Bericht zur Klärschlammverwertung im Land Brandenburg im Zeitraum

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1 1 Landesamt für Verbraucherschutz, Landwirtschaft und Flurneuordnung Frankfurt (Oder) Abteilung 4 Landwirtschaft und Gartenbau Referat 43 Acker- und Pflanzenbau Fachbereich Bodenschutz und Düngung Berliner Straße, Güterfelde Bericht zur Klärschlammverwertung im Land Brandenburg im Zeitraum

2 2 Inhaltsverzeichnis 1. Aufgaben und Zielstellung Klärschlammeinsatz auf landwirtschaftlichen Flächen Herkunft der Klärschlämme Klärschlammeinsatz in den Landkreisen Gehalte an Nähr- und Schadstoffen in den Klärschlämmen Schwermetallgehalte Brandenburger Böden 2003 im Vergleich zum Grenzwert AbfKlärV und Vorsorgewert BbodSchV Pflanzenbauliche Aspekte des Einsatzes von Klärschlamm auf landwirtschaftlichen Nutzflächen...9 Anhang...12

3 3 1. Aufgaben und Zielstellung Die Verwertung von Klärschlämmen auf landwirtschaftlichen Nutzflächen ist aus Sicht des Verbraucherschutzes, des Eintrages von Schadstoffen mit Düngemitteln in den Boden sowie der damit verbundenen ökonomischen und ökologischen Folgen in einer breiten Diskussion. Unter diesen Voraussetzungen ist der exakte Nachweis von Stoffströmen aus dem Abfallbereich in die Anwendung von Düngemitteln und damit in den Boden sowie deren Auswirkungen auf die Nahrungskette von entscheidender Bedeutung für eine gesellschaftliche Akzeptanz der Kreislaufwirtschaft im pflanzenbaulichen Bereich. Mit der Führung des Klärschlammkatasters und der Vorlage des Berichtes wird den Anforderungen des KrW-/AbfG 8 entsprochen, indem ein Überblick gegeben wird, wieviel Klärschlamm aus Brandenburg und anderen Bundesländern auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen in welcher Menge und Qualität verwertet wurde. Mit einer kritischen Wertung der erzielten Ergebnisse sind auch Schlussfolgerungen für den weiteren Einsatz von Klärschlamm und anderen Düngemitteln in der Landwirtschaft des Landes Brandenburg zu ziehen. 2. Klärschlammeinsatz auf landwirtschaftlichen Flächen 2.1 Herkunft der Klärschlämme Seit Beginn der regelmäßigen Datenerfassung werden im Land Brandenburg neben den einheimischen auch immer Klärschlämme aus anderen Bundesländern zur landwirtschaftlichen Verwertung eingesetzt (Tab. 1). Tabelle 1: Verwertung von Klärschlämmen aus verschiedenen Bundesländern im Zeitraum 1999 bis 2003 (Angaben in t TS) Veränderung Bundesland zu 2002 Brandenburg Baden-Württemberg Bayern Hessen Mecklenbg.-Vorp Niedersachsen Nordrhein-Westfahlen Rheinl.-Pfalz Sachsen-Anhalt Sachsen Schleswig-Holstein Thüringen SUMME Wie aus der vorliegenden Tabelle ersichtlich, hat sich der Klärschlammeinsatz 2003 gegenüber den Vorjahren in der Landwirtschaft des Landes Brandenburg leicht erhöht. Wesentliche Mengen werden aus Niedersachsen, Nordrhein-Westfahlen und Hessen eingeführt. Erstaunlich ist, dass seit mehreren Jahren auch wieder Klärschlamm aus Baden- Württemberg nach Brandenburg transportiert wird.

