HPC AG ~ Forensik: Phyto-Screening & Dendro-Chemie

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Phyto-Screening und Dendro-chemische Forensik

Innovative Methoden zur Erkundung und Altersbestimmung von Schadstoffeinträgen in den Untergrund

1. PHYTO-SCREENING:
Identifizieren und Kartieren von Untergrundkontaminationen durch die Analyse von Holzproben

Da Bäume mit dem Wasser aus dem Untergrund auch Schadstoffe aufnehmen, können sie als Indikator für Schadstoffbelastungen in ihrer Umgebung genutzt werden. Schadstoffe werden im Wasser gelöst, durch die Wurzeln aufgenommen und in den äußersten Jahresringen mit nach oben transportiert. Dieser Holzbereich kann mit einfachen Methoden beprobt und auf Schadstoffe analysiert werden.

Durch diese semi-quantitative Methode können Schadstoffe im Untergrund nachgewiesen oder ausgeschlossen werden, zum Beispiel:

– Chlorierte Kohlenwasserstoffe (u.a. Tetra- oder Trichlorethen etc.)
– Aromatische Kohlenwasserstoffe (BTEX, Naphthalin)
– Schwermetalle (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn etc.)
– Arsen.

Die Anwendbarkeit der Methode auf PAK, PCB und andere organische Verbindungen wird derzeit geprüft.

Die Korrelation der Schadstoffkonzentrationen zwischen Holz- und Boden-/Grundwasserproben ist sehr gut (r² = 0,9). Wo immer eine Fläche hinreichend baumbestanden ist, kann durch Phyto-Screening:

eine schnelle Identifikation oder ein Ausschluss von Untergrundkontaminationen (qualitativ, semi-quantitativ),
eine kostengünstige Kartierung der Kontaminationsausdehnung,
eine Identifizierung der Eintragsbereiche sowie
die Überwachung (Monitoring) von Schadstofffahnen erfolgen.

2. DENDRO-CHEMISCHE FORENSIK:

Exakte Altersdatierung von Schadstoff-Einflüssen durch Multi-Element-Analyse von Baumholzkernen.

Die dendro-chemische Analyse ist eine innovative und wirkungsvolle Methode der Nutzung von Baumholzproben als Gedächtnis-Rekorder, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die Wurzel Schadstoffexpositionen im Untergrund ausgesetzt war. Da Bäume für ihr Wachstum mit dem Wasser auch Elemente wie Ca, Mg, Fe etc. aufnehmen, können sie auch Schadstoff indizierende Elemente (z.B. Cl für LCKW oder Cl, S und Pb für Mineralölkohlenwasserstoffe), denen sie im Untergrund/Wurzelbereich ausgesetzt sind, im Zuge des jährlichen Wachstums in das Holz einbauen.

Deshalb können hinreichend alte Bäume im Bereich einer Untergrundverunreinigung benutzt werden, um Elementanomalien auf mindestens ein Jahr genau zu bestimmen. Diese Information kann auch entscheidend bei der Suche nach dem Handlungsstörer sein.

Die Daten werden an Holzkernproben aus dem Baumstamm durch energiedispersive Röntgen-Fluoreszenz-Analyse im Line-Scanning-Verfahren gewonnen. Dabei wird die Probe vom jüngsten bis zum ältesten Holzring kontinuierlich im Abstand von 50 μm auf ca. 33 Elemente von Magnesium (Mg) bis Wismut (Bi) durchmessen.

Die dendro-chemische Forensik an Holzkernen aus Baumstämmen wurde bis etwa Ende 2009 auf Dutzenden Standorten eingesetzt (USA, Kanada, Deutschland, Portugal). Auf einem Drittel dieser Standorte waren bereits vorher Altlastenuntersuchungen durchgeführt worden.

So konnte beispielsweise im Rahmen eines Gerichtsverfahrens der Eintrittszeitpunkt eines Tetrachlorethen-Schadens, der auch in einem Betriebetagebuch dokumentiert war, exakt mit der ED-XRF-Methode im Line-Scanning-Verfahren bestätigt werden.

: Chlorkonzentrationen über einen mehr als 30 Jahre alten Baumkern. Nach der Multi-Element-Analyse zeigt die Probe zwei synchrone Anomalien (1984/84 und 2000) von Chlor und Schwefel (Hinweis auf Mineralölkohlenwasserstoffe) sowie weitere vier Mono-Elementanomalien für Chlor (1986/86, 193/94, 1998 und 2004; Hinweis auf chlorierte Kohlenwasserstoffe.

Die Dendro-chemische Alterdatierung ist ein sehr zuverlässiges Instrument, um u.a. Umweltschäden den Handlungsstören zuzuordnen. Erstmals in Deutschland hat die HPC-Niederlassung in Frankfurt im Jahre 2009 eine solche Untersuchung durchgeführt. Seither wurden 3 weitere Projekte in Deutschland erfolgreich durchgeführt.

Phyto-Screening und Dendro-chemische Forensik sind anerkannte Verfahren, die dem Stand Wissenschaft und Technik entsprechen. Die Methoden sind sehr umweltschonend und können auch in schwer zugänglichem Gelände durchgeführt werden. Die Bäume werden nachweislich nicht geschädigt.

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