hintergrundwerte für spurenelemente in unterböden · j. utermann, o. düwel & m. fuchs 2....
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J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Hintergrundwerte für Spurenelemente in Unterböden
– Ausmaß geogen erhöhter Gehalte aus länderübergreifender Sicht –
Jens Utermann, Olaf Düwel & Michael Fuchs
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Inhalt:
Einleitung: Hintergrund/Fragestellungen
Datenbasis, konzeptionelles Vorgehen
Fazit
Hintergrundwerte in Unterböden/Untergrund
Geogen
erhöhte Hintergrundgehalte
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Hintergrund:
►
Überarbeitung der Bundes-Bodenschutz-
& Altlastenverordnung
►
Erarbeitung einer Bundes-Verwertungsverordnung
Fragestellungen:Gelten die Vorsorgewerte nach Anhang 2 BBodSchV auch für Unterböden/Untergrund?
In welchem Umfang/bei welchen Elementen ist aus bundesweiter Sicht mit naturbedingt (geogen) erhöhten Gehalten zu rechnen?
Wie wirkt sich die beabsichtigte Ausweisung von Vorsorgewerten für weitere Elemente, insb. As & Tl aus?
Einleitung
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Boden Cd Pb Cr Cu Hg Ni Zn As* Tl*
Ton 1,5 100 100 60 1 70 200 20 1,5
Lehm/Schluff 1 70 60 40 0,5 50 150 15 1,5
Sand 0,4 40 30 20 0,1 15 60 10 1Böden mit natur-
bedingt erhöhten Hintergrundge-
halten
unbedenklich, soweit eine Freisetzung der Schadstoffe oder zusätzliche Einträge nach § 9 Abs. 2 … dieser Verordnung keine nachteiligen Auswirkungen auf die Bodenfunktionen erwarten lassen
►
Vorsorgewerte gemäß Anhang 2 (Nr. 4.1) BBodSchV (alle Angaben in [mg/kg TM]):
Einleitung
* Derzeit diskutierte zusätzliche Vorsorgewerte für eine novellierte BBodSchV
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
12 Gruppen von Bodenausgangsgesteinen
Untergrund
AbreicherungAnreicherung
Lockergesteine FestgesteineSiedlungs-struktur
Landnutzung
• Acker• Grünland• Forst
• ländl. Raum• urbaner Raum > 25 % < 25 %
Lössgehalt
12 Gruppen von Bodenausgangsgesteineninkl. weiterer Untergruppen
UnterbödenOberböden
12 Gruppen von Bodenausgangsgesteinen
12 Gruppen von Bodenausgangsgesteinen
Untergrund
AbreicherungAnreicherungAbreicherungAnreicherung
LockergesteineLockergesteine FestgesteineFestgesteineSiedlungs-struktur
Siedlungs-struktur
LandnutzungLandnutzung
• Acker• Grünland• Forst
• Acker• Grünland• Forst
• ländl. Raum• urbaner Raum• ländl. Raum• urbaner Raum > 25 % < 25 %
Lössgehalt
> 25 % < 25 %
Lössgehalt
12 Gruppen von Bodenausgangsgesteineninkl. weiterer Untergruppen
12 Gruppen von Bodenausgangsgesteineninkl. weiterer Untergruppen
UnterbödenOberböden
Flächenrepräsentative, homogene Stichproben:►
Übereinstimmung im Bodenausgangsgestein/Landnutzung►
Übereinstimmung in der Häufigkeitsverteilung der Bodentypen/-arten►
Minimaler Stichprobenumfang n ≥
20 ►
Ausreißer bereinigte, (log-) normalverteilte
Stichproben
Datenbasis, konzeptionelles Vorgehen
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Bodenausgangsgesteine►
Terrassen-/Schotterablagerungen ►
Sande►
Geschiebemergel/lehme
mit sandiger Deckschicht
►
Geschiebelehme/-mergel►
Lösse►
Sandlösse ►
Carbonatgesteine (UB: Kalk-/Mergelgesteine vs. Terra Fusca)
►
Tongesteine (UB: Tongesteine vs. Lias)►
Sandsteine ►
Basische Magmatite
& Metamorphite
(UB: Ultra-
basische vs. basische vs. intermediäre M & M)►
Bimstuff ►
Saure Magmatite
& Metamorphite
(UB: Granite & Rhyolithe
vs. Gneise vs. Glimmerschiefer)►
Moore
-
Auensedimente-
Sedimente im Gezeitenbereich
Datenbasis, konzeptionelles Vorgehen
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Was sind „naturbedingt erhöhte Elementgehalte“?
