Umweltbewertung - Vorlesung 1 - 24.10.2008

Umweltbewertung

Vorlesung 1

24.10.2008

Altlastensanierung

Expositionsabschätzung und Risikobeurteilung für eine PAK‐belastete Verdachtsfläche sowie Planung eventueller Sanierungsmaßnahmen am Beispiel der Zechensiedlung „Harmonia“, 2.266 Einwohner auf dem ehemaligen Kokereigelände: 530.000 m2

Flächenreycling UMS

Definition Altlastverdachtsfläche:

• Altlastverdachtsflächen sind Altablagerungen und Altstandorte, bei denen der Verdacht schädlicher Bodenveränderungen oder sonstiger Gefahren für den Einzelnen oder die Allgemeinheit besteht.
• Bei Überschreiten der Prüfwerte ist Verdacht gegeben.

Definition Verdachtsfläche:

• Verdachtsflächen sind Grundstücke, bei denen der Verdacht schädlicher Bodenveränderungen besteht. Bei Überschreiten der Prüfwerte ist der Verdacht gegeben.

Definition Schädliche Bodenveränderung:

• Schädliche Bodenveränderungen sind Beeinträchtigungen der Bodenfunktion, die Gefahren, erhebliche Nachteile oder erhebliche Belästigungen für den Einzelnen oder die Allgemeinheit herbeiführen
  
• Cave: auch Mikroskopische Aufnahmen, die den Korngrößenbereich 0,5 - 1mm abdecken, in die Bewertung aufnehmen, wenn die makroskopische Beurteilung mit dem bloßen Auge keine Auffälligkeiten feststellen kann

Fotos vom Flächenzustand des Kokereigeländes

• Büsche, Pflanzen überwuchern alte versiegelte Flächen
• die Natur erobert sich das Gelände zurück, zwischen Schächten und Fugen
• genaueres Beobachtungsresultat: Querschnitt durch eine Bodenfläche, Kontaminationen sind deutlich zu erkennen
  

Flächenzustand der Siedlung "Harmonia"

• ordentliche Vor- und Hintergärten
• Anbau von Kohl, Gemüse und anderen Nutzpflanzen
• Spielflächen für Kinder

Mischprobenergebnisse / chemisch-ökologische Untersuchungen

• PAK (Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe) in (mg/kg)
• Werte von 0-20 mg/kg
• Entnahmetiefe

• oberer Wert: 0,15 - 0,5 m
• unterer Wert: 0,5 - 1 m

• z.B für Benzo(a)pyren

PAK (Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe) nach EPA:

• Naphatalin - NAP - C10H8
• Acenaphthylen ‐ ANAP - C12H8
• Acenaphthen ‐ ACE - C12H10
• Fluoren ‐ FL - C13H10
• Phenanthren ‐ PHEN - C14H10
• Anthracen ‐ ANT - C14H10
• Fluoranthen ‐ FLU - C16H10
• Pyren - PYR - C16H10
• Benzo(a)atrhra... - C18H12
• schwach kanzerogen
• Chrysen - CHR - C18H12
• schwachkanzerogen
• Benzo(b)fluoranthen - BbF - C2012
• schwach kanzerogen
• Benzo(k)fluoranthen - BkF - C20H12
• stark kanzerogen
• Benzo(a)pyren - BaP - C20H12
• stark kanzerogen
• Indeno(1,2,3,c,d)py... - C22H12
• schwach kanzerogen
• Dibenzo(a,h)anthra... - DahA - C22H14
• schwach kanzerogen
• Benzo(g,h,i)perylen - BghiP - C22H12
• schwach kanzerogen

Prüfwerte für den Direktpfad

• MW Gefahrenverdacht ausgeräumt (negativ)
  
• MW>PW => Gefahrenverdacht bestätigt (positiv)
  

• Prüfwerte in [mg/kg TM]

Funktion der Prüfwerte

• Schutzgut: Gesundheit
• Szenario: Kinderspielfläche
• Prüfwert: Belastung mg/kg

