PCDD/F- und PCB-Expositionspfade von Nutztieren

Die PCDD/F- und PCB-Exposition von Nutztieren erfolgt primär mit der Nahrungsaufnahme.

PCDD/F und PCB werden über kontaminiertes Futter und bei extensiv gehaltenen Nutztieren oder Wild zusätzlich über den Boden aufgenommen. Die Expositionspfade über das Tränk-wasser oder die Atmung spielen für die PCDD/F- und PCB-Kontamination keine oder nur eine untergeordnete Rolle. PCB können evtl. auch direkt über PCB-kontaminierte Materialien aus technischen PCB-Anwendungen aufgenommen werden (z.B. Fugenmassen, Farbanstriche, Bauschutt) (Abbildung 4-1; Überblick Abbildung 5-12 und Abbildung 5-14).

5.1.1 PCDD/F-/PCB-Aufnahme über Futterpflanzen und Transfer in Futterpflanzen

Eine Anlagerung von PCDD/F und PCB an Nutzpflanzen erfolgt über den Luftpfad und durch Aufwirbelung und Deposition belasteter Boden- und Staubpartikel sowie Spritzwasser (Hen-necke et al. 2011). Die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Schadstoffe, wie Dampf-druck, Henry-Konstante und Lipophilie (KOW-Wert), bestimmen, ob die Aufnahme über die Gasphase bei den flüchtigeren Kongeneren im Verhältnis zur Partikeldeposition einen signifi-kanten Beitrag liefert. Insbesondere PCDD/F und PCB mit höherem Chlorierungsgrad sind vorwiegend partikelgebunden und werden durch nasse oder trockene Deposition eingebracht.

Aus der Luft können PCB auch direkt gasförmig auf Pflanzenoberflächen übergehen (BMU 2013). Es konnte zudem nachgewiesen werden, dass die PCB-Konzentration in 1,5 m über dem Boden exponierten Weidelgräsern höher ist als in bodennahen Weidelgraskulturen (BMU 2013;

Körner et al. 2011). Dies zeigt deutlich die Relevanz des atmosphärischen PCB-Eintrags im Vergleich zur Belastung durch anhaftende Bodenpartikel.

In der Regel nehmen Pflanzen PCB und PCDD/F aus dem Boden nicht systemisch auf. Die Wurzelaufnahme spielt nur bei Zucchini und Schalen von Wurzelgemüse, wie zum Beispiel Karotte und Kartoffel, eine Rolle. In diesen Gemüsen werden Transferfaktoren > 1 gefunden.

Die Pflanzenmorphologie (z.B. Lipidgehalt der Oberfläche, Behaarung der Blätter, Verhältnis Blattoberfläche zu Pflanzenmasse, Zusammensetzung und Dicke der Kutikula) bestimmt maß-geblich die Aufnahme (Hennecke et al. 2011).

PCDD/F- und PCB-Belastungen über den Pfad Desorption aus dem Boden und Adsorption an der Pflanze sind vermutlich auch von geringer Relevanz, da keine bzw. nur eine geringe Korrela-tion von Gehalten im Boden und Gehalten im Aufwuchs gefunden wird (Zeddel et al. 2011, Hembrock-Heger 2011) und der Dampfdruck von am Boden adsorbierten Chemikalien bei niedrigen Konzentrationen bis in den unteren mg/kg-Bereich gegenüber dem Dampfdruck der Reinsubstanz deutlich erniedrigt ist (Korte 1987). Partikulär gebundene PCDD/F und PCB können sich von außen in der Wachsschicht der Cuticula anreichern. Wird der Aufwuchs mit tiefem Schnitt (1-2 cm über dem Erdreich) geerntet, kann durch anhaftende Bodenverunreini-gung PCDD/F oder PCB auf das Futtermittel gelangen⁶¹, während beim hohen Schnitt (5 cm über dem Erdreich) die Belastung durch anhaftenden Boden reduziert wird (Kamphues &

Schulze 2006). Des Weiteren sind Wachstumsgeschwindigkeit und Erntezeitpunkt sowie der Schluss der Bodenabdeckung durch den Aufwuchs entscheidend für die Verschmutzung und Exposition.

Die anhaftende Verschmutzung ist abhängig von der Pflanzenart (z.B. hat Gras häufig höhere Bodengehalte als Mais), sowie der Bodenart und der Erntetechnik.

61 Bei tiefem Schnitt (1-2 cm über dem Erdreich) sollte deshalb eine Korrelation mit Dioxin-/PCB-Bodengehalten gefunden werden.

