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Regelwerk

PN 2/78 - Entnahme und Vorbereitung von Proben aus festen, schlammigen und flüssigen Abfällen, Kapitel E und F
Richtlinie für das Vorgehen bei physikalischen und chemischen Untersuchungen im Zusammenhang mit der Beseitigung von Abfällen

Stand Dezember 1983
(LAGa - Länderarbeitsgemeinschaft Abfallaufgehoben )


E. Probenahme von durch Abfälle kontaminierten Böden

1. Allgemeines

Kontamination von Böden durch Schadstoffe, z.B. Mineralölprodukte, Schwermetalle, Schädlingsbekämpfungsmittel und dgl. werden weltweit beobachtet.

Kontaminationen dieser Art treten z.B. bei Transportunfällen und in der Umgebung undichter Behälter und Rohrleitungen auf.

Auch Emissionen toxischer Stoffe über die Gasphase können zu Bodenkontaminationen führen.

Fallweise können Böden so stark kontaminiert werden, daß sie abgetragen und in Abfallbeseitigungsanlagen behandelt oder beseitigt werden müssen.

Ziele der Probenahme sind in diesem Zusammenhang:

Bevor umfangreiche Untersuchungen eingeleitet werden, sollen so viele Informationen wie möglich durch Erhebungen beschafft werden. So kann z.B. bei Transportunfällen die Kontamination meist aus den Begleitpapieren der Transportfahrzeuge oder bei Gefahrgut auch aus den Stoffkennummern der Warntafeln an den Fahrzeugen ermittelt werden.

Allgemein gilt, daß der Untersuchungsaufwand der Bedeutung der Kontamination angepaßt sein soll.

Ein Lageplan kontaminierter Bereiche soll auch die gefährdeten Objekte in der Umgebung, z.B. Quellen, Brunnen, Wasserschutzgebiete, sowie mögliche Fließwege der Schadstoffe enthalten.

Aus den geologischen Verhältnissen wie Grundwasserspiegel, Grundwasserfließrichtung, Bodenbeschaffenheit sowie Art und Menge des Schadstoffes läßt sich die Ausbreitung der Kontamination und damit die Möglichkeit von Schadwirkungen abschätzen.

Die von der Arbeitsgruppe "Wasser und Mineralöl" im BMI Beirat Lagerung und Transport wassergefährdender Stoffe erarbeitete Richtlinie " Beurteilung von Mineralölschadensfällen im Hinblick auf den Grundwasserschutz" gibt im Abschnitt "Untersuchung von Boden- und Gesteinsproben" eine ausführliche Anleitung zur Entnahme von Proben aus ölkontaminierten Böden, Da bei anderen Bodenkontaminationen in vielen Fällen vergleichbare Methoden der Probenahme angewendet werden können, wird im Rahmen der vorliegenden Richtlinie u. a. auch auf diese Ausführungen zurückgegriffen.

2. Methoden der Probenahme

2.1 Handsondierungen

Unter Handsondierungen versteht man die Verwendung von Handbohrgeräten, auch " Erdbohrer" genannt. Hierbei gewinnt man zwar relativ kleine Proben, die jedoch vielfach schon genügen, um die Verhältnisse im Untergrund zu beurteilen. Die Geräte finden nur Anwendung in Gebieten mit Lockergesteinen, vorzugsweise zur Untersuchung des Sickerbereiches.

Das gebräuchlichste Handbohrgerät ist das Peilstangenbohrgerät (Rammsonde/Künzelstab), mit dem man unter Umständen Tiefen bis zu 10 m erreichen kann. Das Gerät wird mittels eines Rammbären von Hand oder mit Hilfe eines Motors in den Untergrund geschlagen bzw. getrieben. Die Anwendung des Gerätes erfordert eine gewisse Erfahrung, vor allem hinsichtlich der Beurteilung der grobkörnigen Bodenarten, da diese meist nicht in der schmalen Nute festgehalten werden; für eine Probenahme aus bindigen Bodenarten ist es i. a. gut geeignet. Die gewonnene Probemenge reicht zumindest für qualitative Untersuchungen aus.

