PCDD/F [ng WHO-TEQ/kg TS]

(1)

Dioxine und PCB in der terrestrischen Umwelt in

Bayern

PD Dr. Wolfgang Körner, Dr. Ludwig Peichl, Dr. Peter Miehle, Heinz Riedel,

Dr. Edzard Hangen

13./14. Oktober 2011

(2)

Gliederung

1) Überschwemmungsflächen

2) Komposte und Rückstände aus Biogasanlagen

3) Böden und Fichtennadeln im bayerischen Alpenraum (Projekt POPALP)

4) Anreicherung in Gräsern

5) Punktuelle Belastungen

(3)

1) Überschwemmungsflächen in Bayern

10 Oberböden von Überschwemmungsflächen

7 Rückstellproben, 3 Probenahmen im Jan. 2009 WHO-TEQ (1997, inkl. ½ NG)

dl-PCB: 0,12 – 10,3 ng/kg TS Median: 0,77 PCDD/F: 0,32 – 59,8 ng/kg TS Median: 3,13

Bei Probe mit höchster PCDD/F-Belastung ist die frühere

Ausbringung von Klärschlamm die Ursache (Einfluß von

PCP-Verwendung)

(4)

2) Komposte und Rückstände aus Biogasanlagen

Seit 2000: Monitoring von Bioabfall- und Grüngutkomposten aus bayerischen Kompostierungsanlagen auf Schwermetalle und persistente organische Schadstoffe

Neu ab 2009: flüssige Rückstände aus Bioabfallvergärungs- und landwirtschaftlichen Biogasanlagen

Untersuchungsjahr

Probenart 2000 2002 2006 2009

Bioabfallkompost (BAK) 15 11 (2×) 12 11 Grüngutkompost (GGK) 5 11 (2×) 12 11

fest – – 5 6

flüssig – – – 2

Mitvergärung – – – 4

NawaRo – – – 4

Biogasanlagengärrest (BG)

Bioabfallvergärungsrückstand (BVR)

(5)

2) Komposte und Rückstände aus Biogasanlagen (2)

PCDD/F

• Niedrige Belastung (Konzentrationen im einstelligen ng/kg-Bereich)

• BAK ≈ GGK

• Komposte, BVR > BG

5,43 5,23

5,66

0,68

0,22 5,97

0 2 4 6 8 10

fest flüssig Mitvergärung NawaRo

BAK GGK BVR BG

PCDD/F [ng WHO-TEQ/kg TS]

• Komposte (zeitlicher Trend):

Abnehmende Gehalte

6,79

5,85

5,43

7,76

3,36

5,23

0 2 4 6 8 10

2002 2006 2009 2002 2006 2009

Bioabfallkompost Grüngutkompost

PCDD/F [ng WHO-TEQ/kg TS]

(6)

2) Komposte und Rückstände aus Biogasanlagen (3)

dl-PCB

2,05 2,17 2,18 2,37

0,33 0,09

0 2 4 6 8 10

BAK GGK BVR BG

dl-PCB [ng WHO-TEQ/kg TS]

• Niedrige Belastung (Konzentrationen im einstelligen ng/kg-Bereich)

• BAK ≈ GGK

Abnehmende Gehalte

2,61 2,37

2,05

2,87

2,17 2,17

0 2 4 6 8 10

2002 2006 2009 2002 2006 2009

dl-PCB [ng WHO-TEQ/kg TS]

(7)

2) Komposte und Rückstände aus Biogasanlagen (4)

Indikator-PCB

17,4

14,2

18,8 20,6

4,48

0,86 0

10 20 30 40 50

BAK GGK BVR BG

Indikator-PCB [µg/kg TS]

43

32,2

22,2

17,4

29

27

17,2

14,2

0 10 20 30 40 50

2000 2002 2006 2009 2000 2002 2006 2009

Indikator-PCB [µg/kg TS]

• Niedrige Belastung (Konzentrationen im zweistelligen µg/kg-Bereich)

• BAK > GGK

Deutlich abnehmende Gehalte

(8)

