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Grundwassergefährdung durch Holzschutzmittel

MC-PELMO 3.0—A computer model to estimate groundwater contamination caused by leaching of wood preservatives from storage sites of treated wood in Germany

MCPELMO 3.0—Ein mathematisches Simulationsprogramm zur Abschätzung der Grundwassergefährdung unter Holzlagerflächen in Deutschland

Zusammenfassung

Ziel und Hintergrund

Mit der Umsetzung der EU-Richtlinie 98/8/EG in ein nationales Biozidgesetz im Juni 2002 werden alle bioziden Produkte zukünftig einem Zulassungsverfahren unterworfen. Voraussetzung einer Zulassung ist u.a., dass das Biozidprodukt keine schädlichen Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit hat. Für Holzschutzmittel ist dabei neben anderen Kriterien zu prüfen, ob durch Auswaschung aus behandelten Hölzern ein Eintrag in das Grundwasser erfolgen kann. Besonderer Augenmerk gilt dabei holzimprägnierenden Betrieben, die ihre behandelten Hölzer auf unbefestigten Flächen im Freiland lagern.

Methoden

Basierend auf bestehenden Versionen des Versickerungsmodells PELMO wurde eine Version speziell für die Abschätzung des Versickerungsverhaltens von Holzschutzmitteln unter Lagerplätzen von Holz-Imprägnierbetrieben in Deutschland entwickelt. Das stochastische Modell verarbeitet dabei 22 ausgewählte Versickerungsszenarion, die ihrerseits aus der Verknüpfung von Leitböden aus 12 Bodenregionen und Wetterdaten von 9 Klimastationen abgeleitet wurden. Diese Szenarien werden gewichtet mit den Standortdaten von Holzimprägnierbetrieben in Deutschland. Als Ergebnis der Simulationsrechnungen werden statistische Wahrscheinlichkeiten für die Konzentrationen im Sickerwasser unter Holzlagerplätzen in den vom Anwender ausgewählten Regionen angegeben.

Ergebnisse und Diskussion

Die Ergebnisprotokolle der Simulationsrechnungen beinhalten sowohl mittlere Sickerwasserkonzentrationen als auch frei wählbare Perzentile (50–99), sowie die jeweils maximale Standortkonzentration. Die Ergebnisse können in Relation zur Gesamtfläche der Bundesrepublik, den jeweiligen forstlich genutzten Flächenanteilen, oder zur Dichte von Holzschutzmittel anwendenden Betrieben dargestellt werden. Neben der Konzentration der Ausgangssubstanz können auch für mehrere Abbauprodukte Konzentrationen in der Grundwasserneubildung berechnet werden.

Schlussfolgerungen

Das beschriebene Modell ist insbesondere zum Vergleich der Grundwassergefährdung durch verschiedenen Holzschutzmittel geeignet. Die vergleichende Bewertung stellt ein neues Element der EU-Politik zur Chemikaliensicherheit dar, das zum ersten Mal in der Biozidrichtlinie 98/8/EG festgeschrieben wurde. Die Ergebnisse der Modellrechnungen identifizieren aber auch besonders gefährdete Regionen in Deutschland, für die geeignete Risikominderungsmaßnahmen ergriffen werden müssen um das dortige Grundwasser zu schützen.

Abstract

Goal and Background

As a consequence of the implementation of EU Directive 98/8/EC into national law in June 2002, all biocidal products will be subjected to an authorization procedure. Condition for issue of an authorization is that the product or its residues do not exert unacceptable effects on human and animal health or on surface water and groundwater. Hence, among other issues, impact of wood preservatives on groundwater is to be assessed. Focus is particularly on impregnating plants with open-air storage sites for treated wood.

Methods

Based on already in-use versions of the leaching model PELMO, an advanced version (MC-PELMO 3.0) was developed with a specific focus on estimating groundwater contamination under storage sites at wood preserving facilities in Germany. The model processes twenty-two different leaching scenarios that were derived from twelve characteristic soil profiles representing pedological regions in Germany along with recorded meteorological data from nine weather stations. These data are related to geographic distribution of industrial wood preserving activity. The model calculates statistic probabilities of concentrations of wood preservatives in seepage water beneath timber storage sites of regions to be selected by the user.

