Gliederung: Grundlagen einer Beurteilungsstrategie


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Sana22.12.2019
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  • Erfahrungen mit ökotoxiko-logischen Testsystemen bei der Beurteilung kontaminierter Standorte
  • J. Römbke & S. Jänsch
  • ECT Oekotoxikologie GmbH
  • Flörsheim
  • Gliederung:
  • 1. Grundlagen einer Beurteilungsstrategie
  • Rechtliche Situation und ISO-Empfehlungen
  • 2. Methodischer Ansatz
  • Das Projekt ERNTE
  • 3 Ökotoxikologische Methoden
  • Terrestrische Verfahren
  • 4. Ergebnisse von Fallstudien
  • Reale Flächen (Hamburg)
  • 5. Schlussfolgerungen und Ausblick
  • Vorstellung einer Handlungsempfehlung
  • Erster Teil:
  • Grundlagen einer Beurteilungsstrategie
  • Rechtliche Situation und ISO-Empfehlungen
  •  
  •  
  • Überblick über mögliche Schutzgüter im Boden
  • In Anlehnung an das BBodSchG (Kördel et al. 2000)
  • Rot: Retentionsfunktion Grün: Habitatfunktion
  •  
  •  
  • Bewertung von Boden und Bodensubstrat:
  • Gesetzliche Grundlagen:
  • - Bundesbodenschutzgesetz (1998)
  • - Bundesbodenschutzverordnung (1999)
  • - LAGA (2003): Anforderungen an die stoffliche
  • Verwertung von mineralischen Abfällen.
  • Ausschließliche Bewertung über die Konzentration einer ausgewählten (und kleinen) Anzahl chemischer Stoffe (d.h. via Rückstandsanalytik)
  •  Keine Berücksichtigung biologisch-ökotoxikologischer Methoden, die folgende Vorteile haben:
  • - Integration der Wirkung aller Kontaminanten und ihrer Interaktionen (untereinander und mit dem Boden)
  • - Direkte Beurteilung des jeweiligen Schutzguts
  •  
  •  
  • Anforderungen der Praxis:
  • Hohe Bedeutung der Rahmenbedingungen der Praxis; d.h. die Einbeziehung ökotoxikologischer Tests sollte:
  • 1. eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Umgangs mit belastetem Boden (z.B. durch eine andere Entsorgung) erlauben;
  • 2. die (Rechts)-Sicherheit bei der Klassifikation von Bodenmaterial erhöhen;
  • 3. die Effizienz bei Sanierungsmaßnahmen
  • (Erst- und Endbeurteilung) verbessern.
  • Diese Vorteile müssen unter Praxisbedingungen, z.B. anhand von Pilotstudien, belegt werden, um die Akzeptanz ökotoxikologischer Methoden zu steigern.
  •  
  •  
  • Vorgegebene chemische Analysenwerte nach BBodSchV, LAGA bzw. Sanierungsplan überschritten (wenn definiert) ?
  • Begrenzung der Verwertung
  • bzw. Sanierungsziel nicht
  • erreicht
  • Ökotoxikologische Testung mit
  • Bodeneluat:
  • toxische Effekte
  • nachweisbar ?
  • Ursachenidentifikation
  • Gefahr eines Schadstoffaustrags bzw. einer Grundwasser-gefährdung gering
  • Einbau als Unter-
  • boden möglich
  • ja
  • ja
  • nein
  • nein
  • Ökotoxikologische Testung mit Boden:
  • toxische Effekte nachweisbar ?