Eine Metabolisierung chlororganischer Aromaten in der Pflanze wurde bisher nur bei wenigen Pflanzen gefunden. Hier wurde bei Pappeln die Bildung von Hydroxy-PCB aus PCB festgestellt (Zhai et al. 2011) und transgene Pflanzen wurden für Umweltsanierungen (Phytoremediation) von PCB vorgeschlagen (van Aken et al. 2010).

Für Gehalte von PCDD/F, dl-PCB und ndl-PCB in Futtermitteln gelten europaweit einheitliche Höchstgehaltregelungen. 2006 wurden europaweit einheitliche Höchstgehalte für PCDD/F und dl-PCB in Futtermitteln festgelegt (Europäische Kommission 2006c). 2012 kamen Höchstgehalte für ndl-PCB hinzu (Europäische Kommission 2012) (siehe Tabelle 5-1).

Tabelle 5-1: EU-weite Höchstgehalte in Futtermitteln (Auszug) Höchstgehalt für Summe

*(Summe aus PCB-28, PCB-52, PCB-101, PCB-138, PCB-153, PCB-180). Quelle: Europäische Kommission (2012)

5.1.2 Aufnahme über andere Futtermittel

Erfahrungen der letzten 20 Jahre haben gezeigt, dass die Quellen von PCDD/F und PCB in Futtermitteln vielfältig sind (BMU 2013; Fiedler et al. 2000; Gude et al. 2008; Kamphues &

Schulz 2006; Behnisch 2005; Weber et al. 2008). PCB und PCDD/F wurden wiederholt über kontaminierte Fette in den Futterkreislauf gebracht (Fiedler et al. 2000; Weber & Watson 2011).

Aber auch Getreide und andere Futtermittel können - insbesondere an der Oberfläche – stärker mit PCDD/F und PCB kontaminiert sein. Deshalb sollten bei der Reinigung oder anderen

Behandlungsprozessen der Oberfläche die anfallenden Stäube erfasst, separat abgeführt und nicht als Futtermittel genutzt werden (CODEX 2005; Schöppe und Kube-Schickwardi 1998).

Besonderes Augenmerk ist dabei auch auf Produkte zu legen, die zu einem höheren Anteil aus den Schalen, d.h. äußeren Anteilen von Samen/Getreide bestehen, da in diesen Produkten die partikelgebundenen PCDD/F und PCB angereichert sein können (Bernsmann 2009, Schöppe und Kube-Schickardi 1996). In diesem Fall ist durch physikalische Methoden wie Windsichten und ähnliche Separationen von „Oberflächen-Abrieb“ und „Staub“ eine erhebliche Reduzierung der PCDD/F-Belastung möglich.

Da in dieser Arbeit der Fokus auf der PCDD/F- und PCB-Kontamination von extensiv gehaltenen Nutztieren liegt, wird die Thematik anderer Futtermittel hier nicht vertieft.

5.1.3 Exposition durch PCDD/F- und PCB-Kontaminationen im Boden und rechtliche Regelungen und Richtwerte

In Deutschland wurden über die letzten 150 Jahre mehrere 100 kg TEQ an PCDD/F und PCB in die Umwelt eingebracht, wobei die größten Einträge in den 1960er bis 1980er Jahren erfolgten (siehe Kapitel 4.2 und 4.3; Abbildung 4-4, Abbildung 4-5) (Balzer et al. 2007, Knappe et al. 2008, Otto et al. 2006; Umlauf et al. 2004; Weber et al. 2008). Diese sind heute in den Senken/Reser-voiren Boden (einschließlich Deponien und Altlasten) und Sedimenten gespeichert. Die PCDD/F- und PCB-Belastung ist in Böden und Sedimenten ubiquitär. Dabei gibt es, je nach historischer

Immissionssituation in die Böden (z.B. industrielle Punktquellen, Überschwemmungsgebiete, Ballungszentren, Eintrag über Klärschlamm, besondere Altlastensituation), unterschiedliche Kontaminationsgrade der Böden, die von weniger als 0,5 ng TEQ/kg TM bis zu mehreren Millionen ng TEQ/kg TM reichen.

Nutztiere, die bei der Nahrungsaufnahme intensiven Kontakt mit dem Boden haben, z.B.

extensiv gehaltene Schafe, Rinder und Hühner, nehmen mit der Nahrung auch Boden und dadurch die damit belasteten PCDD/F und PCB auf. Das Tier nimmt hauptsächlich über zwei Wege die an Bodenpartikel gebundenen Schadstoffe auf:

• direkt über die Aufnahme kontaminierten Bodens (besonders Huhn, Rind, Schaf) oder

• über die am Futter anhaftenden erdigen Verunreinigungen.

