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Bewertung des Grundwassers einer Kleingartenanlage hinsichtlich der Eignung als Trink- und Nutzwasser

Bachelorarbeit 2014 94 Seiten

Lebensmitteltechnologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG

2 ZIEL

3 THEORETISCHER TEIL
3.1 Hydrologie
3.1.1 Allgemeine Begriffsbestimmungen
3.1.2 Grundwassergewinnung
3.2 Pedologie
3.2.1 Allgemeine Begriffsbestimmungen
3.2.2 Eigenschaften und Beschaffenheit des Bodens
3.3 Schwermetalle in der Umwelt

4 MATERIAL UND METHODEN
4.1 Probenahme
4.2 Bodenprobenaufbereitung (Siebung)
4.3 Sensorik
4.4 Bestimmung des Wassergehalts im Boden
4.5 Bestimmung organischer Bestandteile
4.6 pH-Wert-Bestimmung
4.7 Bestimmung des Nitratgehalts
4.8 Bestimmung von ausgewählten Schwermetallen
4.8.1 Bestimmung des Eisengehalts der Wasserproben
4.8.2 Bestimmung des Eisengehalts der Bodenproben
4.8.3 Bestimmung des Cadmiumgehalts der Wasserproben
4.8.4 Bestimmung des Cadmiumgehalts der Bodenproben

5 ERGEBNISSE UND DISKUSSION
5.1 Sensorische Beurteilung (deskriptive Prüfung)
5.2 Auswertung der gesamtorganischen Bestandteile
5.3 Auswertung des pH-Werts
5.4 Auswertung des Nitratgehalts
5.5 Auswertung des Eisengehalts
5.6 Auswertung des Cadmiumgehalts

6 ZUSAMMENFASSUNG

7 ABSTRACT

8 LITERATURVERZEICHNIS

9 ANHANG

I Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Korngrößenfraktionen der Feinerde[3]

Tabelle 2: Puffersysteme des Bodens[6]

Tabelle 3: Parameter der Probenahme

Tabelle 4: Probenahmetiefen bei unterschiedlicher Nutzung und Schutzgütern[3]

Tabelle 5: Sensorische Beurteilung der Wasserproben

Tabelle 6: Sensorische Beurteilung der Bodenproben

Tabelle 7: Klassifikation des Humusgehalts

Tabelle 8: Messwerte organischer Bestandteile der Wasserproben

Tabelle 9: Messwerte Wiegen der Ascheschalen

Tabelle 10: Messwerte gesamtorganische Substanz der Bodenproben

Tabelle 11: Messwerte pH-Wert Boden- und Wasserproben

Tabelle 12: Messwerte Stickstoffgehalt der Wasser- und Bodenproben

Tabelle 13: Kalibrierreihe und Blindwert des Eisengehalts der Wasserproben

Tabelle 14: Messwerte Eisengehalt der Wasserproben

Tabelle 15: Kalibrierreihe und Blindwert des Eisengehalts der Bodenproben

Tabelle 16: Messwerte Eisengehalt der Bodenproben

Tabelle 17: Kalibrierreihe und Blindwert des Cadmiumgehalts der Wasserproben

Tabelle 18: Messwerte Cadmiumgehalt der Wasserproben

Tabelle 19: Kalibrierreihe und Blindwert des Cadmiumgehalts der Bodenproben

Tabelle 20: Messwerte Cadmiumgehalt der Bodenproben

Tabelle 21: Dokumentation der Probenahme

Tabelle 22: Messergebnisse im Überblick

II Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Darstellung Bodenwasser - Grundwasser[6]

Abbildung 2: Pürckhauer-Bohrstock[36]

Abbildung 3: Bodenprobe Siebrückstand

Abbildung 4: Bodenprobe gesiebt

Abbildung 5: Grundwasserprobe farblos

Abbildung 6: Grundwasserprobe verfärbt

Abbildung 7: Bodenprobe ungesiebt

Abbildung 8: pH-Glaselektrode[3]

Abbildung 9: Nitrackeck 404

Abbildung 10: Grundaufbau AAS[4]

Abbildung 11: Grundprinzip AAS[3]

