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Report (Bericht) zugänglich unter
URL: http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2011/325/


Stoffeintrag in Straßenrandböden - Messzeitraum 2006/2007

Material deposition in roadside soils – measuring period 2006/2007

Kocher, Birgit

Weitere Beteiligte (Hrsg. etc.): Brose, Susanne

pdf-Format:
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Freie Schlagwörter (Deutsch): Abfluss , Abrieb , Boden , Deutschland , Emission , Forschungsbericht , Immission , Luftverunreinigung , Messung , Schwermetall , Staub , Straßenseitenfläche , Straßenverkehr
Freie Schlagwörter (Englisch): Air pollution , Dust , Germany , Heavy metal , Highway traffic , Measurement , Pollutant , Pollution , Pollution concentration , Research report , Roadside , Run off , Soil , Wear
Collection: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 15 Umwelt
Institut: Abteilung Straßenverkehrstechnik
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe V: Verkehrstechnik
Bandnummer: 199
ISBN: 978-3-86918-057-1
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 18.11.2011
Kurzfassung auf Deutsch: An drei BAB-Messstandorten (A4, A555, A61) wurden die Einträge von Schadstoffen aus dem Straßenverkehr in den Boden bzw. in Entwässerungseinrichtungen von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) für den Messzeitraum Mitte 2006 bis Mitte 2007 erfasst und im Vergleich zum Messzeitraum 2005/2006 beurteilt. Die Stoffeinträge des Messzeitraumes Juli 2006 bis Juni 2007 liegen für alle Stoffe deutlich niedriger als die des Messzeitraumes Januar 2005 bis Juni 2006. Abweichend davon weist der Hintergrundmesswert der A555 in 100 m Entfernung vom Fahrbahnrand höhere Depositionsraten aller Stoffe auf, und im Straßenabfluss traten höhere Zink- und Eisenwerte auf als im vorigen Zeitraum. Der mittlere Gesamtstaubniederschlag in Bodennähe erreichte in der Messperiode 2006/2007 nur etwa 55 % bis 90 % des Gesamtstaubniederschlages 2005/2006. Die Frachten der meisten untersuchten Elemente liegen etwa im selben Verhältnis wie die Gesamtstaubdeposition niedriger. Ausgenommen davon sind die vorwiegend straßenverkehrsbedingten Elemente Blei, Kupfer und Zink, die eine deutlich geringere Abnahme als der Staubniederschlag zeigen, am Standort A61 zeigen sich sogar deutlich höhere Frachten dieser drei Elemente. Anhand des zeitlichen Verlaufes der Konzentrationen im Straßenabfluss lässt sich zeigen, dass nicht nur Natrium-, sondern auch Calciumeinträge zum großen Teil durch den Tausalzeinsatz bedingt sind. Für die Konzentrationen von Cadmium und Zink im Straßenabfluss lässt sich ebenfalls ein deutlicher Jahresgang feststellen, für die Deposition mit dem Staubniederschlag nicht. 2006/2007 liegen in 1,5 m Höhe an der A555 und A4 mehr als 90 % der Monatswerte auch 1 m neben der asphaltierten Fahrbahnfläche im Bereich der Vergleichswerte für Hintergrundmessstellen und städtische Räume. Teilweise wies in dieser Höhe der Staubniederschlag auch 2006/2007 so niedrige Einwaagen und Gehalte an Schwermetallen auf, dass die Bestimmungsgrenze in der Aufschlusslösung nicht erreicht wurde. An der A61 treten dagegen am straßennächsten Messpunkt in 2,5 m Entfernung höhere Werte auf, jedoch nicht so hoch wie 2005/2006. Die bodennahen Messpunkte weisen, wie auch 2005/2006, zum Teil wesentlich höhere Gesamtstaubniederschläge auf als die in 1,5 m Höhe. Sie überschritten fast immer die typischen Bereiche für Hintergrundmessstellen und städtische Räume. Es besteht an allen Messstandorten ein starker Zusammenhang zwischen Höhe des Stoffeintrages und Entfernung vom Fahrbahnrand. Die räumlichen Verteilungen der Stoffeinträge zeigen zusätzlich klare Unterschiede für die drei Autobahnstandorte. Die Verkehrsstärken der drei Standorte unterscheiden sich nicht sehr stark, aber der Standort A61 mit der höchsten Verkehrsstärke und einem zwei- bzw. dreimal höheren Lkw-Anteil als A4 und A555 weist auch die höchsten Staubniederschlagsmengen und Depositionsraten für fast alle untersuchten Stoffe auf. Die für 2005/2006 gemachten Aussagen zur Abhängigkeit der Stoffeinträge von der Lage zur Hauptwindrichtung, Lkw-Anteil und Strömungshindernissen können bisher bestätigt werden. Die Konzentrationen liegen in beiden bisherigen Untersuchungszeiträumen in 1,5 m Höhe für viele Elemente höher als in Bodennähe. Eine mögliche Ursache für diesen Konzentrationsunterschied kann der Eintrag von Staub bzw. Bodenmaterial aus der direkten Umgebung in die bodennahen Sammler sein. Anhand der Ergebnisse des Forschungsprojektes "Schadstoffgehalte in Bankettmaterial - bundesweite Datenauswertung" zeigte sich, dass das hier durchgeführte Messprogramm die relevanten anorganischen Parameter enthält und die Aufnahme weiterer Metalle oder Salze in das Messprogramm nicht notwendig ist. Die regelmäßige Untersuchung organischer Stoffgruppen, die in Bankettmaterial oder Straßenabfluss auffällig erscheinen, wäre sinnvoll, ist aber sehr kostenintensiv. Die Messungen werden im Rahmen eines weiteren Projektes fortgesetzt.
