Informationen aus dem Referat Acker- und Pflanzenbau. Bericht zur Klärschlammverwertung im Land Brandenburg im Zeitraum 1994-2001

Landesamt

für Verbraucherschutz und Landwirtschaft Frankfurt (Oder)

Informationen aus dem Referat Acker- und Pflanzenbau

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Bericht zur Klärschlammverwertung im Land Brandenburg im Zeitraum 1994 - 2001

Landesamt für Verbraucherschutz und Landwirtschaft, Referat 43 Acker- und Pflanzenbau

Fachgebiet Bodenschutz und Düngung

Berliner Straße, 14532 Güterfelde, ( 03329-6914-00 Fax: 03329-6914-29

Inhaltsverzeichnis

1. Aufgaben und Zielstellung ...3

2. Klärschlammeinsatz auf landwirtschaftlichen Flächen...3

2.1 Herkunft der Klärschlämme...3

2.2 Klärschlammeinsatz in den Landkreisen...4

3. Gehalte an Nähr- und Schadstoffen in den Klärschlämmen...5

3.1. Zusammensetzung der Klärschlämme 1994-2001 ...5

3.2 Nähr- und Schadstoffe in Klärschlämmen verschiedener Herkunft...7

3.3 Wertung des Einsatzes von Klärschlamm im Vergleich mit anderen Düngemitteln ...7

4. Schwermetallgehalte Brandenburger Böden 2001 im Vergleich zum Grenzwert AbfKlärV und Vorsorgewert BbodSchV...9

5. Zusammenfassende Wertung der Ergebnisse...10

1. Aufgaben und Zielstellung

Die Verwertung von Klärschlämmen (KS) auf landwirtschaftlichen Nutzflächen ist aus Sicht des Verbraucherschutzes, des Eintrages von Schadstoffen mit Düngemitteln in den Boden sowie der damit verbundenen ökonomischen und ökologischen Folgen für die Betriebe in einer breiten Diskussion.

Unter diesen Voraussetzungen ist der exakte Nachweis von Stoffströmen aus dem Abfallbereich in den Boden sowie deren Auswirkungen auf die Nahrungskette von entscheidender Bedeutung für eine gesellschaftliche Akzeptanz der Kreislaufwirtschaft im pflanzenbaulichen Bereich.

Mit der Führung des Klärschlammkatasters wird diesem Anliegen ganz wesentlich entsprochen, indem ein Überblick gegeben wird, wieviel Klärschlamm aus Brandenburg und anderen Bundesländern auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen in welcher Menge und Qualität verwertet wurde.

Mit einer kritischen Wertung der erzielten Ergebnisse sind auch Schlußfolgerungen für den weiteren Einsatz von Klärschlamm und anderen Düngemitteln in der Landwirtschaft des Landes Brandenburg zu ziehen.

2. Klärschlammeinsatz auf landwirtschaftlichen Flächen 2.1 Herkunft der Klärschlämme

Seit Beginn der regelmäßigen Datenerfassung werden im Land Brandenburg neben den einheimischen auch immer Klärschlämme aus anderen Bundesländern zur landwirt- schaftlichen Verwertung eingesetzt (Tab. 1)

Tabelle1: Verwertung von Klärschlämmen aus verschiedenen Bundesländern im Zeitraum 1994 bis 2001 im Land Brandenburg (Angaben in t TS)

Bundesland ∅1994-98 1999 2000 2001 Veränderungen in 2001 zu 94-98

Berlin 426 0 0 0 -426

Brandenburg 11235 21908 20942 21752 10517

Baden-Württemberg 282 0 176 0 -282

Bayern 998 0 0 106 -892

Hessen 929 93 0 0 -929

Mecklenbg.-Vorp. 5 250 0 0 -5

Niedersachsen 6285 5194 3282 4880 -1405

Nordrhein-Westfalen 6385 3414 1772 898 -5487

Rheinland-Pfalz 0 0 0 0 0

Sachsen-Anhalt 780 133 0 0 -780

Sachsen 459 0 632 437 -22

Schleswig-Holstein 223 678 253 100 -123

Thüringen 0 445 0 0 0

SUMME 28007 32115 27058 28173 167

Wie aus der vorliegenden Tabelle ersichtlich, werden jährlich ca. 27000 bis 30000 t Klärschlamm-TS in der Landwirtschaft des Landes Brandenburg verwertet.