Stoffgehalte, die naturbedingt ( Unterböden/Untergrund) die Vorsorgewerte nach Anhang 2 BBodSchV deutlich (> 10 %) überschreiten
Vorsorgewerte:►
stratifiziert nach Bodenarten (Sand, Lehm/Schluff, Ton)
Hintergrundwerte:►
stratifiziert nach Boden- ausgangsgesteinen
(BAG)
?
►
(Flächen-) dominierende Bodenart (-hauptgruppe) in den jeweiligen BAG-Einheiten (Punkt-in-Polygon-Analyse)
►
Vergleich der Hintergrundwerte (90. Perzentilwerte) mit Vorsorgewerten der dominierenden Bodenart
Datenbasis, konzeptionelles Vorgehen
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
►
Anteil der Feinbodenarten [%] der Einzelproben an den Bodenarten-
hauptgruppen
in Böden aus ver-
schiedenen
Gruppen von Bodenaus-
gangsgesteinen
Zuweisungsschlüssel Bodenarten - BAG
Datenbasis, konzeptionelles VorgehenBoden-
ausgangs-gesteins-gruppe
(BAG)Tone ? Schluffe
& Lehme Sande
Sedimente im OB 49 47 4 tGezeiten- UB 51 34 16 t
bereich UG nb nb nb --Auen- OB 16 60 25 u / l
sedimente UB 15 51 34 u / lUG 5 44 51 s
Fluss- und OB 5 59 36 u / lSchotterab- UB 11 39 51 slagerungen UG 8 21 71 sSande (und OB 2 18 80 s
sandige Deck- UB 5 21 75 sschichten) UG 8 10 82 s
OB 0 10 90 sUB 6 23 71 sUG 0 24 76 sOB 7 58 35 u / lUB 17 63 21 u / lUG 18 41 41 u / l
Lösse OB 10 82 8 u / lUB 23 65 12 u / lUG 22 61 18 u / l
Sandlösse OB 1 76 23 u / lUB 0 59 41 u / lUG 5 12 82 s
Carbonat- OB 28 59 13 u / lgesteine UB 49 41 10 t
UG 34 51 15 u / lTongesteine OB 9 83 8 u / l
UB 18 74 8 u / lUG 16 67 17 u / l
Sand- OB 7 47 46 u / lsteine UB 9 47 44 u / l
UG 5 39 56 sBasische Mag- OB 15 81 4 u / l
matite und UB 20 72 7 u / lMetamorphite UG 6 64 30 u / l
Geschiebe- mergel/-lehm
Anteil der Bodenarten (%) der Einzelproben an den
Bodenartenhauptgruppen
Dominierende Bodenartenhaupt-
gruppe
Geschiebe-mergel/-lehm mit Decksch.
