Berücksichtigung der Uran- und Cadmium-Gehalte von Phosphatdüngern

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1 Untersuchungen zur Düngemittelqualität unter Berücksichtigung der Uran- und Cadmium-Gehalte von Phosphatdüngern Dr. Volkmar König Ronald Riedel Dr. Matthias Leiterer Dr. Wilfried Zorn Schwerpunkte: Untersuchungsergebnisse der Amtlichen Düngemittelverkehrskontrolle 2012 bis 2014 Cadmium- und Uraneintrag in Böden durch Düngemittel Fazit Hauptaufgabe: Behördliche Prüfungen zur Einhaltung der Vorschriften des Düngegesetzes (DüG) und der aufgrund dieses Gesetzes erlassenen Düngemittelverordnung (DüMV) sowie unmittelbar geltender Rechtsakte der Europäischen Gemeinschaft oder der Europäischen Union auf dem Gebiet des Düngerechts Zuständigkeit nach Landesrecht : Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL) Düngemittelverkehrskontrollstelle (Herr Riedel)

2 Zielstellung dieser staatlichen Kontrollaufgabe ist: Verbraucherschutz im Warenverkehr von Düngemitteln (Soll-Ist-Kontrolle Deklaration-Ware Grundsatz: Was drauf steht soll auch drinnen sein) Schutz von Boden und Umwelt vor schädlichen Beeinträchtigungen durch Düngemittel Umsetzung Düngemittelrecht der Europäischen Gemeinschaft Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL) Düngemittelkontrollstelle Probenahmeplan Prüfbericht Außendienstmitarbeiter der Abt. Untersuchungswesen Untersuchungslabor der Abt. Untersuchungswesen Kennzeichnungsprüfungen und Probenahmen Routineproben sowie risikobzw. verdachtsorientiert bei Verstößen: Hinweise Bescheid Ordnungswidrigkeitsverfahren m. Bußgeld Untersuchungs- und Rückstellproben Produktions- bzw. Handelsbetriebe die Düngemittel herstellen, handeln und anwenden Düngemittelproduzenten einschl. Mischbetriebe Düngemittelhändler (z. B. Landhandel, Gartenmärkte) Landwirtschafts- und Gartenbaubetriebe

3 Welche Erzeugnisse werden geprüft? Düngemittel: Mineraldünger: - Stickstoff, - Kalium, - Phosphat, Kalk, - Schwefel, - Magnesium, - Spurennährstoffe Organische Dünger: - Kompost, - Klärschlamm, - Hornspäne, - Knochenmehl Organisch-mineralische Dünger: - Kompost-Asche-Gemisch, - Gemische pflanzlicher/tierischer Stoffe mit Kalk Wirtschaftsdünger: - Mist, - Gülle, - Gärreste ohne Bioabfälle, - Fischgülle, Bodenhilfsstoffe: Stoffe sowie Mikroorganismen ohne wesentlichen Nährstoffgehalt mit Beeinflussung biologischer, chemischer oder physikalischer Eigenschaften des Bodens Förderung symbiotische N-Bindung Kultursubstrate: (nährstoffarme Erden) Wurzelraum für Nutzpflanzen keine düngende Wirkung Pflanzenhilfsmíttel: (Pflanzenextrakte, Bakterien) Stoffe ohne wesentlichen Nährstoffgehalt biologische oder chemische Wirkung auf Pflanzen Probenahmegeräte für organische Dünger und Wirtschaftsdünger

4 Beprobung einer Mischanlage

5 Welche Parameter werden untersucht? Hauptnährstoffe: - Stickstoff, - Phosphor,- Kalium,- Calcium, - Magnesium, - Schwefel, - Natrium, - basisch wirksame Bestandteile (bewertet als CaO), - Reaktivität, Spurennährstoffe: - Bor, - Eisen, - Kupfer, - Mangan, - Molybdän,- Zink, - Eisen, - Kobalt, - Selen Sonstige Untersuchungen: - organische Substanz, - Volumengewicht, - diverse Siebdurchgänge,- ph-wert Schadstoffe: - Arsen, - Blei, - Cadmium, - Chrom (ges.), - Chrom (Vl), - Nickel, - Quecksilber, - Thallium - AOX, - Perchlorierte Biphenyle (PCB), - Perflourierte Tenside (PFT), - Dioxine, - Furane, unerwünschte Stoffe: - Salmonellen, - keimfähige Samen,- Fremdstoffe (Steine, Glas, Plaste, Altpapier, Metall), - Salzgehalt, Anzahl Proben ( ) Anzahl untersuchter Proben im Zeitraum Mineraldünger (n= 269) organische Dünger (n= 161) Sonstige (n= 50)

6 Ergebnisse: Prozentualer Probenanteil mit Beanstandungen bei Nährstoff- bzw. Schadstoffgehalt (Zeitraum ) Sekundär-und Spurennährstoffe Kalk Klärschlamm/Klärschlammkompost Phosphor Kompost organisch-mineralische Dünger mineralische Mehrnährstoffdünger (NP-, PK-, NPK-Dünger) Stickstoff Wirtschaftsdünger/Gärreste Gesperrte Partie Klärschlammkompost mit behördlicher Auflage zur Rückführung