4 4 2.2 Klärschlammeinsatz in den Landkreisen In den Landkreisen werden sehr unterschiedlich Mengen an Klärschlamm eingesetzt. Eine Zunahme gegenüber der Vorjahre ist in den Landkreisen Oberhavel, Potsdam-Mittelmark und Barnim zu verzeichnen (Tab. 2). Tabelle 2: Verwertung von Klärschlamm in den Landkreisen im Zeitraum Kreis 1999 t TS 2000 t TS 2001 t TS 2002 t TS 2003 ha 2003 t TS t TS/ha Veränderung zu 2002 t BAR , EE ,0 791 HVL ,8-10 LDS ,4-929 LOS ,1-398 MOL ,0-542 OHV , OPR ,3-41 OSL ,0 414 PM , PR , SPN ,2 79 TF ,2-126 UM ,8 273 SUMME , Obwohl der Klärschlammeinsatz im Landkreis Prignitz insgesamt um ca.1400 t abgenommen hat, wurde dort immer noch die weitaus größte Menge verwertet. Die sehr unterschiedliche Verteilung des eingesetzten Klärschlamms hat ihre Ursachen wahrscheinlich nicht in der unterschiedlichen Akzeptanz der Landwirte, sondern wird viel mehr vom Sitz der Lieferfirmen und den Transportwegen bestimmt (Abb. 1) PR PM BAR EE sonstige HE SN NW NS BB Abbildung 1: Klärschlammeinsatz ausgewählter Landkreise in Abhängigkeit von ihrer Herkunft (2003) in t TS

5 5 3. Gehalte an Nähr- und Schadstoffen in den Klärschlämmen Klärschlamm entspricht nach Düngemittelverordnung (BGBL I Nr. 57 S vom ) einem organischen NP-Dünger nach Abschnitt 3. Für diesen Düngemitteltyp ist festgelegt, dass bezogen auf die Trockenmasse mindestens 1% N und 0,3 % P 2 O 5 enthaltenen sein müssen. Weitere, darüber hinaus einsetzbare Ausgangsstoffe sind in Anhang 2, Tabellen 11 und 12 aufgeführt. Neben den düngemittelrechtlichen Anforderungen nach DüMV 2, 4, 6 und 7 sind auch die Nachweispflichten, insbesondere die schadstoffseitigen Bestimmungen nach AbfKlärV zu beachten. Im Rahmen der Voranzeigen zur Klärschlammverwertung haben die zuständigen Behörden geprüft, ob die abfall- und düngemittelrechtlichen Vorschriften (AbfKlärV, DüMV, DVO) eingehalten worden sind. Danach wurden nur Klärschlämme eingesetzt, die den gesetzlichen Anforderungen entsprechen. Neben den wertgebenden Inhaltsstoffen Stickstoff und Phosphor sind in geringeren Mengen auch Ammonium-N, Kalium und Magnesium enthalten (Abb. 2). 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, N NH4-N P2O5 K2O MgO Abbildung 2: Nährstoffgehalte im Land Brandenburg eingesetzter Klärschlämme im Zeitraum [g/kg der TS] Im Verlauf der Jahre sind die Nährstoffgehalte an N, P, K und Mg im Mittel annähernd gleich geblieben. Eine deutliche Abhängigkeit zeigt sich zwischen den Kalkgehalten, der Trockenmasse und dem Anteil an organischer Substanz in der TS (Abb. 3).

6 6 % CaO in kg/t TS ots Polynomisch (ots) Abbildung 3: Gehalt an Trockensubstanz (TS) und organischer Substanz (ots) in Abhängigkeit vom Kalkgehalt Obwohl die Art und Weise der Behandlung der Klärschlämme und deren Herkunft sowie der Einsatz von Konditionierungshilfsmitteln, insbesondere Kalk, die Inhaltsstoffkonzentrationen im KS bestimmen, konnten bei den tatsächlich ermittelten Gehalten an Schwermetallen diese Zusammenhänge allerdings nicht nachgewiesen werden. Im Verlauf der Jahre kann aber tendenziell von einer leichten Abnahme der Schwermetallgehalte ausgegangen werden (Abb. 4). 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Pb Cd Cr Cu Ni Hg Zn Abbildung 4: Gehalt an Schwermetallen eingesetzter Klärschlämme im Zeitraum im Vergleich zu den Grenzwerten (%) nach AbfKlärV

