Gefährdungsabschätzung Pfad Boden-Pflanze

Transkript

1 Gefährdungsabschätzung Pfad Boden-Pflanze Wolfgang Ahlf TUHH Technische Universität Hamburg-Harburg

2 Boden als Pflanzenstandort

3 Vegetationskartierungen Zur eindeutigen Feststellung altlastenbürtiger Schadstoffe ist eine Vegetationskartierung nur in Ausnahmefällen geeignet. An einem vielfältig gestörten Standort ist aufgrund der unnatürlichen Konkurrenzverhältnisse eine Einordnung und Abgrenzung einzelner Vegetationseinheiten in das pflanzensoziologische System nur schwer durchführbar.

4 Vegetationsschadenskartierung

5 Erfassung, Untersuchung und Bewertung Bewertungsgrundlage 1) Vermarktung von Nahrungspflanzen aus Ackerfrüchtebau und Erwerbsgemüseanbau 2) Vermarktung bzw. Verwertung von Futterpflanzen und Grünlandaufwuchs aus Ackerfutterbau und Grünlandnutzung 3) Verzehr von Obst und Gemüse aus Eigenanbau in Haus- und Kleingärten 4) Phytotoxische Wirkungen auf Pflanzen.

6 Schadstoffübergang Boden- Pflanzen

7 Transfer Boden-Pflanze Die Pflanzenverfügbarkeit eines Schadstoffes wird einerseits durch seine chemisch-physikalischen Eigenschaften wie Wasserlöslichkeit, Dampfdruck, Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten, andererseits von den Bodeneigenschaften wie Gehalt und Qualität an organischer Substanz im Boden, Textur, Bodenfeuchte usw. beeinflusst. Die relative Anreicherung einer Chemikalie in der Pflanze gegenüber dem Boden kann quantitativ mit dem Transferfaktor (TF) beschrieben werden: TF = Schadstoffkonzentration in der Pflanze Schadstoffkonzentration im Boden

8 Übergang Boden-Pflanze

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10 Einflussfaktoren

11 Probenahme und Aufbereitung Extraktion der Probe Exhaustive extraction by partly digestion of the soil matrix Elution of mobile portions Soil/ soil substrate Elution of bioavailable portions Slimulation of soil pore water Neutral salt extract. Simulation of gastrointestinal tract Chemical analysis Chem. and ecotox. analysis of soil extract solution Chem. and ecotox. analysis Chem. analysis Chem. analysis Total contant of contaminants Determination of toxicity potential regarding ground water (and surface waters) Determination of toxicity potential Exposure: soil solution Heavy metal uptake by crops Homothermals resorption (Kördel und Hund, 1998)

12 Schwermetalltransfer und Akkumulation Ergebnisse der Auswertungen der Datenbank TRANSFER zu Ackerbau, Erwerbsgemüsebau, Kleinund Hausgärten; für Cd errechnete Bodenwerte in µg/kg; AN = Ammoniumnitrat-Extrakt, KW = Königswasser-Extrakt; B = Bestimmtheitsmaß; zusammengefaßt aus Knoche et al. (1997), Element Extrakt Pflanzenart UICI (80 P.) Regres sion (50 P.) LId (20 P.) B (%) n Cd AN Weizenkorn Kartoffeln > Möhren > Spinat Salat Sellerie Mäßig anreich. Gemüse >

13 Handlungs- und Nutzungsempfehlungen Empfehlungen in Bezug auf bodenspezifische Einflussgröß ößen (z.b. ph-wert; organische Substanz), Empfehlungen zur Bodenbewirtschaftung (z.b. Mulchen), Empfehlungen zur küchentechnischen Aufbereitung (Reduzieren des Schadstofftransfers zum Menschen), Anbauempfehlungen (nach Arten und Sorten), Empfehlungen zur Anlage von Hochbeeten mit geeignetem Substrat, Information und Kommunikation mit den Nutzern

14 Übergang Boden-Pflanze

15 Translokation Ein Transfer aus dem Boden in Obst und Fruchtgemüse findet gar nicht oder nur in sehr geringem Maße statt. Getreidekörner sind ebenfalls nur in sehr geringem Maße belastet, wobei Stroh einen deutlich höheren Transfer aufweist. Generative Pflanzenteile weisen allgemein geringere Schadstoffgehalte auf.

