Zink ist ein für Pflanze, Tier und Mensch essentielles Spurenelement, welches jedoch bei extrem hohen Gehalten auf Pflanzen und Mikroorganismen toxisch wirken kann. Die Zn-Konzentration in der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 52 mg/kg, sie kann aber in Abhängigkeit vom Gesteinstyp stark schwanken. Die mittleren Zn-Gehalte (Median) der sächsischen Hauptgesteinstypen liegen zwischen 11 bis 140 mg/kg, der regionale Clarke des Erzgebirges beträgt ca. 79 mg/kg. Sphalerit (Zinkblende) führende polymetallische La-gerstätten können lokal zu zusätzlichen geogenen Zn-Anreicherungen in den Böden führen. Anthropogene Zn-Einträge erfolgen vor allem durch die Eisen- und Buntmetallurgie bzw. durch die Zn-verarbeitenden Industrien (Farben, Legierungen, Galvanik) und durch Großfeuerungsanlagen. Im Bereich von Ballungsgebieten sind Zn-Anreicherungen relativ häufig zu beobachten. Anthropogene Zn-Einträge sind in der Landwirtschaft durch die Verwendung von organischen und mineralischen Düngemitteln möglich. Für unbelastete Böden gelten Zn-Gehalte von 10 bis 80 mg/kg als normal. Die regionale Verbreitung der Zn-Gehalte in den sächsischen Böden wird vor allem durch die geogene Prägung der Substrate bestimmt; niedrige bis mittlere Gehalte sind über den periglaziären Sanden und Lehmen im Norden und den Lössböden in Mittelsachsen (10 bis 50 mg/kg) sowie den Verwitterungsböden über den Festgesteinen des Erzgebirges/Vogtlandes (50 bis 150 mg/kg) zu erwarten. Innerhalb der Grundgebirgseinheiten treten über den polymetallischen Lagerstätten des Erzgebirges, in Abhängigkeit von der Intensität der Vererzung, deutliche positive Zn-Anomalien auf (Freiberg, Annaberg-Buchholz - Marienberg, Aue - Schwarzenberg). Böden über Substraten mit extrem niedrigen Zn-Gehalten (Granit von Eibenstock, Orthogneise der Erzgebirgs-Zentralzone, Osterzgebirgischer Eruptivkomplex, kretazische Sandsteine) treten als negative Zn-Anomalien im Kartenbild in Erscheinung. Verstärkte Zn-Akkumulationen sind in den Auenböden des Muldensystems festzustellen. Auf Grund der höheren geogenen Grundgehalte im Wassereinzugsgebiet, dem Auftreten Zn-führender polymetallischer Vererzungen und insbesondere der Bergbau- und Hüttentätigkeit im Freiberger Raum, kommt es vor allem in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu hohen Zn-Konzentrationen (Mediangehalte 370 bzw. 240 mg/kg). Für die Wirkungspfade Boden-Mensch sowie Boden-Pflanze wurden keine Prüf- und Maßnahmenwerte für Gesamtgehalte in der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) festgeschrieben, da Zn bei der Gefahrenbeurteilung nur von geringer Bedeutung ist.
