umwelt-online: Methoden und Maßstäbe zur BBodSchV (4)

2.3.4 Liste vorliegender humantoxikologischer Bewertungsmaßstäbe und Begründungen

Für nachstehende Stoffe oder Stoffgruppen liegen beim Umweltbundesamt humantoxikologische Bewertungen (soweit von der Datengrundlage her möglich mit TRD-Werten) und Begründungen vor (siehe auch Eikmann et al., 1999).

Tabelle 4: Stoffe mit vorliegenden humantoxikologischen Bewertungsmaßstäben (TRD-Werten)

2.4 Expositionausnahmen im Rahmen der Ableitung von Prüfwerten

2.4.1 Nutzungsszenarien im Überblick

In Kapitel 2.1 wurden die für die Prüfwertberechnung für den direkten Übergang Boden-Mensch relevanten Nutzungsszenarien beschrieben:

• Kinderspielflächen,
• Wohngebiete,
• Park- und Freizeitanlagen,
• Industrie- und Gewerbegrundstücke.

In Abhängigkeit von den Charakteristika der potentiell exponierten Personengruppen ist davon auszugehen, daß in den verschiedenen Szenarien unterschiedliche Expositionspfade relevant sind.

Folgende Expositionspfade werden im Regelfall betrachtet:

• orale Bodenaufnahme,
• inhalative Bodenaufnahme (Inhalation kontaminierter Stäube),
• dermale Bodenaufnahme (perkutane Resorption).

Danach ergeben sich für die verschiedenen Szenarien folgende zu berücksichtigende Expositionspfade.

Tabelle 5: In Abhängigkeit von der Nutzung zu betrachtende Expositionspfade

Nachfolgend wird die Berechnung von Bodenwerten für die genannten Expositionspfade beschrieben.

2.4.1.1 Orale Bodenaufnahme

2.4.1.1.1 Expositionsfaktoren

Die Beurteilung der Wirkung von Schadstoffgehalten in Böden im Hinblick auf die menschliche Gesundheit hat nicht nur auf Basis einheitlicher toxikologischer Grundlagen, sondern auch auf Grund einheitlich verwendeter Annahmen und Faktoren zur Beschreibung der Expositionsbedingungen zu erfolgen. Dabei entscheidet in der Regel die Nutzung der Fläche über den jeweils zu betrachtenden relevanten Expositionspfad und die betroffenen Personengruppen.

Es ist festzuhalten, daß die für die Ableitung von Bodenwerten zugrunde zu legenden Bodenaufnahmeraten nicht streng wissenschaftlich im Sinne umfangreicher Tests begründet sind. Sie können und sollten sich soweit wie möglich auf empirische Daten stützen. Vielfach ist es aber unumgänglich, auf Konventionen zurückzugreifen, die aber anhand empirischer Untersuchungen plausibel begründet sein müssen. Es werden folgende Annahmen für die Abschätzung der ingestiven Bodenaufnahme herangezogen:

Kinder: 10 kg Körpergewicht; 0,5 g Bodenaufnahme pro Tag.

Die Kalkulation der Expositionsbedingungen des Szenarios "Kinderspielfläche" wird analog für die anderen Nutzungskategorien Wohngebiet bzw. Park- und Freizeitanlagen interpretiert, indem für diese eine jeweils geringere Exposition um den Faktor 2 bzw. Faktor 5 angenommen wird, die durch die geringere Zugänglichkeit des (offenen) Bodenmaterials gegeben ist. Die Expositionsfaktoren für das Szenario "Kinderspielfläche" sind an den, in der internationalen Literatur angegebenen Untersuchungsbefunden orientiert.

Zur Begründung wird folgendes angeführt:

• Körpergewicht: Es wird davon ausgegangen, daß das Szenario "Kinderspielfläche" für Kinder im Alter von 1 bis 8 Jahren relevant ist. In der Literatur ist unumstritten, daß Kinder im Alter von 1 bis 3 Jahren verhaltensbedingt wesentlich mehr Bodenmaterial aufnehmen als Kinder im Alter von 4 bis 8 Jahren. In einer Zusammenstellung der AGLMB (BAGS, 1995) wird der Medianwert des Körpergewichtes von 1- bis 3jährigen mit 9,1 bis 15 kg, derjenige von 4- bis 6jährigen mit 16,2 bis 21,6 kg und der 7- bis 9jährigen mit 23,27 bis 29 kg angegeben; für den ungünstigen, seltenen Fall werden 7,6 und 13,54 bzw. 18,7 kg angegeben. Auf der Grundlage dieser Daten wird für die Ableitung von Prüfwerten im Sinne des ungünstigen Falles von einem Körpergewicht von 10 kg ausgegangen.
• Bodenaufnahme/Menge: Messungen und Beobachtungen zu durch Kinder beim Spielen regelmäßig aufgenommenen Bodenmengen liegen vorwiegend aus den USA und aus den Niederlanden vor. Die Interpretation und eine Übertragung der Ergebnisse auf deutsche Verhältnisse hat eine Reihe methodischer Probleme zu beachten. So benutzen die Schlüsselstudien unterschiedliche Untersuchungskonzepte bei unterschiedlichen untersuchten Zielgruppen. Beispiele hierfür sind etwa, ob und inwieweit die Aufnahme von Boden mit der von Hausstaub korreliert wird, ob und inwieweit die Aufnahme von Schadstoffen durch die Nahrung und durch andere Quellen erfaßt wird. Zudem ist zu berücksichtigen, daß der Untersuchungszeitraum (z.B. zwei mal vier Tage) zu kurz ist, um Aussagen über die gewöhnlich übliche Aufnahme abzuleiten, und daß teilweise Probleme durch eine unvollständige Probennahme hinsichtlich Nahrungsmitteln, Urin und Stuhl beobachtet werden und Unsicherheit über die Heterogenität der Stoffgehalte der untersuchten Böden besteht. Schließlich ist auch die soziale Stellung der untersuchten Kinder zu beachten (z.B. Universitätskindergarten in den USA). Die US-EPA hat eine Überarbeitung des "Exposure Factors Handbook" vorgelegt (EPA, 1997). Hierin wird festgehalten, daß die in der Literatur angegebenen Mittelwerte eine Annahme von 200 mg/Tag Bodenaufnahme stützen, wobei jedoch die Möglichkeit eingeräumt wird, daß sich eine höhere Aufnahme ergibt, wenn über einen längeren Zeitraum gemessen würde. Aus den Studien ergeben sich laut EPA obere Perzentilwerte (90. Perzentil) von 106 mg/Tag bis 1 432 mg/Tag, im Mittel 383 (nur Bodeningestion) bzw. 587 mg/Tag (Boden- und Staubingestion).
  Eine neuere Untersuchung mit 64 Kindern im Alter von 1 bis 6 Jahren in den USA, die in der Nähe eines mit Arsen kontaminierten Bereichs lebten, ergab eine Bodenaufnahme von im Mittel 117 mg/Tag und einem 90. Perzentil von 277 mg/Tag. Der Maximalwert lag bei 899 mg/Tag (Walker und Griffin, 1998). Diese Angaben stützen die hier gewählte Vorgehensweise, im Sinne des Grundsatzes, daß der ungünstige Fall zur Ableitung von Prüfwerten herangezogen werden soll, von 500 mg/Tag auszugehen.
• Bodenaufnahme/Frequenz: Die Unterstellung, daß eine Bodenaufnahme an 365 Tagen im Jahr stattfindet, erscheint unter mitteleuropäischen Witterungsbedingungen und bei den bestehenden sozialen Verhältnissen nicht plausibel. Es muß davon ausgegangen werden, daß bei "schlechtem Wetter" andere Freizeitmöglichkeiten genutzt werden. Andererseits gibt das o. g. EPA-Handbuch zu bedenken, daß, obwohl die Expositionsmessungen durchweg im Sommer vorgenommen worden sind, eine Bodenaufnahme während der Wintermonate nicht als null anzusehen ist. Im Sinne einer Annahme des ungünstigen Falles ist daher eine entsprechend angepaßte Frequentierung anzunehmen. Allerdings liegen entsprechende Untersuchungen des Freizeitverhaltens für Deutschland nicht vor. Als plausible Annahme wird daher eine Nutzungsfrequenz von 240 Tagen im Jahr angenommen. Dies erscheint auch im Hinblick auf die Exposition bei anderen Nutzungen (Wohngebiete) als eine konsistente Annahme.

Zur Beurteilung von Industrie- und Gewerbeflächen und der dort vorherrschenden inhalativen Bodenaufnahme erscheint die Anwendung eines pauschalen Multiplikationsfaktors auf die anderen Nutzungsklassen wegen der unterschiedlichen Aufnahmepfade nicht begründet. Der andere Expositionspfad, der ggf. andere Wirkort und die möglicherweise unterschiedliche Resorption in der Lunge und im Magen-Darm-Trakt machen die Quantifizierung der inhalativen Bodenaufnahmerate notwendig.

Versuche zur Quantifizierung der ingestiven Bodenaufnahme durch Erwachsene haben bei sehr schmaler Datenbasis zur Annahme einer minimalen ingestiven Bodenaufnahme geführt. Sie dokumentiert im Grunde nur, daß Erwachsene Boden oral aufnehmen, die Menge aber zu vernachlässigen ist. Zur Abschätzung der ingestiven Bodenaufnahme durch Erwachsene geben die US-amerikanischen Studien keine ausreichend verläßliche Entscheidungsgrundlage für die Ableitung von Bodenwerten. In der Literatur und auch in dem weiter oben genannten Exposure Factor Handbook, EPA, 1997, wird von 50 mg/Tag ausgegangen. Diese Annahme stellt einen selbst im Vergleich zu den für die Bodenaufnahme durch Kinder angestellten Überlegungen recht willkürlichen Versuch dar, zu signalisieren, daß die Bodenaufnahme durch Erwachsene nicht "vergessen" worden ist.