Abbildung 12: Farbe der Wasserproben

Abbildung 13: gesamtorganische Bestandteile im Wasser

Abbildung 14: Darstellung pH-Wert im Balkendiagramm

Abbildung 15: Darstellung mineralisierter Stickstoff im Balkendiagramm

Abbildung 16: Grenzwerte und Eisengehalt im Wasser

Abbildung 17: Darstellung Eisengehalt im Balkendiagramm

Abbildung 19: Grenzwerte und Cadmiumgehalt im Wasser

Abbildung 20: Grenzwerte und Cadmiumgehalt im Boden

Abbildung 21: Parzellenplan mit beprobten Parzellen C

Abbildung 22: Kalibriergerade zur Bestimmung des Eisengehalts der Wasserproben

Abbildung 23: Kalibriergerade zur Bestimmung des Eisengehalts der Bodenproben

Abbildung 24: Kalibriergerade zur Bestimmung des Cadmiumgehalts der Wasserproben

Abbildung 25: Kalibriergerade zur Bestimmung des Cadmiumgehalts der Bodenproben

Abbildung 26: Probenahme-Protokoll, exemplarisch S

Abbildung 27: Betriebsanweisung Salpetersäure Seite 1 von 3

Abbildung 28: Betriebsanweisung Salpetersäure Seite 2 von 3

Abbildung 29: Betriebsanweisung Salpetersäure Seite 3 von 3

Abbildung 30: Betriebsanweisung Oxalsäure Seite 1 von 3

Abbildung 31: Betriebsanweisung Oxalsäure Seite 2 von 3

Abbildung 32: Betriebsanweisung Oxalsäure Seite 3 von 3

Abbildung 33: Betriebsanweisung Acetylen Seite 1 von 2

Abbildung 34: Betriebsanweisung Acetylen Seite 2 von 2

Abbildung 35: Betriebsanweisung Kaliumpermanganat Seite 1 von 3

Abbildung 36: Betriebsanweisung Kaliumpermanganat Seite 2 von 3

Abbildung 37: Betriebsanweisung Kaliumpermanganat Seite 3 von 3

Abbildung 38: Betriebsanweisung Cadmiumacetat Seite 1 von 3

Abbildung 39: Betriebsanweisung Cadmiumacetat Seite 2 von 3

Abbildung 40: Betriebsanweisung Cadmiumacetat Seite 3 von 3

Abbildung 41: Betriebsanweisung Eisenchlorid Seite 1 von 2

Abbildung 42: Betriebsanweisung Eisenchlorid Seite 2 von 2

III Abkürzungs- und Einheitenverzeichnis

Abkürzungen, welche im Duden stehen, werden nicht in diesem Verzeichnis aufgelistet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Das Kleingartenwesen ist wesentlicher Bestandteil des Grünflächensystems in Berlin. Ca. 4 % der Stadtfläche Berlins werden kleingärtnerisch genutzt. Neben der Freizeit- und Erholungs- funktion ist der wirtschaftliche Nutzen in Form des Anbaus von Nutzpflanzen von Bedeutung. [1]

Zur Bewässerung der Pflanzen, sowie zur Eigenwasserversorgung wird Grundwasser aus Brunnen zu Tage gefördert und entnommen. Bereits beim Brunnenbau muss der Schutz des Grundwassers beachtet werden. So muss die Umgebung frei von schädlichen Boden- und Grundwasserbelastungen sein, damit eine Förderung oder Verschleppung von Schadstoffen vermieden werden kann.[2]

Der Begriff des Trinkwassers nach der TrinkwV 2001 ist durch noch strengere Qualitätsgren- zen definiert. Obwohl in Kleingärten häufig Brunnenwasser mit Trinkwasserqualität entnom- men wird, kann nicht erwartet werden, dass Trink- und Grundwasser in ihrer Qualität identisch sind. Ungefähr die Hälfte des in Deutschland vorkommenden Grundwassers ist von Natur aus nicht trinkbar.[3]

Die Parzellenmieter der Kleingartenanlage „An der Trainerbahn“ e.V. nutzen das durch Haus- wasserwerke aus Tiefen zwischen 5-12 Metern geförderte Grundwasser zum Bewässern ihrer angebauten Pflanzen, sowie zur Zubereitung von Nahrungsmitteln vor Ort. Die letzte physika- lisch-chemische Untersuchung des Grundwassers war im April 1994. Die Untersuchung wies einen hohen Härtegrad des Wassers, einen sehr hohen Eisengehalt und einen signifikanten Nitritgehalt aus, welcher jedoch zu diesem Zeitpunkt der aktuellen Trinkwasserverordnung entsprach.