Die großen Mengen aus Nordrhein-Westfalen (NW) und Niedersachsen (NS), ehemals jährlich zwischen 5000 und 9000 t Klärschlamm, sind im Jahr 2001 weiter zurückgegangen. Gleiches trifft auf die Zufuhren aus den Ländern Bayern (BY), Baden-Württemberg (BW) und Schleswig-Holstein (ST) zu.

Die Einfuhren aus Sachsen (SN) in angrenzende Brandenburger Landkreise sind nahezu unverändert.

Während die Klärschlammimporte in den letzten Jahren deutlich zurückgegangen sind, werden erhebliche Mengen gegenwärtig nur noch aus Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen und Sachsen importiert. Der weitaus größte Anteil an Klärschlamm kommt jetzt aus Kläranlagen Brandenburgs (Abb. 1).

Abb. 1: Vergleich der Herkünfte 1994 bis 2001 im Land Brandenburg eingesetzter Klärschlämme

2.2 Klärschlammeinsatz in den Landkreisen

Auf der Grundlage der übergebenen Daten läßt sich nachweisen, dass in den Landkreisen sehr unterschiedliche Mengen Klärschlamm in der Landwirtschaft eingesetzt wurden (Tab. 2).

Tabelle 2: Verwertung von Klärschlamm in den Landkreisen im Zeitraum 1994-2001 [t TS]

Kreis ∅94-98 1999 2000 2001 Veränderungen

in 2001 zu 94-98

BAR 505 1960 1070 684 180

EE 2098 357 1318 1538 -560

HVL ^{606 268 582 638 32}

LDS 414 814 414 1005 591

LOS 2440 2335 1679 641 -1799

MOL 2369 2305 3168 2924 555

OHV 1070 4258 3063 6627 5559

OPR ^{4354 3316 3050 2557 -1797}

OSL 55 46 1049 844 789

PM ^{4925 3663 2014 1525 -3400}

PR 7715 10871 8835 7602 -113

SPN 525 195 166 78 -447

TF 682 1727 648 1092 410

UM 250 0 0 418 168

SUMME _{28007 32115 27058 28173 167}

0 % 1 0 % 2 0 % 3 0 % 4 0 % 5 0 % 6 0 % 7 0 % 8 0 % 9 0 % 1 0 0 %

9 4 - 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1

B r a n d e n b u r g N i e d e r s a c h s e n N o r d r h e i n - W e s t f a l e n s o n s t i g e

Trotz leicht abnehmender Tendenz wird über einen längeren Zeitraum im Landkreis Prignitz (PR) der meiste Klärschlamm eingesetzt. Während im Landkreis Oberhavel (OHV) der Einsatz wesentlich zugenommen hat, ging er in den Landkreisen Potsdam-Mittelmark (PM), Oder- Spree (LOS) und Ostprignitz-Ruppin (OPR) am stärksten zurück.

Die geringsten Mengen werden in den Landkreisen Barnim (BAR), Spree-Neiße (SPN), Havelland (HVL) und Dahme-Spreewald (LDS) eingesetzt, wobei es sich hier ausschließlich um Brandenburger KS handelt. Der Landkreis Uckermark (UM) setzte nach einer 3-jährigen Pause wieder Klärschlamm in der Landwirtschaft ein.

In den nordwestlichen Landkreisen PR, OPR und OHV werden zusammen nahezu 60 % des gesamten Klärschlamms verwertet. Neben den hohen Klärschlammimporten wird hier auch mehr KS aus dem Land Brandenburg als in den anderen Landkreisen eingesetzt (Tab. 3).

