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Zur aktuellen Fassung

1. Vorbemerkungen

Die vorliegende Richtlinie soll ein praxisbezogener Leitfaden für die Durchführung von Elutionstests sein, die im Zusammenhang mit der Verwertung oder Beseitigung von Abfällen, verunreinigten Böden und Materialien aus dem Altlastenbereich angewendet werden. Das vorliegende, in Kapitel 3 beschriebene Verfahren (EW 98 S) ersetzt die alte LAGA-Richtlinie EW 77 "Richtlinie für da Vorgehen bei physikalischen und chemischen Untersuchungen im Zusammenhang mit der Beseitigung von Abfällen - EW 77-Bestimmung der Eluierbarkeit von festen und schlammigen Abfällen mit Wasser"

Als Elution wird die Auswaschung von Stoffen mit einem Elutionsmittel (Eluens) aus Feststoffen bezeichnet. Dabei kommt es zu einem Stoffübergang aus der festen Phase in die flüssige, meist wäßrige Phase, die das Eluat darstellt. Die Richtlinie behandelt im vorliegenden Teil Elutionsverfahren mit abfallrechtlichem Bezug, die in den Technischen Regeln der LAGA sowie in der TA Abfall und TA Siedlungsabfall zitiert werden. Darunter fallen die Elutionen in Anlehnung an DIN 38414 S4 und das Trogverfahren. Zusätzlich wird hier noch das pH-stat-Verfahren beschrieben.

Die Bestimmung der unter den jeweiligen Verfahrensbedingungen eluierbaren Stoffanteile dient der Abschätzung des kurz- und längerfristigen Elutionsverhaltens der zu untersuchenden Inhaltsstoffe. Über lange Zeiträume ablaufende Verwitterungs- und Lösungsprozesse können derzeit mit keinem Verfahren simuliert werden. Bei den aufgeführten Elutionsverfahren handelt es sich um Konventionsverfahren, die durch Standardisierung der Elutionsbedingungen den Vergleich der Eluierbarkeit verschiedener Materialien ermöglichen.

Das gesamte Gefährdungspotential, das von Abfällen, verunreinigten Böden und Materialien aus dem Altlastenbereich ausgeht, ist aus den Analysenwerten des Eluates alleine nicht zu ermitteln. Zusätzlich sind neben standortspezifischen Faktoren insbesondere die Gesamtgehalte der Kontaminanten im Feststoff zu berücksichtigen. Hierzu wird auf die einschlägigen Regelwerke verwiesen. In zahlreichen Regelwerken wird als Standardelutionsverfahren die Elution nach der LAGA-Richtlinie EW 77 in Anlehnung an DIN 38414 S4 vorgeschrieben. Auch zur Abschätzung der Grundwassergefährdung bei verunreinigten Böden und Altlasten wird in den meisten Bundesländern bisher fast ausschließlich dieses Elutionsverfahren angewendet. Bei diesem Verfahren wird die Eluierbarkeit eines Feststoffes mit Wasser bei dem sich einstellenden pH-Wert bestimmt.

Zur Prüfung der Eluierbarkeit bestimmter grobstückiger Materialien ist das Trogverfahren EW 98 T (Kapitel 4) entwickelt worden. Es wird in den Technischen Regeln der LAGA z.B. für pechhaltigen Straßenaufbruch vorgeschrieben.

Analog dem o. g. Standardverfahren EW 98 S (Kapitel 3) werden die Materialien mit Wasser eluiert, jedoch wird beim Trogvertahren nicht das Elutionsgefäß, sondern lediglich das Wasser bewegt. Eine mechanische Beanspruchung des Materials wird somit weitgehend vermieden.