2 Ziel

Das Ziel dieser Arbeit ist es, das Grundwasser der beprobten Kleingartenanlage anhand der durchgeführten wasseranalytischen und bodenanalytischen Untersuchungen zu beurteilen. Dabei werden als Bewertungsmaßstäbe die Trinkwasserverordnung, der Düngemittelverord- nung, die Berliner Liste und das Berliner Bodenschutzgesetz herangezogen. Mithilfe der un- tersuchten Parameter, der Cadmium-, Nitrat-, und Eisenbestimmung, des Gesamtgehalts an organischen Bestandteilen und des pH-Werts wird eine eingeschränkte Aussage über die Trinkwasser- und die Bodenqualität gemacht. Da sämtliche Parameter sowohl in den Boden- proben, als auch in den Wasserproben quantitativ bestimmt werden, sind ebenfalls Aussagen bezüglich der Migration der bestimmten Stoffe vom Boden in das Wasser möglich. Weiterhin können Rückschlüsse auf die Aufnahme von Schwermetallen und Stickstoff für die in Kleingär- ten spezifischen Nutzpflanzen gezogen werden. Somit kann abschließend der gesamte Kreis- lauf von Schad- und Nährstoffen im Wasser-Boden-Pflanze-System des Kleingartens beurteilt und möglicher Nutzen, bzw. mögliche Gefahren für den Menschen definiert werden.

3 Theoretischer Teil

Um die Komplexität des Boden- und Wasserhaushalts, sowie die daraus ableitbaren Erkenntnisse besser zu verstehen, wird im folgenden theoretischen Teil auf die Hydrologie des Grundwassers, wie auch auf die Bodenkunde eingegangen. Überdies werden Charakteristika von Schwermetallen und ihre Auswirkungen auf die Umwelt beschrieben.

3.1 Hydrologie

3.1.1 Allgemeine Begriffsbestimmungen

Grundwasser

Der Begriff des Grundwassers wird definiert als unterirdisches Wasser, dessen Bewegungsmöglichkeit ausschließlich durch Schwerkraft bestimmt wird.

Abbildung 1 zeigt schematisch den Querschnitt eines Grundwasser- Bodenwasser-Systems. Die ungesättig- te Zone besteht aus einem Dreipha- sensystem (Gesteinspartikel, Luft,

Wasser). Das Wasser in dieser Zone wird als Bodenfeuchte oder Bodenwas- ser bezeichnet. Die gesättigte Zone ist durch das zusammenhängende Ausfül- len der Hohlräume mit Wasser charak- terisiert. Das Wasser in der gesättigten Zone heißt Grundwasser.[4]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Darstellung Bodenwasser - Grundwasser[6]

Der hydrologische Kreislauf, bestehend aus Niederschlag, Verdunstung, oberirdischem Abfluss, Infiltration und unterirdischem Abfluss, charakterisiert das Grundwasser in seiner Gewinnung, seiner Speicherung und seinem Wiederaustritt.[4]

Niederschlag

Unter dem Begriff "Niederschlag" versteht man das Ausscheiden von Wasser aus der Atmo- sphäre im flüssigen oder festen Aggregatzustand. Der Niederschlag ist neben Flussinfiltration und unterirdischem Zufluss von zentraler Bedeutung für die natürliche Neubildung des Grund- wassers.[4]

Trinkwasser

Im Sinne des §3 TrinkwV 2001 ist Trinkwasser definiert, als Wasser jeden Aggregatzustands im ursprünglichen Zustand oder nach Aufbereitung, das zum Trinken, zum Kochen, zur Zubereitung von Speisen und Getränken zur Körperpflege und -reinigung, zur Reinigung von Lebensmittelbedarfsgegenständen oder als Produkt- und Reinigungswasser in Lebensmittelbetrieben verwendet wird.[5]

Durch diese Verordnung über die Qualität von Wasser für den menschlichen Verbrauch wird ein einheitliches Niveau zum Schutz des europäischen Volks sichergestellt. Beurteilt wird anhand der Festsetzung von Grenzwerten für organische und anorganische Bestandteile des Wassers, bzw. Abweichungen von festgelegten Qualitätsanforderungen.[5]

3.1.2 Grundwassergewinnung

Zur Grundwassergewinnung stehen verschiedene technische Einrichtungen zur Verfügung. Welche Art dieser Einrichtungen genutzt werden kann, hängt von geologischen und hydrogeo- logischen Verhältnissen ab. Zu unterscheiden sind Quellfassungen und Brunnen. Die heutige Grundwassergewinnung erfolgt häufig durch Brunnen, da die Förderleistung eines Brunnens unabhängig vom Niederschlagsverhalten und dadurch konstant ist. Verschiedene Brunnenty- pen sind: Schachtbrunnen, Bohrbrunnen, artesische Brunnen oder Horizontalfilterbrunnen.[4]