7 Im Labor bestimmte Menge an Fremdstoffen Gesperrte Partie Klärschlammkompost mit behördlicher Auflage zur Rückführung Metall Steine Glas Kunststoffe Maßnahmen im Vollzug der Düngemittelverkehrskontrolle Anzahl Mineraldünger Organische Dünger 0

8 Fazit - Wesentliche Beispiele für Beanstandungen: hohe Beanstandungsrate bei den Phosphatdüngern durch wesentliche Untergehalte beim Gesamtphosphat und deren Löslichkeiten Grenzwertüberschreitungen beim Schwermetall Thallium in drei Chargen Weicherdigem Rohphosphat verminderte Phosphatdüngewirkung in einem organisch-mineralischen Dünger unter Verwendung von Klärschlammasche infolge zu hoher Anteile an groben Korngrößen hohe Beanstandungsrate bei den Kalken, vor allem in Rückstandkalken aus der Industrie vor allem durch Nichteinhaltung der Siebdurchgänge und Untergehalte beim Magnesiumanteil. zu hohe Fremdstoffgehalte (Glas, Plaste, Folien) in Komposten und Klärschlammkomposten mit Anordnung zur Rückführung zweier bereits ausgelieferter Chargen grober Verstoß gegen das Düngemittelrecht durch das unzulässige Einmischen von Baustoffresten und Schlacken mit Sperrung von zwei Partien Klärschlammkompost mit insgesamt ca Tonnen Nachweis der unvollständigen Hygienisierung in Komposten durch Postivbefunde bei keimfähigen Samen und Salmonellen Ergebnisse Schadstoffuntersuchungen 2013 bei mineralischen Düngemitteln (n=52) Parameter DüMV (Grenzwert) Mittelwert Maximum Quelle mg/kg TM Arsen (As) Anwendungshilfsmittel Blei (Pb) Kalk Cadmium (Cd) 1,5 0,44 3,4 50 mg/kg P 2 O 5 [f. Düngemittel ab 5 % P 2 O 5 (FM)] Kalk, Mikronährstoffdünger P-Dünger Nickel (Ni) Mikronährstoff Quecksilber (Hg) 1,0 0,03 0,21 - Thallium (Tl) 1,0 0,28 2,6 P-Dünger

9 Cadmium- und Uraneintrag durch P- Tabelle: Übersicht zur differenzierten Risikobewertung von Schwermetallen Schwermetall Bodenschutz Pflanzenernährung Anhebung Bodengehalte Mobilität Qualität Nahrungspflanzen Risiko Cd möglich hoch gefährdet hoch Pb, Cr, Ni, Hg möglich minimal nicht gefährdet mittel Cu, Zn möglich, bei wird bei Düngungsbedarf Cu: gering Düngungsbedarf gefördert, ansonsten nicht gering Zn: hoch erwünscht gefährdet (Quelle: VDLUFA-Standpunkt: Nachhaltige Verwertung von Abfällen in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion 10/2001) Schwermetall Uran chemotoxische Wirkung bei Aufnahme über Trinkwasser, Nahrung und Atemluft durch Anreicherung in den Nieren (Niereninsuffizienz) radiotoxische Wirkung als Radionuklid durch ionisierende α-strahlung kanzerogen Cadmium- und Uraneintrag durch P- Veranlassung für die Untersuchungen auf der Basis von Feldversuchen Phosphatdüngemittel mineralischer Herkunft enthalten Cadmium (Cd) und Uran (U) Mittlere Cd- und U-Gehalte der Düngemitteltypen differieren nach P-Anteil.

10 Cadmium- und Uraneintrag durch P- Mittlere Cd-Gehalte x) der Düngemitteltypen differieren nach P-Anteil x) Quelle : nach Dittrich, B.; Klose, R. (2008) Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft Heft 3/2008 Schwermetalle in Düngemitteln Cadmium- und Uraneintrag durch P- Flächenbezogener Cd-Eintrag in den Boden durch Phosphatdüngung möglich g Cd/ha*a 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 3,0 2,2 Cd-Eintrag in Boden 1,5 1,1 0,9 0,6 x) bei jährlich 50 kg P 2 O 5 /ha Quelle: nach Dittrich, B. : in Cadmium-Austrag über Düngemittel; BfR-Satusseminar Cadmium - Herausforderung für die Lebensmittelsicherheit (2009