Im Gegensatz zum Standardelutionsverfahren nach EW 98 S (Kapitel 3) findet die Elution beim pH-stat-Verfahren EW 98 P (Kapitel 5) bei einem definierten pH-Wert (z.B. pH 4 bzw. pH 11) statt. Das pH-stat-Verfahren kann Hinweise auf die Art und die Eintrittswahrscheinlichkeit des "worst-case" der Sickerwasserentwicklung in Abhängigkeit des pH-Wertes und der Säure- bzw. Basenneutralisationskapazität des Feststoffes geben"

2. Allgemeines zur Elution

Bei Eluatuntersuchungen nach den hier beschriebenen Verfahren ist das Material im Originalzustand zu untersuchen. Es soll nicht getrocknet und nur dann zerkleinert werden, wenn dies aus fachlichen Gründen notwendig wird (siehe Kapitel 3.3 bzw. 5.3).

Für die Elutionsversuche wird in der Regel nur ein Teil der Probe verwendet. Bei allen beschriebenen Verfahren ist deshalb zuerst eine Teilprobe herzustellen. Die beschriebenen Probenvorbereitungsschritte sind im Regelfall für die meisten Feststoffmaterialien gut anwendbar. In Ausnahmefällen können Abweichungen bei der Vorgehensweise erforderlich sein, z.B. wenn die auf geführten Probenvorbereitungsschritte entweder mit diesem Material in der Praxis nicht durchgeführt werden können oder zu einer qualitativen Veränderung des Elutionsverhaltens des Materials führen. Die Abweichung von den Vorgaben ist in jedem Falle im Prüfbericht zu begründen.

Alle hier beschriebenen Elutionsverfahren werden mit Wasser über einen Zeitraum von 24 h bei einem Flüssigkeit/Feststoff-Massenverhältnis von 10:1 durchgeführt. Das Wasser muß den für die einzelnen Verfahren genannten Reinheitsanforderungen genügen. Zur Qualitätssicherung ist eine regelmäßige Blindwertüberprüfung des Wassers unumgänglich. Eine eingehende Beschreibung der Methodik der Eluatherstellung findet sich bei den einzelnen Elutionsverfahren. Da insbesondere der Schritt der Phasentrennung des Eluates vom eluierten Feststoff kritisch ist, sind zur Sicherstellung der Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit die Vorgaben nach Ziffer 3.4 strikt einzuhalten.

Die Bestimmungen der Stoffkonzentrationen im Eluat und Feststoff erfolgen nach den jeweils gültigen EN/DIN/ISO- Normen der Wasser-, Feststoffanalytik bzw. den DEV. Darüber hinaus sind die Rahmenempfehlungen der LAWA bzgl. der Analytischen Qualitätssicherung (AQS) einzuhalten.

3. Bestimmung der Eluierbarkeit mit Wasser im Schüttelversuch (Standardverfahren EW 98 S)

3.1 Anwendungsbereich

Die Elution mit Wasser im hier beschriebenen Schüttelversuch dient der Bestimmung der Konzentration eluierbarer anorganischer Inhaltsstoffe im Eluat von Abfällen, verunreinigten Böden und Materialien aus dem Altlastenbereich.

Das Elutionsverfahren basiert auf der Annahme, daß bei einem Wasser/Feststoff-Massenverhältnis von 10:1 nach einer Elutionsdauer von 24 Stunden bei Raumtemperatur die Verteilung der zu untersuchenden Stoffe zwischen flüssiger und fester Phase zumindest näherungsweise im Gleichgewicht ist. Bedingt durch den Filtrationsschritt werden ggf. auch Partikel bis 045 µm erfaßt.

3.2 Geräte und Reagenzien

3.2.1 Flaschen aus Glas oder Polyethylen/Polypropylen nach ISO 5667 (Teil 3) mit Nennvolumina von 500 ml bis 2000 ml, wobei die Gasflaschen Verschlüsse aus inertem Werkstoff haben müssen

Anmerkung:

Für anorganische Bestandteile werden Polyethylenflaschen bevorzugt, ausgenommen bei Proben, die auf Quecksilber analysiert werden. Anstelle von Polyethylenflaschen können Polypropylenflaschen benutzt werden.

