Schwermetallrückhalt standfester Bankette

摘要

In Deutschland erfolgt die Entwässerung von Außerortsstraßen häufig über das Bankett. Das Straßenabflusswas-ser weist erhöhte Schwermetallkonzentrationen auf, was zu einem erhöhten Schadstoffeintrag in das Bankett führt. Dies kann eine Gefährdung für den Boden und das Grundwasser darstellen. Neu angelegte Bankette müssen gemäß den „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau" (ZW E-StB 2009) über eine definierte Tragfähigkeit verfügen. Wie effektiv Schwermetalle aus dem Straßenabfluss-wasser von Banketten zurückgehalten werden, die gemäß ZTV E-StB 09 konstruiert wurden, ist bislang nicht geklärt. Darüber hinaus werden die Geringfügigkeitsschwellenwerte gemäß den Vorgaben der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA 2004) möglicherweise in nationales Recht umgesetzt, was eine Absenkung der bisher geltenden Grenzwerte zur Folge hätte. Ziel der Untersuchung ist es daher, das Schwermetallrückhaltevermögen von standfesten Banketten zu bestimmen. Hierfür wurde an der BAB A 115 eine Lysimeterstation errichtet, an der drei unterschiedliche Bankettvarianten hinsichtlich ihres Schwermetallrückhaltevermögens untersucht wurden. Es handelt sich hierbei (1) um einen Oberboden (OB) mit einem Feinkornanteil von ca. 24 % (Su2); (2) um ein Baustoffgemisch aus natürlicher Gesteinskörnung (BS), welches auch zur Konstruktion der Schottertragschicht (0/32) verwendet wird und (3) um ein Gemisch aus (1) und (2), mit einem OB-Anteil von 15 M.-% (OB15). Die Varianten BS und 0B15 verfügen über eine ausreichende Standfestigkeit, der OB wurde als nicht standfeste Referenzvariante mit untersucht. Zusätzlich wurden drei weitere Lysimeter installiert, mit denen der Straßenabfluss erfasst wurde. Die mittleren gelösten Konzentrationen der Schwermetalle im Sickerwasser der drei Bankettlysimeter lagen durchweg unterhalb der Prüfwerte der BBodSchV (1999), ausgenommen Cu bei der OB Variante. Die standfesten Bankettvarianten OB15 und BS genügen somit den geltenden Ansprüchen hinsichtlich des Schwerin etallrückh altes. Temporär erhöhte Schwermetallkonzentrationen sind überwiegend auf eine Mobilisierung der im Boden gebundenen Schwermetalle durch (1) mikrobiellen Abbau der organischen Bodensubstanz im Sommer und (2) den Einsatz von Streusalz in den Wintermonaten zurückzuführen. Die Gesamtkonzentrationen (gelöste und partikuläre) der Schwermetalle im Sickerwasser der standfesten Variante waren im Mittel deutlich höher als die gelösten Konzentrationen, lagen jedoch ebenfalls unterhalb der Prüfwerte der BBodSchV. Anhand der bisherigen Ergebnisse ist davon auszugehen, dass die in der ZTV E-StB (2009) beschriebenen Materialien/Varianten zur Konstruktion standfester Bankette über einen ausreichenden Schwermetallrückhalt verfügen. The diffuse infiltration of highway runoff into the adjacent embankment is an important component of stormwater management practice in Germany. Compared to rainwater, highway runoff contains elevated concentrations of potential contaminants such as metals, salts, polycyclic aromatic hydrocarbons and nutrients. Infiltration into the embankment soils thus leads to a sustainable change in soil and soil solution quality and increases the risk of groundwater pollution. According to valid German regulations (ZTV E-StB 2009), newly constructed embankments have to provide a specific bearing capacity to enable trafficability in emergency cases. Therefore, the applicable materials consist of accurately defined gravel-soil mixtures which can fulfil this requirement. The metal retention of embankments constructed according to the ZTV E-StB 2009 has not been investigated yet. Furthermore, new limit values for heavy metals in soil solution according to the German Federal States' Working Group on Water (LAWA 2004) are expected to be implemented into national law. This would lead to much lower limit values. The aim of this study was to investigate and compare the heavy metal retention capacity of stable embankment soils. For that reason, a lysimeter monitoring station was installed along the edge of the German highway BAB A 115. Three lysimeter were filled with different materials which are recently used for embankment construction in Germany: (1) a surrounding topsoil (OB) as a non-stable reference, containing 24 % of fine grain (Su2), (2) a base course construction material (BS) from natural broken rock and sand and (3): a mixture of 1 and 2 containing 15 M.-% topsoil (OB15). Two of the materials (BS and OB15) provide the required bearing capacity, the OB was installed as a nonstable reference. Three further lysimeter were installed to observe the quality of the incoming road runoff. The mean solute concentrations in the soil solution of all variants do not exceed the trigger values of the BBodSchV (1999), except for Cu at the OB. The stable embankments investigated in this study (OB15 and BS) therefore meet the requirements concerning heavy metal retention from road runoff. The temporary increased metal concentrations are primarily caused by (1) decomposition of soil organic material during summer and (2) the application of deicing agents during winter months. Although mean total metal concentrations of soil solution in the stable embankments were significantly higher than solute concentrations, they still do not exceed the trigger values of the BBodSchV (1999). Based on the results of this study it can be assumed that stable embankment constructions according to ZTV E-StB (2009) provide a sufficient heavy metal retention capacity.