7 7 Zwischen den Kläranlagen aus verschiedenen Bundesländern lassen sich in den Gehalten an organischer Substanz, Stickstoff und Kalk sowie in den Schwermetallen deutliche Unterschiede nachweisen (Tab. 3). Tabelle 3: Ausgewählte Inhaltsstoffe in Klärschlämmen Brandenburger Kläranlagen im Vergleich zu Klärschlämmen aus einigen Kläranlagen anderer Bundesländer Kläranlage TS ots ph N P 2 O 5 CaO Cd Cu Zn % % TS % TS g/t TS Median BB 21,2 55,9 7,5 4,5 5,7 15,8 0, NS 32,7 38,9 9,9 2,4 5,3 22,2 0, NW 30,4 30,0 9,7 2,7 4,2 17,8 1, ST 41,3 18,4 12,2 1,8 3,5 36,4 0, HE 27,3 49,9 9,1 4,2 7,3 26,9 1, gesamt 28,3 42,5 9,9 3,4 5,4 21,3 0, Während nur einige Brandenburger Klärschlämme mit Kalk konditioniert in der Landwirtschaft eingesetzt werden, ist das bei den über weite Entfernungen transportierten Klärschlamm nahezu ausschließlich der Fall. Hohe Kalkmengen werden dabei offensichtlich in ST, HE und NS eingesetzt, während in NW möglicherweise andere Hilfsmittel verwendet werden. Kupfer und Zink sind in Klärschlämmen die Schwermetalle, bei denen im Vergleich mit dem Grenzwerten die relativ höchsten Gehalte gefunden werden. Gleichzeitig muss aber darauf verwiesen werden, dass eben diese auch essentielle Spurenelemente für die Pflanzen sind und mit Ernteprodukten in einer Menge von ca. 100 g/ha*a bzw. 300 g/ha*a von der Fläche abgefahren werden. Daraus ergibt sich, dass eine begrenzte Zufuhr dieser Elemente mit Düngemitteln notwendig ist. Bei den anderen Schwermetallen werden im Bezug auf die Grenzwerte nach AbfKlärV im Durchschnitt aller Proben nur geringere Gehalte gefunden. Bei diesen Schwermetallgehalten handelt es sich um Schadstoffe für die Pflanzen, die bei wiederholter Zufuhr unmittelbar, wenn auch über einen sehr langen Zeitraum, im Boden angereichert werden. Neben den Schwermetallen und AOX wurden auch die organischen Schadstoffe PCB und PCDD/PCDF bestimmt, aber nur in geringen Mengen nachgewiesen. Bei importierten Klärschlämmen wurden vereinzelt zusätzlich zu den Nachweisen nach AbfKlärV auch die Bestimmung der PAK und MKW als Indikator für industrielle Klärschlammherkünfte gefordert. Die dafür vom Landesumweltamt vorgegebenen Richtwerte von 20 mg PAK/kg TS (Summenparameter) bzw mg MKW/kg TS wurden bei allen untersuchten Klärschlämmen eingehalten. Bei nachträglicher Prüfung verschiedener Klärschlämme im Rahmen der amtlichen Düngemittelkontrolle wurde auch festgestellt, dass die angegebenen Nähr- und Schadstoffgehalte im weiten Bereich schwanken, aber Verstöße gegen die AbfKlärV nicht vorlagen.

