Evaluierung ausgewählter biologischer Testverfahren zur vorsorgeorientierten Beurteilung ökotoxikologischer Wirkungen von Bauprodukten auf Böden

Abstract

Das Vorsorgeprinzip im Bodenschutz ist nicht nur durch das Bundes- Bodenschutzgesetz und die Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung umzusetzen, sondern in alle benachbarten Rechtsbereiche, die Einwirkungen auf Böden regeln, zu integrieren. Bei der Zulassung von Bauprodukten werden Anforderungen der Bodenschutz-Vorsorge mit dem Merkblatt "Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser" des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) formuliert. In dieser Arbeit werden die dort formulierten Vorsorgeanforderungen hinsichtlich der Lebensraumfunktion und der Rückhaltefunktion von Böden materiell für eine Bauproduktengruppe "Kanalrohrsanierungsmittel und Bodeninjektionsmittel" umgesetzt. Ökotoxikologische Testverfahren für die Bewertung von Bauprodukten, die mit Boden und Grundwasser in Berührung kommen, haben besondere Bedeutung, insbesondere für die Lebensraumfunktion von Böden und damit auch für deren Filter- und Puffervermögen (Rückhaltefunktion). Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Frage nach der Anwendbarkeit der terrestrischen Testverfahren Ammoniumoxidationstest (Bestimmung der potenziellen Nitrifizierung - DIN ISO 15685) und Bodenatmungstest (Bestimmung der Aktivität der Bodenmikroflora mit Hilfe von Atmungskurven - DIN ISO 17155) sowie die Erarbeitung entsprechender Bewertungskriterien zur vorsorgeorientierten Bewertung der Auswirkungen der oben genannten Bauprodukte auf die Bodenbiologie. Um Informationen über die Alterung der Schadstoffe, mögliche Abbau- und Metabolisierungsprozesse zu erhalten, wurden die Wirkungen der Bauprodukte auf die Bodenatmung und die potenzielle Nitrifikation nach ein- und zwölfwöchiger Inkubationszeit untersucht und bewertet. Die beiden terrestrischen Testverfahren erwiesen sich als äußerst sensitiv. Sie zeigten auch geringe Verschiebungen deutlich an. Die grundsätzliche Eignung der beiden terrestrischen ökotoxikologischen Testverfahren für die Bewertung der ökotoxikologischen Wirkungen von Bauprodukten auf Böden wurde durch die Versuche an 4 Testböden, die jeweils mit den Eluaten von 2 Bauprodukten inkubiert wurden, hinreichend belegt. Während der Nitrifikationstest eine Aussage zur Wirkung auf eine sehr empfindliche, aber äußerst wichtige Spezialistengruppe der Nitrifikanten liefert, gibt der Atmungstest Auskunft über generelle Wirkungen auf die biologische Aktivität der Bodenmikroflora. Parallel dazu wurden aquatische Testverfahren durchgeführt, um deren Einsatz in einer ökotoxikologischen Testbatterie zur Zulassung von Bauprodukten für Böden und Grundwasser zu überprüfen. Die Untersuchungen ergaben, dass eine ökotoxikologische Testbatterie, bestehend aus aquatischen und terrestrischen Testverfahren die Sicherheit der Bewertung der ökotoxikologischen Wirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser gegenüber einer ausschließlichen Anwendung aquatischer Verfahren deutlich erhöht.

The precautionary principle in soil protection is not to be covered by the Federal Soil Protection Act and the Federal Soil Protection and Contaminated Sites Ordinance alone, but has to be integrated in all legal requirements regulating effects on soils, too. The requirements for the approval of construction products to Bauproduktengesetz ('Construction Products Law') regarding the protection of soils are subject of the Guideline on the assessment of the effects of construction products on soil and ground water by the German Institute for Structural Engineering/Building Technology (Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt)) . In this thesis the precautionary requirements contained in this guideline are realised for soil injection agents and agents for the sanitation of sewage pipes with respect to habitat and retention function of soil. Ecotoxicological test procedures for the impact assessment of construction products in contact with soil and groundwater are of special importance regarding the influence of these products on habitat function of soil as well as on its filter and buffer capacity. The focus of this thesis is the applicability of the following terrestrial test methods in this field: the Rapid test by Ammonium oxidation (DIN ISO 15685) and the Soil respiration test (DIN ISO 17155) for the described aim. In addition criteria for the assessment of effects of construction products on soil biology were developed. The terrestrial tests, for assessing the ageing, degradation and transformation processes of the examined construction products and their metabolites were performed within a period of one and twelve weeks after mixing soil with the eluates of the construction products. Both terrestrial test methods were very sensitive indicating already minor shifts and so proved to be appropriate to assess the ecotoxicological impact of construction products on soils. In the tests 4 different soils were included, incubated with the eluates of two different construction products. The nitrification test illustrated the impact on a very sensitive, but extremely important group of specialised micro-organisms, the nitrificating micro-organisms, the respiration test provided information about the effect of the construction products on the biological activity of the soil microflora in general. Parallel aquatic test were carried out. The results confirmed the necessity of using terrestrial methods as well as aquatic ones together. Once again, it became obvious that a series of tests consisting of a number of test organisms and parameters will considerably improve the chances of detecting any toxic effects.