Um das Grundwasser vor Beeinträchtigungen zu schützen, muss der Bau, bzw. die Bohrung eines Brunnens in Berlin nach § 37 Abs. 1 BWG (Berliner Wassergesetz) angezeigt werden. Daraufhin wird geprüft, ob eine wasserbehördliche Genehmigung für den Bau des Brunnens erforderlich wird. Eine Genehmigung zur Entnahme des Wassers ist nach § 36 BWG nicht notwendig, wenn das Grundwasser zur Bewässerung von Gärten oder privat genutzt wird.[2]

3.2 Pedologie

Die Vorgänge im Boden, sowie die bodenbildenden Prozesse sind vielfältig und komplex. Um die Auswirkungen des Bodens auf das Grundwasser zu beurteilen und zu bestimmen, ob Verunreinigungen bis in das Grundwasser gelangen können, werden im Folgenden die standortspezifischen, physikalischen und chemischen Einflussfaktoren beschrieben.[6]

3.2.1 Allgemeine Begriffsbestimmungen

Humusgehalt

Der Humusgehalt wird nach Scheffer/Schachtschabel[7] als Synonym zur organischen Substanz des Bodens verwendet. Die organische Substanz setzt sich zusammen aus:

zugeführter organischer Masse in Form von Kompost, Mist oder Gründüngung abgestorbenen tierischen und pflanzlichen Stoffen

sämtlichen organischen Umwandlungsprodukten Huminstoffen

Biomasse in Form von Substanzen biogenen Ursprungs (Mikroorganismen)[3]

Huminstoffe

Huminstoffe entstehen aus abgestorbener, organischer Materie, unter anderem aus den Spaltprodukten von Pflanzenteilen. Nach dem Absterben von Pflanzen zersetzen Mikroorga- nismen die makromolekularen Pflanzenteile in kleinere, einfachere Strukturen. Es werden un- ter anderem Polysaccharide in Monosaccharide, Proteine in Aminosäuren und Lignin in phe- nolische Verbindungen zersetzt. Diese Strukturen werden durch radikalische Reaktionen und unter Mitwirkung von Mikroorganismen vernetzt. Die so entstandenen Huminstoffe sind in ihrer Struktur im ständigen Wandel durch äußere Einflüsse und werden in 3 Hauptgruppen unter- teilt: Fulvosäuren, Huminsäuren und Humine. Huminstoffe können aufgrund ihrer großen spe- zifischen Oberfläche Moleküle, Anionen und Kationen reversibel anlagern und abgeben und sind daher für das Verhalten wesentlicher Pflanzennähr- und Schadstoffe im Boden von Be- deutung.[6]

3.2.2 Eigenschaften und Beschaffenheit des Bodens

Bodenart und Korngrößenverteilung

Eine Vorgehensweise bei der Charakterisierung des Bodens ist, die Verteilung und die Häu- figkeit von unterschiedlich großen Partikeln im Boden zu betrachten. Diese, im Folgenden Korngrößenverteilung genannt, führt zu unterschiedlichen Bodenarten. Mittels einer Finger- probe kann bereits am Ort der Probenahme die Bodenart relativ genau bestimmt werden. Chemische, biologische und physikalische Eigenschaften werden durch die Korngrößenvertei- lung der Partikel im Boden beeinflusst. Die Unterteilung der Partikel wird zunächst in Bo- denskelett (>2 Millimeter Partikelgröße) und Feinerde (< 2 Millimeter Partikelgröße) unter- schieden.

Die Feinerde wird erneut in 3 Korngrößenklassen unterteilt (siehe Tabelle 1):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Korngrößenfraktionen der Feinerde[3]

Fraktionsname Korngröße

Sandfraktion 2 mm - 0,063 mm

Schlufffraktion 0,063 mm - 0,002 mm

Gemische aus diesen Fraktionen werden als Bodenarten bezeichnet. Man spricht zum Bei- spiel von einem Sandboden, wenn in einem Boden mengenmäßig die Sandfraktion vor- herrscht.[3]