3) Böden und Fichtennadeln im bayerischen Alpenraum

2008-10: Projekt Erfassung von persistenten organischen Schadstoffen im bayerischen Alpenraum (POPALP)

Leitung: LfU-16; mit Ref. 74 und 108

Helmholtzzentrum München, Inst. für Ökol. Chemie (Prof. Schramm, Dr. Kirchner)

- Erfassung von Immission und Deposition von POP und die Beschreibung deren ökosystemarer Dynamik im Alpenraum am Bsp. Nationalpark Berchtesgaden - 6 Beprobungsorte entlang eines Höhengradienten von 797 m bis 1505 m

- Fichtennadeln (3 Nadeljahrgänge Okt. '08 u. Mai '09) und Bodenhorizonte (Okt.)

PCDD/F-Ergebnisse Fichtennadeln

- Niedriges Konzentrationsniveau: 0,03 – 0,12 pg WHO-TEQ/g TS - Keine klare Abhängigkeit von der Höhe erkennbar

- Zunahme der OCDD- u. OCDF-Gehalte vom 1. zum 3. Njg. (Mai '09), bei TEQ-Wert kein Trend erkennbar

(9)

3) B ayerischer Alpenraum

PCB-Ergebnisse Fichtennadeln

- Zunahme der PCB-Gehalte mit der Höhe um 50 - 75 %

- leichte Zunahme vom 1. zum 3.

Nadeljahrgang

Summe der 6 Indikator PCB

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600

BG 1 BG 2 BG 3 BG 4 BG 5 BG 6

Konzentration [µg/kg TS]

1. Njg 2. Njg 3. Njg

(10)

3) Böden im bayerischen Alpenraum

PCDD/F-Gehalte (WHO-TEQ) in L-Horizont deutlich niedriger (Median: 0,84 ng/kg TS ) als in O- und Ah-Horizont

(Mediane: 6,0 und 5,2 ng/kg TS)

Geringere Unterschiede bei den PCB

Median WHO-TEQ: L-Horiz.: 0,54 ng/kg TS O-Horiz.: 1,7

Ah-Horiz.: 0,67

Zunahme der PCDD/F- und PCB-Konzentrationen und des C

org

- Gehaltes im O-Horizont mit der Höhe

mögliche Ursachen:

- erhöhter Ferneintrag in höher gelegene Regionen

- verstärkte kalte Kondensation in höher gelegenen Regionen

- verringerter mikrobieller Abbau in höheren Lagen (C

org

-Gehalt)

(11)

4) Anreicherung in Gräsern

• Aktives Biomonitoring: standardisierte Kulturen von Weidelgras (VDI-Richtlinie 3957-2)

• 8 immissionsökologische Dauerbeobachtungsstationen (DBS) in Bayern (Ref. 16): PCDD/F, PCB, PAK, Schwermetalle

• 2003 und 2008: Vergleich mit umliegendem Wiesenaufwuchs Analytik Aufwuchs 2008:

Dr. M. Albrecht, LGL Bayern

(12)

4a) PCDD/F in standardisierter Graskultur

6 ländliche DBS (ab 2007 werden jeweils alternierend nur noch 3 der 6 DBS analysiert)

PCDD/F in Weidelgras 1. - 3. Serie (Mai - Juli)

y = 3E+87e^-0.1016x R² = 0.5885

0.0 0.2 0.4 0.6

199 4

199 5

199 6

199 7

1998 199

9 200

0 2001

200 2

200 3

200 4

200 5

2006 200

7 200

8 200

9

I-TEQ [ng/kg TS]

ländl. DBS Exponentiell (ländl. DBS)

(13)

4a) PCDD/F in standardisierter Graskultur (2)

PCDD/F in Weidelgras 4. Serie (August)

y = 3E+109e^-0.1267x R² = 0.5876

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

I-TEQ [ng/kg TS]

ländl.DBS Exponentiell (ländl.DBS)

PCDD/F in Weidelgras 5. Serie (Sept.)

y = 9E+77e^-0.0901x R² = 0.4145

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

1994 1995

1996 1997

1998 1999

2000 2001

2002 200

3 2004

200 5

2006 2007

2008 2009

e-Funktionen jeweils mit p < 0,01

(14)