Ob EU-Höchstgehalte für Fleisch/Milch/Ei überschritten werden, hängt dabei von der Belastung des Bodens ab und von der vom Tier aufgenommenen Menge des Bodens. Die genaue Ab-schätzung von aufgenommener Bodenmenge ist für die unterschiedlichen Nutztiere komplex und hängt von verschiedenen Faktoren ab.

• Beim Rind u. a. von der Graslänge, die u. a. von der Jahreszeit abhängt; der Schnitthöhe von Gras/Futterpflanzen; der Menge der an den Pflanzen anhaftenden Bodenpartikel, die von

Witterungsbedingungen und Dichte der Grasnarbe und der Besatzdichte auf der Weide abhängt.

• Beim Huhn: z.B. Größe des Betriebes; Vegetationsdichte des Freilaufs; Zufütterung.

Beim Grasen wird vom Rind Boden direkt aufgenommen, aber indirekt auch durch erdige Verunreinigungen am Aufwuchs. Das Huhn pickt Boden bei der Nahrungssuche, als Mineral-stoffquelle und zur Unterstützung der Verdauung.

Bisher wurden für die einzelnen Nutztiere die kritischen Bodengehalte, bei denen die EU-Höchstgehalte in Fleisch oder anderen tierischen Produkten erreicht werden, noch nicht er-mittelt. Die Belastungen von Huhn/Ei, Rind und Schaf haben gezeigt, dass Belastungen in der Umwelt zu einem relevanten Teil über den Gehalten liegen, die eine sichere Lebensmittel-produktion ermöglichen. Hier können selbst bei Belastungen des Bodens, die bisher als unbe-denklich eingestuft wurden, Gehalte an PCDD/F und PCB im Fleisch resultieren, die in Höhe des EU-Höchstgehaltes oder darüber liegen (BMU 2011, 2013). Dabei können PCDD/F und PCB im Boden zum bestimmenden Kontaminationsfaktor von Nutztieren werden. Hier braucht es ein klares Verständnis, bei welchen PCDD/F- und PCB-Bodenbelastungen Nutztiere und Nutztier-produkte die EU-Höchstgehalte überschreiten. Es darf nicht sein, dass Bodengehalte, die für die Produktion von tierischen Lebensmitteln kritisch sind, unterhalb der bestehenden Bodengrenz-werte und BodenrichtBodengrenz-werte liegen.

PCDD/F und PCB werden vom Menschen zu über 90% über tierische Nahrungsmittel aufge-nommen (BMU 2013). Ein Teil der Bevölkerung liegt sowohl für Dioxine/dl-PCB, wie auch für PCB über der tolerierbaren täglichen Aufnahme (TDI Tolerable Daily Intake) der EU (BfR 2010, S. 55). Bodengrenzwerte für PCDD/F und PCB sollten nicht nur die Einhaltung der EU-Höchst-gehalte für Lebensmittel gewährleisten, sie sollten auch sicherstellen, dass der TDI über die Nahrungsaufnahme nicht erreicht wird. Die Exposition von PCDD/F und PCB über Nutztiere wurde bisher unverständlicherweise nicht als Kriterium für die Ableitung von Vorsorge-, Prüf- und Maßnahmewerte für PCDD/F und PCB in Böden verwendet. Die Ergebnisse für kritische Bodengehalte für Nutztiere sollten hier für die Ableitung von Grenzwerten für PCDD/F, PCB und anderen POPs in Böden verwendet werden (regulatorischer Handlungsbedarf; Anhang 2).

5.1.3.1 Stand Vorsorge-, Prüf- und Maßnahmenwerte für PCDD/F und PCB in Böden

Aufgrund der Expositionsrelevanz von PCDD/F und PCB in Böden wurden verschiedene Vor-sorge-, Prüf- und Maßnahmenwerte für PCDD/F und PCB in die Bundesbodenschutzverordnung aufgenommen (BBodSchV 1999; Tabelle 5-2 bis Tabelle 5-4).

Die BBodSchV enthält Prüf⁶²- und Maßnahmenwerte⁶³. Prüf- und Maßnahmenwerte werden nutzungsdifferenziert für unterschiedliche Wirkungspfade angegeben. Für den Wirkungspfad Boden - Mensch (direkte Kontakt- bzw. Bodenaufnahme) enthält die BBodSchV Maßnahmen-werte für PCDD/F sowie PrüfMaßnahmen-werte für Indikator-PCB (Tabelle 5-2). Weiterhin gibt die BBodSchV für den Wirkungspfad Boden – Nutzpflanze für Grünland einen Maßnahmenwert für Indikator-PCB an (Tabelle 5-3).