3.2.2 Überkopf-Schüttler oder eine Horizontalschüttelmaschine

Anmerkung:

Es können andere Schüttel- oder Mischvorrichtungen angewendet werden, vorausgesetzt, sie haben sich als geeignet erwiesen.

3.2.3 Druckfiltrationsvorrichtung mit Membranfiltern (> 0,5 MPa, vorzugsweise 142 mm Durchmesser)

3.2.4 Zerkleinerungsvorrichtungen, z.B. Backenbrecher

3.2.5 Siebböden mit 40 mm und 10 mm Maschenweite

Anmerkung:

Durch das Brechen und Sieben der Proben kann eine Kontamination in einem Umfang auftreten, die die Auslaugung bestimmter relevanter Inhaltsstoffe beeinträchtigt, z.B. Co und W aus dem Wolframcarbid der Zerkleinerungsvorrichtung, oder Cr, Ni und Mo aus den nichtrostenden Stählen der Ausrüstung.

3.2.6 Zentrifuge, die mit 3000 g bis 4000 g betrieben wird.

3.2.7 Einrichtung für die Messung der elektrischen Leitfähigkeit

3.2.8 pH-Meßgerät

3.2.9 Thermometer für die Messung der Lufttemperatur und der Temperatur des Auslaugungsmittels

3.2.10 Wägeeinrichtung mit einer Meßabweichung von höchstens ± 0,1 g.

3.2.11 Vorgespülte 0,45 µm-Membranfilter aus Cellulosenitrat für die Filtration (z.B. gespült mit 0,1 M HNO₃ und Wasser)

3.2.12 Meßzylinder für die Bestimmung des Volumens mit einer Meßabweichung von ± 1%

3.2.13 Probenteiler für die Herstellung von Teilproben aus den Laboratoriumsproben

3.2.14 Destilliertes Wasser, entmineralisiertes Wasser, deionisiertes Wasser von äquivalenter Reinheit mit einer elektrischen Leitfähigkeit < 0,5 mS/m (ISO 7888).

3.2.15 0,1 M Salpetersäure.

3.3 Probenvorbereitung

Bei den Untersuchungen zur Prüfung der Eluierbarkeit der Inhaltsstoffe ist in der Regel das Material in dem Zustand zu eluieren, in dem es vorliegt und ggf. verwertet oder deponiert werden soll, d. h. die Elution soll an der ungetrockneten Originalprobe erfolgen. Eine Trocknung der Probe kann das Elutionsverhalten verändern. Die Restfeuchte der zur Elution vorgesehenen Probe, die bei der Probeneinwaage zu berücksichtigen ist (vgl. 3.4), wird an einer Parallelprobe nach DIN EN 12457 (Entwurf Stand Oktober 96) ermittelt.

Auch bei schlammigen Abfällen wird der Wasseranteil in das Eluat mit einbezogen. Schlammige Materialien mit einem Feuchtegehalt von > 90 % werden nicht eluiert, sondern es wird nur eine Phasentrennung gemäß Kapitel 3.4 vorgenommen. Die abgetrennte Wasserphase wird volumetrisch erfaßt und wie die Eluate analytisch untersucht. Die Konzentration der Inhaltsstoffe kann hier zwecks Normierung auf den vorgesehenen Feststoffanteil von 100 g pro Liter Wasser bei der Elution umgerechnet werden.

Soweit praktisch möglich wird das Material in dem zur Verwertung oder Beseitigung vorgesehenen Originalzustand untersucht, d. h. es wird vor der Auslaugung nicht zerkleinert. Eine Zerkleinerung des Material ist erst dann erforderlich, wenn die Korngröße 40 mm übersteigt. Nur Stücke von mehr als 40 mm Korngröße werden dann nach dem Absieben vorsichtig gebrochen. Die Siebfraktion 10-40 mm wird nach dem Brechen dann der zuvor abgesiebten Fraktion 0-40 mm in dem Verhältnis zugegeben, das dem Anteil >40 mm in der Originalprobe entspricht.

