Batchverfahren

Verfahren wie der Bodensättigungsextrakt (BSE) und die S4-Methode (DIN 38414-4, mittlerweile DIN EN 12457-4) sind als klassische Batchtests klassifiziert. Ein klassischer Batchtest ist gekennzeichnet von einer bewegten Feststoffphase (Boden) und einer bewegten Flüssigphase (Wasser). Eine zeitliche Betrachtung der Stofffreisetzung erfolgt dabei nicht. Der gewonnene Konzentrationswert beschreibt lediglich die unter den gewählten Versuchbedingungen maximal freisetzbare Stoffkonzentration bzw. Stoffmenge in einer wässrigen Lösung unter Gleichgewichtsbedingungen. Der bislang nicht genormte BSE wurde ursprünglich zur Bestimmung der Gehalte an leichtlöslichen Salzen in Salzböden entwickelt. Die 1984 eingeführte S4-Methode wurde für die Bestimmung der gelösten Stoffe in Schlämmen und Sedimenten verwendet. In beiden Fällen wird als Eluent Reinstwasser verwendet.

Bodensättigungsextrakt (BSE)

Bei dem in der derzeitigen Bundesbodenschutzverordnung (BBodSchV) für die Sickerwasserprognose favorisierten BSE wird die Bodenprobe mit einer relativ geringen Wassermenge versetzt, um den natürlichen Wasser/Feststoff-Verhältnissen im Boden möglichst nahe zu kommen. Nach insgesamt 48 h Kontaktzeit wird die flüssige von der festen Phase durch Zentrifugation und Membranfiltration getrennt und analysiert. Der Nachteil dieses Verfahrens ist insbesondere die nicht fest gelegte und insgesamt für die Analytik sehr geringe Menge des gewonnenen Wassers.

Vorbereitung von Bodenproben für die Durchführung des Bodensättigungsextraktes Bild vergrößern Vorbereitung von Bodenproben für die Durchführung des Bodensättigungsextraktes

Dies führt zu erheblichen Streuungen der Messwerte sowie einer unzureichenden Reproduzierbarkeit des Verfahrens und damit zu gravierenden Schwierigkeiten im praktischen Vollzug, da der BSE in der Regel zu einer Überschätzung der Schadstoffgehalte im Sickerwasser führt. Demzufolge wird in der momentan laufenden Novellierung der BBodSchV auch die Ablösung durch ein anderes Verfahren diskutiert.

S4-Verfahren

Beim S4 Verfahren wird die zu untersuchende Bodenprobe mit der 10-fachen Menge an Wasser versetzt und über einen Zeitraum von 24 h in einer Rotationsapparatur ständig durchmischt. Anschließend wird die flüssige von der festen Phase durch Zentrifugation und Membranfiltration getrennt und analysiert. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der guten Reproduzierbarkeit sowie der ausreichenden analysierbaren Wassermenge. Nachteile sind das unnatürlich hohe Wasser-Feststoff-Verhältnis sowie mögliche mechanische Abriebeffekte während des Schüttelns, durch die erhöhte Schadstoffkonzentrationen vorgetäuscht werden können.

Rotationsschüttler für das S4-Verfahren Bild vergrößern Rotationsschüttler für das S4-Verfahren

Durch eine Reduktion des Wasser-Feststoffverhältnisses lässt sich eine Annäherung an die natürlichen Verhältnisse erzielen. Im Rahmen der Novellierung der BBodSchV wird derzeit auch ein so modifiziertes S4-Verfahren als Konventionsverfahren diskutiert.

Verfahrensvergleich

Ein Vergleich der Batchtests hat ergeben, dass in den meisten Fällen (rund 80%) aller bislang durch das LfU untersuchten Elemente der Bodenproben beim BSE gegenüber dem S4-Verfahren deutlich höhere Konzentrationen vorliegen. Nur in rund 5% der Fälle sind beim S4-Verfahren vergleichsweise höhere Konzentrationen zu verzeichnen. Bei der Anwendung der Laborverfahren lässt sich ein signifikanter Einfluss der Probenaufbereitung auf das Ergebnis der Elutionsuntersuchung beobachten. Beim BSE mit seinem geringen Wasser-Feststoff-Verhältnis ist dabei ein noch größerer Einfluss als bei dem S4-Verfahren, das mit einem hohen Wasser-Feststoff-Verhältnis durchgeführt wird, festzustellen.

Schematischer Vergleich der Konzentrationsbefunde der unterschiedlichen Laborelutionsverfahren Bild vergrößern Schematischer Vergleich der Konzentrationsbefunde der unterschiedlichen Laborelutionsverfahren

Ein Vergleich der Batchverfahren mit Säulenuntersuchungen (rote Kurve) zeigt, dass das BSE-Verfahren die mittlere Sickerwasserkonzentration in den meisten untersuchten Fällen überschätzt und dass das S4-Verfahren diese vergleichsweise gut abzubilden vermag. Das BSE-Verfahren scheint eher geeignet zu sein, die maximale Konzentration der Lysimetersickerwässer abzuschätzen. Ein modifiziertes S4-Verfahren mit einem Feststoff-Flüssig-Verhältnis von 1:2 könnte für viele Fälle eine vollzugstaugliche Kompromisslösung darstellen.

Weiterführende Informationen

Links