Tabelle 3: Verwertung von Klärschlamm in den Landkreisen PR, OPR und OHV 2001[t TS]

aus den Ländern [Kreis Jahr 2001

BB NW NS ST

OHV 6627 6527,1 0,0 0,0 99,9

OPR 2557 1915,0 0,0 642,0 0,0

PR 7602 3297,4 690,8 3613,8 0,0

3. Gehalte an Nähr- und Schadstoffen in den Klärschlämmen 3.1. Zusammensetzung der Klärschlämme 1994-2001

Beim Einsatz von Klärschlamm in der Landwirtschaft wird davon ausgegangen, die darin enthaltenen Nährstoffe für das Wachstum der Pflanzen auszunutzen und mit der organischen Substanz einen Beitrag zur Reproduktion der Bodenfruchtbarkeit zu leisten. Aus dünge- mittelrechtlicher Sicht kann Klärschlamm, der die Anforderungen der AbfKlärV einhält und die Mindestgehalte an Nährstoffen aufweist, als zugelassenes Düngemittel angewendet werden.

Die Klärschlämme aus kommunalen Kläranlagen erfüllen diese Voraussetzungen, indem sie wesentliche Mengen Stickstoff und Phosphor enthalten (Abb. 2).

Abb. 2: Nährstoffgehalte im Land Brandenburg eingesetzter Klärschlämme im Zeitraum 1994- 2001 [g/kg der TS]

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0

94-98 1999 2000 2001

g/ kg TS

N NH4-N P2O5 K2O MgO CaO

Auf Grund des Nährstoffgehaltes entspricht der so zusammengesetzte Klärschlamm einem Sekundärrohstoffdünger, Düngemitteltyp „Organischer NP-Dünger“.

Während im Verlauf der Jahre die Nährstoffgehalte an N, P, K und Mg im Mittel annähernd gleich geblieben sind, hat der mittlere Gehalt an Ca deutlich abgenommen. Das ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, dass aus Brandenburg zunehmend flüssige Klär- schlämme eingesetzt wurden. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass in frischem Schlamm mit geringen TS-Gehalten und ohne Kalkzusatz höhere Nährstoffgehalte und Anteile an organischer Substanz, aber niedrigere pH-Werte gefunden werden.

Obwohl die Art und Weise der Behandlung der Klärschlämme und deren Herkunft sowie der Einsatz von Konditionierungshilfsmitteln, insbesondere Kalk, die Inhaltsstoffkonzentrationen im KS bestimmen, konnten bei den tatsächlich ermittelten Gehalten an Schwermetallen diese Zusammenhänge allerdings nicht nachgewiesen werden (Abb. 3) .

Abbildung 3: Gehalt an Schwermetallen eingesetzter Klärschlämme im Zeitraum 1994-2001 im Vergleich zu den Grenzwerten nach AbfKlärV

Im Vergleich zu den Grenzwerten zeigt sich, dass bei Zink und Kupfer die relativ höchsten Gehalte gefunden werden. Bemerkenswert ist, dass gerade bei diesen Schwermetallen im Unterschied zu allen anderen keine abnehmenden, sondern gleichbleibende bis zunehmende Gehalte im Verlauf der Jahre zu verzeichnen sind.

Bei den anderen Schwermetallen zeigt sich, dass die tatsächlichen Gehalte wesentlich niedriger als die Grenzwerte sind.

Bei importierten Klärschlämmen wurden zusätzlich zu den Nachweisen nach AbfKlärV auch die Bestimmung der Polycyclischen Aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) und Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) als Indikator für industrielle Klärschlammherkünfte gefordert. Die dafür vom Landesumweltamt vorgegebenen Richtwerte von 20 mg PAK/kg TS (Summenparameter) bzw. 10000 mg MKW/kg TS wurden bei allen untersuchten Klär- schlämmen eingehalten.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

94-98 1999 2000 2001

Pb Cd Cr Cu Ni Hg Zn

3.2 Nähr- und Schadstoffe in Klärschlämmen verschiedener Herkunft

Wie bereits in Tab. 1 ausgewiesen, hat der Klärschlammeinsatz aus Brandenburger Kläran- lagen deutlich zugenommen. Das ist darauf zurückzuführen, dass aus wesentlich mehr Kläranlagen Klärschlamm eingesetzt wurde (Abb. 4).

