Conclusions and Recommendations
6. Beschreibung des Transfers vom Boden in die Pflanze und Ableitung einer höchst zulässigen Bodenkonzentration
6.3 Ableitung von höchst zulässigen Bodenkonzentrationen für das Schutzziel menschliche Gesundheit und Qualität von Lebensmitteln
6.3.3 Benzo(a)pyren und weitere PAKs
Die Projektarbeit von A. Nestler, 2000, faßt die Ergebnisse einer umfassenden Literaturre-cherche und –auswertung zur Aufnahme von PAKs über den Pfad Boden-Pflanze folgen-dermaßen zusammen:
- „PAK werden von den meisten Pflanzenarten nicht systemisch aufgenommen. Für die Zucchini konnte eine systemische Aufnahme insbesondere der 4-ring-PAK festgestellt werden. Eine systemische Aufnahme der niedermolekularen PAK wird von [Delschen et al., 1999] jedoch nicht ausgeschlossen. Bei den höhermolekularen PAK
Ben-zo(a)pyren und Dibenzo(a,h)anthracen mit humantoxischem Potential ist der maßgebli-che Transferpfad die direkte Anlagerung von kontaminierten Bodenpartikeln [Delsmaßgebli-chen et al., 1996]
- Eine Aufnahme der PAK ist über den Pfad Luft-Pflanze möglich und häufig werden die PAK-Pflanzengehalte auf Immissionen zurückgeführt [Crößmann et al., 1992;
Hembrock-Heger et al., 1992; Delschen et al., 1996; Kipopoulou et al., 1999; Preußer und Ruholl, 1993].
- Höhere Transferfaktoren bei Bodengehalten im Bereich der Hintergrundwerte scheinen durch die atmosphärische Deposition zustande zu kommen [Hembrock-Heger et al., 1992; Delschen et al., 1996]. Nach [Crößmann et al., 1992] scheinen Transferfaktoren für BaP bis 0,33 mehr von PAK-Depositionen beeinflußt zu sein.
- [Crößmann, 1992] stellte mit zunehmenden Bodengehalten auch eine Zunahme der Pflanzengehalte fest. Hingegen konnte [Heinrich, 1998] keinen Zusammenhang zwi-schen ansteigenden Bodengehalten und den Pflanzengehalten erkennen. Eine Korrela-tion zwischen Bodengehalten und Pflanzengehalten konnte von [Preußer und Ruholl, 1993] ebenfalls nicht festgestellt werden.
- Die Transferfaktoren, die nach den von [Crößmann, 1992] ermittelten Boden- und Pflanzengehalten berechnet wurden, liegen im Pfad Boden-Pflanze zwischen < 0,001 und 0,04. Die von [Trapp et al., 1997] berechneten Transferfaktoren liegen in der glei-chen Größenordnung für Benz(a)pyren, Phenanthren und Fluoranthen. Dieses Ergebnis entspricht in der Größenordnung dem Transferfaktor von 0,01, der für den Übergang Boden-Pflanze in älteren Untersuchungen mit 14C-markierten PAKs ermittelt wurde [Knoche et al., 1995]. [Heinrich, 1998] ermittelte in Gefäßversuchen Transferfaktoren zwischen 0,0001 und 0,13. Die höchsten Transferfaktoren wurden von [Bäulke, 1998]
für Böden im Bereich von Hintergrundwerten ermittelt.
Schlußfolgernd kann aus diesen Ausführungen zusammengefaßt werden, daß aufgrund der Heterogenität im Versuchsdesign sowie insbesondere aufgrund der Überlagerung der Ex-positionspfade eine eindeutige Auswahl von Ergebnissen zur Ableitung der höchst zulässi-gen Bodenkonzentrationen kaum möglich ist.
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Endbericht: Erhebungsuntersuchungen zum Transfer organischer Schadstoffe vom Boden in Nahrungs- und Futter-pflanzen und Ableitung von Prüfwerten nach dem Bundesbodenschutzgesetz
Fazit:
Die alleinige Nutzung von Benzo(a)pyren, für das bereits ein Prüfwert abgeleitet wor-den ist, als Leitsubstanz für alle PAKs wird kontrovers diskutiert. Für die alleinige Nutzung spricht die relativ gute Stabilität des Congeneren-Verhältnisses. Dennoch er-scheint die zusätzliche Betrachtung der Gesamt-PAKs als wünschenswert. Die aktuel-le Datenlage ist jedoch nicht ausreichend, um für einzelne Congenere oder Gesamt-PAKs einen Prüfwert abzuleiten.