Sofern die Fragestellung ein Brechen der Probe nicht zuläßt, sind die Materialien im Trogversuch (vgl. Kapitel 4) zu eluieren. In Einzelfällen kann auch eine Aussortierung/Auslese von Materialien und deren gesonderte Behandlung sinnvoll sein. Masse und Beschaffenheit der einzelnen Fraktionen sind zu dokumentieren und im Prüfbericht anzugeben.

3.4 Durchführung der Elution und der Phasentrennung

Die Elution wird mit einem Wasser/Feststoff-Massenverhältnis von 10:1 durchgeführt. In der Regel wird die einer Trockenmasse von 100 g entsprechende Masse der Originalprobe in eine 2-l-Weithalsflasche eingewogen. Insbesondere bei grobstückigen Materialien ist darauf zu achten, daß die Vorgaben der LAGA-Richtlinie PN 2/78 bezüglich der Teilprobe eingehalten werden. Müssen größere Feststoffmengen eingesetzt werden, wie in dem derzeit gültigen LAGA-Regelwerk "Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Reststoffen / Abfällen - Technische Regeln" (Mitteilungen der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall) vorgeschrieben, ist die Aufteilung der gesamten Probemenge in Teilansätze zulässig.

Anschließend wird bezogen auf 100 g Trockenmasse soviel Wasser (entsprechend 3.2) zugesetzt, daß die Gesamtmasse von Originalprobe und Wasser 1100 g beträgt. Der Feuchtegehalt wird somit beim Wasserzusatz berücksichtigt. Bei abweichenden Einwaagen ist das zuzusetzende Wasservolumen entsprechend dem festgelegten Wasser/Feststoffverhältnis von 10:1 anzupassen.

Zur Elution wird das Wasser/Feststoff-Gemisch in der Weithalsflasche 24 Stunden bei Raumtemperatur auf einem Überkopfschüttler mit 1 bis 20 min^-1 gedreht. Die Drehzahl ist so zu wählen, daß das Probengut ständig bewegt wird, ohne daß ein nennenswerter Abrieb stattfindet. Wird ein Horizontalschütteltisch eingesetzt, so ist die Schwingungsfrequenz zwischen 50 bis 150 m^-1 so zu wählen, daß die gesamte Probenmenge ständig bewegt wird. Sollten wegen der verwendeten Mengen mehrere Teileluate hergestellt worden sein, sind sie vor der Phasentrennung zu vereinen.

Zu Beginn der Phasentrennung läßt man die suspendierten Partikel i. d. R. 15 Minuten sedimentieren.

Das Eluat wird möglichst unmittelbar nach der Elution mit einer Druckfiltervorrichtung (3.2.3) durch ein 0,45 µm-Membranfilter (3.2.11) filtriert. Das Ausspülen des Filters mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit ist nicht zulässig.

Falls eine Filtration nicht innerhalb kurzer Zeit möglich ist, wie es durch 1000/A (Minuten) festgelegt ist, wobei A die Filteroberfläche in cm² ist, wird das Eluat für die Gewinnung einer überstehenden Flüssigkeit zentrifugiert, anschließend wird wie oben beschrieben filtriert.

Die elektrische Leitfähigkeit und der pH-Wert (sowie ggf. das Redoxpotential E in mv) des Eluats werden gemessen.

Anmerkung:

Es ist nicht erforderlich, das gesamte Volumen des Eluats zu filtrieren oder zu zentrifugieren, weil das der letzte Arbeitsgang der Extraktion ist. Das für die Analyse der zu bestimmenden Bestandteile benötigte Gesamtvolumen des Eluats ist jedoch zu berücksichtigen.

Sind bei der Elution weitere flüssige Phasen, entstanden, sind diese abzutrennen und ggf. zu untersuchen. Die Ursache für die Entstehung der organischen Phase während der Elution ist in jedem Fall abzuklären, da bei diesen Materialien eine deutlich erhöhte Mobilisierung organischer Schadstoffe erwartet werden muß. Die Qualität und Quantität dieser Phasen ist im Prüfbericht zu vermerken.