11 Cadmium- und Uraneintrag durch P- Messbarer Anstieg des Cd-Gehalts im Boden durch langjährige Phosphatdüngung möglich g Cd/ha*a 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 3,0 Cd-Eintrag in Boden messbare Cd-Anreicherung im Boden nach Jahren 2,2 1,5 0,9 1,1 0, Jahre 0 0 x) bei jährlich 50 kg P 2 O 5 /ha Quelle: nach Dittrich, B. : in Cadmium-Austrag über Düngemittel; BfR-Satusseminar Cadmium - Herausforderung für die Lebensmittelsicherheit (2009 Cadmium- und Uraneintrag durch P- Mittlere Uran-Gehalte der Düngemitteltypen differieren nach P-Anteil Düngemittel-typ U-Gehalt [mg/kg P] Spannweite U-Eintrag [g/ha*a] Spannweite U-Eintrag x) [g/ha*a] Mittelwert TSP (Triple- Superphosphat) 52, NP (Stickstoff- Phosphat- Dünger) PK (Phosphat- Kalium-Dünger) NPK (Stickstoff- Phosphat- Kalium-Dünger) , , , Rindergülle 0,15-1,4 0, Klärschlamm 0, ,5 0, ,2 x) bei 22 kgp/ha Quelle: Kratz et al., 2008

12 Cadmium- und Uraneintrag durch P- Versuchsbasis und Methodik 8 statische P-Steigerungsversuche auf Muschelkalk-, Buntsandstein- bzw. Lösslehmstandorten Laufzeit seit 1993 (zwei Versuche 1999 bzw. 2002) P-Düngungsstufen: ohne P, P-Entzug minus 30%, P-Entzug, P- Entzug plus 30% Versuchsanlagen in vierfacher Wiederholung und randomisierter Parzellenanordnung Bodenprobenahme nach bis zu 19-jähriger Versuchslaufzeit Probenahme in den Schichttiefen 0-20 cm (generell), cm, cm, cm, cm (bei 5 Versuchen) Untersuchung auf pflanzenverfügbaren P-Gehalt (P-CAL), königswasserlösliches P, Cd und U Cadmium- und Uraneintrag durch P- Ausgewählte Ergebnisse pflanzenverfügbarer Phosphor P CAL (mg/100 g Boden) 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 4,5 4,9 3,5 2,3 2,1 6,2 7,6 4,3 2,4 2,2 6,7 8,0 4,6 2,7 2,1 7,4 9,0 4,6 2,6 2,3 20 cm 40 cm 60 cm 80 cm 100 cm Mittlere P-Gehalte im P-Steigerungsversuch auf lehmigem Sand (Bad Salzungen)

13 Cadmium- und Uraneintrag durch P- Ausgewählte Ergebnisse- Cadmium Mittlere Cd-Gehalte im P-Steigerungsversuch auf lehmigem Sand Cadmium- und Uraneintrag durch P- Ergebnisse- Cadmium

14 Cadmium- und Uraneintrag durch P- Ergebnisse - Cadmium Mittlere Cd-Gehalte im P-Steigerungsversuch auf lehmigem Sand Cadmium- und Uraneintrag durch P- Ergebnisse - Uran Uran (mg/kg Boden) 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 ohne Entzug -30% Entzug Entzug + 30% Mittlere Urangehalte (mg/kg) und Vertrauensbereiche (t-test, P = 0,95) in 0 bis 20 cm Bodentiefe (nach Leiterer et al, 2014)

15 Cadmium- und Uraneintrag durch P- Ergebnisse-Uran U (mg/kg Boden) 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 y = 0,0226x + 0,8986 R² = 0,4887 y = 0,0248x + 0,9188 R² = 0, P (mg/100 g Boden) 20 cm 40 cm 60 cm 80 cm 100 cm P CAL - und Uran-Gehalte (mg/kg Boden) in den Bodenschichten bis 100 cm Tiefe des Versuchs Dornburg Cadmium- und Uraneintrag durch P- Fazit: Der Cd- und Uran-Eintrag durch P-Düngemittel (Triplesuper- bzw. Superphophat) bewirkte bei langjähriger Düngung im Zeitraum von fast 20 Jahren einen analytisch messbaren, jedoch minimalen Anstieg der Gehalte in den obersten Bodenschichten der Versuche bis 40 cm Tiefe. Diese Anreicherung kann von Bedeutung in Ackerbaugebieten mit niedriger P- Versorgung der Böden sein, wenn diese Böden gezielt aufgedüngt werden. Die Kontrolle einer langfristigen Anreicherung im Boden durch kumulative Einträge auf Böden in den Gehaltsklassen D und E durch Stichproben ist zweckmäßig. Bei niedrigem Cd-Status der Böden (< Vorsorgewerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlasten-Verordnung) wird die Unbedenklichkeit der landwirtschaftlichen Flächennutzung durch diesen Cd-Eintrag mittelfristig nicht beeinträchtigt. Hier ist auch von Bedeutung, dass Cd infolge seiner relativen Mobilität ausgewaschen bzw. von Pflanzen aufgenommen und von der Fläche entzogen wird. Ähnliches gilt für Uran. Sowohl im Korn als auch im Stroh der Ernteproduktproben des Versuchsjahres 2011 konnte keine Urananreicherung in Abhängigkeit vom Bodengehalt festgestellt werden. Die Begrenzung der Cd-Gehalte in den P-Düngemitteln durch die Düngemittelverordnung auf 50 mg/kg P 2 O 5 und Überwachung durch die Düngemittelverkehrskontrolle ist eine wesentliche Schutzmaßnahme.