Tonfraktion < 0,002 mm

Pufferung

Bodeneigenschaften und Pflanzenwachstum werden von der Bodenacidität stark beeinflusst. Schwermetalle können in einem sauren Bodenmilieu leichter in Lösung gehen und bis in das Grundwasser transportiert werden. Mit dem Messen des pH-Werts kann der Gehalt an ab- spaltbarem Wasserstoff in der Bodenlösung bestimmt werden. Die H+-Ionen, welche sich im Boden befinden, stammen vorwiegend aus der durch Wurzelatmung und mikrobieller Stof- fumsetzung gebildeten Kohlensäure. Zusätzlich werden durch saure Niederschläge H+-Ionen eingetragen. Die Pufferfunktion des Bodens besteht darin die angelieferten H+-Ionen über Carbonate, Huminstoffe, Silikate, Oxide, Hydroxide und Tonminerale zu neutralisieren.[6]

Tabelle 2 zeigt die Puffersysteme des Bodens in Abhängigkeit vom pH-Wert. Solange dem Boden genügend Carbonate zur Verfügung stehen liegt der pH-Wert im schwach basischen

Bereich. Böden die weniger Carbonat enthalten üben die Pufferfunktion zum Beispiel über Huminstoffe und Tonminerale als Austauscher aus. Diese Böden sind besonders anfällig für eine Versauerung.[6]

Tabelle 2: Puffersysteme des Bodens[6]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.3 Schwermetalle in der Umwelt

Schwermetalle kommen ubiquitär, d.h. in allen Bereichen der Umwelt vor. Sie können essenti- elle Spurenelemente oder Pflanzennährstoffe sein, wie Kupfer, Eisen oder Zink. Wohingegen Blei, Cadmium oder Quecksilber keine erkennbaren physiologischen Funktionen erfüllen, son- dern bereits in geringen Konzentrationen schädigende Effekte auf Organsimen haben.[8]

Eisen

Eisen ist mit ca. 5 % an der Zusammensetzung der Erdkruste beteiligt und damit das vierthäu- figste Element der Erdkruste. Es ist ubiquitär, also im Boden, im Grundwasser und in Pflanzen vertreten. Auch wenn Eisen einen lebenswichtigen Mikronährstoff für Pflanzen, Tiere und Menschen darstellt, werden Grenzwerte für Trinkwasser definiert. Der Grenzwert des Trink- wassers wurde definiert da fast jede Art der Wassernutzung durch Korrosionsprodukte des Eisens beeinträchtigt wird. Die Auswirkungen von Einen(III)-Verbindungen können eine uner- wünschte Trübung, ein veränderter Geschmack oder eine Braunfärbung des Wassers sein.[9]

Weiterhin werden Empfehlungen für Eisenmengen im Boden gegeben. Die EisenVerfügbarkeit der meisten Böden ist jedoch als ausreichend zu charakterisieren, außer bei stark kalkhaltigen Böden.[10]

Cadmium

Cadmium als Begleitelement des Zinks und cadmiumhaltige Lote wurden früher bei der Herstellung verzinkter Stahlleitungen verwendet. Daher können diese alten Rohre eine Kontaminationsquelle von Leitungswasser mit Cadmium darstellen. Bei Verzehr von Trinkwasser wird Cadmium über den Verdauungsapparat nur bis zu 5 % resorbiert. Es lagert sich in der Nierenrinde an und wirkt damit in erster Linie nierentoxisch. Die biologische Halbwertszeit des Elements in der Niere beträgt mehrere Jahre.[4]

Die Gehalte von Cadmium in urbanen Böden liegen zwischen <0,1 und 1 mg Cadmium pro kg trockenen Bodens. Durch das Einbringen von Siedlungsabfällen, zum Beispiel in Form von Kompost, oder durch Nähe zur metallverarbeitenden Industrie oder Schnellstraßen kann die Bodenbelastung so stark zunehmen, dass Werte zwischen 1 bis 50 mg Cadmium pro kg tro- ckenen Oberbodens in Ballungsräumen gefunden werden. Eine weitere Hauptquelle für den Eintrag von Cadmium sind Rohstoffe für Düngemittel wie Rohphosphat und Naturkalk. Je nach Herkunft der Rohstoffe können die Cadmiumgehalte der Düngemittel stark schwanken.[11]

Pflanzen, wie Spinat oder Sellerie können Cadmium in großen Mengen aufnehmen und akkumulieren. Der entsprechend bedeutendste Risiko-Pfad von Cadmium in Ballungsräumen, wie städtischen Kleingärten, ist der Transfer Boden - Pflanze - Mensch, bzw. erweitert Grundwasser - Boden - Pflanze - Mensch.[8] [11]

4 Material und Methoden

Sämtliche analytische Methoden dieser Arbeit werden als Einzeluntersuchungen durchgeführt. Dies ist dem Probenumfang und der hohen Anzahl zeitaufwendiger, chemischer Analysen geschuldet.

