E.7 Bodenbelastungen / Bodenbelastungskataster

Bearbeitungsstand: 11/2009

 

Dieses Kapitel beschäftigt sich mit den stofflichen Belastungen des Bodens durch Schwermetalle sowie durch die organischen Schadstoffe PAK (polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe) und PCB (polychlorierte Biphenyle). Neben den wichtigsten Informationen zu Art und Methodik der Untersuchungen werden die Ergebnisse in zusammengefasster Form mit Hilfe von Diagrammen dargestellt. Das Niveau der Bodenbelastung im Stadtgebiet wird anhand der gültigen Grenz- und Richtwerte bewertet und mit landesweiten Referenzwerten verglichen.

 

Untersuchungen zur Bodenbelastung

Seit 1989 sind unterschiedliche Untersuchungen zur stofflichen Bodenbelastung im Stadtgebiet Gütersloh durchgeführt worden:

  • Kreisweite Untersuchung zur Schwermetallbelastung in den Jahren 1989/90
    Im 2 mal 2 Kilometer Raster mit knapp 30 Standorten (Methodik: Mischproben, Feinbodenanalyse,Königswasseraufschluss). Analysiert wurden die Gehalte von Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Blei (Pb), Nickel (Ni), Quecksilber (Hg) und Zink (Zn) im Oberboden (maximal 30 Zentimeter Bodentiefe). Weitergehende Informationen bietet der Untersuchungsbericht des Kreises (Kreis Gütersloh 1990).
  • Untersuchung der Schwermetallbelastung auf Spielplätzen in Gütersloh
    Auf 17 Standorten wurde 1990 der Schwermetallgehalt der obersten Schicht (0 bis 10 Zentimeter) analysiert (gleiche Auswahl der Schwermetalle zuzüglich Arsen (As) und vergleichbare Methodik wie bei der kreisweiten Untersuchung).
  • Stadtweite Erhebung zu Schwermetallgehalten in den Jahren 1998/99
    (Gleiche Auswahl der Schwermetalle zuzüglich Arsen (As) und vergleichbare Methodik wie bei 1. und 2.). Auf 137 Standorten wurden 156 Proben genommen und vom Umweltlabor der Stadt Gütersloh analysiert. Die Probennahmen wurden nach Nutzung (Acker mit n=35 Standorten, Grünland mit n=20, Wald mit n=9, Öffentliche Grünfläche mit n=18 , Hausgärten / Gartenbeete in Siedlungsbereichen unterschiedlichen Alters; gekennzeichnet als I (älter als 1900 mit n=13), II (1900-1948 mit n=13), III (nach 1948 mit n=19) und wichtigen Einflussfaktoren (Überschwemmungsgebiet, Bodenarten) differenziert durchgeführt. Eine genauere Beschreibung der Proben- und Analysenmethodik bietet ein Leitfaden des LUA NRW (Lan­desumweltamt 1997a).
  • Orientierende Untersuchung zur organischen Belastung
    (Kreisweit 30 Standorte zu PAK sowie 16 Standorte zu PCB, davon jeweils 7 im Stadtgebiet Gütersloh) als Erweiterung der kreisweiten Schwermetall-Untersuchung von 1989/90.
  • Untersuchungen zur organischen Belastung im Stadtgebiet Gütersloh im Rahmen der Schwermetall-Untersuchung 1998/99
    Insgesamt wurden 20 Standorte für PAK-Analysen beprobt.

 

Untersuchungsanlass

Anlass für die Untersuchungen des Kreises war die Absicht, eine bessere großräumige Übersicht über die umweltrelevanten Bodenbelastungen durch Schwermetalle und organische Schadstoffe zu erhalten. Die Analysen hatten einen orientierenden Charakter. Sie dienten dazu, Hinweise über das allgemeine Belastungsniveau und Belastungsschwerpunkte und gegebenenfalls Bedarfe für weitergehende Untersuchungen zu erhalten.

