Bewertung der Ergebnisse hinsichtlich des Bodenschutzes

Hinsichtlich der Gefährdung des Bodens und des Grundwassers aufgrund zunehmender Emissionen von Schadstoffen wurde 1998 das Bundes-Bodenschutzgesetz zum Schutz vor schädlichen Bodenveränderungen und zur Sanierung von Altlasten verabschiedet. Es hat die „nachhaltige Sicherung oder Wiederherstellung der Funktionen des Bodens“ (BBodSchG 1998) zum Ziel. Für die Untersuchung und Bewertung von Verdachtsflächen, altlastenver-dächtigen Flächen, schädlichen Bodenveränderungen und Altlasten sowie für die Anforde-rungen an die Probennahme, Analytik und Qualitätssicherung wurde weiterhin die Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV 1999) erlassen. Sie dient der Bewertung der Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen anhand von Prüfwerten, Maßnahmen-werten und VorsorgeMaßnahmen-werten für die drei Wirkungspfade Boden-Mensch, Boden-Nutzpflanze und Boden-Grundwasser. Die Bodenschutzverordnung unterscheidet zwischen einer orien-tierenden Untersuchung und einer Detailuntersuchung unter Zuhilfenahme der Prüf- und Maßnahmenwerte im Anhang der Verordnung. In der orientierenden Untersuchung wird auf Grundlage der ersten Messergebnisse festgestellt, ob ein hinreichender Verdacht bezüglich einer schädlichen Bodenveränderung oder Altlast besteht. Daraufhin sollen im Falle eines positiven Ergebnisses Detailuntersuchungen vertiefend zur Gefährdungsabschätzung mit-tels Feststellung von Menge und Verteilung der Schadstoffe sowie ihrer Mobilisierbarkeit, Ausbreitungsmöglichkeiten und Aufnahme von Lebewesen dienen. Über Detailuntersuchun-gen zu Gesamtgehalten und eluierbaren Anteilen kann eine Sickerwasserprognose gestellt werden, die „die von einer Verdachtsfläche ... ausgehenden oder ... zu erwartenden Schad-stoffausträge über das Sickerwasser in das Grundwasser, unter Berücksichtigung von Kon-zentrationen und Frachten und bezogen auf den Übergangsbereich von der ungesättigten zur wassergesättigten Zone“ abschätzt (§ 2 Nr. 5, BBodSchV 1999).

Für die Schwermetallgesamtbelastung des Vilstales werden zur Gefährdungsabschätzung nach Durchführung der Detailuntersuchung die Maßnahmenwerte des Bundes-Bodenschutz-gesetzes (BBodSchG § 8, Abs. 1, Satz 2, Nr. 2, 1998) für den Schadstoffübergang Boden-Nutzpflanze auf Grünlandflächen gemäß Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV 1999) herangezogen. Sie sind lediglich für Blei und Arsen mit 1200 mg/kg und 50 mg/kg TM Feinboden, ermittelt im Königswasseraufschluss, angegeben und sind definiert als „Werte für Einwirkungen oder Belastungen, bei deren Überschreiten unter Berücksich-tigung der jeweiligen Bodennutzung in der Regel von einer schädlichen Bodenveränderung oder Altlast auszugehen ist und Maßnahmen erforderlich sind“ (BBodSchG 1998). Für Zink

Bewertung der Ergebnisse hinsichtlich des Bodenschutzes 93

existiert kein derartiger Wert. Die Maßnahmenwerte gelten jeweils für eine Beprobungs-tiefe von 10 cm. Zwischen 10-30 cm gelten die 1,5fachen Werte, das heißt, die Maßnah-menwerte sind somit eigentlich nur auf die Detailproben der aAh oder aAp-Horizonte und mit Einschränkungen auf die Meterproben 0-100 cm anwendbar. Da sich die Kontaminatio-nen jedoch über die gesamte Tiefe der Profile erstrecken, sind in Tabelle 7 dennoch alle Meter- sowie Detailproben bis 5 m Tiefe zusammengefasst, die den Maßnahmenwert der BBodSchV (1999) überschreiten.

