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Report (Bericht) zugänglich unter
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Stoffeintrag in Straßenrandböden – Messzeitraum 2008/2009

Material deposition in soils at the roadside - measuring period 2008/2009

Beer, Frank ; Surkus, Bertil ; Kocher, Birgit

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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: 209
ISBN: 978-3-86918-155-4
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 14.06.2012
Kurzfassung auf Deutsch: Zur Ermittlung und Beurteilung der Schadstoffeinträge in Bankett, Straßenböschungen, Böden und Entwässerungseinrichtungen werden an drei Autobahnstandorten Staubniederschlag und Straßenabflusswasser untersucht. Die Messungen wurden 2005 begonnen. Die bisherigen Messergebnisse sind in der Schriftenreihe der BASt erschienen (KOCHER 2006, 2007). Im vorliegenden Bericht werden die Messergebnisse aus dem Zeitraum 2008-2009 vorgestellt und eine Übersicht über den gesamten bisherigen Messzeitraum gegeben. An Staubniederschlägen und Konzentrationen im Straßenabfluss scheint für den aktuellen Messzeitraum, aber vor allem auch bei Betrachtung aller bisher genommenen Proben zwischen Februar 2005 und Dezember 2009 eine sinkende Tendenz der Metalleinträge feststellbar. Mögliche Einflussfaktoren außer einer straßenverkehrsbedingten Änderung der Einträge sind beim Staubniederschlag der zweimalige Wechsel des Gefäßtyps (09/2008 von 1.5L-Glasgefäßen zu 1.5L-PE-Gefäßen, 04/2009 zu 2.5L-Glasgfäßen), das regelmäßige Mähen der Aufstellflächen mit einem benzinbetriebenen Freischneider ab 05/2008 (siehe auch Methodenkapitel) sowie niedrigere Bestimmungsgrenzen für viele Parameter ab 02/2009. Diese Faktoren zusammengenommen lassen Änderungen der mittleren Fracht im Staubniederschlag, die nicht straßenverkehrsbedingt sind, wenn, dann nur in den bodennahen Gefäßen erwarten. Diese Erwartung lässt sich bei Betrachtung der Zeitreihen der Messergebnisse nicht bestätigen. Sowohl in den bodennahen Sammlern als auch in den Sammlern in 1.5 m Höhe ist an allen Standorten für Blei eine sehr deutliche und für Cadmium eine deutliche Abnahme zu erkennen. Die Änderungen der mittleren Fracht scheinen also nicht methodenbedingt, sondern durch den Straßenverkehr bzw. durch veränderte Emissionen bedingt zu sein. Bei Cobalt, Eisen, teilweise auch Kupfer, Molybdän, Nickel, Vanadium und Zink ist bei den meisten Messtellen sowohl bodennah als auch in 1.5 m Höhe ebenfalls eine, wenn auch schwächere Abnahme der Frachten über den bisher untersuchten Zeitraum zu erkennen. Das betrifft alle untersuchten Entfernungen, auch die Hintergrundmesspunkte in bis zu 130 m Entfernung vom Fahrbahnrand. Keines der untersuchten Elemente zeigt eine Zunahme. Der an den untersuchten BAB zu beobachtende Trend zu niedrigeren Metalleinträgen geht parallel zur Entwicklung in urbanen Räumen. Die in der vorliegenden Untersuchung in 1.5 m Höhe gemessenen Werte liegen nicht immer unterhalb der Immissionswerte der TA Luft. Überschreitungen treten für Staubniederschlag an den fahrbahnnächsten Messpunkten bis in 2.5 oder maximal 5 m Entfernung vom Fahrbahnrand und an einem im Wald gelegenen Referenzmesspunkt in 50 m Entfernung auf. Die Immissionswerte für Cadmium und Blei werden an keinem Messpunkt überschritten. Der Immissionswert für Nickel wird im Bereich bis 10 m Entfernung von der Fahrbahn häufig überschritten. In den Proben von Straßenabflusswasser an der A 555 und A 61 überschreiten nur die Mittelwerte der gelösten Gehalte von Kupfer und Zink die Geringfügigkeitsschwellenwerte für das Grundwasser der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA 2004). Die Umweltqualitätsnormen der Wasserrahmenrichtlinie der EU für Blei, Cadmium und Nickel werden nicht überschritten, ebenso werden die Prüfwerte für Sickerwasser der BBodSchV (BMU 1999) nicht erreicht. Die meisten Metalle liegen weit überwiegend als Feststoff im Straßenabfluss vor. Eine Ausnahme hiervon stellt Cadmium dar, von dem mehr als 30 % des Anteils in gelöster Form vorliegt. Daher ist der Reinigungsleistung von Absetzbecken bezüglich Cadmium eine Grenze gesetzt, wenn nur die Absetzwirkung alleine berücksichtigt wird. Auch bei Molybdän und Zink liegen größre Anteile in löslicher Form vor (ca. 26 % bzw. 16 %). Anhand des vollständigen bisher vorliegenden Datensatzes wurden Umrechnungsfaktoren bestimmt, mit denen der Eintrag aus Staubniederschlag in 1.5 m Höhe multipliziert werden kann, um den bodennahen Eintrag abzuschätzen. Sie betragen für 1 m Entfernung 7.5, für > 2 m bei freier Ausbreitung 2.5 und bei Lage der Straße nahe Lärmschutzwänden und Wald 1.5, und gelten sowohl für den Staubniederschlag als auch für die untersuchten Metalle. Es ist vorgesehen, die Messungen sowohl bodennah als auch in 1.5 m Höhe fortzusetzen und die Umrechnungsfaktoren anhand der Ergebnisse des nächsten Messzeitraumes zu validieren.