8 8 4. Schwermetallgehalte Brandenburger Böden 2003 im Vergleich zum Grenzwert AbfKlärV und Vorsorgewert BbodSchV Gemäß AbfKlärV werden im Rahmen der Voranzeigen zur Klärschlammausbringung auch die Gehalte an pflanzenverfügbaren Nährstoffen und Schwermetallen in den Böden bestimmt. Auf Grundlage dieser Daten lassen sich Aussagen zu den Schadstoffgehalten der Böden im Land Brandenburg ableiten und mit den Grenzwerten nach AbfKlärV und den Vorsorgewerten nach BBodSchV vergleichen (Abb. 5). mg/kg Trockenmasse , , ,89 0,1 7,78 4,38 0,06 0,11 Pb Zn Cr Cu Ni Hg Cd Gehalte Grenzwert AbfKlärV Vorsorgewert BBodSchV (Sand) 0,4 mg/kg TM 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Abbildung 5: Schwermetallgehalte Brandenburger Böden 2003 im Vergleich zum Grenzwert AbfKlärV und Vorsorgewert BbodSchV (Sand) Die im Land Brandenburg vorherrschenden diluvialen Sandböden sind nicht nur arm an den pflanzenverfügbaren Nährstoffen K, Mg und Ca, sondern weisen auch niedrige Schwermetallgehalte auf, die nicht nur unter den Grenzwerten der AbfKlärV, sondern auch unter den wesentlich strengeren Vorsorgewerten nach der Bodenschutzverordnung liegen. Dabei muss allerdings beachtet werden, dass die Schwermetallgehalte in Abhängigkeit von den Feinerde- bzw. Tonbestandteilen sowie anthropogener Einflüsse erheblich von diesen Werten abweichen können. Überschreitungen der Vorsorgewerte sind bei den zur Klärschlammverwertung eingereichten Flächen dennoch kaum aufgetreten. Obwohl diese Ergebnisse nicht repräsentativ für das Land Brandenburg sind, bestätigt sich auch hier der Trend aus der regelmäßigen Bodenuntersuchung, dass in den Böden verbreitet geringe Gehalte an Kupfer und überwiegend ausreichende Gehalte an Zink vorliegen. Diese geringen Schwermetallgehalte, die damit auch gute Voraussetzungen für die Erzeugung besonders gesunder Lebensmittel bieten, dürfen aber nicht durch Zufuhr belasteter Düngemittel bis zu den Vorsorgewerten aufgefüllt werden, sondern müssen in dieser Form erhalten bleiben. Das wird nur möglich sein, wenn besonders schadstoffarme Düngemittel eingesetzt werden, wozu auch Klärschlämme definierter Herkunft gehören können.

9 9 5. Pflanzenbauliche Aspekte des Einsatzes von Klärschlamm auf landwirtschaftlichen Nutzflächen Vor einem Einsatz von Klärschlamm ist vom Landwirt abzuwägen, welcher Nutzeffekt für Boden und Pflanze kann erzielt werden, mit welchen Risiken kann er verbunden sein und welche ökonomischen und ökologischen Auswirkungen sind zu erwarten. Aus pflanzenbaulicher Sicht sind zunächst die im landwirtschaftlichen Stoffkreislauf anfallenden Wirtschaftsdünger, Ernterückstände und Nebenprodukte als Nährstofflieferanten zur Versorgung des Bodens mit organischer Substanz zu verwerten. Nur der darüber hinaus bestehende Bedarf sollte durch die Zufuhr anderer Düngemittel nach den Anforderungen der Düngeverordnung, d.h. nur in Höhe des Bedarfs der Pflanzen und des Bodens gedeckt werden. Das gilt auch für Klärschlamm, der als Düngemittel unterschiedliche Mengen an organischer Substanz, Stickstoff, Phosphor, Kalk und in geringe Mengen Kalium und Magnesium sowie die Spurenelemente Kupfer und Zink enthält. Bei der Stickstoffwirkung des Klärschlammes wird davon ausgegangen, wie hoch der Ammoniumanteil am Gesamtstickstoff ist und wieviel des organisch gebundenen Stickstoffs im Anwendungsjahr von den Pflanzen in Abhängigkeit vom Ausbringungszeitpunkt, der Einarbeitung in den Boden, dem Witterungsverlauf, der Pflanzenart u.a. ausgenutzt werden kann. Aus dieser unsicheren N-Wirkung ergibt sich, dass eine sachgerechte N-Versorgung der Pflanzen mit Klärschlamm allein kaum möglich ist. Der im Klärschlamm enthaltene Phosphor ist, langfristig gesehen, zur Ernährung der Pflanzen anzurechnen, so dass bei Vorliegen der Gehaltsklassen D und E im Boden eine Begrenzung der Klärschlammgabe hinsichtlich des Bedarfes vorzunehmen ist. Obwohl langfristig verfügbar, wird die unmittelbare Wirksamkeit des Phosphors wesentlich von dem Verfahren der P-Fällung bestimmt. So kann mit Fe- und Al-Salzen gefällter P nur eingeschränkt zur unmittelbaren Pflanzenernährung beitragen. Daher sollten bei aktuellem P- Mangel im Boden besser pflanzenverfügbare P-Mineraldünger angewendet werden. Kalk ist in erster Linie ein Bodendünger, weil er für die Nährstoffversorgung der Pflanzen im Boden den optimalen ph-wert, Gehaltsklasse C, einstellt. Daher dürfen bei ph-werten im Boden unter 5 (Gehaltsklasse A und B) Klärschlämme erst nach vorheriger Aufkalkung aufgebracht werden. Andererseits kann bei hohen ph-werten im Boden der Einsatz mit Kalk konditionierter Klärschlämme limitiert sein, weil durch zu hohe Kalkgaben der optimale Bereich überschritten und damit die Verfügbarkeit von Nährstoffen auch eingeschränkt sein kann. Die im Klärschlamm enthaltenen Spurenelemente Kupfer und Zink sollten nach pflanzenbaulichen Empfehlungen zu besonders bedürftigen Kulturen mit einer Bodendüngung in Höhe bis 3 bzw. 5 kg/ha im Abstand von mehr als 10 Jahren verabreicht werden. Aus dieser Sicht ist eine Klärschlammgabe von 5 t TS/ha mit einer Zufuhr von 2 kg Cu (bei 400 g/t TS) und 4 kg Zn (bei 800 g/t TS) aus pflanzenbaulicher Sicht nur alle 8 bis10 Jahre zu begründen. Aus diesen pflanzenbaulichen Anforderungen ist eine Düngung mit Klärschlamm jeweils auf den Bedarf der Pflanzen zu bemessen, wobei eine P-Vorratsdüngung bis zu 3 Jahren nicht immer zu empfehlen ist. Beim Einsatz Brandenburger Klärschlämme ist festzustellen, dass die flüssigen Substrate nur in geringen Mengen, aber trockensubstanzreiche bis zu 5 t/ha (Tab.4) verabreicht werden.