Cadmium verdient unter den Schwermetallen besondere Beachtung, da seine Toxizität für Tiere und Menschen erheblich größer als die anderer Schwermetalle ist. Als Akkumulationsgift wird es im Körper angereichert und kann dort über Jahrzehnte verbleiben. Auf Grund seiner chemischen Verwandtschaft zum Zink kommt es fast ausschließlich mit diesem vor, insbesondere in allen zinkführenden Mineralen (u. a. Zinkblende, Galmei) und Gesteinen. Die durchschnittliche Cd-Konzentration der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 0,1 mg/kg, in Böden finden sich Gehalte in der Regel 0,50 mg/kg. Im Gegensatz zu As und anderen Schwermetallen (z. B. Cr, Ni) ist in den oberflächennah anstehenden sächsischen Hauptgesteinstypen keine geochemische Spezialisierung auf Cd nachweisbar. Die petrogeochemische Komponente liegt im Bereich des Clarkwertes um 0,1 mg/kg. In den Erzlagerstätten ist Cd vor allem an die Zinkerze der polymetallischen hydrothermalen Gänge und teilweise an die Skarnlagerstätten und stratigen-stratiformen Ausbildungen gebunden (chalkogene Komponente). Seit Beginn der Industrialisierung gelangt Cadmium über die Emissionen der Buntmetallhütten, die Verbrennung von Kohlen und Erdöl und in jüngerer Zeit über Galvanotechnik, Müllverbrennung, Düngemittel, Klärschlämme und Komposte anthropogen in die Umwelt. Während in den Oberböden Nord- und Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (Cd-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen zu einer relativen Anreicherung. Eine Abhängigkeit vom Tongehalt ist insofern festzustellen, dass die sandigen Substrate gegenüber lehmigen Substraten etwas niedrigere Cd-Gehalte aufweisen. Auf Acker- und Grünlandstandorten sind im Vergleich zu den Waldstandorten im Oberboden höhere Cd-Gehalte anzutreffen, da infolge der sehr niedrigen pH-Werte unter Forst eine Cd-Mobilisierung und Verlagerung in größere Bodentiefen stattfindet. Besonders hohe Cd-Belastungen befinden sich im Freiberger Raum, die durch die geogene Cd-Anreicherung bei der Bildung buntmetallführender Erzgänge aber vor allem anthropogen durch die Verhüttung von Zinkerzen verursacht werden. Die höchsten Gehalte sind in den Oberböden in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte sowie in geringeren Konzentrationen östlich davon (in Hauptwindrichtung) festzustellen. Andere Lagerstättengebiete mit Zinkverzungen im Westerzgebirge und in der Erzgebirgsnordrandzone weisen nur schwach erhöhte Gehalte auf. Eine besondere Stellung bei der Belastung mit Cadmium nehmen die Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde ein. Durch die Abtragung von Böden mit geogen verursachten Anreicherungen im Einzugsgebiet und den enormen anthropogenen Zusatzbelastungen durch die Erzaufbereitung und die Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu hohen Cd-Anreicherungen. In den Auenböden der Elbe und Zwickauer Mulde treten dagegen deutlich niedrigere Gehalte auf. Die geogenen und anthropogenen Prozesse führen im Freiberger Raum und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu flächenhaften Überschreitungen der Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Cadmium.
PFOS (Perfluoroctansulfonsäure) ist ein persistenter organischer Schadstoff, dessen Verwendung seit der Aufnahme in das Stockholmer Übereinkommen massiv eingeschränkt wurde. In der EU ist die Verwendung in der Galvanik für „nicht dekoratives Hartverchromen in geschlossenen Kreislaufsystemen“ erlaubt. Mit dem Ziel, die Emissionen von PFOS in die Umwelt zu minimieren, werden hier die Kennzeichen eines geschlossenen Kreislaufsystems und mögliche Maßnahmen zur Verlängerung der Kreislaufführung beschrieben. Sowohl fluorfreie als auch kurzkettige fluorierte Verbindungen sind in der Diskussion als Ersatzstoffe für PFOS in der Galvanik. Veröffentlicht in Texte | 63/2016.
Die vorliegende Studie bietet Unternehmen des deutschen Maschinenbaus und deren Stakeholder eine Orientierung zu bedeutenden Umweltauswirkungen entlang der Lieferketten. Sie soll Unternehmen bei der Umsetzung umweltbezogener Sorgfaltspflichten und des Umweltmanagements in global verzweigten Lieferketten unterstützen. Die Studie enthält eine modellbasierte Analyse der Lieferkette für die Herstellung von Lagern, Getrieben, Zahnrädern und Antriebselementen sowie Werkzeugmaschinen für die Umweltthemen Treibhausgase, Wasser, Fläche, Ressourcen, Luftschadstoffe, wassergefährdende Stoffe und Abfälle. Die metallischen Rohstoffe Eisen/Stahl, Bauxit/Aluminium und Kupfer sowie die Prozesse der Galvanisierung und Metalllegierung werden vertieft betrachtet. Auf Grundlage der Analyseergebnisse formulieren die Autorinnen*Autoren Handlungsmöglichkeiten für Unternehmen. Veröffentlicht in Texte | 55/2023.