Sind Bohrtiefen nur bis zu 1 m Tiefe erforderlich, so eignet sich am besten das sogenannte "Pürckhauer"-Bohrgerät, das mittels Hammer von Hand eingeschlagen wird. Die gewonnene Probe ist wesentlich größer als beim Peilstangengerät.

Handsondierungen können relativ rasch und mit geringem Kostenaufwand ausgeführt werden und kurzfristig ein hinreichend genaues Bild der Verteilung von Schadstoffen in den flachen Bereichen der Sickerzone liefern.

Solche Voruntersuchungen sind sehr wertvoll, denn sie ermöglichen es, Räumgeräte und Transportfahrzeuge' mitunter auch maschinelle Bohrgeräte, optimal einzusetzen.

Ein nur dem Geruchssinn folgendes Ausräumen des Untergrundes ohne vorherige Sondierungen ist meist nur bei geringen Aushubvolumen vertretbar.

Wenn, wie z.B. bei Ölkontaminationen, die mittels Handbohrer gewonnenen Proben geruchssinnlich auf Schadstoffe geprüft werden, ist es erforderlich, sobald die ersten Kontaminationsspuren festgestellt werden, das Sondiergerät vor jeder weiteren Probenahme mit einem Spülmittel zu reinigen. Der Geruchstest (das "Beriechen") sollte sofort nach dem Ziehen der Gestänge möglichst von zwei oder drei Personen vorgenommen werden, da sich die Geruchsstoffe an der Luft sehr rasch verflüchtigen können.

2.2 Schürfe

Aus Schürfen lassen sich ungestörte und gestörte Proben des Untergrundes in sehr einfacher Weise gewinnen. Schürfe geben die Möglichkeit, den Untergrund in jeder Beziehung einwandfrei zu beurteilen.

Die Schürfgruben sollten eine Mindestbreite von 0,7 m haben. Eine Stirnseite wird möglichst senkrecht abgegraben und die andere in Stufen angelegt, so daß man aus verschiedenen Tiefen leicht auch ungestörte Proben entnehmen kann. Zur Sicherung der Gruben kann je nach Tiefe und Bodenart eine Aussteifung erforderlich werden. Auf DIN 18303 "Baugrubenarbeiten" und die geltenden Unfallverhütungsvorschriften wird hingewiesen. Ein Nachteil der Schürfe sind ihre mit Tiefen über 3 m stark anwachsenden Kosten.

Obwohl Schürfe einen gewissen Zeit- und Kostenaufwand erfordern, wird man sich ihrer häufig bedienen, da sie von den örtlichen Tiefbauunternehmern meist mit Hilfe leichter Bagger kurzfristig angelegt werden können, während maschinelle Bohrgeräte nicht immer sofort verfügbar sind. Dabei sollte stets geprüft werden, inwieweit Untersuchungsschürfe anschließend zur Sanierung (Abschöpfen, Abpumpen) benutzt werden können.

Darüber hinaus kann durch solche Schürfe bereits ein Teil des verunreinigten Erdreichs beseitigt werden.

2.3 Bohrungen

Sofern auf Grund der Erhebungen Untersuchungsbohrungen notwendig sind, sollen bei einer erst vor kurzer Zeit eingetretenen Kontamination die Bohrungen unverzüglich in die Wege geleitet und schnell durchgeführt werden. Da die kontaminierten Bereiche mitunter schwer zugänglich sind, sind leicht transportierbare, rasch arbeitende Bohrgeräte erforderlich. Die Entnahme ungestörter Proben ist im Regelfall nicht erforderlich, muß aber im Bedarfsfall möglich sein. Die Proben sollen jedoch durch den Bohrvorgang möglichst wenig entmischt werden; die Verwendung von Spülflüssigkeiten ist daher soweit wie möglich zu beschränken. Der Bohrdurchmesser ist stets so zu wählen, daß die Bohrung erforderlichenfalls zum Beobachtungsbrunnen ausgebaut werden kann. Bei Bohrungen ist stets daran zu denken, daß beim Durchfahren undurchlässiger Schichten ein Absinken des Schadstoffes in den tieferen Untergrund begünstigt werden kann.