  • nein
  • ja
  • Lebensraumfunktion
  • gegeben
  • Verwertung bzw. Einbau
  • als Oberboden möglich
  • Nicht enthalten:
  • Vor-Ort-Analytik
  • Zweiter Teil:
  • Methodischer Ansatz
  • Das Projekt ERNTE
  • Ziel des BMBF Verbundprojekts ERNTE:
  • Verbesserung der Beurteilung der Qualität von Böden durch den Routine-Einsatz ökotoxikologischer Tests
  •  Schaffung der notwendigen Voraussetzungen:
  • - Fortführung der Standardisierung und Normung
  • - Beleg der Vorteile anhand von Fallstudien
  • - Erstellung einer Handlungsempfehlung für potentielle Anwender und Entscheidungsträger
  • Verbundpartner:
  • ECT GmbH
  • RWTH Aachen, FU Berlin, Fraunhofer IME
  • Hölle & Hüttner AG, Dr. Fintelmann & Dr. Meyer GmbH
  • Hamburger Fallstudien
  • Teststandardisierung
  • Vor-Ort-Analytik
  • Längerfristige
  • Tests (ISO)
  • Automatisierungs- und Auswertesoftware
  • Handlungsempfehlung
  • Gemeinsamer Hintergrund aller Teilvorhaben:
  • 1. Verwendung gleicher unkontaminierter Böden:
  • 9 repräsentative Böden plus OECD-Kunsterde
  • Abdeckung einer Bandbreite wichtiger Bodeneigenschaften
  • 2. Verwendung gleicher (kontaminierter) Böden:
  • 6 Böden (Schwermetalle, TNT, PAKs usw.)
  • Grosse Bandbreite von realen (Misch)-Kontaminationen
  • 3. Durchführung der gleichen Tests mit:
  • Unkontaminierte Böden
  •  Klärung der Bandbreite testbarer Bodeneigenschaften
  • Kontaminierten Böden
  •  Feststellung der Praktikabilität der Testmethoden
  • 4. Durchführung aller Tests in einer gemeinsamen Pilotstudie: Hamburg (2 Standorte)
  • Übereinstimmung zwischen unkontaminierten und kontaminierten Böden: Beispiel Tongehalt:
  • Standort (grün = unkontaminiert; rot = kontaminiert)
  • 0
  • 5
  • 10
  • 15
  • 20
  • 25
  • 30
  • 35
  • BRG
  • SB TBT
  • SBG
  • HAG
  • SHA
  • SOE
  • WTTNT 2
  • DCU 2
  • DCU 1
  • OECD
  • BUR
  • St 2.2
  • BWZ
  • ESo5
  • SCH
  • GG I 1
  • Tonanteil [%]

Rückhaltefunktion - Tests mit Eluaten

  • Rückhaltefunktion - Tests mit Eluaten
  • Überblick: Ökotoxikologische Testbatterie
  • Ökotoxische Inhaltstoffe
  • Genotoxische Inhaltstoffe
  • Lebensraumfunktion – Biotests mit Feststoffen
  • Umu-Test
  • Leuchtbakterien-
  • test
  • Algentest
  • Standorteigene Testorganismen
  • Zugegebene Testorganismen
  • Atmung
  • Nitrifikation
  • Bakterienkontakttest
  • Regenwurmfluchttest
  • Pflanzentest Regenwurmtest
  • Collembolentest
  • Dritter Teil:
  • Ökotoxikologische Methoden
  • Terrestrische Verfahren
  • Testbatterie 1: Bakterien-Kontakttest
  • Richtlinie: ISO 10871 (2009) Spezies: Arthrobacter globiformis Testsubstrat: OECD-Kunsterde
  • Dauer: < 1 Tag
  • Endpunkt: Hemmung der Dehydrogenaseaktivität
  • Testbatterie 2: Wachstum höherer Pflanzen
  • Richtlinie: ISO 11269-2 (1995) Spezies: Brassica rapa Testsubstrat: LUFA-Boden
  • Dauer: 14 – 21 Tage Endpunkt: Biomasse
  • Wirkkriterium:
  • ISO 17616 (2006):
  • 30 % Unterschied
  • zur Kontrolle
  • Testbatterie 3: Regenwurmfluchttest
  • Richtlinie: ISO 17512-1 (2007) Spezies: Eisenia fetida Testsubstrat: OECD-Kunsterde
  • Dauer: 24 - 48 h Endpunkt: Fluchtverhalten
  • Wirkkriterium: ISO
  • 17616 (2006):
  • 80 % Unterschied
  • zur Kontrolle
  • Testbatterie 4: Regenwurmreproduktionstest
  • Richtlinie: ISO 11268-2 (1998) Spezies: Eisenia fetida Testsubstrat: OECD-Kunsterde
  • Dauer: 56 d Endpunkt: Anzahl der Jungtiere
  • Wirkkriterium: ISO
  • 17616 (2006):
  • 50 % Unterschied
  • zur Kontrolle
  • Testbatterie 5: Collembolenreproduktionstest
  • Richtlinie: ISO 11267 (1999) Spezies: Folsomia candida Testsubstrat: OECD-Kunsterde
  • Dauer: 28 d Endpunkt: Anzahl Jungtiere
  • Wirkkriterium: ISO
  • 17616 (2006):
  • 50 % Unterschied
  • zur Kontrolle
  • Vierter Teil:
  • Ergebnisse von Fallstudien
  • Reale Flächen (Hamburg)
  • Durchführung der Bewertung der in ERNTE getesteten beiden Fallstudien in vier Schritten:
  • Bewertung nach dem heutigen Stand der gesetzlichen Vorgaben (z.B. BBodSchV 1999; LAGA 2003), primär auf der Grundlage rückstandsanalytischer Daten
  • (nach Gesamtgehalten; unabhängig von der Bodenfunktion)
  • 2. Bewertung nach Anwendung der in ERNTE erarbeiteten Verfahren zur „Vor-Ort-Analytik“ (Retentions- und Habitatfunktion)
  • 3. Bewertung nach ISO-Verfahren (= längerfristig) (Retentions- und Habitatfunktion)
  • 4. Gesamtbewertung: Analytik und Ökotoxikologie (Retentions- und Habitatfunktion)
  • Standort Grasbrook: Übersicht (1930 und 2003)
  • Standort:
  • 1844–1976 Gaswerkbetrieb
  • AST – Altstandort
  • Belastet: Ober-/Unterboden,
  • Grundwasserleiter
  • Fläche: 45.000 m2
  • Sanierung:
  • Menge: 375.000 t
  • Deponie nach biologischer Behandlung (Erdenwerk)
  • Direktdeponie, Thermisch
  • Kosten: 20 Mio. Euro
  •  
  •  
  • Standort Grasbrook: Belastung
  • Klassifikation der Halden nach der PAK-Belastung
  • I: < 100 mg/kg II: 100 – 200 mg/kg III: > 200 mg/kg
  • Halden-Code PAK Klasse Halden-Code PAK Klasse
  • [mg/kg] [mg/kg]
  • GBK-1A 10 I GBK-1C 16 I
  • GBK-1D 16 I GBK-1E 22 I
  • GBK-2A 110 II GBK-3A 210 I
  • GBK-2B 220 III GBK-3C 1100 Verbren.
  • GBK-1B 237 III Nach Sanierung 50 I
  • GBK-3B 215 III Nach Sanierung 68 I
  • Vorsorgewert (VW) laut BBodSchV (1998) = 3 mg/kg
  • Z.2 Wert der LAGA (2003) = 20 mg/kg
  •  
  •  
  • Grasbrook: Bewertung von Haldenmaterial
  • Schritt 1: Rückstandsanalytik – Leitstoff PAKs
  • Deponie-Klassen: - Klasse I (< 100 mg/kg): hellgrau; - Klasse II (100 – 200 mg/kg): mittelgrau; - Klasse III (200 - 1000 mg/kg): dunkelgrau; Material zur Verbrennung (> 1000 mg/kg): schwarz
  • S-Halden: Probennahme nach biologischer Behandlung
  • PAK-
  • Konz.
  • 1A
  • 1B
  • 1C
  • 1D
  • 1E
  • S-1B
  • Dep. Klasse
  • I
  • III
  • I
  • I
  • I
  • I
  • PAK-
  • Konz.