Die Stadt Gütersloh hat das Messnetz des Kreises gemäß der Systematik des LUA NRW im landschaftlichen Außenbereich gezielt verdichtet und insbesondere um Standorte im Siedlungsbereich ergänzt. Damit werden sowohl Aussagen zu nutzungs- wie auch lagebezogenen Bodenbelastungen möglich. Ziel war eine flächendeckende Analyse zur Beurteilung der Belastungssituation im Stadtgebiet und die Erstellung einer digitalen Bodenbelastungskarte.

Die spezielle Untersuchung der Gütersloher Spielplätze beruht auf Berichten zu hohen Schwermetallbelastungen auf verschiedenen nordrhein-westfälischen Spielplätzen. Hier stand in besonderem Maße der Gedanke der Gesundheitsvorsorge und Gefahrenabwehr im Vordergrund.

 

Bundes-Bodenschutzgesetz

Mit dem Inkrafttreten des Gesetzes zum Schutz vor schädlichen Bodenveränderungen (Bundes-Bodenschutzgesetz - BBodSchG) am 1. März 1999 und der ergänzend dazu erlassenen Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) vom 12. Juli 1999 wurden erstmals rechtsverbindliche Vorsorge-, Prüf- und Maßnahmenwerte, differenziert nach verschiedenen Kriterien, aufgestellt. Dabei wird nicht nur nach Schadstoffart und Nutzung, sondern auch nach der Bodenart (z.B. sandige oder tonige Böden) und nach dem Wirkungspfad der Schadstoffe (Boden => Pflanze, Boden => Mensch, Boden =>Grundwasser) unterschieden.

Vorsorgewerte sind Bodenwerte, bei deren Überschreitungen unter Berücksichtigung von geogen oder großflächig siedlungsbedingten Schadstoffgehalten in der Regel davon auszugehen ist, dass die Besorgnis einer schädlichen Bodenveränderung besteht (§ 8 Absatz 2 Nummer 1 BBodSchG).

Die Vorsorgewerte dienen der Vermeidung von schädlichen Bodenveränderungen durch künftige Stoffeinträge. Werden die Vorsorgewerte überschritten, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass durch weitere Stoffeinträge eine schädliche Bodenveränderung entstehen kann. Für die Beurteilung bereits bestehender Belastungen entfalten die Vorsorgewerte keine Rechtsfolgen.

Prüfwerte sind Werte, bei deren Überschreiten unter Berücksichtigung der Bodennutzung eine einzelfallbezogenen Prüfung durchzuführen und festzustellen ist, ob eine schädliche Bodenveränderung oder Altlast vorliegt (§ 8 Absatz 1 Nummer 1 BBodSchG).

Liegt der Gehalt oder die Konzentration eines Schadstoffes unterhalb des anzuwendenen Prüfwertes, gilt der Verdacht auf eine schädliche Bodenveränderung oder Altlast als ausgeräumt. Eine Überschreitung der Prüfwerte bedeutet aber nicht automatisch, dass eine schädliche Bodenveränderung der Altlast vorliegt. Ob eine Gefahr vorliegt, ist im Wege einer einzelfallbezogenen Sachverhaltsermittlung festzustellen.

Maßnahmenwerte sind 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 (§ 8 Absatz 1 Nummer 2 BBodSchG).