Profil-bereich
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Abb.: 90. Perzentilwerte
von Cd, Cr, Cu & Ni in Unterböden/Untergrund über Festgesteinen
CST: Carbonatge-
steine
TF: Terra Fusca
TST: Tongesteine
TSTa: Lias-Tonsteine
SST: Sandsteine
BMM: Basische Mag-
matite/Metamorphite
SMM: Saure Mag-
matite/Metamorphite
SMa: Saure Magma-
tite
SMe: Saure Meta-
morphite
GS: Glimmerschiefer
0
50
100
150
200
250
300
CST TFTSTTSTa
SSTBMMSMaSMe GS
Cr
[mg/
kg]
0102030405060708090
100
CST TFTSTTSTa
SSTBMMSMaSMe GS
Cu
[mg/
kg]
050
100150200250300350400
CST TFTSTTSTa
SSTBMMSMaSMe GS
Ni [
mg/
kg]
00,5
11,5
22,5
33,5
CST TFTSTTSTa
SSTBMMSMaSMe GS
Cd
[mg/
kg]
Unterboden (>25% Löss)Unterboden (=25% Löss)UntergrundVorsorgewert Lehme/SchluffeVorsorgewert Tone
Hintergrundwerte in Unterböden/Untergrund (1)
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
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050
100150200250300350400
CST TFTSTTSTa
SSTBMMSMaSMe GS
Zn [m
g/kg
]Hintergrundwerte in Unterböden/Untergrund (2)
0
0,5
1
1,5
2
CST
TST
SST
BMM
SMM
Tl [m
g/kg
]
0
50
100
150
200
250
CST TFTSTTSTa
SSTBMMSMaSMe GS
Pb [m
g/kg
]
CST: Carbonatge-
steine
TF: Terra Fusca
TST: Tongesteine
TSTa: Lias-Tonsteine
SST: Sandsteine
BMM: Basische Mag-
matite/Metamorphite
SMM: Saure Mag-
matite/Metamorphite
SMa: Saure Magma-
tite
SMe: Saure Meta-
morphite
GS: Glimmerschiefer
Abb.: 90. Perzentilwerte
von Pb. Zn, As & Tl in Unterböden/Untergrund über Festgesteinen
0102030405060708090
100
CST
TST
SST
BMM
SMM
As
[mg/
kg]
Unterboden UntergrundVorsorgewert Lehme/SchluffeVorsorgewert Tone
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Bodenausgangsgesteine mit geogen erhöhten Hintergrundgehalten
-potenzieller Flächenanteil-
BAG-LE Elemente Potenzieller Flächenanteil
Kalkgesteine As ca. 7,9 %
- Terra Fusca Cd, Cr, Cu, Ni, Zn (ca. 2,2 %)
Tongesteine As, Ni ca. 12 %
- TST-Lias Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn (<< 1 %)
Basische
Magma-
tite
& Metamorphite Cu, Cr, Ni, Zn ca. 1,2 %
Saure Magmatite
& Metamorphite As ca. 5,5 %
- Saure Metamorphite Cu, Ni(ca. 2,2 %)
- Glimmerschiefer Cr, Cu, Ni, Zn
∑ ca. 27 %
Geogen
erhöhte Hintergrundgehalte
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Basische Magmatite & Metamorphite: Überschreitungshäufigkeit von Vorsorgewerten für Elemente mit geogen
erhöhten Gehalten in Unterböden/Untergrund
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.80
5
10
15
20
25
Cr - BMM
Häu
figke
iten
[%]
log Cr [mg/kg]
66 %
1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40
5
10
15
20
25
30
35
40
Häu
figke
iten
[%]
log Zn [mg/kg]
11 %
Zn - BMM
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.80
5
10
15
20
25
Ni - BMM
Häu
figke
iten
[%]
log Ni [mg/kg]
77 %
-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,40
5
10
15
20
25
30Cu - BMM
Häu
figke
iten
[%]
log Cu [mg/kg]
56 %
Geogen
erhöhte Hintergrundgehalte
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
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Carbonatgesteine (+ Terra Fusca): Überschreitungshäufigkeit von Vorsorgewerten für Elemente mit geogen
erhöhten Gehalten in Unterböden/Untergrund
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.80
5
10
15
20
25 Zn - KST-TF
Häu
figke
iten
[%]
log Zn [mg/kg]
32 %
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40
5
10
15
20
25
30Cr - KST-TF
Häu
figke
iten
[%]
log Cr [mg/kg]
15 %0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
0
5
10
15
20
25
30 Cu - KST-TF
Häu
figke
iten
[%]
log Cu [mg/kg]
26 %
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40
5
10
15
20
25
30 Ni - KST-TF
Häu
figke
iten
[%]
log Ni [mg/kg]
58 %
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,00
5
10
15
20
25
15 %
As - KST
log As [mg/kg]
Häu
figke
iten
[%]
Geogen