Der Mindestdurchmesser für Filter- und Aufsatzrohre sollte bei tieferliegendem Wasserspiegel mindestens 125 mm besser noch 150 mm 1. W. betragen, um die Installation kleinkalibriger Unterwasserpumpen zu gestatten. Der Einbau der für die Grundwasserbeobachtung häufig verwendeten Peilfilterrohre von etwa 50 mm 1. W. ist nur bei flachem Wasserspiegel angebracht, wenn Saugpumpen Verwendung finden können oder wo voraussichtlich keine Wasserproben entnommen werden sollen, sondern lediglich der Grundwasserstand gemessen wird. Werden wasserunlösliche Stoffe auf der Grundwasseroberfläche erwartet, so ist von vornherein ein entsprechend größerer Bohrdurchmesser zu wählen, um einen ordnungsmäßigen Pumpbetrieb zu gewährleisten.

In schwachbindigen und bindigen Bodenarten der Sickerzone kann man unter günstigen Umständen mit dem Handbohrgerät mittels Schappe oder Spiralbohrer bzw. mit dem maschinell angetriebenen Spiralbohrgerät ohne Verrohrung etwa 4 bis 5 m tief bohren.

Diese beiden Verfahren sind besonders geeignet, um einen raschen Überblick über die Schadstoffausbreitung in gering durchlässigen Bodenarten zu gewinnen. Sie dienen gewissermaßen der Ergänzung der Handsondierungen und der Schürfarbeiten.

Bei nicht standfesten oder schwer bohrbaren Bodenarten und bei größeren Tiefen kommen, um den vorstehend genannten Forderungen gerecht zu werden, vorwiegend Kernbohrgeräte, die "trocken" sowohl drehend als auch schlagend arbeiten können, in Betracht. Der optimale Bohrdurchmesser für Kernbohrgeräte liegt im Bereich zwischen ca. 130 und 200 mm. Im Festgestein muß - selbstverständlich mit aller gebotenen Vorsicht - mit Wasserspülung gearbeitet werden.

Für reine Aufschlußarbeiten in Lockergesteinen können ferner die sogenannten Rammbohrgeräte eingesetzt werden, bei denen die Probeentnahmegeräte durch Schlagen in den Untergrund eingetrieben werden. Das bekannteste Verfahren dieser Art ist die Bohrpfahlsondierung nach Burkhardt, bei der ein Mantelrohr zusammen mit einem Kernrohr von 2 bis 3 m Länge eingerammt wird. Das zweiteilige Kernrohr kann nach dem Herausziehen der Länge nach aufgeklappt werden.

Bei der " Schlauchkernbohrung" ist das Kernrohr innen mit einer durchsichtigen Kunststoff-Folie ausgekleidet; die Kerne werden also schon im Untergrund in die Folie eingezogen. Für den Transport der Proben werden die Enden der Schläuche mit einer Heftzange verschlossen. Bei ölhaltigen Proben müssen die Folien aus ölbeständigem Material gefertigt sein, sofern die Proben nicht alsbald in Glasgefäße umgefüllt werden.

Die Beobachtungsrohre müssen gegen die Schadstoffe beständig sein. PVC-Rohre sind z.B. für Mineralöl ungeeignet, da die Gefahr besteht, daß sie entweder wegen ihres Gehaltes an Weichmachern quellen oder gegen aromatische Kohlenwasserstoffe (z.B. Benzol) unbeständig sind. Es sollte hier daher Metallfiltern der Vorzug gegeben werden. Solche Filter können u. U. als "verlorene" Filter eingebaut und nach Abschluß der Untersuchungen mit Sand oder Beton verfüllt werden. Die Filter- und Aufsatzrohre dürfen nicht mit öllöslichen oder Geruchs- bzw. Geschmacksstoffe abgebenden Schutzanstrichen versehen sein. Das Material der Verrohrung muß so beschaffen sein, daß eine mehrjährige Beobachtung auch in aggressivem Wasser sichergestellt ist. Das eigentliche Bohrgerät einschließlich des Gestänges bzw. Seiles muß öl- und fettfrei sein. Der Bohrmeister muß mit dem anstehenden Problem vertraut gemacht und auf seine Verantwortung ausdrücklich hingewiesen werden.