Tab. 7: Bewertung der Blei- und Arsenkontamination des Wirkungspfades Boden-Nutzpflanze auf Basis der Maßnahmenwerte gemäß BBodSchV (1999)

Meterproben Horizontproben

Pb As Pb As

Maßnahmenwert [mg/kg] 1200 50 1200 50

Anzahl Proben > NWG 660 657 1692 167

Anzahl Proben > Maßnahmenwert 28 1 112 19

Anteil an Gesamtzahl der Proben [%] 4,2 0,2 6,6 11,4 mittlere Abweichung [mg/kg] 3041,0 0,7 3381,6 86,8

Es ist festzuhalten, dass im Mittel ca. 5 % der Proben den Maßnahmenwert für Blei nach BBodSchV (1999) überschreiten, und zwar im Durchschnitt um über 3000 mg/kg. Bei An-wendung der Maßnahmenwerte lediglich für die Proben von 0-10 cm, wie es die Verordnung vorsieht, ergibt sich ein prozentualer Anteil der den Grenzwert überschreitenden Proben von 23,3 % (35 von 150 Proben aus A-Horizonten). Der Anteil der Meterproben des ersten Me-ters, deren Bleigehalte über dem Maßnahmenwert liegen, beläuft sich auf 17,4 % (25 von 144 Proben). Daher hat sich nach BBodSchV (1999) der Verdacht einer Altlast erhärtet.

Die Durchführung geeigneter Sanierungsmaßnahmen nach § 2 Abs. 7 oder 8, BBodSchG (1998) ist unumgänglich. Die Werte für Arsen sind trotz eines Anteils von 11,4 % der Ho-rizontproben über dem Maßnahmenwert von 50 mg/kg vernachlässigbar. Die erhöhten Ar-sengehalte wurden mittels FPRFA gemessen, liegen aber nur knapp oberhalb der Nach-weisgrenze des Gerätes und sind daher fehlerbehaftet. Die Messung der in Königswasser aufgeschlossenen Meterproben bestätigt, dass lediglich in einem einzigen Fall der Maßnah-menwert überschritten wird.

Für die Eluate werden zur Grundwassergefährdungsabschätzung die Prüfwerte zur Beur-teilung des Wirkungspfades Boden-Grundwasser (BBodSchG § 8, Abs. 1, Satz 2, Nr. 1,

1998) verwendet. Dabei sind die Eluatkonzentrationen in µg/l angegeben, welche ohne Um-rechnung auf die Trockenmasse direkt in den Elutionslösungen ermittelt wurden. Prüfwerte sind definiert als „Werte, bei deren Überschreiten unter Berücksichtigung der Bodennutzung eine einzelfallbezogene Prüfung durchzuführen und festzustellen ist, ob eine schädliche Bo-denveränderung oder Altlast vorliegt“ (BBodSchG 1998). Die Prüfwerte beziehen sich auf die gleichen Probentiefen wie die Maßnahmenwerte und betragen für Blei 25 µg/l, für Zink 500 µg/l und für Arsen 10 µg/l. Sie gelten gemäß BBodSchV (1999) für den Übergang der ungesättigten zur gesättigten Bodenzone und sind somit im Vilstal neben der Einschrän-kung der Probennahmetiefe auch aufgrund des Flurabstandes nur für den obersten Meter bzw. bei den horizontbezogenen Proben für die Oberböden anwendbar.

Tab. 8: Bewertung der Schwermetallkontamination des Wirkungspfades Boden-Grundwasser auf Basis der Prüfwerte gemäß BBodSchV (1999)

Meterproben Horizontproben

Pb Zn As Pb Zn As

Prüfwert [µg/l] 25 500 10 25 500 10

Anzahl Proben > NWG 668 679 556 51 51 48

Anzahl Proben > Prüfwert 153 28 71 24 9 11

Anteil an Gesamtzahl der Proben [%] 23,1 4,2 12,8 47,1 17,7 22,9 mittlere Abweichung [µg/l] 94,3 725,4 8,3 186,9 882,0 17,3