Bei Design von Studien zur experimentellen Bestimmung des Transfers von Gesamt-PAKs ist zu berücksichtigen, daß die Verschmutzung voraussichtlich die anderen Be-lastungspfade überlagert.
Aufgrund des Metabolismus im Nutztier ist aus heutiger Sicht die Ableitung eines Prüfwertes für das Schutzziel Futtermittelqualität nicht notwendig.
Die Stoffgruppe der PAKs sollte in einer ad-hoc Arbeitsgruppe der Länder (LABO, StäA 4) vertieft diskutiert werden. Wichtige Zielsetzung der ad-hoc AG ist die Aus-wahl von bereits vorliegenden geeigneten Testergebnissen unter Nutzung von zuvor konsensual entwickelten Kriterien, wobei auch Diskussionen mit den Autoren der verschiedenen Studien stattfinden sollten. Weiterhin sollte die ad-hoc AG zusätzliche Daten, Informationen und Erfahrungen mit der Stoffgruppe akquirieren und bewer-ten,
6.3.4 Chlorbenzol
Folgendes Bild stellt sich für Chlorbenzol auf der Grundlage der vorliegenden wissen-schaftlichen Ergebnisse dar:
Es liegt lediglich eine wissenschaftliche Arbeit vor, die den Transfer von Chlorbenzol aus dem Boden in Pflanzen untersucht. Dabei wurde in Gefäßversuchen die Aufnahme von
14C-Chlorphenol durch Salat, Karotten und Radieschen untersucht. Das Versuchsdesign war so ausgelegt, daß zwischen den Pfaden Boden/Wurzel, Boden/Sproß bzw.
Luft/Wurzel, Luft/Sproß unterschieden werden konnte. Die Ergebnisse zeigen deutlich, daß Chlorbenzol von Pflanzen sowohl über den Boden als auch über die Atmosphäre aufge-nommen werden kann. Dabei stellt die Aufnahme über die Atmosphäre den Hauptpfad dar, was aufgrund der Verflüchtigungsneigung auch erwartet wird. In der Pflanze selbst findet eine Translokation sowohl im Xylem- als auch im Phloemsaft statt.
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Fazit:
Nach jetzigem Kenntnisstand ist keine Ableitung eines Prüfwertes für den Pfad Bo-den-Pflanze notwendig, da die Bodenrelevanz nicht ausreichend bestätigt ist.
Die Substanz sollte jedoch in die Länderumfrage (LABO-Sitzung am 29.1.2002) auf-genommen werden, mit dem Ziel Boden- und/oder Pflanzenrelevanz zu bestätigen o-der abschließend auszuschließen.
6.3.5 DDT
Das Organochlor-Insektizid wurde über viele Jahre hinweg angewandt, ist jedoch in Deutschland inzwischen verboten. Durch die langjährige Nutzung liegen jedoch ausrei-chend – wenn auch zum Teil sehr alte –Freilandstudien vor, die zur Ableitung einer höchst zulässigen Bodenkonzentration genutzt werden können. Die in Anlage C aufgeführten Stu-dien von [Lichtenstein, 1959] sowie von [Wenzel et al., 1994] wurden zur exemplarischen Berechnung der Bodenkonzentrationen herangezogen. Details können dem Anhang C ent-nommen werden.
Die folgende Tabelle faßt Input-Daten und berechnete höchst zulässige Bodenkonzentrati-onen zusammen. Die Mittelwerte für Transferfaktoren beziehen sich auf Boden- und Pflan-zentrockengewicht; ggf. wurde umgerechnet. Die eingesetzte Gleichung entspricht der in Kapitel 6.1 vorgestellten.