10 10 Tabelle 4: Mengen, TS-Gehalte und Ausbringungsmengen von Klärschlämmen verschiedener Herkünfte KA Bundesland Menge TS Menge FS %TS Gehalt ha t TS/ha Altfriedland BB , ,64 Bad Wilsnack BB 32, ,74 3, ,44 Briest BB , ,68 Eberswalde BB , ,71 Seelow BB , ,13 Salach BW , ,46 Neustadt BY , ,64 Marburg HE , ,86 Gießen HE , ,94 Stadt Osnabrück NS , ,00 Meppen NS , ,99 Lippe-Verband NW , ,07 Wentholthausen NW , ,29 Oranienbaum SA ,60 9 4,90 Mit Klärschlämmen werden dem Boden neben den wertgebenden Inhaltsstoffen auch Schadstoffe zugeführt, da Klärschlämm im Abwasserreinigungsprozeß eine Schadstoffsenke darstellt, in der alle den Wasserkreislauf gefährdenden Stoffe akkumuliert sein können. Neben den, in Klärschlämmen untersuchten organischen Schadstoffgruppen sind weitere, bisher nur wenig untersuchte Stoffgruppen wie Chlorbenzole, Organozinnverbindungen, DDT und deren Metabolite sowie endokrin wirksame Substanzen (Nonylphenol, Bisphenol-A) enthalten. Während die Schwermetalle im Boden angereichert werden, ist noch nicht vollständig geklärt, wie sich die Vielzahl nur zum Teil untersuchter organischer Stoffgruppen im Boden umsetzten und so eine zusätzliche Gefahr für den Boden, das Grundwasser oder die Nahrungskette darstellen können. 6. Zusammenfassende Wertung der Ergebnisse Mit der Führung des Klärschlammkatasters und der Vorlage dieses Berichtes wird den gesetzlichen Anforderungen der AbfKlärV, 8, zur Führung des Aufbringeplans, sowie des Düngemittelgesetzes, 8 zur Überwachung des Inverkehrbringens von Düngemitteln, entsprochen und ein Beitrag zum Nachweis von Stoffströmen im landwirtschaftlichen Produktionsprozess geleistet. Klärschlamm kann auf Grund seiner Gehalte an organischer Substanz und den Pflanzennährstoffen Stickstoff und Phosphor als organisches NP-Düngemittel in flüssiger oder fester Form eingesetzt werden. Die Höhe der Klärschlammgabe ist dabei für jeden Schlag, in Abhängigkeit von Standortverhältnissen, Versorgungszustand des Bodens, Nährstoffbedarf der Fruchtarten, Zufuhr an Nährstoffen aus Nebenprodukten und anderen Düngemitteln nach guter fachlicher Praxis gesondert zu bemessen.