• Prüfwerte basieren auf worst-case-Annahmen

• spielende Kleinkinder auf Sandflächen werden beobachtet
• in der oralen Phase nehmen Kleinkinder alles in den Mund (inkl. Sand), um sich so die Welt erfahrbar zu machen

• 500 mg/d Bodenaufnahme
• 240 d/a
• 8a
• 10 kg Körpergewicht

• auch hier spiegelt sich der worst-case wieder ... es wird angenommen: ein spielwütiges Kind spielt acht Jahre lang 2/3 des Tages im Sandkasten und bleibt konstant 10kg schwer

• bei Prüfwertunterschreitung wird Gefahr ausgeschlossen
• Prüfwert hat somit eine Signalwirkung
• bei Prüfwertüberschreitung ist zur Abklärung der Gefahrenlage eine detaillierte Untersuchung notwendig

Kaskade:

• keine Gefahr
• mit zunehmender Gefahrenwahrscheinlichkeit
• Gefahr nicht auszuschließen
• Gefahr in der Regel vorhanden
• ist eine detaillierte Untersuchung erforderlich

• ! Maßstab für eine Gefahrenlage ist bezüglich des Schutzgutes "Gesundheit" nicht die Bodenbelastung sondern die aus der Bodenbelastung resultierende, inner Exposition des Menschen !
  

Ansatz zur Flächen- und Risikobewertung sowie zur Ableitung von Maßnahmen aus dem BBodenSchG b

• auss dem Gesetz und aus der Verordnung werden Prüfwerte abgeleitet

Flussdiagramm:

• Erfasssung
• Erstbewertung
• Orientierende Untersuchungen
• Einbindung der Prüfwerte
• Bewertung
• Detailerkundung
• durch Analytische Verfahren und mit deren Analysewerte/ergebnissen kann man eine abschließende Bewertung vornehmen für
  
• UMS (Umwelt-Management-System)
• Risiko tolerierbar ?
  
• ja => keine Gefahr
• nein => Gefahr

Ableitung von Prüfwerten für den Direktpfad:

• TRD = tolerierbare resorbierte Stoffdosis
• TR??? = Anteil der Hintergrundbelastung (entfällt bei Kanz.)
• R = stoffspezifische Resportionsrate
• GF = stoff-/kenntnisabhänigiger Gefahrenfaktor
• DIR = tägliche Bodenaufnahmemenge

Direktpfad am Beispiel des Kleinkindes

• orale Aufnahme => Verschlucken von Boden
• inhalative Aufnahme => Einatmen von Boden, Staub und ausgegasten Stoffen
• dermale Aufnahme => Hautkontakt m. Boden

Annahme von Prüfwertableitungen:

• IR = Bodenaufnahme => 500 mg/d
• EF = Expositionsfrequenz => 240 d/a
• ED = Expositionsdauer => 8a
• BW = Körpergewicht => 10 kg
• AT = Bezugszeitraum
• Schwellenwertstoffe = 8-365 d
• Kanzerogene = 70 - 365 d
• => komische Folienschrift => nicht lesbar => Prof. darauf aufmerksam machen !!!
  

als Beispiel Benzo(a)pyren

• GF=5 (Konvention für Kanzerogene)
• BaP - C20H12 - zählt zur Gruppe de polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK)
• Kanzerogene Wirkung von BaP als Einzelsubstanz ist im Tierversuch über alle Aufnahmepfade belegt

Toxikogische Information

• Stoffe mit feststellbarer Wirkungsschwelle
• => Ableitung der (täglichen) tolerablen, resorbierten Gesamtkörperdosis (TRD) aus LOAEL resp- NOAEL,
  

• NOAEL (No Observed Adverse Effect Level)
  

• Höchste Dosis eines Stoffes, die auch bei andauernder Aufnahme keine erkennbaren und messbaren Schädigungen hinterlässt.

• LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level)

• Niedrigste Dosis eines verabreichten chemischen Stoffes, bei der im Tierexperiment noch eine Schädigung beobachtet wurden.
  

