Einfluss von Polyethylenkontakt

Die systematische und breit angelegte Literaturrecherche ergab keinen einzigen Quellen-hinweis, welcher die Bodenkontamination mit PAK und PCB durch den Kontakt mit Poly-ethylen betraf.

Zur Relevanzabklärung möglicher Kontaminationen von Bodenproben mit PAK und PCB durch den Kontakt mit Polyethylen (Plastiksäcke) dienten folgende Annahmen:

- Das Fassungsvermögen eines Plastiksacks zum Transport der feldfrischen Bodenproben beträgt rund 1 kg TS.

- Das Taragewicht eines Plastiksacks zum Probentransport ist knapp 10 g.

- Als Relevanzkriterium für eine Kontamination bei Routineuntersuchungen wird von 1/100 der tiefsten gesetzlich festgelegten Schwellenwerte der VBBo (1998) ausgegangen:

0.01 mg/kg bei PAK, 0.002 mg/kg bei Benzo(a)pyren und 0.001 mg/kg bei PCB.

Auf das Taragewicht eines Plastiksacks bezogen, müsste dieser demzufolge 1 ppm PAK, 0.2 ppm Benzo(a)pyren und 0.1 ppm PCB an die Bodenprobe abgeben, um die oben auf-geführten Kontaminationswerte zu erreichen. Diese Konzentrationen sind unrealistisch hoch.

Die maximal möglichen Kontaminationswerte müssen deshalb bedeutend tiefer liegen und werden für Routineuntersuchungen als irrelevant beurteilt. Allerdings können noch andere organische Verbindungen an die Bodenprobe abgegeben werden. Zu nennen sind die als Weichmacher verwendeten Phtalate, welche angeblich die PAK- und PCB-Messungen stö-ren können. Deshalb war die nachfolgende experimentelle Abklärung angezeigt.

3 EXPERIMENTELLE ABKLÄRUNG

Mit der experimentellen Abklärung wurden die Ergebnisse der Vorabklärungen für Routine-untersuchungen überprüft. Zusätzlich wurden häufig verwendete Plastikeimer aus Polypro-pylen als mögliche PAK- und PCB-Kontaminationsquellen untersucht.

3.1 Material und Methoden

Zwei Bodenproben der Standorte Witzwil (Probe A) und Zielebach (Probe B/C) mit angeblich messbaren PAK- und PCB-Kongeneren wurden bei 25^oC schonend im Ofen mit Umluft ge-trocknet und durch sorgfältiges Zerdrücken und Sieben bis zur Kornfraktion von < 2mm auf-bereitet. Entnahme, Transport und Vorbereitung der Proben erfolgten ohne jeglichen Kunst-stoffkontakt. Für die repräsentative Probenteilung wurde ein Riffelteiler verwendet.

Für die Kontaminationsabklärung wurden folgende Kunstoffe verwendet:

- Industrie-Eimer Polypropylen (PP), naturfarbig, Art. 0700 Semadeni AG, Ostermundigen.

- Kordelzugbeutel aus Weich-Polyethylen (PE-LD), transparent mit weissem Beschrif-tungsfeld.

Die einzelnen Untersuchungsschritte sind im Versuchsplan festgehalten (Figur 2). Die bei-den Bobei-denproben wurbei-den in vierfacher Wiederholung wie folgt behandelt:

• Nur Trocknung bei 25°C im Ofen mit Umluft => Referenzproben (A1, B1)

• Zusätzlich ausglühen bei 700°C zur Zerstörung aller PAK und PCB => Kontaminations-Referenzprobe (C)

• Nach Trocknen bei 25°C wiederbefeuchten und bei 40°C im Ofen mit Umluft trocknen =>

Routinetrocknung 40°C (A2, B2)

• Nach Trocknen bei 25°C wiederbefeuchten, in Plastiksäcken bei Zimmertemperatur 24 Stunden lagern und Säcke mit Probeninhalt 3 Minuten intensiv durchkneten => Poly-ethylenkontamination (A3, B3, C3)

• Nach Trocknen bei 25°C wiederbefeuchten und in Plastikeimer 3 Minuten intensiv um-rühren => Polypropylenkontamination (A4)

Jede der 9 Versuchsvarianten (A1 bis C3) in vierfacher Wiederholung (I–IV) ergaben insge-samt 36 Laborproben, in denen die Gehalte der in der VBBo (1998) genannten 16 PAK-Kongeneren und 7 PCB-Isomere analysiert wurden.

