Waldbrand setzt Chrom-6 frei – Gefahr im Trinkwasser

Waldbrand verändert Böden – und belastet Trinkwasser mit krebserregenden Stoffen

Bei einem Waldbrand kann sich Chrom im Boden zu giftigem Chrom-6 umwandeln und das Grundwasser über Jahre belasten.

Waldbrände hinterlassen sichtbare Spuren in der Landschaft: verkohlte Bäume, verbrannte Flächen, zerstörte Infrastruktur. Doch tief unter der Erde laufen unsichtbare Prozesse ab, die noch lange nach dem Feuer gefährlich bleiben. Wenn Böden überhitzen, geraten stabile Mineralien aus dem Gleichgewicht – mit Folgen für die Trinkwasserqualität. Ein ursprünglich ungefährlicher Stoff kann sich so in einen krebserregenden Schadstoff verwandeln, der das Grundwasser belasten kann.

Wie oft und unter welchen Bedingungen dieser Effekt auftritt, zeigt eine aktuelle Untersuchung aus dem Südwesten der USA. Im Zentrum standen Böden mit hohem Chromgehalt – wie sie in Oregon vielerorts vorkommen. Die University of Oregon war an der Studie beteiligt. Bei Temperaturen von über 700 Grad Celsius – wie sie bei einem Waldbrand auftreten – kann sich harmloses Chrom in seine gefährliche Form verwandeln: Chrom-6.

Hitze verändert Mineralien – und schafft ein Gesundheitsrisiko

Die Forscher entnahmen Bodenproben entlang eines serpentinitreichen Berghangs. Dieses Gestein enthält Chrom in einer für den Menschen unbedenklichen Form. Im Labor wurden die Proben zwischen 200 und 800 Grad Celsius erhitzt. Bereits ab etwa 400 Grad begann die Umwandlung: Das ursprüngliche Mineral veränderte seine Struktur, und es entstand Chrom-6 – ein Stoff, der mit Lungen- und Nasenkrebs in Verbindung steht.

Auffällig war, dass besonders die Böden am Gipfel auf die Hitze reagierten. Dort hatte die Verwitterung bereits mehr Chrom freigesetzt, das unter hoher Temperatur leichter oxidiert. Studienautor und Geochemiker Matthew Polizzotto erklärt: „Sie verändern sich über sehr kleine räumliche Distanzen.“

Bei Waldbränden kann sich das ungefährliche Chrom‑3 aus serpentinhaltigem Gestein in krebserregendes Chrom‑6 verwandeln und ins Grundwasser gelangen. — Diese serpentinhaltigen Gesteine enthalten viel Chrom‑3, das an sich harmlos ist, sich bei Waldbränden jedoch in einen gefährlichen Schadstoff verwandeln kann. © Matthew Polizzotto

Hanglage und Temperatur wirken zusammen

Nicht nur die Temperatur, auch die Hanglage beeinflusst die Bildung von Chrom-6. In höher gelegenen Bereichen reichten bereits 400 Grad, während in tieferen Lagen erst ab etwa 600 Grad größere Mengen entstanden. Solche Temperaturen werden bei echten Waldbränden oft erreicht.

Zwischen 200 und 600 Grad bildeten sich zudem bestimmte Mineralverbindungen – sogenannte Oxyhydroxide. Diese binden das entstandene Chrom-6 besonders gut. Bei noch höheren Temperaturen verfestigt sich das Chrom in stabile Kristallstrukturen und wird weniger wasserlöslich.

Chrom-6 gelangt in Böden – und bleibt dort lange

Wie lange Chrom-6 im Boden verbleibt, testeten die Forscher mit Regenwasser. Eine Woche lang leiteten sie Wasser durch die verbrannten Proben – das entsprach etwa einem halben Jahr natürlichem Niederschlag. Besonders in den Gipfelböden löste sich das Chrom-6 noch Monate später. Je nach Hanglage kann die Belastung bis zu zweieinhalb Jahre über dem US-Grenzwert für Trinkwasser liegen.

„Dies könnte eine anhaltende Auswirkung auf eine verbrannte Landschaft haben“, warnt Studienautorin Chelsea Obeidy. Auch wenn die Flammen längst erloschen sind, bleibt die Gefahr bestehen.

Behörden erfassen diese Gefahr bisher nicht

Der US-Forstdienst bewertet nach Bränden vor allem Erosionsgefahr und Sicherheitsrisiken für Menschen. Die Belastung durch Chrom-6 gehört bislang nicht zu den standardmäßig erfassten Schadstoffen. Dabei entstehen bei Bränden auch andere Metalle wie Mangan, Blei oder Nickel, die über den Boden in Gewässer gelangen können.

„Wir stehen noch ganz am Anfang all dessen, was wir wissen müssen“, sagt Polizzotto. Die komplexe Bodenchemie nach Bränden ist bislang nur in Ansätzen erforscht. Unklar ist unter anderem, wie stark Vegetation, Bodenfeuchte oder Branddauer die Freisetzung beeinflussen.

Kurz zusammengefasst:

Bei einem Waldbrand kann sich ab etwa 400 Grad Celsius harmloses Chrom in das giftige Chrom-6 verwandeln.
Stark verwitterte Böden an Gipfellagen setzen besonders viel Chrom frei, das unter Hitze leichter oxidiert.
Chrom-6 kann bis zu 2,5 Jahre nach einem Brand im Grundwasser bleiben und die Trinkwasserversorgung belasten.

Übrigens: Die Waldbrände in Kanada im Jahr 2023 setzten nicht nur enorme Mengen CO₂ frei, sie kühlten die Erde regional auch spürbar ab. Wo genau die Temperaturen sanken und wie weit die Effekte reichten, zeigen neue Modellrechnungen – mehr dazu in unserem Artikel.