Das Bemühen, die Variabilität von Wirkungsdaten sowie die Bandbreite ([Un-]Sicherheit) von Annahmen und Daten zur Exposition zu berücksichtigen, hat vor allem in den USA, NL und UK zu Ansätzen geführt, statistische Häufigkeitsverteilungen mit sogenannten Monte-Carlo-Methoden zu berechnen. Hierdurch soll eine verbesserte Absicherung der getroffenen Konventionen erreicht werden. Eine Analyse von Häufigkeitsverteilungen kann, soweit die statistischen Voraussetzungen hinsichtlich der Kollektivgröße etc. gegeben sind, auch zur weiteren Sachverhaltsermittlung im Einzelfall eingesetzt werden. Insbesondere können statistische Analysen von Häufigkeitsverteilungen dazu dienen, zu prüfen, ob mehrfache Verknüpfungen von "ungünstigen Fällen" zu einem unverhältnismäßig unwahrscheinlichen Fall führen.

2.4.1.1.2 Direkte Bodenaufnahme bei Kanzerogenen

Als toxikologische Basisdaten liegen im Falle von Kanzerogenen Krebsrisikoberechnungen vor, die das zusätzliche Krebsrisiko bei lebenslanger Aufnahme einer Einheitsdosis darstellen (siehe Nummer 2.3.1). Bei krebserzeugenden Stoffen wird von einem kalkulatorischen Krebsrisiko von 1⋅ 10^-5 je Einzelstoff durch die orale Bodenaufnahme ausgegangen. Ein Gefahrenbezug wird dann gesehen, wenn das Populationsrisiko von 5 ⋅ 10^-5 überschritten wird. Dementsprechend beträgt die gefahrenbezogene Körperdosis das 5fache der mit einem Krebsrisiko von 1 ⋅ 10^-5 verknüpften Dosis (siehe Nummer 2.3.2).

Bei den Berechnungen wird im Falle der kanzerogenen Stoffe mit Bezug auf das Lebenszeitrisiko proportional auf die Expositionszeit bzw. die zu bewertende kumulierte Dosis umgerechnet. Dies bedeutet, daß die einem kalkulatorischen Risiko von entsprechend 1 : 100.000 aufgenommene lebenslange Schadstofffracht auf die 8 Jahre, in denen die orale Bodenaufnahme relevant ist, verteilt werden muß. Dies ergibt mit einem angenommenen Lebensalter von 70 Jahren und der angenommenen Bodenaufnahmezeit von 8 Jahre den Faktor L von 8,75 (70 a/8 a). Diese Vorgehensweise unterstellt, daß ab dem achten Lebensjahr keine Exposition durch orale Aufnahme aus der schädlichen Bodenveränderung mehr erfolgt und daß von einer linearen Beziehung zwischen Krebsrisiko und Expositionszeit ausgegangen wird.

Zur Frage einer höheren Sensibilität von Kindern gegenüber kanzerogenen Stoffen liegen für einige Stoffe experimentelle Hinweise vor. Diese wurden zusammenfassend in Nummer 2.3.1.11 beschrieben.

2.4.1.1.3 Berechnungsformeln für die orale Bodenaufnahme

Berechnungsformel für nichtkanzerogene Wirkung

Mit den oben beschriebenen Expositionsfaktoren

• Körpergewicht 10 kg,
• tägliche orale Bodenaufnahme: 500 mg/d,
• Aufenthaltszeit 240 d/a

ergibt sich eine orale Bodenaufnahmerate von 33 mg/kg ⋅ d im Szenario kinderspielflächen. Für die Szenarien Wohngebiet sowie Park- und Freizeitflächen ergeben sich mit der Annahme einer um den Faktor 2 bzw. 5 geringeren Bodenaufnahme folgende Bodenaufnahmeraten:

• Wohngebiet: 16,5 mg/kg ⋅ d
• Park- und Freizeitflächen: 6,6 mg/kg ⋅ d

Der Prüfwert für Kinderspielflächen wird dann wie folgt berechnet:

Formel 1:

Die Berechnung für Wohngebiete bzw. Park- und Freizeitflächen erfolgt analog mit dem jeweiligen Wert für die Bodenaufnahmerate.

Berechnungsformel für kanzerogene Wirkung

Mit den oben beschriebenen Expositionsannahmen zur Bodenaufnahme nur während der ersten 8 Lebensjahre ergibt sich wie oben beschrieben ein Expositionszeitfaktor L von 8,75. Bewertungsgrundlage ist die Dosis, die einem Risiko von 1 : 100.000 (= 1 ⋅ 10^-5) entspricht. Der Gefahrenfaktor ist wie oben beschrieben im Falle von kanzerogenen Wirkungen 5. Mit den obigen Bodenaufnahmeraten ergibt sich als Berechnungsformel für die, orale Exposition gegenüber Kanzerogenen im Szenario Kinderspielflächen:

Formel 2:

Die Berechnung für Wohngebiete bzw. Park- und Freizeitflächen erfolgt analog mit dem jeweiligen Wert für die Bodenaufnahmerate.

.