Tabelle 8 zeigt die Gegenüberstellung der Eluatgehalte mit den Prüfwerten nach BBodSchV (1999) für die meter- und horizontbezogenen Proben. Demzufolge liegen 23,1 % der Meter-proben über dem Blei-Prüfwert für den Wirkungspfad Boden-Grundwasser. Für Zink sind es 4,2 %, für Arsen 12,8 %. Dadurch, dass es sich bei den Horizontproben um Material aus vier stark belasteten Bohrkernen handelt, sind die Werte entsprechend höher mit 47,1 % für Blei, 17,7 % für Zink und 22,9 % für Arsen. Unter Berücksichtigung der Probennahmetiefe und des Flurabstandes, das heisst unter alleiniger Bewertung der Proben des obersten Meters bzw. des Oberbodens für die Berechnung, ergeben sich prozentuale Anteile der überschrit-tenen Prüfwerte von 100 % für Blei sowohl in den A-Horizonten als auch in den Proben des obersten Meters mit mittleren Abweichungen von 60-70 µg/l. Zink und Arsenkonzentrationen oberhalb der Prüfwerte sind in den Oberböden nicht enthalten. Die Meterproben von 0-1 m, die die Prüfwerte nach BBodSchV (1999) überschreiten, weisen Anteile von 3,3 % für Zn (5 von 150 Proben) und 2,1 % für As (3 von 140 Proben) mit mittleren Abweichungen von 500 µg/l und 4 µg/l auf. Auch hier wird deutlich, dass die Prüfung der Untersuchungsfläche

Bewertung der Ergebnisse hinsichtlich des Bodenschutzes 95

auf eine mögliche Kontamination des Grundwassers unbedingt erforderlich ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Grundwasser nicht untersucht.

6.2.1 Sickerwasserprognose

Die Kontaminationsgefahr für das Grundwasser kann nach BBodSchV (1999) über die Sicker-wasserprognose abgeschätzt werden. Ein bundesweit einheitliches Verfahren gibt es bislang nicht. „Insbesondere die Maßgaben zur Ermittlung der Schadstofffreisetzung aus Böden, so-wie die Beurteilung des Rückhaltevermögens der ungesättigten Zone lassen einen breiten Interpretationsspielraum zu“ (LABO 2003a: 4). Allerdings haben verschiedene Landesäm-ter und Arbeitsgruppen bereits Arbeitshilfen zu Sickerwasserprognosen herausgegeben. Sie basieren im Regelfall auf Untersuchungsergebnissen und gutachterlichen Bewertungen der rein argumentativ erläuterten Sickerwasserprognose (LUWG RLP 2001, Bay. LfW 2001, LABO 2003a, LUA NRW 2003, BLA-GEO 2004). Der Begriff ‚Prognose‘ erklärt bereits, dass die Abschätzung der derzeitigen oder zukünftigen Sickerwasserkonzentration an Schwer-metallen nur näherungsweise erfolgen kann, und deshalb genaue Konzentrationsangaben auf mehrere Dezimalstellen nicht notwendig sind. Für die Sickerwasserprognose ist daher die Aussage, ob eine Prüfwertüberschreitung zu erwarten ist, ausreichend. Neben den in dieser Arbeit bereits durchgeführten Schritten der Bestimmung der Gesamt- und Eluatgehal-te ist nun noch die Schutzfunktion der ungesättigEluatgehal-ten Zone in Form des RückhalEluatgehal-tevermögens und der Abbauprozesse der Schwermetalle zu berücksichtigen (Abb. 28). Die Schutzfunk-tion hängt unter anderem von der Mächtigkeit der unbelasteten Grundwasserüberdeckung und damit von der Verweilzeit des Sickerwassers ab. Ebenso spielen die Sickerwasserra-te, die Durchlässigkeit und die Sättigungsverhältnisse des Bodens, das strömungswirksame Porenvolumen, einhergehend mit der Bodenart, der Ton- und Humusgehalt, die Textureigen-schaften (Makroporen, Inhomogenitäten), die Milieubedingungen sowie Rückhalteprozesse (Sorption, Filterung, Fällung, Fixierung) und die Abbaubarkeit der Schadstoffe eine Rolle (LABO 2003a). Die freisetzbare Schadstoffmenge wurde bereits in den S4-Elutionen be-stimmt. Allerdings sind die gemessenen Schwermetallkonzentrationen wesentlich von den Versuchsbedingungen des Elutionsverfahrens abhängig. Aus dem Verhältnis des eluierba-ren Schadstoffgehaltes zum Gesamtgehalt der Bodenprobe können weitere Schlüsse auf die Freisetzbarkeit unter den jeweiligen Versuchsbedingungen gezogen werden (LUWG RLP 2001). Relevant sind vor allem das Mengenverhältnis Boden-Wasser, der pH-Wert, die Verweilzeit und die mechanische Beanspruchung bei der Elution.