  • 2A
  • 2B
  • 3A
  • 3B
  • 3C
  • S-3B
  • Klasse
  • II
  • III
  • III
  • III
  • I
  • Grasbrook: Bewertung von Haldenmaterial
  • Schritt 3: Habitatfunktion (ISO-Tests)
  • Wirkkriterium: - Überschritten = rot
  • - Nicht überschritten = grün
  • Test
  • 1A
  • 1B
  • 1C
  • 1D
  • 1E
  • S-1B
  • BA - Kon.
  • PF - Biom.
  • RW – Ver.
  • RW - Rep.
  • CO - Rep.
  • Test
  • 2A
  • 2B
  • 3A
  • 3B
  • 3C
  • S-3B
  • BA - Kon.
  • PF - Biom.
  • RW – Ver.
  • RW - Rep.
  • CO - Rep.
  • Grasbrook: Bewertung von Haldenmaterial
  • Schritt 4: Gesamtbewertung
  • Chemisch: Klasse I (< 100 mg/kg): Klasse II (100 – 200 mg/kg); Klasse III (200 - 1000 mg/kg); Verbrennung: schwarz; Ökotoxikologisch: A: 0 – 1 Tests positiv = unauffällig;
  • B: 2 Tests positiv = auffällig; ≥ 3 Tests positiv = toxisch.
  • Probe
  • 1A
  • 1B
  • 1C
  • 1D
  • 1E
  • S-1B
  • Chemie
  • I
  • III
  • I
  • I
  • I
  • I
  • Ökotoxikologie
  • Probe
  • 2A
  • 2B
  • 3A
  • 3B
  • 3C
  • S-3B
  • Chemie
  • II
  • III
  • III
  • III
  • I
  • Ökotoxikologie
  •  
  •  
  • Standort Schlachthofstr. (Zustand 2005)
  • Hohe Heterogenität von Vegetation und Bodeneigenschaften
  • Standort und Sanierung:
  • 1924–1945: Ablagerung: Bauschutt, Boden, Schlacken, Schlamm
  • Umfang: 40.000 t, belastet mit Schwermetallen und PAKs
  • Belastete Medien: Ober- / Unterboden, 1. Grundwasserleiter
  • Sanierungsziel: Flächenrecycling / Rückbau
  • T 1
  • T 2
  • T 3
  • T 4
  •  
  •  
  • Standort Schlachthofstr.: Feststoff [mg/kg]
  • BBodSchV (1998):
  • Alle definierten Vorsorgewerte überschritten (außer Chrom)
  • In Rot: Maßnahmenwerte für Pflanzenqualität überschritten
  • Probe As Cd Cr Cu Ni
  • T-1 150 50 25 210 30
  • T-2 260 39 21 400 36
  • T-3 350 63 18 1600 31
  • T-4 80 28 19 190 40
  • Probe Hg Pb Tl Zn ∑PAKs
  • T-1 21 3200 5 6600 53
  • T-2 18 4200 4 2800 118
  • T-3 18 11000 3 6100 117
  • T-4 6,4 1500 2 2400 79
  • LAGA Z.2 Werte überschritten (außer Cr, Cu (partiell) und Ni)
  • Schlachthoftstrasse: Beurteilung von Halden
  • Schritt 3: Habitatfunktion (ISO-Tests)
  • Chemie (primär Schwermetalle):
  • Hoch belastet = dunkelgrau; geringer belastet = hellgrau
  • Wirkkriterium: - Überschritten = rot;
  • - Nicht überschritten = grün;
  • Ökotoxikologisch: A: 0 – 1 Tests positiv = unauffällig;
  • B: 2 Tests positiv = auffällig; ≥ 3 Tests positiv = toxisch.
  • Test
  • T-1
  • T-2
  • T-3
  • T-4
  • Chemie
  • BA - Kon.
  • PF - Biom.
  • RW – Ver.
  • RW - Rep.
  • CO - Rep.
