Die Erkennung von Blei im Boden – RFA deckt lang anhaltende Bodenverunreinigung durch Farben und Benzin auf

作者 Michael W. Hull - 2021年 9月 21日

Bodenanalyse auf Blei mit einem RFA-Handanalysator

Blei ist ein Schwermetall, das natürlich in der Erdkruste vorkommt. Die weit verbreitete Gewinnung und Verwendung von Blei in verschiedenen Produkten, wie Benzin und Farben, hat zu einer ansteigenden Bleikonzentration im Boden und in der Luft geführt.

Inzwischen sind zwar laut US-amerikanischen Vorschriften Benzin und Farbe auf Bleibasis verboten sind, um die Belastung zu verringern, Blei in der Umwelt wird jedoch nicht im Laufe der Zeit abgebaut. Das Blei, das in der Vergangenheit in Böden gelangte, stellt somit weiterhin ein Risiko für Umwelt und Gesundheit dar.

Gesundheitsrisiken durch Bleibelastung

Es gibt keine ungefährliche Menge für die Bleibelastung. Eine zu hohe Belastung kann zu Schäden in Gehirn, Nervensystem und den Nieren führen. Bleivergiftungen stellen ein großes Gesundheitsrisiko für Ungeborene und Kleinkinder dar, da sie Blei leichter aufnehmen und speichern als ältere Kinder und Erwachsene. Es kann ihr Wachstum und ihre Entwicklung verlangsamen, zu einem niedrigeren IQ führen und Lern- und Verhaltensprobleme verursachen.

Die Bleibelastung im Boden stellt für Kinder ein größeres Risiko in belebten städtischen Gebieten mit hohem Verkehrsaufkommen aufgrund von Fahrzeugen, die mit bleihaltigem Benzin betrieben wurden, sowie in der Nähe älterer Gebäude dar, in denen bleihaltige Farben verwendet wurde (wie z. B. in vielen US-amerikanischen Häusern, die vor Ende der 1970er gebaut wurden). Blei im Boden von Städten ist Teil des Hausstaubs und gilt als Hauptverursacher für die Belastung von Kindern.

Bodenanalyse auf Blei mit RFA-Handanalysator: Eine Forschungsstudie

Eine einfache Möglichkeit, Böden auf den Bleigehalt zu analysieren, ist die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA). RFA-Handanalysatoren sind portable Geräte, mit denen Böden durch eine Analyse chemischer Elemente vor Ort schnell auf Blei und andere Schwermetalle getestet werden können. Für viele Forschungsstudien wurden RFA-Handanalysatoren verwendet, um den Boden auf seine Bleibelastung zu testen.

Ein Beispiel ist eine aktuelle Studie, in der die Auswirkungen der Pedogenese städtischer Böden unter Einfluss von Farben und Benzin in Durham, North Carolina, untersucht wurden. Im Grunde handelt es sich hierbei um die Bodenbildung des städtischen Bodens, die ein natürlicher und vom Menschen beeinflusster Prozess ist und die Böden im Laufe der Zeit verändert.

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts sollte die Konzentrationen von Blei (Pb) im oberflächennahen Boden in der Stadt quantifiziert werden. Die Studie konzentrierte sich auf Straßenseiten und Wohnumgebungen, auf Straßen mit hohem und niedrigem Verkehrsaufkommen sowie auf Häuser unterschiedlichen Alters und in verschiedenen Stadtteilen. Zudem sollte untersucht werden, wie die Pedogenese des städtischen Bodens die Veränderungen der Pb-Konzentrationen im oberflächennahen Boden im Laufe der Zeit beeinflusst.

Städtische Bodenprozesse, bei denen Blei im Laufe der Zeit umverteilt wird

Abbildung 1: Schema der städtischen Bodenprozesse, bei denen im Laufe der Zeit Blei (Pb) im Boden bewegt und umverteilt wird, basierend auf den vier Komponenten nach Simonson in „Outline of a Generalized Theory of Soil Genesis“ (1959).

Für die Studie wurden Bodenproben von Straßen, Grundstücken mit Haus und Auen entnommen. Die Proben wurden luftgetrocknet, gesiebt und in Probenbehälter mit Mylarfolie gegeben. Zur Analyse der Bodenproben, um ihre elementare Zusammensetzung zu bestimmen, wurde ein RFA-Handanalysator (genauer gesagt der Vanta Analysator der M-Serie mit einer 50 kV Röntgenröhre) verwendet.

Die gemessenen Elemente umfassen: Phosphor (P), Kalium (K), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Zink (Zn), Eisen (Fe) und Spurenmetalle, wie Blei (Pb). Insgesamt wurden 133 Bodenproben mit dem RFA-Analysator analysiert.

Nach der Analyse stellten die Forscher eine Korrelation zwischen erhöhten Bleikonzentrationen und dem Alter der Häuser fest. Mit anderen Worten: Je älter das Haus, desto höher war die Bleibelastung im umliegenden Boden. Die Studie ergab auch, dass städtische Bodenprozesse dazu neigen, die Bleiverunreinigung durch Farben und Benzin im Boden zu reduzieren und abzubauen. Durch diese Erkenntnis kann die öffentliche Gesundheit bei der Verringerung der Bleibelastung unterstützt werden.

Diese Studie wurde in dem Artikel „Urban-Soil Pedogenesis Drives Contrasting Legacies of Lead from Paint and Gasoline in City Soil“ veröffentlicht, der von Anna M. Wade, Daniel D. Richter, Christopher B. Craft, Nancy Y. Bao, Paul R. Heine, Mary C. Osteen und Kevin G. Tan verfasst wurde.

Weitere Einzelheiten erfahren in diesem Artikel.