• NOEL oder NOEC (No Observed Effect Level oder Concentration)

• Höchste Dosis eines Stoffes, die auch bei andauernder Aufnahme keine erkennbaren und messbaren Wirkungen hinterlässt.

• Stoffe ohne Wirkungsschwelle (kanz. Stoffe)

• Ableitung einer resorbierten Köperdosis, die einem einzelstoffbezogenen, zusätzlichen Krebsrisiko von 1 zu 100.000 (1*10E-5 bei lebenslanger Exposition entspricht
• Berechnung erfolgt über das unit risk
• unit risk = geschätzes, zusätzliches Krebsrisiko bei lebenslanger oraler Exposition in Höhe von ???
  

• Cancer slope factor oral (EPA 1995)
• Stoff // (mg/kg)^-1 // Bap - CEF
• Benzo(a)pyren // 7,3E0 // 1
• Dibenzo(a)anthracen // 7,3E0 // 1
• Benzo(a)anthracen // 7,3E-1 // 0,1
• Benzo(b)fluoranthen // 7,3E-1 // 0,1
• Benzo(k)fluoranthen // 7,3E-1 // 0,1
• Indeno(123-cd)pyren // 7,3E-3 // 0,001

Unit Risk - slope Faktor

• Unit Risk ist das geschätzte zusätzliche Risiko, dass eine Erkrankung durch Krebs eintritt, wenn eine dauernde inahalative Exposition gegenüber dem Gefahrstoff über Lebenszeit (70 Jahre) in Höhe von 1 yg/m³ besteht

• Bei oraler Exposition bedeutet das untit risk analog das Risiko bei einer Aufnahme von 1mg/kg*d (slope-Factor)

Graph:

• Abzisse = Dosis [mg/kg*d]
• Ordinate = zusätzliches Lebenszeitrisiko
• das maximal akzeptierte Risiko beträgt 10E-6
  
• Gerade verläuft linear
• ab ca. 10mg/kg*d ? beginnt und steigt die Zahl der toten Tiere
• das bedeutet ein zusätzliches Lebenszeitrisiko von 10E-2

Gefahrenfaktor, Gefahrenverknüpfte Dosis

• (Un-)Sicherheitsfaktoren SF dienen zur Abschätzung nicht ermittelbarer Informationen aus Versuchsdaten
• je besser die Datenlage, desto kleiner der (Un-)Sicherheitsfaktor.
• Liegen epidemiologische Untersuchungen am Menschen vor, ist SF sehr klein
• Beispiel Cadmium => SF=2

Objekt // SF // NOAEL

• Subchronisch // - // LOAEL
• Chronisch // 3 // 1
• Geschätzter NOAEL // 10 // 0,1
• Mensch // 10 // 0,01
• Empfindliche Personengruppen // 10 // 0,001

• Toxikologisch begründeter NOAEL (resp. TRD) ist als Gefahrenbezug zu klein (no effect).
• Beim LOAEL ist das Risiko bereits zu hoch
• nicht lesbar
• nicht lesbar

Nutzungkartierung:

• ...

Merkmale zur Abschätzung der Expositionsaffinität

• 140 - 150 Sondieransatzpunkte
• Verteiling der Ansatzstellen im Verhältnis 1:10:10

Maximalbelastung:

• ...

Bohransatzpunkte mit erhöhter BaP-Belastung

• ...

Sondieransatzpunkte mit erhöhten PAK-(16 EPA PAK) Gehalten

• ...

Bsp. für Risiken ausgewählter Ansatzpunkte

• BaP => [1,33 * (4,0 + 4,0 + 0,5 + 0,7)] : 4 = 3,059

UMS-Systematik

• so eine Art Kreislaufdiagramm
• Nutzungstruktur

• besonders Studienergebnisse aus den USA werden als Vergleichs- und Grundwerte angenommen
• auf die Frage hin, warum man nicht einfach die WHO-Richtlinien als Vergleichsmaßstab nimmt, lautet die Antwort: viele Studien der WHO beziehen sich auf die Ergebnisse von US-amerikanischen Studien ! #

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