Schwermetallfreisetzung bei Stadtböden aus technogenen Substra­ten mittels Elution von Boden­säulen im Dynamischen Batchversuch

• Lutz Makowsky
• Helmut Meuser

Stadtböden aus technogenen Substraten (z. B. Bauschutt, Asche, Bergematerial, Müll, Schlamm) stehen oftmals wegen erhöhter Schwermetallgehalte im Verdacht als Quelle der Freisetzung von Schwermetallen zu wirken. Zu deren Beurteilung ist neben der Analysemethode insbesondere die Kenntnis der Zusammensetzung der technogenen Substrate entscheidend. Derzeit wird im Zusammenhang mit der Novellierung der BBodSchV diskutiert, für anorganische Stoffe neben dem Laborverfahren der Schüttelelution, alternativ die Elution von Bodensäulen vorzusehen. Sofern die Elution im Dynamischen Batchtest unter konstanten Randbedingungen (elektrische Leitfähigkeit, pH-Wert, Redoxpotenzial) erfolgt, lässt sich eine den Standortbedingungen angenäherte, vergleichende Einschätzung verschiedenartiger Stadtböden hinsichtlich der Mobilität und der Quellkonzentration durchführen. Die Ergebnisse zeigen, dass die bodenphysikalischen Substrateigenschaften über die technische Durchführbarkeit der Elution entscheiden. Im Gegensatz zu grobkörnigen, schwach verwitterten Substraten sind Bergematerial und Schlamm nur bei ungestörter Befüllung von Bodensäulen eluierbar. Des Weiteren treten im Dynamischen Batchtest gegenüber der Schüttelelution geringere Mobilitäten und zugleich höhere Quellkonzentrationen auf. Beide Verfahren lassen für Cr und Cu bei sehr alkalischen Substraten (Bauschutt, MV-Asche) die höchsten Quellkonzentrationen erkennen. Bei versauerten Substraten (Bergematerial, Baggerschlamm) gilt dies für Zn. In der Regel zeigt das Muster der Königswasser extrahierbaren Schwermetallgehalte hiervon abweichende Ergebnisse.

Urban soils which consist of man-made substrates (e. g. artifacts like construction rubble, ash, coal mining waste, refuse, sludge) are often carrying a high level of heavy metal (HM) content. Thus, the risk of HM leaching is suspected. A sensible assessment must take the specific analytical method and the knowledge of the composition of artifacts into account. It is discussed that the planned revision of the Federal Soil Protection and Contaminated Sites Ordinance will introduce the extraction of soil columns as an alternative to the currently widely used batch leaching tests. In this context the Dynamic Batchtest procedure provides balance conditions (EC, pH and redox potential) during extraction. Moreover, it preserves onsite properties of the soil sample. Consequently, it enables a reasonable comparison of HM mobility and leaching even in case of urban soils with varying artifacts. The results reveal that soil physical properties determine whether leaching is possible when using undisturbed or disturbed soil columns. To prevent malfunction undisturbed filling is essential for sludge and coal mining waste in contrast to only slightly weathered material with high amounts of solid coarse fraction. Furthermore, the Dynamic Batchtest proves less mobility and higher leachate concentrations compared to the batch leaching test. Generally, Cr and Cu show the highest leachate concentration for construction rubble and municipal solid waste incinerator ash. Acid conditions in coal mining waste and dredged sludge lead to recognizable Zn leaching. In most cases, the pattern of aqua regia extractable HM contents is not in accordance.

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