erhöhte Hintergrundgehalte
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
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Saure Magmatite & Metamorphite: Überschreitungshäufigkeit von Vorsorgewerten für Elemente mit geogen
erhöhten Gehalten in Unterböden/Untergrund
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.00
5
10
15
Ni - SMe
Häu
figke
iten
[%]
log Ni [mg/kg]
11 %
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.20
5
10
15
20
25
30 Cu - SMe
Häu
figke
iten
[%]
log Cu [mg/kg]
16 %
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,20
2
4
6
8
10
12
14
16
18
45 %
log As [mg/kg]
As - SMM
Häu
figke
iten
[%]
Geogen
erhöhte Hintergrundgehalte
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
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Glimmerschiefer: Überschreitungshäufigkeit von Vorsorgewerten für Elemente mit geogen
erhöhten Gehalten in Unterböden/Untergrund
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.20
5
10
15
20
25
30Cr - GS
Häu
figke
iten
[%]
log Cr [mg/kg]
11 %
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.00
5
10
15
20
Ni - GS
Häu
figke
iten
[%]
log Ni [mg/kg]
22 %
1.0 1.2 1.4 1.6 1.80
5
10
15
20 Cu - GS
Häu
figke
iten
[%]
log Cu [mg/kg]
18 %
1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40
5
10
15
20
25 Zn - GS
Häu
figke
iten
[%]
log Zn [mg/kg]
15 %
Geogen
erhöhte Hintergrundgehalte
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
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Tongesteine/Lias-Tonstein: Überschreitungshäufigkeit von Vorsorgewerten für Elemente mit geogen
erhöhten Gehalten in Unterböden/Untergrund
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.20
5
10
15
20 Ni - TST
Häu
figke
iten
[%]
log Ni [mg/kg]
30 %
1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.20
5
10
15
20
25
30
35
40 Zn - Lias-TST
Häu
figke
iten
[%]
log Zn [mg/kg]
23 %
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40
5
10
15
20
25
30
35
Cu - Lias-TSTH
äufig
keite
n [%
]
log Cu [mg/kg]
31 %
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.80
5
10
15
20
25
30 Ni - Lias-TST
Häu
figke
iten
[%]
log Ni [mg/kg]
57 %
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.20
5
10
15
20
25
30 Pb - Lias-TST
Häu
figke
iten
[%]
log Pb [mg/kg]
32 %
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,50
5
10
15
20
25
30
As - TST
21 %
log As [mg/kg]
Häu
figke
iten
[%]
Geogen
erhöhte Hintergrundgehalte
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Bodenausgangsgesteine mit geogen erhöhten Hintergrundgehalten
- effektiver Flächenanteil-
BAG-LE Elemente effektiver Flächenanteil
Kalkgesteine As ca. 1,2 %
- Terra Fusca Cd, Cr, Cu, Ni, Zn ca. 1,3 %
Tongesteine As, Ni ca. 3,6 %
- TST-Lias Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn << 1 %
Basische
Magma-
tite
& Metamorphite Cu, Cr, Ni, Zn ca. 0,9 %
Saure Magmatite
& Metamorphite As ca. 2,5 %
- Saure Metamorphite Cu, Nica. 0,5 %
- Glimmerschiefer Cr, Cu, Ni, Zn
∑ ca. 8,3 %
Geogen
erhöhte Hintergrundgehalte
J. Utermann, O. Düwel & M. Fuchs
2. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage, Juni 2007
Fazit:►
Vergleiche der Hintergrundwerte für Spurenelemente in Böden mit den Vorsorgewerten der BBodSchV
belegen naturbedingt (geogen)
erhöhte Gehaltei.
ausschließlich für Böden über Festgestein,
ii.
mit einem bundesweiten Flächenanteil < 10 %.
►
Von den bisher im Anhang 2 Nr. 4.1 BBodSchV
geregelten Elemen- ten
(Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Zn) zeigt Ni die häufigsten und höchsten
Überschreitungen von Vorsorgewerten.
►
Im Falle der Ausweisung zusätzlicher Vorsorgewerte für As und Tl sind bei dem derzeit diskutierten Werteniveau naturbedingt erhöhte Gehalte ausschließlich für As und hier insbesondere bei sauren Magmatiten
und Metamorphiten
zu erwarten.
Fazit