Zink ist ein für Pflanze, Tier und Mensch essentielles Spurenelement, welches jedoch bei extrem hohen Gehalten auf Pflanzen und Mikroorganismen toxisch wirken kann. Die Zn-Konzentration in der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 52 mg/kg, sie kann aber in Abhängigkeit vom Gesteinstyp stark schwanken. Die mittleren Zn-Gehalte (Median) der sächsischen Hauptgesteinstypen liegen zwischen 11 bis 140 mg/kg, der regionale Clarke des Erzgebirges beträgt ca. 79 mg/kg. Sphalerit (Zinkblende) führende polymetallische La-gerstätten können lokal zu zusätzlichen geogenen Zn-Anreicherungen in den Böden führen. Anthropogene Zn-Einträge erfolgen vor allem durch die Eisen- und Buntmetallurgie bzw. durch die Zn-verarbeitenden Industrien (Farben, Legierungen, Galvanik) und durch Großfeuerungsanlagen. Im Bereich von Ballungsgebieten sind Zn-Anreicherungen relativ häufig zu beobachten. Anthropogene Zn-Einträge sind in der Landwirtschaft durch die Verwendung von organischen und mineralischen Düngemitteln möglich. Für unbelastete Böden gelten Zn-Gehalte von 10 bis 80 mg/kg als normal. Die regionale Verbreitung der Zn-Gehalte in den sächsischen Böden wird vor allem durch die geogene Prägung der Substrate bestimmt; niedrige bis mittlere Gehalte sind über den periglaziären Sanden und Lehmen im Norden und den Lössböden in Mittelsachsen (10 bis 50 mg/kg) sowie den Verwitterungsböden über den Festgesteinen des Erzgebirges/Vogtlandes (50 bis 150 mg/kg) zu erwarten. Innerhalb der Grundgebirgseinheiten treten über den polymetallischen Lagerstätten des Erzgebirges, in Abhängigkeit von der Intensität der Vererzung, deutliche positive Zn-Anomalien auf (Freiberg, Annaberg-Buchholz - Marienberg, Aue - Schwarzenberg). Böden über Substraten mit extrem niedrigen Zn-Gehalten (Granit von Eibenstock, Orthogneise der Erzgebirgs-Zentralzone, Osterzgebirgischer Eruptivkomplex, kretazische Sandsteine) treten als negative Zn-Anomalien im Kartenbild in Erscheinung. Verstärkte Zn-Akkumulationen sind in den Auenböden des Muldensystems festzustellen. Auf Grund der höheren geogenen Grundgehalte im Wassereinzugsgebiet, dem Auftreten Zn-führender polymetallischer Vererzungen und insbesondere der Bergbau- und Hüttentätigkeit im Freiberger Raum, kommt es vor allem in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu hohen Zn-Konzentrationen (Mediangehalte 370 bzw. 240 mg/kg). Für die Wirkungspfade Boden-Mensch sowie Boden-Pflanze wurden keine Prüf- und Maßnahmenwerte für Gesamtgehalte in der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) festgeschrieben, da Zn bei der Gefahrenbeurteilung nur von geringer Bedeutung ist.
Cadmium verdient unter den Schwermetallen besondere Beachtung, da seine Toxizität für Tiere und Menschen erheblich größer als die anderer Schwermetalle ist. Als Akkumulationsgift wird es im Körper angereichert und kann dort über Jahrzehnte verbleiben. Auf Grund seiner chemischen Verwandtschaft zum Zink kommt es fast ausschließlich mit diesem vor, insbesondere in allen zinkführenden Mineralen (u. a. Zinkblende, Galmei) und Gesteinen. Die durchschnittliche Cd-Konzentration der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 0,1 mg/kg, in Böden finden sich Gehalte in der Regel 0,50 mg/kg. Im Gegensatz zu As und anderen Schwermetallen (z. B. Cr, Ni) ist in den oberflächennah anstehenden sächsischen Hauptgesteinstypen keine geochemische Spezialisierung auf Cd nachweisbar. Die petrogeochemische Komponente liegt im Bereich des Clarkwertes um 0,1 mg/kg. In den Erzlagerstätten ist Cd vor allem an die Zinkerze der polymetallischen hydrothermalen Gänge und teilweise an die Skarnlagerstätten und stratigen-stratiformen Ausbildungen gebunden (chalkogene Komponente). Seit Beginn der Industrialisierung gelangt Cadmium über die Emissionen der Buntmetallhütten, die Verbrennung von Kohlen und Erdöl und in jüngerer Zeit über Galvanotechnik, Müllverbrennung, Düngemittel, Klärschlämme