umwelt-online: Methoden und Maßstäbe zur BBodSchV (8)

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3.7 Schwermetalltransfer Boden/Pflanze

Datengrundlage für die Auswertungen zum Schwermetalltransfer Boden/Pflanze ist die Datenbank "TRANSFER" beim UBA, in die zu dem bereits enthaltenen Datenbestand im Rahmen der Arbeit der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz weitere, umfangreiche Daten der Länder eingestellt wurden (u. a. Daten des 1995 durchgeführten länderübergreifenden Untersuchungsprogramms [LABO-ad-hoc-AG Schwermetalltransfer Boden/Pflanze, 1995]).

Die Datenbank TRANSFER enthält z. Zt. ca. 320.000 Datenpaare Boden/Pflanze ², die sich aus Kombinationen von ca. 120 Pflanzenarten bzw. -teilen und verschiedenen Bodenextraktionsmitteln ergeben. Zum Teil existieren, zu einem Pflanzenergebnis mehrere zugehörige Bodenuntersuchungsergebnisse (Anwendung verschiedener Extraktionsmittel an der gleichen Bodenprobe).

Die Auswertung der Datenbank wurde mit fachlicher Begleitung durch die LABO im Auftrag des UBa durchgeführt (Knoche et al., 1997). Als Bodenextraktionsmethode wird Königswasser berücksichtigt, weil es bislang in weiten Bereichen als Extraktionsmittel bei der Untersuchung der Schwermetallbelastung von Böden eingesetzt wird und infolgedessen dazu in der Datenbank TRANSFER ein umfangreicher Datenbestand vorliegt. Darüber hinaus ist es insbesondere bei Pflanzenarten/-teilen, bei denen mit einer nennenswerten Schadstoffbelastung über die Verschmutzung mit belastetem Bodenmaterial zu rechnen ist (insbesondere Grünlandaufwuchs), sinnvoll, die Transferbetrachtungen auf Basis der königswasserextrahierbaren Gehalte ³ durchzuführen. Bei den Transferauswertungen auf Basis der Königswasser-Extraktion ist zusätzlich der Einfluß mobilitätsbestimmender Bodenparameter (pH, C_org, Tongehalt) zu beachten.

Die Ammoniumnitrat-Extraktion wird herangezogen, weil sie die leicht pflanzenverfügbaren Schwermetallfraktionen des Bodens erfaßt, und damit eine Abschätzung des Schwermetalltransfers Boden/ Pflanze (systemische Aufnahme über die Wurzeln) eher ermöglicht als die mittels Königswasser erfaßten Schwermetallgehalte. Zu weiteren Gesichtspunkten der Anwendbarkeit der Ammoniumnitrat-Extraktion wird auf die DIN 19730 verwiesen.

Aus dem zur Ableitung von Prüf- oder Maßnahmenwerten herangezogenen Datenbestand werden alle Datensätze entfernt, die aus Versuchen mit künstlicher Schadstoftbelastung des Bodens (insbesondere durch Zusatz von wasserlöslichen Schwermetallsalzen) und/oder aus Gefäßversuchen stammen. Die Auswertung zieht nur Daten aus realistischen Freilanduntersuchungen heran. Sie wird in Form von Regressionsberechnungen vorgenommen. Abhängige Variable ist die jeweilige Schwermetallkonzentration in der Pflanze (TM), unabhängige Variable die Schwermetallkonzentration im Boden. In die Auswertung werden nun Werte aufgenommen die oberhalb der jeweils angegebenen Bestimmungsgrenzen liegen. Die Daten werden grundsätzlich in logarithmierter Form verrechnet.

Bei den Auswertungen zur Grünlandnutzung werden die Regressionsberechnungen außer mit den Original-Pflanzendaten auch mit rechnerisch korrigierten Pflanzendaten durchgeführt. Dem liegt die Überlegung zugrunde, daß die in Feldversuchen und -erhebungen gewonnenen Daten zur Schwermetallbelastung des Grünlandaufwuchses den unter der realen Nutzung gegebenen Schwermetalltransfer Boden/Pflanze/Nutztier tendenziell unterschätzen. In der Realität wird dieser Schwermetalltransfer nämlich über die unvermeidbare Verschmutzung des Futters bei der Beerntung bzw. die direkte Bodenaufnahme der Weidetiere nicht unwesentlich erhöht. Nach einer Literaturauswertung (Böcker et al., 1995) ist von einer unvermeidbaren Verschmutzung bzw. Bodenaufnahmerate mindestens im Bereich von 2-4 % bezogen auf die Futtertrockenmasse auszugehen; Die rechnerisch korrigierten Daten werden daher derart errechnet, daß zu den tatsächlich gemessenen Pflanzenkonzentrationen 3 % der königswasserlöslichen Schwermetallkonzentration des jeweils zugehörigen Bodens addiert wurden.

Die Regressionsgleichung zeigt die statistische Beziehung zwischen Boden- und Pflanzenkonzentrationen. Als Schätzintervall wird zusätzlich das 60 %-Konfidenzintervall der Einzelwerte (Wertepaare Böden/Pflanze) berechnet (das heißt, daß ca. 20 % der Werte oberhalb des oberen und ca. 20 % der Werte unterhalb des unteren Konfidenzintervalles vorzufinden sind). Bei einer gegebenen höchstzulässigen Pflanzenkonzentration wird damit abgeschätzt (prognostiziert), bei welcher Bodenkonzentration 20, 50 oder 80 % der Pflanzen die zulässige Konzentration überschreiten.

Mit den berechneten Regressionsbeziehungen sind aussagekräftigere Abbildungen des Boden-Pflanze-Transfers möglich als mit den herkömmlicherweise angegebenen Transferfaktoren, weil die Transferfaktoren auch stark von der Bodenkonzentration abhängen (sehr geringe Bodenkonzentration und geringe Pflanzenkonzentration = hoher Transferfaktor; sehr hohe Bodenkonzentration und hohe Pflanzenkonzentration = geringer Transferfaktor); sie weisen keinen konstanten linearen Verlauf auf. Deshalb werden in Einzelstudien je nach Konzentrationsbereich sehr unterschiedliche Transferfaktoren ermittelt.

In den nachstehenden Tabellen sind die für die Ableitung von Prüf- oder Maßnahmenwerten berücksichtigten Ergebnisse der statistischen Auswertungen zusammengefaßt. Die Einzelergebnisse der durchgeführten Auswertungen sind gesondert veröffentlicht (Knoche et al., 1997).

Tabelle 11: Ergebnisse der Auswertungen der Datenbank TRANSFER zu Ackerbau, Erwerbsgemüsebau, Klein- und Hausgärten; für Cd und Pb errechnete Bodenwerte in µg/kg; AN = Ammoniumnitrat-Extrakt, KW = Königswasser-Extrakt; B = Bestimmtheitsmaß; zusammengefaßt aus Knoche et al. (1997),