Kurzfassung auf Englisch: Dust deposition and road drainage water are being investigated at three motorway sites to determine and evaluate the pollutant deposition into the shoulders, batters, soils and drainage systems. These measurements were started in 2005 and the previous measuring results were published in the publication series of the BASt (KOCHER 2006, 2007). The current report presents the measuring results for the period 2008-2009 and an overview of the whole measuring period. Dust depositions and the concentrations in the road drainage show a declining trend for metal depositions during the current measuring period, which is stronger when all samples taken between February 2005 and December 2009 are considered. Possible influencing factors, in addition to road traffic-related effects of the depositions, are two changes in the containers used for measuring dust deposition (09/2008 change from 1.5 l glass containers to 1.5 l PE containers and 04/2009 change to 2.5 l glass containers), regular mowing of the installation area with a petrol-driven edge trimmer from 05/2008 onwards (also see chapter on methods) as well as lower detection limits for many parameters from 02/2009 onwards. All these factors together suggest that possible changes of the mean dust precipitation load that are not due to traffic should mainly be detected in the containers close to the ground. This suspicion was not confirmed by an analysis of the time series of the measuring results. Collectors close to the ground as well as collectors at 1.5 m height at all sites showed a very clear reduction of lead and a clear reduction of cadmium. The changes in the mean deposition load therefore do not appear to be caused by variations in the method but by changes in road traffic or emissions patterns. Also a smaller reduction of the deposition loads of cobalt, iron and partially of copper, molybdenum, nickel, vanadium and zinc was found during the observation period at most measuring points at the ground as well as at a height of 1.5 m. This holds for all distances investigated, including background measuring points at up to 130 m distance from the edge of the road. None of the elements investigated showed an increase. The trend towards lower metal depositions, which was observed along the federal highway runs in parallel to the developments in urban areas. The values measured in the current investigation at a height of 1.5 m are not always below the immersion limits of the TA Luft (Technical Instructions on Air Quality Control). The limits for dust deposition are exceeded by values at the measuring points closest to the edge of the road, up to a distance of 2.5 m or at most 5 m from the edge of the road and at a reference point in a forest at a distance of 50 m. The immission thresholds for cadmium and lead are not exceeded at any measuring point. The immission threshold for nickel is frequently exceeded in the area up to 10 m distance from the edge of the road. Samples of road drainage water at the A 555 and A 61 motorways only exceed the negligibility thresholds for ground water of the State Work Group for Water (LAWA 2004) with regard to the averages of dissolved copper and zinc content. The environmental quality standards of the Water Framework Directive of the EU for lead, cadmium and nickel were not exceeded and the test values for seepage water of the BBodSchV (Federal Soil Protection Act) (Federal Ministry for the Environment 1999) were not reached. Most metals in the road drainage are present in solid form. Cadmium is an exception, because more than 30% of it is present in dissolved form. The cleaning power of sedimentation basins with regard to cadmium is therefore limited when only the sedimentation effect is considered. Also molybdenum and zinc have larger components in dissolved form (approx. 26% and 16%). The complete data sets collected to date were used to determine conversion factors that can be used to multiply the values for dust deposition at a height of 1.5 m to estimate the values near the ground. They factors were 7.5 for 1 m distance, 2.5 for > 2 m with free spreading and 1.5 when the road is near a noise protection wall and in forests. They apply to dust precipitation as well as for the metals investigated. It is planned to continue the measurements near the ground as well as at a height of 1.5 m height to validate the conversion factors with the results of the next measuring period.