Vorsorgewerte

 

Prüfwerte Wirkungspfad Boden - Mensch (direkter Kontakt)

 

Maßnahmenwerte Wirkungspfad Boden - Mensch (direkter Kontakt)

 

Gefahrenabwehr und Gesundheitsvorsorge

Damit ergibt sich die für Gefahrenabwehr und Gesundheitsvorsorge seitens der zuständigen Behörden eine gestufte Vorgehensweise im Umgang mit Bodenbelastungen. Dies reicht von der Beobachtung (bei Unterschreiten der Prüf- und Vorsorgewerte) über eine erneute Beprobung (bei Verdacht oder Überschreiten der Prüfwerte) bis hin zu einem Sanierungser­fordernis (bei Überschreiten der Maßnahmenwerte im Gefahrenfall). Entsprechend sind die Prüf- und Vorsorgewerte jeweils deutlich niedriger als die Maßnahmenwerte und auch die Prüfwerte für empfindliche Nutzungen wie Äcker oder insbesondere Kinderspielplätze wesentlich geringer als die für industriell genutzte Flächen. Im Folgenden werden mehrfach die Prüfwerte für Kinderspielflächen als Maßstab für eine besonders sensible Nutzung herangezogen.

 

Eintragspfade

Die organischen Schadstoffe und die Schwermetalle gelangen auf unterschiedlichen Wegen in den Boden. Während die Lagerung von Abfällen im Boden den direkten Eintrag mit einer eher punktförmigen Ausbreitung der Schadstoffe bewirkt, gelangen die Schadstoffe aus Abwässern über Fließgewässer in linienhafter Form (in den Überschwemmungsgebieten) in die Böden. Diese Bereiche sind zumeist räumlich abgrenzbar.

Über den Luftpfad werden sie flächenhaft überall, zum Teil über große Entfernungen, verteilt. Die organischen Schadstoffe stammen im wesentlichen aus Verbrennungsrückständen von Industrie, Hausbrand und Verkehr und gelangen über Schwebstäube und Niederschläge in den Boden.

Ein weiterer bedeutender Eintragspfad für Schwermetalle war in der Vergangenheit die Ausbringung von Klärschlamm als Dünger in der Landwirtschaft. Seit vielen Jahren wird jedoch aufgrund regelmäßiger Kontrollen in Gütersloh kein belasteter Klärschlamm mehr ausgebracht.

 

Geogene Grundbelastung

Die geogene Grundbelastung, das heißt der Anteil der natürlicherweise vorkommenden Schwermetalle im Ausgangsgestein für die Bodenbildung, ist im Stadtgebiet von Gütersloh sehr gering. Das bedeutet, dass die nachfolgend dargestellten Konzentrationen von Schwermetallen und organischen Schadstoffen im wesentlichen auf anthropogenen Einträgen beruhen. Die Einträge reichern sich im Laufe der Jahre an, da sie nur relativ schwer löslich oder im Boden schwer chemisch abbaubar sind. Auch nehmen Pflanzen natürlicherweise nur in geringem Maße Schwermetalle als Nährstoffe auf.

Im Gütersloher Stadtgebiet dominieren die sandigen Böden mit relativ hohem Grundwasserstand, die nur eine geringe Pufferwirkung bzw. Sorptionsfähigkeit aufweisen. Dies bedeutet eine relativ geringe Bindungsfähigkeit bezüglich der Schwermetalle und der organischen Schadstoffe. Je saurer der Standort (niedriger pH-Wert) ist, desto mehr erhöht sich die Lös­lichkeit der Schadstoffe und damit der Eintrag ins Grundwasser (s. auch Kap. E.1 und E.3).

 

Untersuchungen des Kreises zu Schwermetallen, PCB und PAK

  • Die kreisweiten Untersuchungen zu Schwermetallen hatten nur für einen Standort - im Westen des Gütersloher Stadtgebietes - eine Überschreitung der Vorsorgewerte der Klärschlammverordnung ergeben. Der erhöhte Wert ist vermutlich durch die Verrieselung von Abwässern über längere Zeit begründet.
  • Bei den PCB und PAK ergaben sich keine Überschreitungen.
  • Insgesamt lagen alle gemessenen Werte im landesweiten Vergleich auf niedrigem bis sehr niedrigem Niveau.