Die Länderarbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO 2003a) und das Landesamt für Um-weltschutz und Gewerbeaufsicht Rheinland-Pfalz (LUWG RLP 2001) halten Vorgaben be-reit, mit Hilfe derer die einzelnen Parameter ermittelt werden können. So wird die Mächtig-keit der unbelasteten Grundwasserüberdeckung als gering eingestuft, wenn sie weniger als 2 m beträgt. Sie trägt zur Schutzfunktion des Bodens bei, da sie großen Einfluss auf die Verweildauer der Schadstoffe in der ungesättigten Bodenzone hat. Gemeint ist das Locker-gestein, das den Raum zwischen der Unterkante des verunreinigten Bodenbereiches und der Grundwasseroberfläche bei Grundwasserhöchststand einnimmt.

Abb. 28: Sickerwasserprognose auf Basis von Bodenuntersuchungen bei orien-tierenden Untersuchungen (verändert nach LABO 2003a)

Die Sickerwasserrate entsteht infolge Infiltration des Niederschlags in den Boden und wird in erster Linie von der klimatischen Wasserbilanz beeinflusst, die gegeben ist durch

Nie-Bewertung der Ergebnisse hinsichtlich des Bodenschutzes 97

derschlag, Versiegelung oder Bewuchs der Flächen sowie durch das Relief. Je geringer die Sickerwasserrate, desto länger ist die Verweilzeit des Wassers in der ungesättigten Zone.

Sorptionsprozesse können stärker wirksam werden und damit den Schwermetalleintrag in das Grundwasser verringern.

Die Durchlässigkeit des Bodens hängt im Wesentlichen von der Korngröße und Kornform ab.

Bei überwiegend schluffigen Schichten kann sie als ‚mittel‘ angenommen werden. In Tonen ist sie in der Regel gering, kann aber stark ansteigen, wenn Trockenrisse als präferenzielle Fließbahnen in Erscheinung treten.

Das Sorptionsvermögen des Bodens richtet sich nach dem Gehalt an Tonmineralen, dem Anteil an Sesquioxiden und organischer Substanz. Bei einem Gehalt an organischem Koh-lenstoff von mehr als 2 % ist gerade bei Schwermetallen mit einer hohen Affinität zu or-ganischer Substanz (wie beim Blei) die Schutzfunktion des Bodens recht hoch. Der Abbau der Schadstoffe spielt eher bei organischen Stoffen eine Rolle und findet bei Schwerme-tallen nicht statt. Das Rückhaltevermögen eines Bodens für Schadstoffe kann auch über die Mächtigkeit der unbelasteten Grundwasserüberdeckung abgeschätzt werden, da es ver-nachlässigbar ist, wenn die Mächtigkeit gering ist. Sofern Daten aus Elutionsverfahren vor-liegen, können diese auch direkt mit den Prüfwerten der BBodSchV (1999) vergleichen wer-den. Nach Angaben des Bayerischen Landesamtes für Wasserwirtschaft (Bay. LfW 2001) ist der Gefahrenverdacht einer Grundwasserkontamination bereits hinreichend erhärtet, sobald auch nur ein Messwert der Eluatgehalte den Prüfwert nach BBodSchV (1999) überschreitet.