Nahrungsmittel Geschätzte Qualität der Studie
Mittelwert Transferfaktor
Anzahl Böden
SFBoden Wassergehalt (%) Berechnete
Bodenkonzen-
Rapssamen Sehr hoch,da viele Daten vorliegen
0,297 > 5 1 20 (gesch.) 0,2
(gesch.) = geschätzt, da in [Souci et al., 2000] keine Angaben vorliegen
Weitere wesentliche Eckpunkte:
Eckpunkt: Wert :
Rückstandshöchstmenge 0,05 mg/kg (für „andere Nahrungsmittel“)
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Eckpunkt: Wert : TRD-Wert 1 µg/kg d (langfristige Aufnahme) Dosis bei Risiko 10-5 0,03 µg/kg d
CELmin/10.000 1,25 µg/kg d (nahezu identisch mit TRD-Wert für nicht-kanzerogene Wirkung)
Rückstandshöchstmenge in zuge-führte Dosis umgerechnet
1 µg/kg d
Gefahrenfaktor nach GvU 10 (nicht kanzerogene Wirkung) Höchstmenge nach FMVO 0,05 mg/kg Futtermittel Gehalte an DDT in Böden
ver-schiedener Nutzungen
siehe getrennt aufgeführte Tabelle Prüfwert Kinderspielflächen 40 mg/kg
Gemessene Gehalte an DDT in verschiedenen Böden:
Nutzung Gehalt an DDT [90. Perzentile; µg ΣDDT/kg TS]
Brandenburg Rheinland-Pfalz Thüringen
Ackerland 213 187 148
Grünland 193 32 84
Wald-Oberboden 195 146 98
Wald-Auflage 1005 414 Rekultivierungsfläche 42
Sonderkulturen 690
Siedlung 320 480 86
Flußaue 279
Garten 678 1541
Straße 263 184 92
Klärschlammfläche 145
Industrie 252 164
Quelle: Dr. F. Möller et al.: Bodennormwerte für das Land Brandenburg: Organische Schadstoffe und Schwermetalle, Endbericht, im Auftrag des LUA Brandenburg (1998)
Wird auf die niedrigste berechnete Bodenkonzentration (für Kartoffen, Rapssamen) ein SFNahrungsmittel = 3 (6 getestete Nahrungsmittel) sowie der Gefahrenfaktor GF = 10 ange-wandt, so erhält man eine
höchst zulässige Bodenkonzentration = 0,7 mg DDT /kg Boden.
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Vergleicht man diesen rein rechnerisch erhaltenen Wert wiederum mit den Prüfwert für den Direktpfad Boden-Mensch (empfindlichste Nutzung Kinderspielfläche; 40 mg DDT /kg Boden), so werden hohe Unterschiede deutlich. Gründe für diese Differenzen werden in Kapitel 6.5 vorgestellt.
Ein Vergleich der berechneten höchst zulässigen Bodenkonzentration mit DDT-Gehalten in Böden – insbesondere in Gartenböden und Böden unter landwirtschaftlicher Nutzung – zeigt, daß in BRB, RP und TH die gefundenen DDT-Gehalten in landwirtschaftlich genutz-ten Böden sowie in Siedlungsböden unterhalb der berechnegenutz-ten höchst zulässigen Boden-konzentration liegen, während die Konzentrationen in gärtnerisch genutzten Böden mit den abgeleiteten Wert identisch sind oder darüber liegen.
Fazit:
Grundsätzlich wird die Betrachtung von DDT zur Ableitung eines Prüfwertes für den Pfad Boden-Pflanze und das Schutzziel menschliche Gesunheit / Nahrungsmittelquali-tät empfohlen.
Die rechnerisch abgeleitete höchst zulässige Bodenkonzentration liegt im Bereich oder etwas oberhalb von gemessenen DDT-Gehalten (90. Perzentile) in Böden unterschied-licher Nutzung – insbesondere landwirtschaftliche und gärtnerische Nutzung – in Brandenburg, Rheinland-Pfalz und Thüringen.
Die höchst zulässige Bodenkonzentration liegt jedoch um einen Faktor von 60 unter-halb des Prüfwertes für den Direktpfad mit der empfindlichsten Nutzung als Kinder-spielfläche (nicht kanzerogene Wirkung betrachtet).
Es wird empfohlen, die Höhe des rechnerisch ermittelten Wertes weiter in Experten-gremien (LABO, StäA 4) zu diskutieren.