 

Untersuchungen zu Schwermetallen auf Spielplätzen in Gütersloh

Die Untersuchung der Spielplätze ergab, dass bis auf eine Ausnahme alle Werte weit unter dem engen Richtwert I für Spielplätze lagen und damit die Prüfwerte für Kin­derspielflächen in der jetzt gültigen BBodSchV unterschreiten. Bei Einhalten des Richtwertes I ist bei nicht kanzerogenen Stoffen keine gesundheitsgefährdende Wirkung anzunehmen, bei kanzerogenen Stoffen besteht kein höheres als das allgemein vorhandene Risiko. Somit ist davon auszugehen, dass hier keine gesundheitsgefährdenden Belastungen und Risiken bezüglich Schwermetallen vorlagen.

 

Untersuchungen zu Schwermetallen in Gütersloh

Bei der Untersuchung im Stadtgebiet wurden die Probenstandorte gemäß dem Leitfaden des LUA nicht nach dem Rasterprinzip, sondern in repräsentativer Anzahl für die verschiedenen Nutzungen ausgewählt. Damit sind, wenn ursächliche Zusammenhänge zwischen Nutzung und Belastungskonzentration belegt werden können, die Aussagen zu den Verhältnissen im gesamten Stadtgebiet mit einer wesentlich höheren Ver­lässlichkeit zu treffen als beim Rasterprinzip. In Gütersloh treten folgende Zusammenhänge deutlich hervor:

  • Ackernutzung findet weitaus überwiegend auf Podsolböden statt,
  • Grünlandnutzung vor allem auf Gleyböden,
  • Waldstandorte sind fast immer auf Podsolböden.

Aufgrund dieser mit den Eigenschaften bzw. der landwirtschaftlichen Bodeneignung der Boden(typen) erklärbaren Beziehungen (siehe auch Kapitel E.1, E.2, E.3) lassen sich die Ergebnisse mit einer - statistisch gesehen - hohen Wahrscheinlichkeit auf die Acker-, Grünland- und Waldstandorte im ganzen Stadtgebiet übertragen. Die Abbildung 1 zeigt am Beispiel des Schwermetalls Blei, dass

  • die Werte bei den Ackerstandorten jeweils in einem sehr engen Bereich liegen,
  • bei der Grünlandnutzung und bei den Öffentlichen Grünflächen eine Streuung der Werte um einen Schwerpunkt erkennbar ist,
  • bei den Siedlungsbereichen I - III eine große Streuung der Werte sichtbar wird und vor allem,
  • dass sich je nach Nutzung unterschiedliche Wertespektren ergeben.

 

Grünlandstandorte

Bei den Schwermetallen weisen die Grünlandstandorte deutlich höhere Werte als die Ackerstandorte auf (vergleiche Abbildung 1 und 4). Dies liegt unter anderem an der unterschiedlichen Bewirtschaftungsform von Grünland und Acker. Ackerland wird regelmäßig circa 30 Zentimeter tief gepflügt, wodurch die oberste Schicht durchmischt wird. Dabei werden sowohl die gebundenen Schwermetalle wie auch die Bodenbestandteile (insbesondere die Humusstoffe), die die Schwermetalle im Oberboden binden, wieder neu verteilt.

 

Überschwemmungseinfluss

Eine signifikante Erhöhung unter Überschwemmungseinfluss ist bei den Acker- bzw. Grünlandstandorten (außer bei Nickel und Zink) nicht erkennbar. Die entsprechenden Fließgewässer scheinen daher in der Vergangenheit keine übermäßige Schwermetallfracht, die sich durch Hochwasserereignisse abgelagert haben könnte, geführt zu haben.

 

Waldböden

Bei den Waldböden bewirkt der "Auskämmeffekt" der Blätter und Nadeln bei fehlender Bodenbearbeitung eine Ansammlung der Schwermetalle im Auflagehumus und in der Streu und verzögert den Eintrag in den Boden. In der Auflage erreicht insbesondere das Blei sehr hohe Konzentrationswerte (zum Teil über 200 Milligramm pro Kilogramm Trockensubstanz).