3.5 Vorbereitung des filtrierten Eluates für die chemische Analytik

Das gewonnene filtrierte Eluat wird in eine entsprechende Anzahl Teilproben für die jeweils durchzuführende Analytik aufgeteilt. Die chemische Analytik der relevanten Parameter erfolgt nach den jeweils gültigen EN/DIN/ISO-Normen der Wasser-, Feststoffanalytik oder DEV unter Beachtung der dort angegebenen Anwendungsbereiche. Kann die Analytik nicht unmittelbar nach der Elution erfolgen, ist eine parameterspezifische Stabilisierung nach DIN/ISO 5667 Teil 3 bzw. den jeweils gültigen EN DIN/ISO-Normen der Wasseranalytik durchzuführen.

Für die Schwermetallanalytik ist eine Teilprobe des Eluats mit Salpetersäure auf einen pH < 2 anzusäuern. Bei der Konservierung eventuell entstehende Niederschläge dürfen nicht abgetrennt und verworfen werden. Ist eine homogene Suspendierung des Niederschlags und die direkte Analyse der Suspension nicht möglich, ist ein geeigneter Säureaufschluß des Filtrates z.B. nach DIN 38406 E22, 9.2 durchzuführen.

3.6 Prüfbericht

3.6.1 Angabe der Ergebnisse

Die Konzentrationen der bei der Elution gelösten Inhaltsstoffe (Beschaffenheitsmerkmale) sind, soweit die LAGA-Regelwerke nichts anderes vorsehen, in "mg/l" anzugeben.

Der Massenanteil des eluierten Stoffes in mg/kg bezogen auf die Trockenmasse des Feststoffes, ergibt sich nach folgender Formel:

C_f = C_e ⋅ f

3.6.2 Angaben zur Elution und Filtration

• Art und Herkunft des Materials (Abfall, verunreinigter Boden, Materialien aus dem Altlastenbereich)
• Beschaffenheit der Probe; umfassende Ansprache
• Verfahren für die Vorbereitung der Probe z.B. Korngrößenreduzierung
• Masse der Laboratoriumsprobe in kg (auf den Probenahmebericht verweisen)
• Anzahl der Wiederholungen der Auslaugungen
• pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit des Eluats
• Beschreibung der Probe
• Trockenmasse in g
• Feuchtegehalt der Probe in %
• benutzte Schüttelvorrichtung
• Größe und Art der bei den Extraktionen verwendeten Flaschen
• mittlere Raumtemperatur bei der Prüfung in °C
• Masse des bei der Extraktion hinzugefügten Elutionsmittels in g
• Beobachtungen/Vorkommnisse bei der Durchführung der Prüfungen z.B. Gasentwicklung, Angaben zu durchgeführten Probenverdünnungen, Angaben zur Art und Weise von Phasentrennungen
• unvermeidliche Abweichungen von diesem Verfahren, besonders hinsichtlich der Vorbereitung der Proben, sowie aufgetretene Störung

3.6.3 Analysenbericht

Im Analysenbericht ist (sind) das (die) angewendete(n) Analysenverfahren einschließlich einer Angabe der unteren Nachweisgrenze der angewendeten Analysenmethoden anzugeben.

Die Mengen an ausgelaugten Bestandteilen, die nicht mehr als 1 mg/kg Trockenmasse übersteigen, sind auf maximal zwei signifikante Ziffern anzugeben; im Falle von Mengen über 1 mg/kg Trockenmasse sind bis zu maximal drei signifikanten Ziffern anzugeben.

3.6.4 Ergebnisse der Elutionstests

Die Daten sind auf einem Datenblatt, soweit die LAGA-Regelwerke nichts anderes vorsehen, in mg/1 und mg/kg, wie in dem unten aufgeführten Beispiel aufzuzeichnen.

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ENDE