Tabelle 5-2: Maßnahmen- und Prüfwerte der BBodSchV (1999) für den Wirkungspfad Boden - Mensch Maßnahmenwerte direkter Kontakt [ng I-TEQ/kg TM]¹)

Stoff Kinderspielflächen Wohngebiete Park- und Freizeitanlagen Industrie- und Gewerbe-grundstücke

PCDD/F 100 1.000 1.000 10.000

Prüfwerte direkter Kontakt [mg/kg TM]

PCB6 0,4 0,8 2 40⁶⁴

1) Summe der 2,3,7,8-TCDD-Toxizitätsäquivalente (nach NATO/CCMS)

Tabelle 5-3: Maßnahmenwert der BBodSchV (1999) für den Wirkungspfad Boden - Nutzpflanze (Grünland) Grünland

Stoff Maßnahmewert [mg/kg TM]

PCB6 0,2

Die BBodSchV gibt für die Indikator-PCB nach Humusgehalt differenzierte Vorsorgewerte⁶⁵ an (Tabelle 5-4). Für dl-PCB sind in bodenschutzrechtlichen Regelungen derzeit keinerlei Werte enthalten. Im Rahmen der geplanten Novellierung der BBodSchV wird aber für den Wirkungs-pfad Boden – Pflanze ein gemeinsamer Prüfwert für die Summe PCDD/F + dl-PCB für Grünland vorgeschlagen. Im aktuellen Entwurf der sogenannten Mantelverordnung beträgt dieser 30 ng WHO(1998)-TEQ/kg TM (BMU 2012)⁶⁶.

62 Das Bundes-Bodenschutzgesetz definiert Prüfwerte als „Werte, bei deren Überschreiten unter Berücksichtigung der Bodennutzung eine einzelfallbezogene Prüfung durchzuführen und festzustellen ist, ob eine schädliche Bodenveränderung oder Altlast vorliegt“ (BBodSchG 1998).

63 Das Bundes-Bodenschutzgesetz definiert Maßnahmenwerte als „Werte für Einwirkungen oder Belastungen, bei deren Überschreiten unter Berücksichtigung der jeweiligen Bodennutzung in der Regel von einer schädlichen Bodenveränderung oder Altlast auszugehen ist und Maßnahmen erforderlich sind“ (BBodSchG 1998)

64 Der Wert sollte überpüft werden, da er einer Gesamt-PCB-Konzentration von 200 mg/kg entspricht und damit um den Faktor 4 höher liegt als der Grenzwert der PCB-Abfallverordnung.

65 Das Bundes-Bodenschutzgesetz definiert Vorsorgewerte als „Bodenwerte, bei deren Überschreiten unter Berück-sichtigung von geogenen oder großflächig siedlungsbedingten Schadstoffgehalten in der Regel davon auszu-gehen ist, dass die Besorgnis einer schädlichen Bodenveränderung besteht“ (BBodSchG 1998).

66 Die 30 ng WHO-TEQ/kg TM werden inzwischen vom UBA nicht mehr als geeigneter Prüfwert angesehen.

Tabelle 5-4: Indikator-PCB-Vorsorgewerte der BBodSchV (1999)

Böden PCB6 [mg/kg TM]

Humusgehalt > 8% 0,1

Humusgehalt ≤ 8% 0,05

Da für PCDD/F in der BBodSchV nur Maßnahmenwerte für den Wirkungspfad Boden- Mensch angegeben werden, können als Bewertungshilfe auch noch die bereits 1992 von der Bund/Län-der-Arbeitsgemeinschaft DIOXINE (B/L-AG DIOXINE) veröffentlichten Bodenrichtwerte und Maßnahmen herangezogen werden, die sich auf Gründland- bzw. Acker- und Gartenbaunut-zung beziehen (B/L-AG DIOXINE 1992, Tabelle 5-5). Auf Böden mit Gehalten unterhalb 5 ng I-TEQ/kg TM ist laut der Empfehlung eine uneingeschränkte landwirtschaftliche und gärtne-rische Nutzung möglich. Für Gehalte zwischen 5 - 40 ng I-TEQ/kg TM wird eine uneinge-schränkte Nutzung für Nahrungsmittel- und Feldfutteranbau, aber eine Einschränkung der Beweidung bzw. Verzicht auf Freilandhaltung von Tieren für Selbstversorger empfohlen. Ab 40 ng I-TEQ/kg TM sollen bodengebundene Nutztierhaltung, der Anbau bodennah wachsender Feldfutterpflanzen und der Anbau bodennah wachsender Obst- und Gemüsearten unterbleiben:

Tabelle 5-5: Bodenrichtwerte und Maßnahmen für PCDD/F nach B/L-AG Dioxine (1992) Bodengehalte

[ng I-TEQ/kg TM] Maßnahmen Bezugssystem

< 5 Uneingeschränkte landwirtschaftliche und gärtnerische

Nutzung, Zielgröße der Bodensanierung Grünland 0-10 cm, Acker-/Gartenbau 0-30 cm bzw. Bearbeitungstiefe 5 --- 40 Uneingeschränkte Nutzung für Nahrungsmittel- und

Feldfutteranbau, Einschränkung der Beweidung bzw.