Kurzfassung auf Englisch: Measuring points were installed on three federal motorways (A4, A555 and A61) to determine the deposition of pollutants from road traffic in the soil or in the drainage system. This report documents the measuring period from the middle of 2006 to the middle of 2007. Two summer months could not be measured, which provides the winter months with a higher weight in the average mean deposition rates for 2006/2007. The material deposition for all substances was nevertheless clearly lower in the period from July 2006 to July 2007 than during the previous measuring period from January 2005 to June 2006. The background measuring point is at a distance of 100 m from the road edge of the A555; it deviates from this pattern and shows higher deposition rates for all substances. The road runoff also shows higher zinc and iron values than during the previous measuring period. The mean total dust deposition near the ground during the 2006/2007 measuring period only reached approx. 55 to 90% of the total dust deposition in 2005/2006. The loads of most elements investigated decreased more or less proportionally with the total dust deposition. Deviations were found for the primarily road-traffic-related elements lead, copper and zinc, which showed a clearly lower reduction than the dust deposition. The measuring point on the A61 even showed clearly higher loads for these three elements. The concentrations in the road runoff over time show that not only the sodium, but also the calcium deposition is mainly due to de-icing salt (wet-salt method with calcium chloride brine). This calcium deposition might possibly contribute to the better pollutant-retaining properties of shoulder soils and shoulder material, as has been shown in various investigations. The concentrations of cadmium and zinc in the road runoff also show a clear annual pattern, while their deposition in the dust does not show this pattern. More than 90% of the monthly values measured in 2006/2007 on the A555 and A4 at a height of 1.5 m and a distance of only 1 m from the asphalt-paved road surface were in the same range as the reference measurements for background measuring points and urban areas. Also, in the 2006/2007 measuring period, many dust deposits at this height had such low concentrations and contents of heavy metals that the measuring solution did not reach the detection threshold. The values for the measuring point on the A61, which was at a distance of 2.5 m from the road, were higher, but not as high as in 2005/2006. Some of the measuring points near the ground showed significantly higher total dust deposits than those at a height of 1.5 m, which corresponds to the results from 2005/2006. In nearly all cases, these results exceeded the typical ranges for background measuring points and urban areas. All measuring points show a strong correlation between the amount of material deposition and the distance from the roadside. The spatial distributions of the material depositions also show clear differences between the three motorway measuring points. The traffic strengths at the three sites do not differ very much, but the A61 measuring point has the highest traffic strength and its truck component is two to three times than of the measuring points at the A4 and A555. The A61 measuring point also has the highest dust deposition rates and general deposit rates for almost all substances investigated. The statements in the report for the 2005/2006 measuring period concerning the effect of the main wind direction on material deposition were confirmed. For many elements, the measuring results collected in the two investigation periods show higher concentrations at a height of 1.5 m than near the ground. A possible cause for this difference in concentrations may be the input of dust or soil material from the immediate environment into the collector near the ground. This effect was investigated in 2006 as part of a diploma thesis (LAUFENBERG 2007) on a test sample at the A61 measuring point. The study shows that pollutant loads near the ground may be overestimated by 15% to 50% due to the input of additional material. It was assumed that the additional input is the result of soil material splashed up by rain. Protection against this additional input can only be achieved with relatively expensive enclosures for the measuring containers. The options tested thus far are only suitable for surfaces with low inclines and are very maintenance-intensive. A suitable solution still has to be found. Abandoning the measurements close to the ground could be considered, if it were possible to determine conversion factors or to compile models that predict the measuring values near the ground with sufficient accuracy and take distance and location parameters into account. Both approaches seem generally feasible, but cannot be performed as part of the current investigation. The results of the research project "Pollutant content in road shoulder material – nation-wide data evaluation" (KOCHER 2007) showed that the current measuring programme contains all the relevant inorganic parameters and that the inclusion of additional metals or salts in the measuring programme is not necessary. A regular investigation of organic material groups in the road shoulder material or the road runoff would be useful but very expensive. It is recommended to perform such investigations initially as part of time-limited internal and external projects. The measurements documented provide the basic data for handling further inquires. The measurements will be continued as part of another project.