4b) Vergleich Graskulturen – Wiesenaufwuchs (2 DBS, 2003)

• Weidelgraskultur 1,5 m Höhe (VDI 3957-2) und bodennah Wiesenaufwuchs: Gras und andere Pflanzen

• Ergebnisse

PCB-Gehalte in 1,5 m Höhe ca. doppelt so hoch wie in bodennahen Weidelgräsern; bei PCDD/F ähnliche Werte Ähnliche Gehalte in bodennahen Weidelgräsern und Wiesenaufwuchs

Kein Unterschied zwischen Gräsern und anderen Pflanzenarten

aber: begrenzte Probenzahl, Aufwuchs oft wenig u. trocken

http://www.lfu.bayern.de/analytik_stoffe/untersuchung_bewertung_proben/inde x.htm

(15)

4b) Vergleich Graskultur – Wiesenaufwuchs (DBS, 2008)

• DBS München

PCDD/F

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70

1.-3.Serie 4.Serie 5. Serie

ng WHO-TEQ/kg TS

Weidelgras Aufwuchs

dl-PCB

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

(16)

4b) Vergleich Graskultur – Wiesenaufwuchs (DBS, 2008)

• DBS Grassau/Chiemsee

PCDD/F

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

ng WHO-TEQ/kg TS

dl-PCB

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

• DBS Bidingen/Allgäu und Kulmbach, jew. 4. Serie:

PCDD/F- und PCB-Gehalte z.T. in Aufwuchs höher

(17)

5) Punktuelle Belastungen

a) PCDD/F u. dl-PCB in Lammleber erhöht 9,1/ 9,9 pg TEQ/g Fett

Bodenuntersuchungen: ein Teil der Weideflächen stark belastet

PCDD/F: bis 52,7 ng WHO-TEQ/kg TS dl-PCB: bis 33,1 ng TEQ/kg TS Ursache: frühere Klärschlammaufbringung (ab 1930)

Referenzflächen: PCDD/F und dl-PCB je ca. 1 ng TEQ/kg TS Grundwasser nicht beeinflußt

b) dl-PCB in Rinderfett (Bulle 10 Jahre): 4,5 pg TEQ/g Fett

Tiere ganzjährig auf Weide (ökologische Mutterkuhhaltung) 3 Bodenproben 0–10 cm

PCB- und PCDD/F-Werte im Bereich der üblichen Hintergrundbelastung dl-PCB: 0,087 - 0,14 ng WHO-TEQ/kg TS

(18)

5) Punktuelle Belastungen (2)

c) dl-PCB u. PCDD/F in Schafleber u. -fleisch stark erhöht

Leber Fleisch

PCDD/F 20,0 0,9 pg WHO-TEQ/g Fett dl-PCB 99,1 9,7 pg WHO-TEQ/g Fett

4 Holzproben Stallanlagen: Gesamt-PCB = 0,033 - 0,84 mg/kg 3 Bodenproben 0–10 cm (Überschwemmungsflächen): Hintergrund

PCDD/F: 0,27 – 0,90 ng WHO-TEQ/kg TS dl-PCB: 0,11 - 0,28 ng WHO-TEQ/kg TS

Feuerstelle auf Weidefläche: Boden-Asche-Gemisch PCDD/F: 7,6 ng WHO-TEQ/kg TS

dl-PCB: 15,7 ng WHO-TEQ/kg TS Schafe hatten Zugang zu dieser Fläche

(19)

Danksagung

• Probennahme

Ref. 16, Heiner Binniker, Dieter Piechaczek Ref. 33, Josef-Vogl-Technikum

Tobias Mühlbacher (Wasserwirtschaftsamt München)

• Probenaufarbeitung

Magdalena Schindler, Christa Drüner, Andrea Kotnig, Marion Knoll, Zinayida Silina, Alexandra Mair, Irene Mayr

• GC/HRMS-Messungen: Ulrich Waller, Doris Huber, Gwendolyn Steil

• Dem Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit für die finanzielle Unterstützung (Projekt POPALP)