Infolge der zunehmenden Zahl an Kläranlagen wurden in den zurückliegenden Jahren in den Brandenburger Klärschlämmen teilweise recht unterschiedliche Gehalte an Nähr- und Schad- stoffen ausgewiesen. Insbesondere nach Inbetriebnahme neuer Kläranlagen wurden zum Teil überhöhte Kupfer- und Zinkgehalte in diesen Klärschlämmen infolge Abrieb sowie Einbau neuer Wasserleitungen in den angeschlossenen Haushalten festgestellt. Dadurch werden die Bemühungen zur Reduzierung der Schadstoffgehalte in etablierten Kläranlagen bei Betrachtung der Durchschnittswerte überlagert.

Bei Klärschlämmen aus anderen Ländern, vorwiegend NS, ST, NW werden überdurch- schnittlich hohe Kalkanteile nachgewiesen. Das ist damit zu erklären, dass aus diesen Ländern fast ausnahmslos stark entwässerte und mit Kalk konditionierte KS in das Bundesland Brandenburg geliefert wurden. Abgesehen von einzelnen Klärschlämmen aus Berlin, die bis 1998 eingesetzt wurden, lassen sich zwischen den Klärschlämmen aus verschiedenen Bundesländern keine wesentlichen Unterschiede ausweisen. Die Einhaltung der Grenzwerte konnte auch bei nachträglicher Prüfung verschiedener Klärschlämme im Rahmen der amtlichen Düngemittelkontrolle bestätigt werden.

3.3 Wertung des Einsatzes von Klärschlamm im Vergleich mit anderen Düngemitteln

Beim Einsatz der Klärschlämme ist vom Landwirt abzuwägen, welcher Nutzeffekt durch den Einsatz zu erwarten ist, mit welchen Risiken er verbunden sein kann und welche ökono- mischen und ökologischen Auswirkungen zu erwarten sind.

Bei der Bewertung der Nährstoffe ist zu berücksichtigen, dass die im Klärschlamm enthaltenen Nährstoffe nicht die gleiche Wirkung wie die Mineraldünger aufweisen. Bei der Anwendung von Klärschlamm ist davon auszugehen, dass der Ammoniumanteil des Gesamtstickstoffs und

0 20 40 60 80 100 120

1995 1997 1999 2000 2001

Anzahl Kläranlagen

0 5000 10000 15000 20000 25000

Klärschlammmenge [t TS]

Kläranlagen Klärschlammmenge

Abb. 4: Anzahl Brandenburger Kläranlagen im Vergleich zum Klärschlammaufkommen

bis zu 10 % des organisch gebundenen Stickstoffs im Anwendungsjahr von den Pflanzen ausgenutzt werden können.

Die Verfügbarkeit des Phosphors wird wesentlich von dem Verfahren der P-Fällung bestimmt.

Während biologisch gefällter Phosphor in pflanzenverfügbarer Form vorliegt, ist mit Al- und/oder Fe-Salzen gebundener P nur langfristig zur Ernährung der Pflanzen anrechenbar.

Mit Klärschlämmen werden dem Boden neben Nährstoffen auch Schadstoffe zugeführt.

Obwohl dabei gegenüber den derzeit gültigen Grenzwerten nach AbfKlärV relativ geringe Mengen an Schadstoffen enthalten sind, ist die damit dem Boden zugeführte Schadstofffracht mit denen anderer Düngemittel zu vergleichen. Da die Bemessung des Düngemitteleinsatzes auf Grund des Nährstoffgehaltes erfolgen muß, wird in nachfolgender Tabelle eine einheitliche Menge an Phosphor zu Grunde gelegt (Tab. 4).

