4.2      Stoffliche Charakterisierung

4.2.1    Hintergrundwerte organischer und anorganischer Stoffe in Böden

Mit Einführung des Bundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG) und der Bundes-Bodenschutzverordnung (BBodSchV) werden Aufgaben der Umweltbehörden mit dem Ziel der Erfassung und Bewertung schädlicher Bodenveränderungen beschrieben.

Das BBodschG hat den vorrangigen Zweck, „nachhaltig die Funktionen des Bodens zu sichern oder wiederherzustellen“, „Vorsorge gegen nachteilige Einwirkungen auf den Boden zu treffen“ und „Beeinträchtigungen seiner natürlichen Funktionen so weit wie möglich zu vermeiden“. In der BBodSchV werden diesbezüglich Vorschriften für Maßnahmen und Untersuchungen zur Abwehr schädlicher Bodenveränderungen beschrieben.

Eine entscheidende Rolle spielen Fragen zur Bewertung von Verdachtsflächen, Flächen mit schädlichen Bodenveränderungen sowie altlastenverdächtige Flächen und Altlasten. Bewertungskriterien sind ein Katalog von auf bestimmte Nutzungen angepassten chemischen Stoffen, bei denen bestimmte Werte als Schwellen oder Zielgrößen genannt werden.

Hintergrundwerte dienen hierbei als Referenzwerte beim Vergleich der Böden mit bestimmten Belastungssituationen und Verdachtsmomenten mit den Böden, die lediglich durch die ubiquitäre Nah- und Ferndeposition (z.B. Pflanzenschutzmittel, Hausfeuerungs-Anlagen, Straßenverkehr) beeinflusst sind.

 

Begriffsdefinitionen:

Hintergrundgehalte

Stoffgehalt eines Bodens, der sich aus dem geogenen (=natürlichen) Grundgehalt und der ubiquitären Stoffverteilung als Folge von diffusen Einträgen in den Boden zusammensetzt. Der geogene Grundgehalt ist vor allem von Ausgangsgestein abhängig. So besitzen tonreiche Böden und Böden aus vulkanischen Gesteinen deutlich höhere Schwermetallgehalte (z.B. Cr, Cu, Ni) als Böden aus Sandsteinen oder Sanden. Die diffusen anthropogenen Einträge sind vor allem nutzungsabhängig. Einen großen Einfluss nimmt beispielsweise die Landwirtschaft mit dem Aufbringen von Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln. Der Wald ist aufgrund seiner guten Filtereigenschaften in der Lage, Schadstoffe aus der Luft auszukämmen und diese Stoffe unmittelbar in seiner Biomasse und mittelbar im Boden anzureichern.

Hintergrundwerte

Hintergrundwerte beruhen auf den ermittelten Hintergrundgehalten und bezeichnen die repräsentativen Stoffkonzentrationen in Böden einer Region. Sie umfassen die naturbedingten Grundgehalte sowie die allgemein vorhandene anthropogene Zusatzbelastung. Sie werden differenziert hinsichtlich:

    ·  Bodeneigenschaften bzw. Ausgangsgesteinen,

    ·  Nutzung (i.a. Acker, Grünland, Wald),

    ·  siedlungsstruktureller Gebietstypen (0, I, II, III) und

    ·  Standortverhältnisse (Repräsentativität).

Die Angabe erfolgt in statistischen Kenngrößen (Median (50 %-Quantil) und 90 %-Quantil).

Bodenwerte

In der BBodSchV sind bundeseinheitliche Werte für die Untersuchung und Bewertung von Verdachtsflächen und schädlichen Bodenveränderungen festgelegt. Bodenwerte (Vorsorgewerte sowie Prüf- und Maßnahmenwerte) sind Angaben über Stoffkonzentrationen im Boden, deren Überschreitung unterschiedliche Konsequenzen haben können.

Vorsorgewerte

Vorsorgewerte sind Bodenwerte, bei deren Überschreiten davon auszugehen ist, dass die Besorgnis einer schädlichen Bodenveränderung besteht (§ 8 BBodSchG).