4.1 Probenahme

Die korrekt durchgeführte Probenahme hat einen hohen Stellenwert für die folgenden chemischen Analysen. Daher ist es sehr wichtig, sorgfältig und durchdacht zu arbeiten, um repräsentative Analysenproben zu erhalten. In der Tabelle 3 sind die vorgegebenen Parameter der Probenahme aufgeführt.

Tabelle 3: Parameter der Probenahme

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Für jede beprobte Parzelle wird Es enthält folgende Angaben:

Probennummer/Probenbezeichnung Durchgehend nummeriert von x1 bis x47.
Datum der Probenahme ein Probenahmeprotokoll angefertigt.
Die Parzellen wurden an insgesamt 4 Terminen in einer Zeitspanne von 11 Tagen beprobt.
Uhrzeit der Probenahme Die Beprobung fand zwischen 10:00 Uhr und 18:00 Uhr statt.
Parzellennummer Die Zuordnung der Probe zu einer bestimmten Parzelle ist im Allgemeinen, als auch für die geographische Auswertung ausschlaggebend.
Parzellenpächter Vor- und Zuname des Pächters wird notiert, jedoch nicht veröffentlicht.
Wettersituation Das Klima kann durch starke Niederschläge oder fehlende Niederschläge Auswirkungen auf den Wasser- gehalt des Bodens und durch Ausschwemmung auf den Gehalt der untersuchten Substanzen im Wasser haben. Während des Zeitraums der Beprobung ist keine klimatische Schwankung zu verzeichnen gewe- sen.

Es werden zusätzlich folgende Angaben nach Befragung der jeweiligen Pächter festgehalten:
Art der Pumpe
Das Alter und die Bauweise von Pumpen können Einfluss auf die in den Wasserproben untersuchten Parametern haben.
Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Pumpe
Der erste Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Pumpe im Jahr 2013 kann Einfluss auf die untersuchten Parameter der Wasserproben haben. Es wird ebenfalls vermerkt, ob und wann die Pumpe am Tag der Beprobung bereits in Betrieb war und für welchen Zeitraum.
Art der Rohrleitungen
Der Eintrag von organischen Belastungen und Schwermetallen in das entnommene Wasser kann von den Saugleitungen der Pumpe oder den Zuleitungen zur Wasserentnahmestelle beeinflusst werden.
Düngung
Der Zeitraum des Ausbringens und die Art des organischen Düngers wird erfasst, um Rückschlüsse auf den Nitritgehalt und den Humusgehalt des Bodens ziehen zu können. Weiterhin hat die Düngung Einfluss auf den Gehalt an organischen Verunreinigungen im Grundwasser.
Pflanzenschutzmittel
Die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln jeglicher Art wird festgehalten, um den Einfluss auf die analysierten Boden-, und Wasserproben nachvollziehen zu können.
Art der Wassernutzung
Die Art der Wassernutzung unterscheidet zwischen Nutzwasser zur Bewässerung und Trinkwasser zur Zubereitung von Nahrungsmitteln, bzw. zum direkten Verzehr.
Regenwasserrückhalt
Die Menge des zurückgehaltenen Niederschlags wird bei der Auswertung der Proben berücksichtigt.
Flächenabhängig größter Anbau von Nutzpflanzen
Um Rückschlüsse auf die Belastung bestimmter Nutzpflanzen ziehen zu können, wird statistisch ermittelt, welche Pflanzen den flächenmäßig größten Anteil der Bewirtschaftung ausmachen.
Brunnentiefe
Die Tiefe des Brunnens, bzw. der Saugleitung ist ausschlaggebend für die hydrologische Bewertung des Grundwassers.
Die Daten der Protokolle sind in der Tabelle 21 im Anhang Q dargestellt.

Wasserprobenahme

Modifiziert nach „DIN EN ISO 5667-1 Wasserbeschaffenheit - Probenahme - (2007)“[12] Das Grundwasser muss zur qualitativen Beurteilung hinsichtlich chemischer und physikalischer Parameter in neutralen, nicht die Analytik verfälschenden Gefäßen aufgefangen werden. Die verwendeten Probenahmegefäße sind 1 Liter - Quellwasserflaschen, bestehend aus Polyethylenterephthalat.