16 Ausgewählte Untersuchungen Ökotests Ökotoxikologische Testbatterien Prof. B.-M. Wilke Altlasten

17 BIOLOGISCHE TESTVERFAHREN Überprüfung der Bodenqualität Anwendungsbereich Erfassung der Bodenfunktionen: Rückhaltefunktion Lebensraumfunktion für: Pflanzen Bodenorganismen Mikroorganismen BBodSchV (Ermittlung schädlicher Bodenveränderungen in durchwurzelbarer Bodenschicht) BBodSchV (Ermittlung schädlicher Bodenveränderungen im Unterboden) Boden und Bodenmaterial (z.b. nach On-site / In-situ-Sanierung) bei Wiederverwertung am Standort (Sanierungsplan mit behördlichen Sanierungsvorgaben) Böden und Bodenmaterialien (z.b. nach Off-site Sanierung) bei Wiederverwertung gemäß Zuordnung Tabelle 1 ja ja ja ja ja nein nein nein ja falls Einbau als Oberboden: ja Testung in Abhängigkeit der geplanten Nutzung Testumfang s. Tabelle 1 (DECHEMA) Prof. B.-M. Wilke Altlasten

18 BIOLOGISCHE TESTVERFAHREN Überprüfung der Eignung von Bodenmaterialien hinsichtlich der Verwertung Richtlinie Nutzung Erfassung der BBodSchV bzw. LAGA Z0 - Vorsorgewerte Verwertung in bodenähnlicher Anwendung Rückhaltefunktion Lebensraumfunktion für: Pflanzen Bodentiere Mikroorganismen durchwurzelbare Zone; Vorsorgewerte (70%) BBodSchV durchwurzelbare Zone; Vorsorgewerte BBodSchV Unterboden; Abgleich von LAGA mit Vorsorgewerten bzw. Prüfwerten von BBodSchV LAGA LAGA Z1 Harmonisierung von LAGA mit BBodSchV und Belangen des Grundwasserschutzes LAGA Z2 Harmonisierung von LAGA mit BBodSchV und Belangen des Grundwasserschutzes Landwirtschaft, Erwerbsgartenbau Rekultivierung von Park- und Freizeitanlagen Landschaftsbauwerke, Verfüllen von Abgrabungen etc. Verwertung in technischen Bauwerken unter (teil)durchlässigen Schichten, z.b. befestigte Flächen ohne Bewuchs, verfüllte Baugruben unter wasserundurchlässigen Schichten (technische Sicherungsmaßnahmen) ja ja ja ja ja ja ja ja ja nein nein nein ja nein nein nein nein nein nein nein (DECHEMA) Prof. B.-M. Wilke Altlasten

19 Ausgewählte Untersuchungen BIOLOGISCHE TESTVERFAHREN für BODEN und BODENMATERIAL Wolfgang Dott, Rudolf Achazi, Adolf Eisenträger, Kerstin Hund-Rinke, Werner Kördel, Helga Neumann-Hensel, Frank Pfeifer, Jörg Römbke, Jürgen Wiesner, Berndt-Michael Wilke DECHEMA-Arbeitsgruppe "Validierung biologischer Testmethoden für Böden " (Leitung: Prof. Dr. W. Dott, Aachen) 7. Bericht des interdisziplinären Arbeitskreises Umweltbiotechnologie - Boden ISBN Prof. B.-M. Wilke Oktober 2001 DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e. V. Frankfurt am Main

20 BIOLOGISCHE TESTVERFAHREN Überprüfung der Bodenqualität Anwendungsbereich Erfassung der Bodenfunktionen: Rückhaltefunktion Lebensraumfunktion für: Pflanzen Bodenorganismen Mikroorganismen BBodSchV (Ermittlung schädlicher Bodenveränderungen in durchwurzelbarer Bodenschicht) BBodSchV (Ermittlung schädlicher Bodenveränderungen im Unterboden) Boden und Bodenmaterial (z.b. nach On-site / In-situ-Sanierung) bei Wiederverwertung am Standort (Sanierungsplan mit behördlichen Sanierungsvorgaben) Böden und Bodenmaterialien (z.b. nach Off-site Sanierung) bei Wiederverwertung gemäß Zuordnung Tabelle 1 ja ja ja ja ja nein nein nein ja falls Einbau als Oberboden: ja Testung in Abhängigkeit der geplanten Nutzung Testumfang s. Tabelle 1 Altlasten (DECHEMA)

21 BIOLOGISCHE TESTVERFAHREN Teststrategie zur Beurteilung von Boden und Bodenmaterial Schutzziel: Menschliche Gesundheit Chemische Analyse des Feststoffes Einhaltung vorgegebener Werte Prof. B.-M. Wilke Grundwasserschutz Chemische Analyse des Eluats Einhaltung vorgegebener Werte In Ergänzung mit ökotoxikologischen und gentoxikologischen Tests: -Leuchtbakterien -Algen -umu-test -Ames (optional) Bei Böden mit hoher Hintergrundbelastung: Eluatuntersuchung des Standortes im Vergleich zu dem zu verwertenden Boden. Die Ergebnisse der ökotox. Tests sollten zumindest im Bereich des Standortbodens liegen. Lebensraumfunktion Vorgeschlagene Testorganismen und Messparameter: -Mikroorganismen (Atmung, Nitrifikation) -Pflanzen (Keimung, Biomasse) Pflanztestung bei Landwirtschaft und Erwerbsgartenbau: zusätzlich Erfassung des Eintrags bzw. Schadstoffaufnahme -Regenwurm (Reproduktion) -Collembolen (Reproduktion) (Handbuch der Altlastensanierung) Altlasten

22 Danke für die Aufmerksamkeit!