Prüfwerte

Werte, bei deren Überschreitung unter Berücksichtigung der Bodennutzung eine einzelfallbezogene Prüfung durchzuführen ist, ob eine schädliche Bodenveränderung oder Altlast vorliegt (§ 8 BBodSchG).

Maßnahmenwerte

Werte, bei deren Überschreiten in der Regel von einer schädlichen Bodenveränderung oder Altlast auszugehen ist und Maßnahmen erforderlich sind (§ 8 BBodSchG).

 

Für das Ziel, schädliche Bodenveränderungen zu erkennen und zu bewerten, muss der Zustand des Bodens bekannt sein, wenn neben der ubiquitären Belastung keine schädliche Bodenveränderung vorliegt. Hierfür wurden bundesweit vereinheitlichte Verfahren zur Ermittlung von Hintergrundwerten durch die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO) dokumentiert (Rosenkranz et al. 1998). Eine Ad-hoc-AG „Referenz- bzw. Hintergrundwerte für Böden“ wurde von der LABO schon 1993 eingerichtet. Die bundeseinheitliche Methodik wird in einem Forschungsvorhaben, das vom Umweltbundesamt (UBA) und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) betrieben wird, weiter erarbeitet.

 

Während Prüfwerte, Maßnahmen- und Vorsorgewerte durch die BBodSchV geregelt sind, hat jedes Land für sich die Aufgabe, länderspezifische Hintergrundwerte zu ermitteln. Sie sind notwendig in vielen Bereichen des Bodenschutzes:

·      Beschreibung des stofflichen Bodenzustandes,

·      Bewertung von vorhandenen Bodenbelastungen,

·      Orientierungswerte zur Bewertung von Umweltauswirkungen nach § 12 UVPG und

·      Wichtige Größe zur Ableitung von Vorsorgewerten nach BBodSchG.

 

Beispielhaft wird im Folgenden der von der LABO vorgegebene Weg beschrieben, um zu länderspezifischen Hintergrundwerten zu gelangen:

 

a)    Abgrenzen der repräsentativen Bereiche

     Hier: Arsengehalt in Oberböden der Nutzung Grünland

b)   Auswahl eines repräsentativen Probensatzes

     Hier: 124 Proben aus Mecklenburg-Vorpommern

c)    Auswahl der analysierten chemischen Parameter

     Hier: Arsen-Gesamtgehalte im Flusssäure-Aufschluss


 


d)   Statistische Bearbeitung des Datensatzes

e)  Ausreißerbereinigung

     Hier: höchster As-Wert wird eliminiert (74,4 mg/kg)

e)   
Berechnung der 50 %- und 90 %-Perzentilwerte

     Hier:  50 %-Perzentil: 3,4 mg/kg As und 90 %-Perzentil: 7,8 mg/kg As.

              Standardabweichung: 3,54 mg/kg As.

 

 

Um die für das Land Mecklenburg-Vorpommern wichtigen länderspezifischen Hintergrundwerte zu bestimmen, müssen zunächst die Hauptunterscheidungskriterien bewertet werden.

 

I. Nutzung:

1) Landwirtschaftsfläche                    14.905,8 km²  64,3 % (46,9 % Ackerland, 14,3 % Grünland)

2) Waldfläche                                    4.941,8 km²    21,3 % (12,5 % Nadelwald, 8,8 % Laubwald)

3) Siedlungs- u. Verkehrsfläche         1.579,0 km²      6,8 %

 

II. Siedlungsstruktureller Gebietstyp:

1) Kernstadt (Rostock)                                     181 km²     0,8 %

2) Ländlich verdichtete Kreise                        5.666 km²   24,4 %

3) Ländliche Kreise mit geringer Dichte        17.324 km²   74,8 %

 

III. Hauptbodenart:

1) Sandige Böden

6.952 km²

ca. 30,0 %

2) Lehmige Böden

>

13.904 km²

ca. 60,0 %

3) Tonige Böden

4) Moore

2.929 km²

12,6 %

 

Durch die Definition der Hintergrundwerte fällt die Nutzungsgruppe „Siedlungs- und Verkehrsflächen“ für eine Erhebung heraus. Separate Hintergrundwerte sind dann für die vier Hauptbodenarten bei den Nutzungen Landwirtschaft und Wald nötig. Auf Grund der unterschiedlichen Profilstruktur des Bodens muss bei landwirtschaftlicher Nutzung noch zwischen Acker (Hintergrundwerte der Ap-Horizonte) und Grünland (Hintergrundwerte der Ah-Horizonte) unterschieden werden.