Tabelle 4: Nähr- und Schadstofffrachten bei der Verwertung organischer Dünger kg/ha Schadstoffe in g/ha Düngemittel Menge

t

TS/ha P Pb Cd Cr Cu Ni Hg Zn

Schweinegülle¹⁾ 1,5 32 9 0,6 14 464 15 0,03 1270 Rindergülle ¹⁾ 3 30 24 0,84 22 134 18 0,18 810 Triplesuper-phosphat ¹⁾ 0,15 30 2 4 43 4 5 0,01 50 Bioabfallkompost ¹⁾ 8 30 416 4 180 350 114 1,6 1480 Klärschlamm ²⁾ 1,7 30 90 2,4 70 408 42 2 1360 AbfKlärV

(bei Sandböden)

1,7 1530 17

(8,5)

1530 1360 340 13,6 4250 (3400)

BBodSchV ³⁾ 400 6 300 360 100 1,5 1200

1) Schwermetallgehalte nach Literaturangaben und Länderabfragen, UMK -AMK-LABO-AG 2000

2) Klärschlammkataster Land Brandenburg, Medianwerte der Ergebnisse 1994...2001

3) zulässige jährliche Frachten an Schadstoffen bei Überschreitung der Vorsorgewerte

Dabei zeigt sich, dass die dem Boden zugeführte Fracht an Schwermetallen verschiedener Düngemittel recht unterschiedlich sein kann. Zu beachten ist, dass die Zuführung von Phosphor mit dem Mineraldünger Triplesuperphosphat höhere Cd-Einträge verursacht als P- Düngung mit Klärschlamm. Aus dieser Sicht sollte der Phophor aus Klärschlamm, auch unter Berücksichtigung der endlichen natürlichen P-Vorräte, für die Versorgung der Pflanzen ausgenutzt werden.

Allerdings darf die Betrachtung der Schadstoffeinträge nicht nur auf Cadmium beschränkt bleiben, sondern es muß die gesamte Stoffpalette an Schwermetallen und organischen Schadstoffen beachtet werden. Während sich Schwermetalle im Boden bei den o.g. Mengen in unterschiedlichem Maße akkumulieren, ist noch nicht vollständig geklärt, wie sich die Vielzahl nur zum Teil untersuchter organischer Schadstoffe im Boden umsetzen und so eine zusätzliche Gefahr für den Boden, Grundwasser oder die Nahrungskette darstellen können.

Neben den Gesichtspunkten des Schadstoffeintrages mit Düngemitteln in den Boden muß der Landwirt genau überlegen, ob eine gesellschaftliche Akzeptanz zur Klärschlammverwertung und zur Vermarktung seiner Produkte vorhanden ist.

Aus den Erfahrungen der letzten Jahre läßt sich der Trend ableiten, zunehmend dem in der Region anfallenden Klärschlamm den Vorzug zu geben.

Durch eine enge regionale Zusammenarbeit und gegenseitige Information ist für Landwirte und Verbraucher nachvollziehbar und nachprüfbar, welche Abwässer in der Kläranlage behandelt und wie die Klärschlämme konditioniert werden. Die landwirtschaftliche Verwertung der in diesen Anlagen anfallenden Klärschlämme kann an Standort- und Bewirtschaftungs- bedingungen angepaßt und zu den pflanzenbaulich optimalen Terminen erfolgen.

4. Schwermetallgehalte Brandenburger Böden 2001 im Vergleich zum Grenzwert AbfKlärV und Vorsorgewert BbodSchV

Gemäß AbfKlärV sind im Rahmen der Voranzeigen zur Klärschlammausbringung auch die Gehalte im Boden an pflanzenverfügbaren Nährstoffen und Schwermetallen vorzulegen. Auf Grundlage dieser Daten können die Schadstoffgehalte der Böden im Land Brandenburg mit den Grenzwerten nach AbfKlärV und den Vorsorgewerten nach BBodSchV verglichen werden (Abb. 5)

Abb. 5: Schwermetallgehalte Brandenburger Böden 2001 im Vergleich zum Grenzwert AbfKlärV und Vorsorgewert BbodSchV (Sand)

Die im Land Brandenburg vorherrschenden diluvialen Sandböden sind nicht nur arm an den pflanzenverfügbaren Nährstoffen K, Mg und Ca, sondern weisen auch niedrige Schwer- metallgehalte auf. Daher werden in den Böden auch so niedrige Gehalte an Schwermetallen nachgewiesen, die im Durchschnitt auch unter den strengeren Vorsorgewerten nach der Bundes-Bodenschutzverordnung liegen.