2.4 Bodenluftuntersuchungen

Bodenluftuntersuchungen erfolgen mit Hilfe eines mit einer Kegelspitze versehenen, unmittelbar hinter der Spitze auf eine kurze Strecke gelochten Hohlgestänges oder eines massiven Gestänges, das maschinell oder von Hand in den Untergrund eingetrieben wird. Nach Erreichen der gewünschten Tiefe wird ein spezifisches Prüfröhrchen mittels Schlauch eingeführt und die Porenluft mit Hilfe eines Balges angesaugt. Aus dem Grad der Verfärbung der Testsubstanz und dem angesaugten Luftvolumen läßt sich der Gehalt der Porenluft an gasförmigen Schadstoffen abschätzen. Es ist darauf zu achten, daß durch das Prüfröhrchen kein Wasser angesaugt wird, da sonst das Ergebnis verfälscht wird. Bei positiver Reaktion ist das Gestänge jeweils zu ziehen und sorgfältig zu reinigen.

Um eine Verunreinigung der Sonde beim Wiedereinführen zu vermeiden muß diese entsprechend gestaltet und geschützt sein. Diese Methode ist besonders geeignet, um die Ausbreitung von, migrierende und flüchtige organische Komponenten enthaltenden, Verunreinigungen im Sickerbereich rasch und mit vertretbarem Kostenaufwand zu erfassen. Bei höher siedenden organischen Verbindungen sind nur im unmittelbaren Kontaminationsbereich Anzeigen zu erwarten.

Bei einer anderen Methode, die aufwendiger aber genauer ist, werden Bodenluftproben entnommen und gaschromatographisch analysiert.

3. Aufbewahrung und Kennzeichnung der Proben

Im allgemeinen sind Weithalsprobenbehälter mit 0,5 bis 1 Liter Inhalt ausreichend.

Die gegen den Schadstoff beständigen Behälter sollen bis zum Rand gefüllt und dicht verschlossen werden. Für ölverunreinigte Böden haben sich Schwarzblechdosen mit Sprengring und Abdichtung aus Gummi bewährt.

Jedes Probegefäß soll mit Entnahmedatum, Ort und Tiefe der Entnahme Bohr- und Profilnummer gekennzeichnet sein.

Bei der Probenahme ist es zweckmäßig, zuerst die nicht bzw. gering verunreinigten Proben zu entnehmen, um ein Verschleppen von Schadstoffen zu vermeiden.

Wenn möglich, soll auch eine Probe des Schadstoffes gezogen werden. Grobe Steine und Holzteile sowie pflanzliche und tierische Reste sollen aus dem Probegut entfernt werden.

Die zur Beurteilung der Bodenkontamination erforderliche Probenzahl richtet sich nach dem Ausmaß der Bodenverunreinigung und den örtlichen geologischen Gegebenheiten und kann daher nicht von vornherein festgelegt werden.

F. Probenahme von Klärschlämmen

1. Allgemeines

Die vorliegende Richtlinie berücksichtigt nur Schlämme, die den Abfällen zugeordnet werden.

Zwischen feststoffhaltigen Flüssigkeiten und stichfesten Schlämmen sind alle Abstufungen der Konsistenz möglich.

Ohne Umwälzung sedimentieren in dünnflüssigen Schlämmen die Feststoffe. Dies ist bei den Probenahmen zu berücksichtigen. Ferner können Schwankungen der Zusammensetzung kommunaler Klärschlämme, z.B. Abhängigkeit von Industrieabwasser-Einleitungen (Art, Zeit) und Witterungsbedingungen zu beachten sein,

Klärschlämme sind biologisch oft noch aktiv. In geschlossenen Behältern kann daher durch Gasentwicklung Überdruck entstehen. Dies ist durch Lagerung bei möglichst tiefen Temperaturen weitgehend zu vermeiden.

2. Zweck der Probenahme

3. Probenahme

Die anzuwendenden Probenahmeverfahren richten sich ausschließlich nach der physikalischen Konsistenz.

Die jeweiligen Verfahren sind für stichfeste Schlämme in Kapitel B Abschnitt 3.2.2 und für dünnflüssige Schlämme in Kapitel B Abschnitt 3.2.3 der vorliegenden Richtlinien aufgeführt.

ENDE

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