Verzicht auf Freilandhaltung von Tieren für Selbstversorger

Grünland 0-10 cm, Acker-/Gartenbau 0-30 cm bzw. Bearbeitungstiefe

> 40 Ermittlung der Ursachen

Folgende Nutzungen sollten unterbleiben:

- Anbau bodennah wachsender Obst- und Gemüsearten

- Anbau bodennah wachsender Feldfutterpflanzen - Bodengebundene Nutztierhaltung

Grünland 0-10 cm, Acker-/Gartenbau 0-30 cm bzw. Bearbeitungstiefe

5.1.4 Exposition aus PCB-Anwendungen/Punktquellen

24.000 t PCB wurden in offenen Anwendungen in Deutschland im Bausektor verwendet (siehe Kapitel 4.1). Ein großer Teil dieser offenen Anwendungen ist noch in der Technosphäre einge-baut, doch ein Teil ist schon in die Umwelt und auf Deponien gelangt oder wurde thermisch behandelt. Auch von den etwa 60.000 t PCB aus geschlossenen Anwendungen ist ein relevanter Teil in die Umwelt gelangt (siehe Kapitel 4.1). Aktuelle PCB-Höchstgehaltüberschreitungen von Eiern und Rindfleisch durch PCB-belastete Farbanstriche oder Bauschutt zeigen, dass offene PCB-Anwendungen als Punktquellen einen direkten Expositionspfad für Nutztiere darstellen (Bayerisches LGL 2012, Hoogenboom et al. 2014; Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Verbraucherschutz und Landesentwicklung 2013).

5.1.5 Exposition von Nutztieren und Wasseraufnahme

Die Aufnahme lipophiler und schwerflüchtiger POPs wie PCDD/F und PCB über das Trink- bzw.

Tränkwasser kann bei der Gesamtexposition von Tier und Mensch normalerweise vernach-lässigt werden.

Bei einer Beweidung von Flächen durch Rinder und/oder Schafe erfolgt eine Tränkwasserauf-nahme nicht selten am Ufer bzw. direkt im Fluss- oder Bachbett. Dabei können durch Aufwir-belungen beim Tränken Sedimente mit aufgenommen werden⁶⁷. Auch bei der Aufnahme von Brackwasser auf Weiden kann Boden/Schlamm aufgenommen werden.

Da PCB-haltiger Chlorkautschuk (bis 10% PCB) bis in die 1970er Jahre im Stahlwasserbau ein-gesetzt wurde, könnten Wasserleitungen oder Metallbehälter solche Beschichtungen enthalten (BUWAL 2000a). Auch Wasserreservoire aus Beton oder Schwimmbäder sind bis in die 1970er Jahre mit Chlorkautschuk ausgeschlagen oder mit PCB-haltigen Farben gestrichen worden (BUWAL 2000a). Es sind bisher keine Untersuchungen von Wasserproben veröffentlicht, die mit Chlorkautschuk in Kontakt gekommen sind.

5.1.6 Exposition von Nutztieren über die Atmung

Die PCB-Gehalte in der Atmosphäre führen zu keiner nennenswerten direkten Exposition. In PCB-kontaminierten Gebäuden (über Fugenmassen, Farbanstriche oder Deckenplatten) können hohe PCB-Innenraum-Konzentrationen erreicht werden (bis etwa 10.000 ng/m³) die für Men-schen in diesen Gebäuden eine relevante Exposition darstellen (Meyer et al. 2013). Für den Sonderfall von PCB-kontaminierten Ställen (z.B. offene Anwendungen von Farben oder Boden-beläge) könnte analog der Luftpfad eine gewisse Rolle spielen. In einer ersten Studie in einem Stall mit PCB-haltiger Wandfarbe (6% und 1% PCB), in dem das Fleisch von Rindern über dem EU-Höchstgehalt lag, wurde die Exposition über die Atmung als nicht relevant eingestuft (Zennegg et al. 2014).

Im Dokument 114/2015 (Seite 100-105)