Der Gebietstyp 1) „Kernstadt“ ist sehr heterogen aufgebaut und für eine statistische Bearbeitung mit zu geringen Anteilen vorhanden. Daher kann dieser Gebietstyp bei der Ermittlung der Hintergrundwerte vorläufig ausgespart werden. Ob eine Unterscheidung des siedlungsstrukturellen Gebietstyps in die Gruppen 2) und 3) notwendig ist, kann derzeit nicht eindeutig beantwortet werden.

Bezüglich der Unterteilung dieser Gebietstypen wurde die von der ehemaligen Bundesforschungsanstalt für Landeskunde und Raumordnung (BfLR) (jetzt: Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung) vorgegebene Gebietsklassifizierung des Landes für die Ausweisung von Hintergrundwerten getestet. Es lassen sich keine statistisch signifikanten Unterschiede in den Hintergrundgehalten feststellen, so dass für Mecklenburg-Vorpommern auf diese Unterteilung verzichtet werden kann. Es werden daher länderspezifische Hintergrundwerte für den ländlichen Raum ausgewiesen.

 

Da die LABO bereits seit 1993 die Länder gebeten hatte, spezifische Hintergrundwerte zu ermitteln, hat auch Mecklenburg-Vorpommern bereits vor In-Kraft-Treten des BBodSchG Hintergrundwerte ermittelt und dokumentiert (Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz 1998a).

 

 

Auswahl der Stoffe zur prioritären Ermittlung von Hintergrundwerten

Die Auswahl der Stoffe zur prioritären Ermittlung von Hintergrundwerten sind (Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz 1998a):

·      anorganische Stoffe: As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, Sb, Tl und Zn

·      organische Stoffe: PAK (16EPA), Summe 6 PCB (IUPAC1), HCH, HCB und PCDD/F

 

Die BBodSchV sieht für den Wirkungspfad Boden-Nutzpflanze folgende prioritären Stoffe an, für die Prüf-, Maßnahmen- oder Vorsorgewerte angegeben sind:

·      anorganische Stoffe: As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Tl und Zn

·      organische Stoffe: PAK (16EPA), Benzo(a)pyren und Summe 6 PCB (IUPAC1).

 

Für den Wirkungspfad Boden-Mensch sieht die BBodSchV folgende Stoffe als prioritär an, für sie sind Prüf-, Maßnahmen- oder Vorsorgewerte angegeben:

·      anorganische Stoffe: As, Cd, Cr, Hg, Ni, Pb und Cyanide

·      organische Stoffe: PAK (16EPA), Summe 6 PCB (IUPAC1), Benzo(a)pyren, Aldrin, DDT, Hexachlorcyclohexan (HCH), Hexachlorbenzol (HCB), Pentachlorphenol (PCP) und Dioxine/Furane (PCDD/F).

 

 

Derzeitige Hintergrundwerte des Landes

a) Vorläufige Hintergrundwerte von 7 Spurenmetallen für Flächen der Nutzungsart Acker des Landes Mecklenburg-Vorpommern (Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz 1998a).

 

Die Anzahl der unterschiedlichen Bodenarten entspricht nicht der Flächenrepräsentanz, da die Untersuchungen in erster Linie die Erstuntersuchungen für Klärschlammaufbringungsflächen darstellen. Die Bodenart Ton ist daher substratspezifisch unterrepräsentiert, zudem wurden die meisten Untersuchungen im westlichen Landesteil durchgeführt (Überrepräsentanz einiger Landkreise aufgrund von Klärschlammimporten). Insgesamt wurden in der folgenden Tabelle 11.107 Proben berücksichtigt.