6.3.6 DEHP
Der Weichmacher DEHP ist als ubiquitär auftretende Substanz seit einer Reihe von Jahren in der Diskussion hinsichtlich der Bewertung eines möglichen Übergangs Boden-Pflanze respektive Luft-Pflanze. Es wurden eine Reihe von Studien durchgeführt, die von Exsik-kartorversuchen über Gefäßversuchen und Gewächshausstudien bis hin zu Freilandversu-chen reiFreilandversu-chen. Ein direkter und unmittelbarer Vergleich der Ergebnisse dieser Untersuchun-gen ist nicht möglich, da die Frage der Übertragbarkeit von Labor- auf Freilandsituationen mit ihren unterschiedliche Expositionsbedingungen nicht ausreichend geklärt ist. Im ein-zelnen führen die wissenschaftlichen Untersuchungen zu folgenden Schlußfolgerungen:
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Endbericht: Erhebungsuntersuchungen zum Transfer organischer Schadstoffe vom Boden in Nahrungs- und Futter-pflanzen und Ableitung von Prüfwerten nach dem Bundesbodenschutzgesetz
- Exsikkatorversuche wie sie von [Schmitzer et al., 1988 und Kloskowski et al., 1981]
durchgeführt wurden, analysieren auf 14C, so daß eine eindeutige Quantifizierung des Transfers der Ausgangsverbindung nicht möglich ist. Es werden Transferkoeffizienten von 0,1 bis 0,23 bestimmt; jedoch wird durch die Autoren dokumentiert, daß über 50%
des 14C über die Blätter, das heißt über den Luftpfad, aufgenommen werden. Bei Un-tersuchungen von Kördel et al., 1992 mit Mais in Aerosolkammern konnte DEHP nur in den Hüllblättern, jedoch nicht in den eingeschlossenen Maiskolben nachgewiesen werden, was wiederum auf eine Eintrag über die Atmosphäre ohne nennenswerte nach-folgende Translokation in den Pflanzen hindeutet.
- Gewächshausversuche von [Aranda et al., 1989] berechnen auf 14C bezogene Transfer-koeffizienten von 0,03 bis 0,4 je nach Pflanzenteil, Pflanze und Bezugsgröße; aller-dings wird auch dokumentiert, daß kein intaktes DEHP in der Pflanze nachgewiesen werden konnte.
- Freilandstudien von [Kirchmann und Tengsved, 1991] versuchen einen Vergleich von Schadstoffeinträgen durch Stickstoffdünger, Gülle und Klärschlämme sowie den Ein-fluß durch Eintrag durch die Atmosphäre abzuklären. Hier kann nur eine Aufnahme von 0,1 – 0,2 % des ursprünglich applizierten DEHP festgestellt werden; exakte Anga-ben zur anfänglichen Bodenkonzentration liegen nicht vor, so daß ein Transferfaktor nicht quantifiziert werden kann.
- Darüber hinaus ist in einem Tagungsband der DECHEMA die Schlußfolgerung doku-mentiert, daß die Hauptbelastung von oberirdischen Pflanzenteilen mit DEHP vor-nehmlich auf nahe Emittenten und anschließende Deposition zurückzuführen ist.
Die bisher durchgeführten Studien sind heterogen bezüglich ihres Versuchsdesigns sowie der dokumentierten Informationen, so daß hier allgemeingültige Transferfaktoren nicht be-rechnet werden. Häufig wird als Bezugsgröße ausschließlich radioaktiv markiertes 14C - ohne chemische Analytik - angegeben, was für die Ableitung von höchst zulässigen Bo-denkonzentrationen nicht als ausreichend angesehen werden kann.
Fazit:
Alle Versuche deuten darauf hin, daß die Hauptmenge an DEHP über den Luftpfad eingetragen wird und keine ausgeprägte anschließende Translokation in der Pflanze stattfindet.
Bei Betrachtung von Klärschlamm als zu prüfender Matrix dürfte DEHP eine Rolle spielen wohingegen die Bodenrelevanz wahrscheinlich nicht gegeben ist.
Die Substanz sollte jedoch in die Länderumfrage (LABO-Sitzung am 29.1.2002) auf-genommen werden, mit dem Ziel ein Auftreten in Altlasten zu bestätigen oder
auszu-90
Endbericht: Erhebungsuntersuchungen zum Transfer organischer Schadstoffe vom Boden in Nahrungs- und Futter-pflanzen und Ableitung von Prüfwerten nach dem Bundesbodenschutzgesetz
schließen, um dann entsprechende anschließende Schlußfolgerungen ziehen zu kön-nen.