Eine Vorlaufzeit von 10 Minuten wird eingehalten, um Verunreinigungen, welche im stehenden Grundwasser der Saugleitung oder der Pumpe enthalten sein können, auszuspülen. Diese Vorgehensweise einzuhalten ist notwendig, um in der Analytik das Grundwasser mit möglichst geringem Eintrag grundwasserunspefizischer Substanzen zu analysieren.

Die Probenahmegefäße werden bei jeder Probenahme zweifach vorgespült, damit an der Fla- scheninnenwand anhaftende organische und anorganische Bestandteile ausgeschwemmt werden. Die Flaschen werden bis maximal 12 Stunden nach der Probenahme auf eine Tem- peratur von -30 °C eingestellt und dunkel gelagert. Durch die niedrigen Temperaturen werden die Stoffwechselvorgänge von Mikroorganismen stark verlangsamt. Somit wird der zeitliche Faktor der Vermehrung von Mikroorgansimen bei der Bestimmung gesamtorganischer Be- standteile im Wasser minimiert.

Bodenprobenahme

Modifiziert nach „VDLUFA-Methodenbuch Bd.1 / A 1.0 und A 2.1.1 (1991 / 2007)“[13] [14] Das für die Bodenprobenahmen verwendete Gerät, der Pürckhauer-Bohrstock oder auch Rillenbohrer nach DIN 19 671 wird verwendet (siehe Abbildung 2), um Bodenproben aus der oberen Bodenschicht entnehmen zu können.[3] Dazu wird es mit einem Schonhammer bis zur gewünschten Tiefe in den Boden getrieben. An- schließend wird der Bohrstock um 360 Grad gedreht und dadurch das Ma- terial aus der Bodenschicht geschert. Nach dem Herausziehen des Hand- bohrgeräts wird die Einzelprobe in einem luftdichten Gefäß aufgefangen.

In landwirtschaftlich genutzten Kleingärten kann von einer relativ gleichmäßigen Zusammensetzung und Nutzung des Bodens nicht ausgegangen werden. Daher sind pro Parzelle jeweils 10 Einzelproben zu entnehmen und zu einer repräsentativen Mischprobe zu vereinen. Diese 10 Einzelproben werden im vertikalen Linienmuster, einer für die Bestellung von Nutzpflanzen vorgesehen Fläche, genommen.

Abbildung 2: Pürck-

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 4: Probenahmetiefen bei unterschiedlicher Nutzung und Schutzgütern[3]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

hauer-Bohrstock[36]

Probenahmetiefe bei der Prüfung hinsichtlich der Beeinträch- tigung des Schutzgutes

Nutzung Edaphon Pflanzen Wasser Mensch

Acker, Garten, Sonder- kulturen usw.

0 - 20 cm 0 - 30 cm 0 - 30 cm

Grünland, Ödland 0 - 10 cm 0 - 10 cm 0 - 30 cm

Fläche mit Kraut- oder Strauchbewuchs, Wald Wohn- und Spielfläche ohne Vegetation

Wohn- und Spielfläche mit Vegetation

Hausgärten

0 - 10 cm 0 - 30 cm 0 - 30 cm

0 - 2 cm

und 0 - 10 cm

0 - 5 cm

und 5 - 10 cm 0 - 10 cm

Die Probenahmetiefe wird entsprechend der Tabelle 4 so angesetzt, dass die Beeinträchti- gung der Schutzgüter Wasser und Pflanzen im Garten untersucht werden kann. Die potentielle Beeinträchtigung des Menschen findet über die Aufnahme der Pflanzen, durch den Konsum des Grundwassers und die orale Aufnahme von Bodenmaterial, zum Beispiel bei Kleinkindern, statt. Damit der gesamte Risiko-Pfad Wasser - Boden - Pflanze - Mensch betrachtet werden kann wird die Probenahmetiefe mit 30 cm angesetzt.

4.2 Bodenprobenaufbereitung (Siebung)

Geräte und Hilfsmittel Edelstahlsieb (Siebschnitt von 2 mm) mit Auffangschale, Löffel Die Siebung wurde gemäß „DIN 19474, Abschnitt 7.4“[15] durchgeführt.