 

Tabelle 56: Hintergrundwerte von Metallen für die Nutzungsart Acker

Ackerland

Cd

Cr

Cu

Hg

Ni

Pb

Zn

mg/kg Trockensubstanz Feinboden

Sand (9.157 Proben)

 

 

 

 

 

 

 

50%-Perzentil

0,1

12

13

0,05

7

13

27

90%-Perzentil

0,3

20

18

0,08

10

17

37

Lehm (1.920 Proben)

 

 

 

 

 

 

 

50%-Perzentil

0,1

17

13

0,06

10

13

37

90%-Perzentil

0,3

23

20

0,09

13

19

47

Ton (30 Proben)

 

 

 

 

 

 

 

50%-Perzentil

0,2

39

23

0,09

21

24

72

90%-Perzentil

0,4

58

27

0,11

27

33

93

Quelle: nach Schweder et al. (1996) [1]

 

b) Vorläufige Hintergrundwerte von 7 Spurenmetallen für Flächen der Nutzungsart Grünland des Landes Mecklenburg-Vorpommern. Die Werte stammen aus einer Zahl von 124 Bodenproben. Aufgrund der geringen Anzahl der Proben wurde auf eine weitere Zuordnung der Böden in die Bodenarten Sand, Lehm und Ton verzichtet. Die Daten beziehen sich auf 7 Schwermetalle (Cd, Cu, Pb, As, Se, Sb und Tl), die durch einen Flusssäureaufschluss des Feinbodenanteils <2 mm gewonnen wurden.

 

Tabelle 57: Hintergrundwerte von Metallen für die Nutzungsart Grünland

Grünland

As

Cd

Cu

Pb

Sb

Se

Tl

mg/kg Trockenmasse Feinboden

Anzahl

123

124

123

124

123

121

124

Median

3,4

0,17

7,40

23,6

0,12

0,64

0,5*

90%-Quantil

7,8

0,36

16,5

39,8

0,38

2,6

0,5*

* analytische Bestimmungsgrenze

Quelle: Eigene Darstellung

 

c) Vorläufige Hintergrundwerte von 4 Spurenmetallen in der Humusauflage von Waldflächen. Die Werte wurden auf den BDF-F im Jahre 1986 gewonnen. Sie gelten für anhydromorphe Waldstandorte der Bodentypen Braunerde, Fahlerde und Podsol.

 

Tabelle 58: Hintergrundwerte von Metallen für die Humusauflage von Waldböden

Wald

Cu

Mo

Zn

Pb

mg/kg Trockensubstanz Humus

Anzahl

44

50%-Perzentil

7

1,5

33

56,8

75%-Perzentil

10,6

1,9

40

73

Quelle: LFG

 

d) Vorläufige Hintergrundwerte von Polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen in den Oberböden der Nutzungen Acker, Grünland, Wald sowie in den Auflagen der Waldböden.

 

Tabelle 59: Hintergrundwerte organischer Schadstoffe

Acker

Benzo(a)pyren

16 PAKs nach EPA

 

Grünland

Benzo(a)pyren

16 PAKs nach EPA

A-Horizont

µg/kg TM

 

A-Horizont

µg/kg TM

Anzahl

55

55

 

Anzahl

27

27

Median

23,0

189,0

 

Median

18,5

166,0

90%-Quantil

86,8

820,4

 

90%-Quantil

57,0

665,6

 

 

 

 

 

 

 

Wald

Benzo(a)pyren

16 PAKs nach EPA

 

Wald

Benzo(a)pyren

16 PAKs nach EPA

Auflage

µg/kg TM

 

A-Horizont

µg/kg TM

Anzahl

24

24

 

Anzahl

26

26

Median

29,5

224,0

 

Median

14,0

244,0

90%-Quantil

57,0

480,8

 

90%-Quantil

39,6

616,0

Quelle: Eigene Darstellung

 

 

Vergleich der bisher ermittelten Hintergrundwerte mit Vorsorgewerten der BBodSchV

Die Bodenschutzverordnung gibt folgende Vorsorgewerte für Metalle vor.