Results and Discussion

The reports provided by MC-PELMO 3.0 include mean average concentrations, 55 to 99 percentiles, and single maximum concentrations for each of the scenarios. the results can be related to the total area of Germany, its forest area or to the density of preversation activity in various regions. Beside concentrations of the parent compounds, those of degradation products may be calculated for the seepage water.

Conclusion

The described model is a particularly useful tool for comparative assertion of various wood preservative products under aspects of the exposure of groundwater resources. Comparative assertion is a new element within EU-chemicals policy, for the first time materialized in the biocidal products directive 98/8/EC. Furthermore, the results of model calculations identify vulnerable regions in Germany for which appropriate risk management measures have to be taken in order to protect groundwater from contamination.

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Correspondence to Michael Klein.

Additional information

Dr. Michael Herrmann (Jg. 1955, Dipl. Ing. agr. TU München 1980, Dr. agr. TU München 1983) arbeitete bis 1986 am Institut für Ökologische Chemie der GSF in München. Nach dem Wechsel ans Umwellbundesamt war er u.a. verantwortlich für die Entwicklung von A Abschätzmethoden zur Umweltexposition durch Chemikalien und Pflanzenschutzmittel. Von 1998 bis 2002 erarbeitete er Umweltbewertungsstrategien für biozide Produkte im Vorfeld des Vollzugs des neuen Biozidgesetzes. Seit Anfang 2002 ist er im Bereich Nationale und Internationale Chemikaliensicherheit des Umweltbundesamtes beschäftigt. Je nach Aufgabengebiet Mitarbeit in verschiedenen nationalen und internationalen Gremien zur Umweltbewertung von Chemikalien. (Autorenindex: http://scientificJournals.com/autor?id=2488)

Dr. Michael Klein (Jg. 1959, Dipl. Chem. Universität Duisburg 1984, Dr. rer. nat. Universität Duisburg 1987) ist seit dem Beginn seiner Tätigkeit am Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie (früher: Umweltchemie und Ökotoxikologie) im Jahr 1987 in der Expositionsanalyse von Schadstoffen tätig. Zur Zeit leitet er dort die Abteilung ‘Expositionsanalyse’. Er hat zahlreiche Computermodelle entwickelt, mit denen das Verhalten von Umweltchemikalien in den verschiedenen Umweltkompartimenten (Wasser, Boden, Luft) berechnet werden kann. Schwerpunkt seiner Arbeiten war dabei die Berechnung des Versickerungsverhaltens von Pflanzenschutzmitteln in der Bodenpassage unter Berücksichtigung von Boden-, Klima-und Substanzeigenschaften. Er ist Mitglied in verschiedenen nationalen und internationalen Gremien und als Gutachter für Fachzeitschriften tätig. (Autorenindex: http://scientificJournals.com/autor?id=2514)

Online First: 19. Juli 2003

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Klein, M., Herrmann, M. Grundwassergefährdung durch Holzschutzmittel. UWSF - Z Umweltchem Ökotox 16, 57–63 (2004). https://doi.org/10.1065/uwsf2003.07.060

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Schlagwörter

  • Biozide
  • EU-Biozid-Richtlinie 98/8/EC
  • EU-Chemikalienpolitik
  • Grundwasser
  • Holzimprägnierung
  • Holzschutzmittel
  • stochastische Modelle
  • Versickerung
  • Versickerungsmodell PELMO
  • vergleichende Bewertung
  • Versickerungsmodell MC-PELMO 3.0

Keywords

  • Biocides
  • comparative assertion
  • EU-Biocidal Products Directive 98/8/EC
  • EU-chemicals policy
  • ground water contamination
  • leaching
  • leaching model PELMO
  • leaching model MC-PELMO 3.0
  • probabilistic modelling
  • wood preservatives