Wie bei den anderen Bodentypen auch nimmt die Konzentration bei den Waldböden mit zunehmender Bodentiefe stark ab und nähert sich dem geogenen Grundgehalt an (C-Horizont). Teilweise kommt es im Unterboden (B-Horizont) aufgrund der speziellen Bodenchemie noch zu leichten Anreicherungen (siehe Abbildung 2). Der anthropogene Schwermetall-Eintrag konzentriert sich jedoch wie bei allen Böden in der obersten Bodenschicht.

Bei den Gütersloher Waldböden ist zusätzlich zu beachten, dass sie einen sehr niedrigen mittleren pH-Wert von 3 bis 4 aufweisen, wodurch die Gefahr einer erhöhten Löslichkeit und Ausschwemmung ins Grundwasser für einige Schwermetalle (Cadmium, Nickel, Zink wie auch teilweise Blei) gegeben ist.

Abbildung 1:
Zusammenhänge zwischen Nutzung und Schwermetall-Konzentration in Oberböden

Abbildung 2:
Schwermetallgehalte unterschiedlicher Schichten bei Waldböden [Milligramm pro Kilogramm Trockensubstanz]

pH As Pb Cr Cd Cu Ni Hg Zn Bodenschicht *
(Horizont)
3,0 3,3 175,3 12,3 0,69 28,9 7,2 0,37 74,6 Auflage/Streu
(Oh/Of-Horizont)
3,0 3,3 28,9 4,0 0,19 2,7 1,5 0,06 5,4 Oberboden
(A-Horizont)
3,8 0,9 8,2 4,8 0,35 1,7 2,9 - 7,0 Unterboden
(B-Horizont)
4,4 0,6 2,4 4,3 0,03 1,3 3,1 - 6,6 Sandiges Ausgangsgestein
unter Waldboden
(C-Horizont)

 

Ergebnisse

Aus den Abbildungen 1 und 4 wird folgendes ersichtlich:

  • In den Siedlungsbereichen (Typen I - III) ist die Schwermetallbelastung im Boden auf sehr unterschiedlichen, aber insgesamt deutlich höherem Niveau als bei Acker und Grünland (vor allem Kupfer, Blei, Quecksilber und Zink). Dies liegt zum einen daran, dass die lokalen Schadstoffquellen - historisch und aktuell - in räumlicher Nähe liegen. Zum anderen sind aber auch bis weit in dieses Jahrhundert hinein die Aschen aus den Feuerstellen der Wohnung als Dünger in die Gärten und hausnahen Flächen eingebracht worden. Sie enthalten Schwermetalle aus Verbrennungsrückständen. Eine generelle Abnahme der Schwermetallbelastung von Typ I zu Typ III lässt sich bei Blei, Quecksilber, Kupfer und Nickel erkennen.
  • Auch bei öffentlichen Grünflächen ist eine, allerdings etwas weniger ausgeprägte, Erhöhung der Schwermetallbelastung (Nickel, Kupfer, Blei, Quecksilber und Zink) festzustellen.
  • Das Niveau der Bodenbelastung mit Schwermetallen ist in Gütersloh gering. Ein Vergleich mit Referenzwerten für Nordrhein-Westfalen zeigt, dass die Mittelwerte für Gütersloh deutlich unter den Referenzwerten liegen; lediglich vereinzelt reichen die Maximalwerte an die Referenz­werte heran. Abgesehen von möglichen lokalen Abwei­chungen bei Altlastverdachtsflächen (diese waren nicht Bestandteil dieser Untersuchung; siehe auch Kapitel E.8) kann davon ausgegangen werden, dass im Stadtgebiet von Gütersloh keine gesundheitsgefährdenden Belastungen durch Schwermetalle im Boden vorliegen.

Die Karte E.7.1 zeigt die Verteilung der Probennahmestandorte im Stadtgebiet.