Die Bodenproben werden mittels eines Edelstahlsiebs mit einer Maschengröße von 2 mm in die Bestandteile Bodenskelett (Partikel > 2mm) und Feinerde (Partikel 2mm) getrennt. Das Bodenskelett wird von der zu untersuchenden Feinerde getrennt, da es bodenchemisch wenig relevant in Bezug auf Schadstoffgehalt oder pH-Wert ist. In Folge dessen sind Schadstoffkon- zentrationen, Bodenfeuchte und pH-Wert auf die Masse des Feinbodens bezogen.[3]

Auf Abbildung 3 (links) ist der Siebrückstand nach der durchgeführten Siebung, bzw. das Bodenskelett zu erkennen.

Auf Abbildung 4 (rechts) ist die gesiebte Probe mit Partikeln klei- ner als 2 mm im Durchmesser zu sehen.

Abbildung 3: Bodenprobe Sieb-

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Bodenprobe gesiebt rückstand

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4.3 Sensorik

Sensorische Beurteilung der Wasserproben „Trinkwasser sollte appetitlich sein und zum Genuss anregen. Es muss farblos, klar, kühl, sowie geruchlich und geschmacklich einwandfrei sein.“[4]

Die Sensorik ist ein wesentliches Element der Qualitätsbe- urteilung. Von der Norm abweichende Sinneseindrücke von Menschen können zum Beispiel auf den Verderb eines Produkts oder andere qualitative Veränderungen aufmerk- sam machen.

Die Probengefäße werden, wie in Abbildung 5 und 6, zur optischen Beurteilung gegen einen weißen Hintergrund und mit ausreichend Licht begutachtet und bewertet.

Für die olfaktorische Beurteilung werden die PET-Flaschen

geöffnet. Anschließend wird an der Öffnung gerochen.

Abbildung 5: Abbildung 6:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Grundwasserprobe Grundwasserprobe Der Geschmack wird aufgrund potentieller gesundheitlicher

farblos verfärbt

Risiken nicht beurteilt.

Sensorische Beurteilung der Bodenproben

Die Abbildung 7 zeigt die nicht gesiebte Mischprobe des Bodens. Die optische, haptische und olfaktorische Beurteilung der Proben findet nach dem Vereinen der Einzelproben zu einer Mischprobe im 2 mm Edelstahlsieb statt.

Die optische, sowie die haptische Beurteilung der Bodenprobe geben Aufschluss über die Bodenart. Dabei werden im Speziellen Körnig- keit, Färbung, Formbarkeit und Bodenskelettanteil begutachtet. Die olfaktorische Beurteilung kann Hinweise auf den Wassergehalt oder

Abbildung 7: Bodenprobe ungesiebt

auf den hohen Gehalt an organischen und/oder anorganischen Ver- unreinigungen im Boden liefern.[3]

4.4 Bestimmung des Wassergehalts im Boden

Schadstoffgehalte im Boden werden auf 1 kg trockenen Boden bezogen. Daher ist es notwendig, wenn mit dem nicht getrockneten Substrat für den Nassaufschluss gearbeitet wird, den Wassergehalt und die Trockenmasse des Bodens zu bestimmen.[3]

Geräte und Hilfsmittel

Trockenschrank, 200 ml Bechergläser, Waage, Löffel

Versuchsdurchführung:

Durchgeführt nach „VDLUFA-Methodenbuch Bd.1 / A 2.1.1 (1991): Wassergehalt“[16]

Es werden 80 g - 100 g der nach 4.1.3 aufbereiteten Bodenprobe in ein Becherglas eingewo- gen und im Trockenschrank bei 105 °C ± 5 °C für mindestens 15 Stunden getrocknet. Nach dieser Zeit kann von einer Gewichtskonstanz ausgegangen werden. Nach der Entnahme der Proben aus dem Trockenschrank wird diese bei Erreichen der Raumtemperatur gewogen. Die Gewichtsdifferenz vor und nach der Trocknung ergibt, bezogen auf die trockene Probe, den Wassergehalt.[16]

[...]

Details

Seiten
94
Jahr
2014
ISBN (eBook)
9783656591955
ISBN (Buch)
9783656591948
Dateigröße
9.4 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v268862
Institution / Hochschule
Beuth Hochschule für Technik Berlin
Note
1,7
Schlagworte
Trinkwasser Boden Cadmium Schwermetall Gartenbau Berlin Nitrat Nitrit Grundwasser

Autor

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Titel: Bewertung des Grundwassers einer Kleingartenanlage hinsichtlich der Eignung als Trink- und Nutzwasser