11 11 Diesem Grundsatz folgend, werden auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen einheimische, flüssige Klärschlämme in Mengen um oder unter 1 t TS/ha (40 m 3 /ha) eingesetzt, wogegen konditionierte oft in Höhe der nach AbfKlärV zulässigen Menge von 5 t TS/ha zugeführt werden. Die als Düngemittel eingesetzten Klärschlämme zeigten in den letzten Jahren leicht abnehmende Gehalte an Schwermetallen, die im Vergleich mit den nach AbfKlärV derzeit noch gültigen Grenzwerten nur gering sind. Insbesondere Blei, Chrom, Nickel und Quecksilber sind in kommunalen Klärschlämmen verschiedenster Herkunft in Konzentrationen enthalten, die nur ca. 1/10 der Grenzwerte betragen. Bei Cadmium ist mit mittleren Konzentrationen von ca. 1 mg/kg TS und bei Cu und Zn von 300 bzw. 800 mg/kg TS zu rechnen. Auf Grund seiner Funktion als Schadstoffsenke im Abwasserreinigungsprozess kann der Klärschlamm neben Schwermetallen mit einer Vielzahl bisher nicht untersuchter organischer Stoffgruppen sowie Arzneimittelrückständen, Tensiden, endokrin wirksamer Substanzen, Organozinnverbindungen u.a. belastet sein. Dadurch bleibt bei der insgesamt dem Boden mit dem Klärschlamm zugeführten Schadstofffracht, ein Restrisiko bestehen. Das kann u.a. die Vermarktung der Produkte, die auf mit Klärschlämmen gedüngten Flächen erzeugt worden sind, einschränken. Obwohl wesentliche Verstöße gegen die gesetzlichen Bestimmungen zur Klärschlammverwertung nicht zu verzeichnen sind, ist der Einsatz von Klärschlamm zur Erzeugung von Nahrungsmitteln, unter Berücksichtigung der EU- Klärschlammrichtlinie (Richtlinie 1782/2003, Anhang 3, Artikel 3) zur Gewährung der EU-Flächenbeihilfen weiterhin besonders zu überwachen. Fachbereich Bodenschutz und Düngung Güterfelde, September 2004

12 12 Anhang Tabelle 5: Nährstoffgehalte in Brandenburg eingesetzter Klärschlämme verschiedener Herkunft [% t TS] 2003 Land TS ots ph N P 2 O 5 K 2 O MgO CaO BB 21,2 55,9 7,5 4,5 5,9 0,75 0,61 15,8 BW 42,5 33,4 7,6 2,6 2,9 0,15 0,81 21,4 BY 24,9 k.a. 12,3 2,0 5,2 0,44 1,25 22,9 HE 27,3 49,9 9,1 4,2 7,3 0,54 1,08 26,9 MV 16,8 19,5 7,9 2,4 2,6 0,33 0,26 15,8 NS 32,7 38,9 9,9 2,4 4,9 0,33 0,85 22,2 NW 30,4 35,3 9,7 2,7 5,7 0,35 0,64 17,8 RP 46,6 48,6 11,5 3,0 3,9 0,47 0,71 23,2 SA 28,3 43,8 7,2 4,8 4,9 0,97 0,85 8,3 SN 18,5 49,7 7,3 3,0 5,7 0,71 0,57 11,5 ST 41,3 18,4 12,2 1,8 3,5 0,22 0,44 36,4 Gesamt (Medianwert) 28,3 42,5 9,9 3,4 5,4 0,4 0,7 21,3 Tabelle 6: Schadstoffgehalte in Brandenburg eingesetzter Klärschlämme verschiedener Herkunft [g/t TS] 2003 Land Pb Cd Cr Cu Ni Hg Zn AOX BB 22 0, , BW 18 0, , BY 33 0, , HE 65 1, , MV 32 0, , NS 27 0, , NW 78 1, , RP 55 1, , SA 10 0, , SN 35 0, , ST 24 0, , Gesamt (Medianwert) , ,7 0,