Zur Analyse wurden je 10g der Laborproben zusammen mit Na2SO4 vermörsert und in ein Head-space Vial überführt. Nach Zugabe der Wiederfindungslösung (Naphtalin deuteriert, Antharacen deuteriert) und Zugabe eines Lösungsmittelgemischs wurde im Ultraschallbad (jeweils 2x2 h geheizt) und durch Schütteln (12 h) extrahiert. Die Probenextrakte wurden durch einen Papierfilter in einen Rundkolben filtriert. Die klaren Extrakte wurden am Rota-vapor auf wenige ml eingeengt. An den Probeextrakten wurde kein Clean-up durchgeführt.

Die aufkonzentrierten Extrakte wurden mit Lösungsmittel auf 10 ml gebracht. Je gleiche Vo-lumina an Probe- und Standardlösungen wurden mit der internen Standardlösung (Einspritz-standard, HDSN) versetzt. Die Messungen der Probe- und Standardlösungen erfolgte nach splitloser Injektion gaschromatographisch (Säule: J&W DB-5MS 30m * 0.25mm * 0.25 µm).

Die Messungen der PAK- und PCB-Kongeneren erfolgten jeweils separat (zwei verschie-dene Programme). Die Detektion erfolgte im „SIM mode“ (HP-MSD 5971). Die Auswertung geschah über die Peakhöhen, die mit dem Einspritzstandard korrigiert wurde. Die Wiederfin-dung der deuterierten PAK-VerbinWiederfin-dungen wurde berechnet. In einem Probenaliquot wurde die Trockensubstanz (TS) bei 105^oC bestimmt und bei der Resultatangabe berücksichtigt.

Die Bestimmungsgrenzen (<Werte) waren bei den PAK-Kongeneren durchwegs <3 ppb und bei den PCB-Isomeren <1 ppb, mit Ausnahme von <2 ppb bei PCB-28.

Bei der Versuchsauswertung galt ein Trocknungs- oder Kontaminationseinfluss als signifi-kant, wenn sich beim Vergleich von Versuchsvarianten die Spannen der Vierfachanalysen nicht überlappten. Dies entspricht einer Irrtumswahrscheinlichkeit (α) von 2.9%.

13 Fig. 2: Versuchsplan zur Abklärung des Einflusses von Trocknungstemperatur undKunststoff-Kontakt auf PAK- und PCB-Analysen in Bodenproben.

PAK + PCB Analysen

Probe dreiteilen

Teilprobe halbieren Teilprobe halbieren

Bei 700°C ausglühen Teilprobe

Probe Witzwil: bei 25°C trocknen, Probenahme u. Aufarbeitung ohne

Kunststoff-Kontakt

Probe Zielebach: bei 25°C trocknen,

Probenahme u. Aufarbeitung ohne Kunststoffkontakt

In

PAK + PCB Analysen

Probe dreiteilen

Teilprobe halbieren Teilprobe halbieren

Bei 700°C ausglühen Teilprobe

Probe Witzwil: bei 25°C trocknen, Probenahme u. Aufarbeitung ohne

Kunststoff-Kontakt

Probe Zielebach: bei 25°C trocknen,

Probenahme u. Aufarbeitung ohne Kunststoffkontakt

In

3.2 Ergebnisse und Diskussion

Die experimentellen Ergebnisse für PAK sind in Figur 3 und jene für PCB in Figur 4 darge-stellt. Der Anhang enthält die Labordaten zusammen mit den Variationskoeffizienten (CV) der vierfachen Wiederholungen. Die CV für die 16 PAK-Verbindungen liegen zwischen 2%

und 57% (Σ PAK: 4% bis 25%) und jene für die 7 PCB-Verbindungen zwischen 3% und 63%

(Σ PCB: 4% bis 37%). Sie dokumentieren die (laborinterne) Wiederholbarkeit. Leider ergab die Probe B aus Zielebach entgegen den Angaben bei 5 PAK-Kongeneren und bei sämtli-chen PCB-Verbindungen Messwerte unterhalb der Bestimmungsgrenze (< Werte). Dadurch entfällt diese Probe bei diesen Verbindungen für die Beurteilung des Einflusses der Trocknungstemperatur. Als Ausgangspunkt für die Beurteilung möglicher Kontaminationen dagegen, sind < Werte kein Hindernis.

3.2.1 Einfluss der Trocknungstemperatur

Der Variantenvergleich A1 mit A2 und B1 mit B2 in den Fig. 3 und Fig. 4 zeigt weder für PAK noch für PCB signifikante Konzentrationsunterschiede zwischen den Trocknungstemperatu-ren von 25^oC und 40^oC. Bei den relativ leichtflüchtigen Kongeneren Naphtalin, Phenanthren, Anthracen und PCB-28 ist einzig bei Naphthalin ein tendenzieller Hinweis für eine mögliche temperaturbedingte Verflüchtigung festzustellen, der aber nicht signifikant ist.