  • Ökotoxikologie
  • Fünfter Teil:
  • Schlussfolgerungen, weiteres Vorgehen und Ausblick
  • Vorstellung einer Handlungsempfehlung
  • Lehren aus den beiden Fallstudien I
  • Ergebnis
  • Grasbrook
  • Schlachthofstr.
  • Gleiche Aussage
  • von Chemie und Ökotoxikologie
  • 8 Teilflächen
  • 3 Teilflächen
  • „Bessere“ Qualität
  • laut Chemie
  • 1 Teilfläche
  • 0 Teilflächen
  • „Bessere“ Qualität
  • laut Ökotoxikologie
  • 3 Teilflächen
  • 1 Teilfläche
  • n = 12
  • n = 4
  • Weitere Beobachtungen:
  • - Sanierungserfolg mit beiden Ansätzen belegbar
  • - Wichtige Rolle der Bioverfügbarkeit
  • - Differenzierte Aussagen der einzelnen Tests
  •  
  •  
  • Lehren aus den Fallstudien II
  • „Mehrwert“ durch die ökotoxikologischen Tests:
  • - Identifikation eines bisher übersehenen Gefährdungspotentials, z.B.: Grasbrook 1C
  • - Hinweis auf geringere Gefährdung als durch Analytik angezeigt, z.B.: Grasbrook 2B
  • - Differenzierung der Entsorgung (speziell Verwendung als Unterboden), z.B.: Schlachthofstr. T-4
  • Beispiele, bei denen biologische Tests NICHT oder NUR EINGESCHRÄNKT sinnvoll sind:
  • - Böden, die laut Rückstandsanalytik extrem belastet sind
  • - Böden, die physikalisch stark gestört sind
  • - Böden bzw. Bodenmaterialien, die zur Wiederverfüllung mit anschließender Versiegelung anstehen
  • - Böden, die mit leichtflüchtigen Stoffen kontaminiert sind
  •  
  •  
  • Defizite des chemisch-analytischen Ansatzes
  • Anzahl der behandelten Stoff klein:
  • - z.B. BBodSchV: ca. 15 Halb- und Schwermetalle und ca. 10 Organika (oft nur Summenwerte, z.B. PAKs)
  • - z.B.: LAGA-Liste: ca. 10 Schwermetalle, ca. 5 Organika
  •  Keine Berücksichtigung nicht-gemessener Stoffe
  • Wirkungspfade nur ansatzweise (3 von 4) abgedeckt:
  • - Pfad Boden  Bodenorganismen nicht berücksichtigt
  •  Keine Aussage über Gefährdungssituation möglich
  • Unklarer Bezug zwischen Chemikalienkonzentrationen und Wirkungen
  • Je nach Stoff und Umweltbedingungen unterschiedlicher Anteil bioverfügbar
  •  
  •  
  • Der Nutzen einer integrativen Bewertung:
  • Durch den Kombinationsansatz aus chemischer Analytik und biologischen Tests läßt sich eine größere Sicherheit sowie erhöhte Wirtschaftlichkeit bei der Entsorgung (Verwertung, Beseitigung) erreichen, weil:
  • → die Ergebnisse der chemischen Analytik bestätigt werden
  • oder → eine geringere Bioverfügbarkeit von Stoffen angezeigt wird oder
  • → eine differenziertere bzw. effizientere Verwertung möglich ist
  • oder
  • → bisher nicht berücksichtigte Kontaminanten erfasst werden.
  • Der Weg dahin sollte erfolgen über:
  • - eine Handlungsempfehlung als fachliche Basis
  • - die Schaffung der notwendigen rechtlichen Grundlagen.
  •  
  •  
  • Weitere Informationen:
  • Publikationen zum Vorhaben ERNTE:
  • Broschüren,
  • Handlungsempfehlung,
  • Endbericht (Buch)
  • Kontakt:
  • J-Roembke@ect.de
  •  
  •  
  • Vielen Dank für Ihre
  • Aufmerksamkeit!
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