 

Tabelle 60: Vorsorgewerte der Bodenschutzverordnung für Metalle

Bodenart

Cd

Cr

Cu

Hg

Ni

Pb

Zn

mg/kg Trockenmasse Feinboden

Sand

0,4

30

20

0,1

15

40

60

Lehm

1

60

40

0,5

50

70

150

Ton

1,5

100

60

1

70

100

200

Quelle: Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV)

 

Vergleichbar sind die unter a) substratspezifisch erhobenen Werte für Ackerflächen. Für die Bodenarten Ton und Lehm sind die unter a) genannten Hintergrundwerte deutlich kleiner als die Vorsorgewerte der BBodSchV. Für die Hauptbodenart Sand hingegen sind bei den 90 %-Quantilwerten die Vorsorgewerte bei Cd, Cu, Hg und Ni nahezu erreicht (Abbildung 17).

 

Abbildung 17: Vergleich der Hintergrundwerte mit Vorsorgewerten


Quelle: Eigene Darstellung

 


Bei genauer Betrachtung fallen die lokalen Hintergrundgehalte aus dem Landkreis Müritz auf, in denen bei über 10 % der Proben für Cd, Cu, Hg, Ni und Zn die genannten Vorsorgewerte erreicht oder überschritten sind.

In einem Fall wie diesem sind vorläufige Hintergrundwerte in einem zweiten Schritt zu überprüfen, ob die Flächenrepräsentanz der Daten gewährleistet ist oder ob nicht ggf. Teilmengen auszugliedern sind z.B. im Sinne des BBodSchG als „Gebiete mit großflächig siedlungsbedingt erhöhten Schadstoffgehalten“. Solche Gebiete sollen aus der Ermittlung von für das Land repräsentativen Hintergrundwerten herausgenommen werden, um spezifische nur für diese Gebiete gültigen Werte zu ermitteln.

 

 

Themen in Bearbeitung

Für 2002 ist vorgesehen, die bereits vorliegenden Daten von Hintergrundgehalten im LUNG auszuwerten und bei statistisch erfolgreicher Auswertung weitere Hintergrundwerte für Mecklenburg-Vorpommern herauszugeben.

·      Ergänzung der Hintergrundwerte der Nutzungsart Acker.

·      Hintergrundwerte der Schwermetalle Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V und Zn jeweils für Lehm, Sand und Moor der Nutzung Grünland.

·      Beginn der Auswertung von anorganischen Spurenmetallen in Unterböden.

·      Weiterführung der Ermittlung von Hintergrundwerten mit dem LFG für die Nutzung Wald.

 

Von der LABO ist geplant, von der Publikation „Hintergrundwerte für anorganische und organische Stoffe im Boden“ im Jahr 2003 eine dritte Auflage herauszugeben, hier sollen auch die für Mecklenburg-Vorpommern neu aufzustellenden Hintergrundwerte einfließen. Grundlage für diese Hintergrundwerte werden unter anderem die Untersuchungsergebnisse von Schweder et al. (2002) sein.

 

Der Schwerpunkt hierbei liegt vorwiegend in den anorganischen Hintergrundwerten, während Hintergrundgehalte für organische Werte erst neu zu erheben sind. Ziel ist es auch hier, für die Auswahl der prioritären Stoffe, landesweite Hintergrundwerte ausweisen zu können, mit denen Böden in bestimmten Belastungssituationen verglichen werden können.

 

Mit dem Landesamt für Forsten und Großschutzgebiete wurde verabredet, in den nächsten Jahren Spurenmetalluntersuchungen für anorganische Hintergrundwerte auf die BDF-F auszudehnen. Für diesen Zweck können bereits vorhandene Archivproben des LFG im Labor des LUNG analysiert und die gewonnenen Daten gemeinsam mit dem umfangreich vorliegenden Datenbestand der BDF-F ausgewertet werden.

 

 



[1] In Schweder et al. (2002) wurden insgesamt 28.980 Proben berücksichtigt, diese Daten sollen Grundlage für die Meldung neuer Hintergrundwerte an die LABO sein (s. unten „Themen in Bearbeitung“).