 

Untersuchungen zu PAK

Die Standorte der PAK-Analysen decken sich weitgehend mit denen der Schwermetall-Analysen. Es wurde eine gemischte Auswahl von Standorten im straßennahen (potenzielle Bereiche höherer Belastung) und straßenfernen Umfeld (im Außenbereich als Hintergrundbelastung) sowie von einigen Standorten im Siedlungsbereich getroffen. Der Bezug zu Straßen wurde einbezogen, da die PAK in Gütersloh im wesentlichen aus dem Straßenverkehr stammen. Benzo(a)pyren (BaP) ist der gesundheitlich bedenklichste Vertreter einer Gruppe von PAK, der üblicherweise stellvertretend für die gesamten PAK untersucht und im folgenden darge­stellt wird. In Abbildung 3 sind die Wertebereiche zusammenfassend dargestellt. Als Vergleichswerte für das Gütersloher Belastungsniveau dienen Referenzwerte, die in vergleichbaren Räumen für NRW ermittelt wurden.

Abbildung 3:
BaP-Konzentrationen mit Prüf- und Referenzwerten

 

 

Ergebnisse BaP-Analysen

Die BaP-Analysen brachten (vergleiche Abbildung 3) je nach Nutzung und Straßenbezug Ergebnisse mit unterschiedlichen Wertebereichen:

  • Die leicht erhöhten Werte über 0,2 liegen in der Nähe von verkehrsreichen Straßen, so dass hier ein ursächlicher Bezug zur Emissionsquelle zu belegen ist.
  • Die deutlich niedrigeren Werte unterhalb 0,05 stammen von Ackerstandorten und sind damit im Bereich der Referenzwerte für NRW.
  • Im Wertebereich zwischen 0,05 und 0,2 bewegen sich die Werte der Grünflächen- und Grünlandstandorte, die somit etwas niedriger als die Referenzwerte für NRW liegen.

Die Abbildung 3 zeigt auch, dass die BaP-Werte in Gütersloh deutlich unterhalb der Prüfwerte für Kinderspielplätze und Acker/Nutzgärten liegen. Eine gesundheitsgefährdende Bodenbelastung durch PAK liegt - von möglichen lokalen Abweichungen auf Altlastverdachtsflächen abgesehen - nicht vor.

Erläuterungen zu den Abbildungen 4a-g:

  • Die 137 Standorte wurden nach Nutzung differenziert: Acker mit n=35 Standorte, Grünland n=20, Wald n=9 (nur A-Horizont), Öffentliche Grünfläche n=18 , Sied­lung vor 1900 n=13, Siedlung 1900-1948 n=13, Siedlung nach 1948 n=19
  • Der Mittelwert wird aus der Summe der Konzentrationswerte geteilt durch die Anzahl der Proben ermittelt, jeweils für den Nutzungstyp wie z.B. Acker, Grünland usw.
  • Der Median ist der zentrale Wert, bei dem genau die eine Hälfte über, die andere unter diesem Wert liegt

Innerhalb des Wertebereichs zwischen der 10- und 90-Prozent-Marke liegen entsprechend 80 Prozent aller Werte der jeweiligen Nutzung. Je kleiner der Bereich zwischen diesen beiden Marken ist, desto geringer sind die Unterschiede bei den Werten der jeweiligen Nutzung

 

 

 

 

 

 

 

 

Quellen:
  • BBodSchG - Bundesbodenschutzgesetz vom 17.03.1998, Bundesgesetzblatt I, S.502
  • BBodSchG - Bundesbodenschutz- und Altlastenverordnung vom 12.07.1999, Bundesgesetzblatt I, Seite 1554
  • Kreis Gütersloh (1990): Schwermetalle in Böden des Kreises Güterloh - Eine Bestandsaufnahme

Stadt Gütersloh, Fachbereich Umweltschutz; Letzte Änderung: 13.12.2013