen leben in Gebieten, in denen die Konzentrationen dieser Metalle die zulässigen Grenzwerte überschreiten.

Die Studie unter der Leitung von Deyi Hou von der Tsinghua Universität in Peking basiert auf der Auswertung von fast 800.000 Bodenproben aus 1493 regionalen Untersuchungen. Mittels maschinellen Lernens und geostatistischer Modellierung konnte das Forscherteam ermitteln, an welchen Orten Böden mit gefährlichen Metallkonzentrationen belastet sind und wie viele Menschen davon betroffen sind.

Weltweit hohe Cadmiumbelastung

Cadmium erwies sich als das am weitesten verbreitete Schadmetall. „Cadmiumüberschreitungen in landwirtschaftlichen Böden sind am stärksten in Nord- und Zentralindien, Pakistan, Bangladesch, Südchina, im Süden Thailands und Kambodschas, im Iran, in der Türkei, in Äthiopien, Nigeria, Südafrika, Mexiko und Kuba zu verzeichnen“, schreibt das Team. Doch auch andere Schwermetalle wie Nickel, Chrom, Arsen und Kobalt überschreiten in vielen Regionen die für Böden geltenden Grenzwerte.

Globale Bodenverschmutzung durch toxische Metalle, die die Schwellenwerte für die Landwirtschaft überschreiten. Bild: Hou et al., 2025

Besonders hohe Belastungen weist ein riesiger Korridor auf, der sich von Südeuropa über den Nahen Osten bis nach Südchina zieht. Dieser transkontinentale Streifen war gleichzeitig auch ein historisches Zentrum des Bergbaus: Bereits in der Bronzezeit wurden hier Erze abgebaut. Über Jahrtausende sickerten durch menschliche Aktivitäten wie Schmelzen und Transport die Metalle in den Boden.

Zusätzlich zur menschlichen Kontamination, setzen auch natürliche Prozesse wie die Verwitterung von metallreichen Gesteinen wie Basalt oder Schiefer Schwermetalle frei, die sich in den oberen Bodenschichten anreichern. Die Anreicherung wird durch klimatische Bedingungen wie hohe Temperaturen, geringe Niederschläge oder steile Hanglagen zusätzlich gefördert, da nur wenig Auswaschung erfolgt.

Folgen der Schwermetallbelastung

Die Folgen dieser Kontamination sind gravierend: Schwermetalle bleiben über Jahrzehnte in Böden erhalten und reichern sich in Pflanzen und Tieren an. Das beeinträchtigt einerseits Artenvielfalt und Wasserqualität und bedroht andererseits die Ernährungssicherheit, da kontaminierte Böden zu geringeren Ernteerträgen führen und die Gesundheit von Mensch und Tier gefährden.

Ein weiteres Problem ist die ungleichmäßige Datenlage. Während es für Regionen wie Süd- und Ostasien detaillierte Analysen gibt, bestehen etwa für Nordrussland, Zentralindien und Afrika erhebliche Wissenslücken. „Für Afrika liegen nur begrenzte Daten vor, und die Vorhersage erfordert weitere Bodenproben und -analysen zur Überprüfung“, erklärt Deyi Hou.

Globale Verteilung der toxischen Metalle im Boden, die die Grenzwerte für die menschliche Gesundheit und die Umwelt überschreiten. Bild: Hou et al., 2025

Da die Nachfrage nach Schwermetallen angesichts der globalen Energiewende rapide ansteigt, sind auch die Zukunftsaussichten besorgniserregend. Die Metalle werden insbesondere für den Bau von Windkraftanlagen, Solarpanels und Elektrofahrzeugen benötigt. Das Risiko, dass weitere Böden kontaminiert werden, steigt demzufolge weiter an. Die Forschenden fordern daher ein entschlosseneres Vorgehen von Politik und Landwirtschaft.

Wir hoffen, dass die in diesem Bericht vorgestellten Daten zur globalen Bodenverschmutzung als wissenschaftliche Warnung für politische Entscheidungsträger und Landwirte dienen werden, sofortige und notwendige Maßnahmen zu ergreifen, um die wertvollen Bodenressourcen der Welt besser zu schützen.

Die Wissenschaftler warnen, dass sich ohne eine umfassende Bodensanierung und strengere Umweltvorgaben die Situation verschärft, mit gravierenden Folgen für Ökosysteme, Ernährungssicherheit und die Gesundheit von Millionen Menschen weltweit.

Quellenhinweis:

Hou, D. et al. (2025): Global soil pollution by toxic metals threatens agriculture and human health. Science, 388, 316–321.