In der Summe kann für das nördliche Vilstal die Schutzfunktion der ungesättigten Boden-zone als sehr gering eingestuft werden, da die Mächtigkeit der unbelasteten Grundwasser-überdeckung sehr gering ist, zumal der Flurabstand bereits weniger als 2 m beträgt. Eine Versiegelung liegt nicht vor, daher ist die Sickerwasserrate recht hoch. Die Durchlässigkeit des Untergrundes ist bei Mittelung aller Bodenarten auf Schluff als ‚mittel‘ einzustufen. Ta-belle 9 lässt aus dieser Erkenntnis, zusammen mit den Ergebnissen der Gesamtgehalts-und Elutionsmessungen der Schwermetalle eine Gefährdungsabschätzung für das GrGesamtgehalts-und- Grund-wasser zu.

Beim Vergleich der Eluatgehalte mit den Prüfwerten nach BBodSchV (1999) liegen die pro-zentualen Anteile der Meterproben des ersten Meters, die in der Regel größtenteils noch in der wasserungesättigten Bodenzone liegen, für Blei bei 47 % über den Prüfwerten. Da Blei in der Regel immobil im Boden fixiert ist, ist dieser Wert sehr hoch einzuschätzen. Auch die 18 % und 23 % für Zink und Arsen (Kap. 6.2) liegen im mittleren bis hohen Bereich.

Die Mobilität der Schadstoffe ist demnach ‚hoch‘. Die Schutzfunktion der ungesättigten Bo-denzone wurde bereits als ‚gering‘ eingestuft, da ihre Mächtigkeit weniger als 2 m beträgt.

Die Schadstoffgehalte im Boden werden nach dem Landesamt für Umweltschutz und Ge-werbeaufsicht Rheinland-Pfalz (LUWG RLP 2001) in die Kategorien ‚sehr hoch‘, ‚hoch‘ und

‚gering‘ eingeteilt, je nachdem, ob sie die Beurteilungswerte, die für Blei bei 500 mg/kg, für Zink bei 1000 mg/kg und für Arsen bei 60 mg/kg liegen, um das Mehrfache überschreiten, ihnen in etwa entsprechen oder sie unterschreiten. Daraus ergeben sich drei verschiedene Beurteilungen für Blei, Zink und Arsen im nördlichen Vilstal. Die Bleigehalte überschreiten den Wert von 500 mg/kg häufig um das Mehrfache, die Arsengehalte entsprechen ungefähr den 60 mg/kg und die Zinkgehalte liegen komplett unter 1000 mg/kg. Folglich können die Ka-tegorien ‚sehr hoch‘ dem Blei, ‚hoch‘ dem Arsen und ‚gering‘ dem Zink zugeordnet werden.

Bei Vergleich der Ergebnisse mit Tabelle 9 ist für Blei und Arsen eine Grundwassergefähr-dung wahrscheinlich, bei Zink zu erwarten. Das Resultat deckt sich erwartungsgemäß mit der Bewertung der Prüfwertüberschreitungen der einzelnen Elemente in Tabelle 8 (S. 94).

Tab. 9: Sickerwasserprognose – Abschätzung der Grundwassergefährdung auf-grund von orientierenden Bodenuntersuchungen (LUWG RLP 2001)

Mobilität der Schutzfunktion der Schadstoffgehalte

Grundwasser-Schadstoffe ungesättigten im Boden gefährdung

Bodenzone

hoch nicht relevant sehr hoch oder hoch wahrscheinlich

gering zu erwarten

mittel gering sehr hoch oder hoch wahrscheinlich

gering zu erwarten

mittel sehr hoch wahrscheinlich

hoch oder gering zu erwarten hoch sehr hoch oder hoch zu erwarten

gering nicht zu erwarten

gering gering sehr hoch wahrscheinlich

hoch zu erwarten

gering nicht zu erwarten mittel oder hoch sehr hoch zu erwarten

hoch oder gering nicht zu erwarten

Potentielle Gefährdung der Umwelt bei natürlicher oder künstlicher Flusslaufverlagerung 99

6.3 Potentielle Gef ¨ahrdung der Umwelt bei nat ¨urlicher oder k ¨unstlicher