Dabei muß allerdings beachtet werden, dass die Schwermetallgehalte in Abhängigkeit von den Feinerde- bzw. Tonbestandteilen sowie anthropogener Einflüsse erheblich von diesen Werten abweichen können. Überschreitungen der Vorsorgewerte sind bei den zur Klärschlammverwertung eingereichten Flächen kaum aufgetreten.

Obwohl diese Ergebnisse nicht repräsentativ für das Land Brandenburg sind, bestätigt sich auch hier der Trend aus der regelmäßigen Bodenuntersuchung, dass in den Böden überwiegend geringe Gehalte an Kupfer und ausreichend bis hohe Gehalte an Zink vorliegen,

1 4 , 0 0 1 0 0

40

2 4 , 9 0 1 5 0

6 0

7 , 4 0 1 0 0

30

5 , 2 5 60

20

4,10 50

1 5

0 , 0 6 1

0 , 1 0 , 1 1

1

0 , 4

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0

P b Z n C r C u N i H g C d

W e r t e G r e n z w e r t A b f K l ä r V V o r s o r g e w e r t B B o d S c h V ( S a n d ) m g / k g T r o c k e n m a s s e

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 m g / k g T M

0,7 0,8 0,9 1,0

die nicht nur als Schadstoffe sondern als essentielle Spurenelemente für die Pflanzen- ernährung anzusehen sind.

Diese geringen Schwermetallgehalte, die damit auch gute Voraussetzungen für die Erzeugung gesunder Lebensmittel bieten, dürfen aber nicht durch Zufuhr belasteter Düngemittel bis zu den Vorsorgewerten „aufgefüllt“ werden, sondern müssen in dieser Form erhalten bleiben.

Das wird nur möglich sein, wenn besonders schadstoffarme Düngemittel eingesetzt werden, wozu auch Klärschlämme definierter Herkunft gehören können.

5. Zusammenfassende Wertung der Ergebnisse

• Auf Grundlage der in den Landkreisen erfaßten Daten zur Klärschlammverwertung und der Übernahme dieser in das Klärschlammkataster ist ein lückenloser Nachweis über die Herkunft, Menge und Zusammensetzung der im Land Brandenburg eingesetzten Klärschlämme im Sinne eines umfassenden Verbraucherschutzes möglich.

• Infolge einer konstruktiven Zusammenarbeit der Behörden in den Landkreisen und dem Landesamt für Verbraucherschutz und Landwirtschaft konnten schon im Rahmen der Prüfung der Voranzeigen Verstöße gegen die AbfKlärV weitestgehend ausgeschlossen und ein landesweit einheitlicher Vollzug der Klärschlammverordnung gesichert werden.

• Auf Grund der mit den Klärschlammimporten verbundenen Risiken und einer besseren regionalen Zusammenarbeit von Klärwerksbetreibern und Landwirten stieg der Anteil der Klärschlämme aus einheimischen Kläranlagen von unter 50% im Zeitraum bis 1998 auf über 77% im Jahr 2001 an. Gleichzeitig nahm die Zahl der Brandenburger Kläranlagen, die den Klärschlamm landwirtschaftlich verwerten, deutlich zu.

• Der Einsatz von Klärschlamm zur Phosphordüngung kann die Zufuhr von begrenzt vorhandenen Rohphosphaten reduzieren. Die dabei bestehenden Bedenken hinsichtlich des Eintrages von Schadstoffen in die Böden sind mit denen anderer Düngemittel zu vergleichen.

• Obwohl bei den derzeit zu untersuchenden organischen Schadstoffen keine Überschreitungen der Grenzwerte nachgewiesen wurden, sind Wirkungen organischer Stoffe auf Boden und Pflanzen bisher noch nicht vollständig aufgeklärt.

• Die in den Brandenburger Böden vorliegenden Gehalte an Schwermetallen sind geogen bedingt nur gering. Durch Zufuhr von schadstoffarmen Düngemitteln, wozu auch gering belastete, kontrollierte Klärschlämme gehören können, sind diese günstigen Voraus- setzungen zur Erzeugung gesunder Lebensmittel langfristig zu sichern.

Fachgebiet Bodenschutz und Düngung Güterfelde, Juli 2002