und Komposte anthropogen in die Umwelt. Während in den Oberböden Nord- und Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (Cd-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen zu einer relativen Anreicherung. Eine Abhängigkeit vom Tongehalt ist insofern festzustellen, dass die sandigen Substrate gegenüber lehmigen Substraten etwas niedrigere Cd-Gehalte aufweisen. Auf Acker- und Grünlandstandorten sind im Vergleich zu den Waldstandorten im Oberboden höhere Cd-Gehalte anzutreffen, da infolge der sehr niedrigen pH-Werte unter Forst eine Cd-Mobilisierung und Verlagerung in größere Bodentiefen stattfindet. Besonders hohe Cd-Belastungen befinden sich im Freiberger Raum, die durch die geogene Cd-Anreicherung bei der Bildung buntmetallführender Erzgänge aber vor allem anthropogen durch die Verhüttung von Zinkerzen verursacht werden. Die höchsten Gehalte sind in den Oberböden in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte sowie in geringeren Konzentrationen östlich davon (in Hauptwindrichtung) festzustellen. Andere Lagerstättengebiete mit Zinkverzungen im Westerzgebirge und in der Erzgebirgsnordrandzone weisen nur schwach erhöhte Gehalte auf. Eine besondere Stellung bei der Belastung mit Cadmium nehmen die Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde ein. Durch die Abtragung von Böden mit geogen verursachten Anreicherungen im Einzugsgebiet und den enormen anthropogenen Zusatzbelastungen durch die Erzaufbereitung und die Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu hohen Cd-Anreicherungen. In den Auenböden der Elbe und Zwickauer Mulde treten dagegen deutlich niedrigere Gehalte auf. Die geogenen und anthropogenen Prozesse führen im Freiberger Raum und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu flächenhaften Überschreitungen der Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Cadmium.
Dieses Gutachten hat das Öko-Institut e.V. in Zusammenarbeit mit IUW-Integrierte Umweltberatung und POPs Environmental Consulting im Auftrag des Umweltbundesamts durchgeführt. Ziel war es noch fehlende Informationen zur Verwendung von PFOS (Perfluoroctansulfonsäure) in der Galvanik zu erheben und für die Berichterstattung an die Europäische Kommission nach Artikel 12 der EUPOP-Verordnung zusammenzustellen. Die Verwendung von PFOS in der Galvanik wird in der EU für "nicht dekoratives Hartverchromen in geschlossenen Kreislaufsystemen" erlaubt. In dem vorliegenden Gutachten wird anhand von fünf real existierender Galvanik-Anlagen aufgezeigt, welche Kennzeichen ein geschlossenes Kreislaufsystem aufweist und welche Maßnahmen zur Verlän-gerung der Kreislaufführung einsetzbar sind. Die Daten der Referenzanlagen wurden anhand eines mit dem Umweltbundesamt abgestimmten Interviewleitfadens überwiegend vor Ort erhoben und fließen anonymisiert in den Bericht ein. Ferner wird der Begriff des "nicht-dekorativen Hartverchromens" kritisch beleuchtet und mit den alternativen Begriffen "Funktionales Verchromen" bzw. "Funktionales Verchromen mit dekorativem Charakter" verglichen. Zudem wird ein Überblick über mögliche Ersatzstoffe für PFOS gegeben. Die Risiken hinsichtlich Abbaubarkeit, Persistenz und Ökotoxizität bei der Verwendung dieser Einsatzstoffe sind noch nicht abschätzbar, da nicht ausreichend getestet wurde. Eine stärkere Bekanntmachung bestehender, fluor-freier Tensid-Alternativen (z.B. in Form von Stakeholder-Anhörungen) würde die Transparenz in der Diskussion erhöhen. Es ist ebenfalls davon auszugehen, dass eine forcierte öffentliche Promotion des Themas den Prozess zur Substitution der PFOS in der Galvanik erheblich beschleunigen würde. In diesem Gutachten werden weitere Ergebnisse und ein Ausblick mit einem entwickelten Vorschlag zur Aktualisierung der POP-Verordnung dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
Dieses Forschungsvorhaben gibt einen Überblick über die in Deutschland betriebenen Anlagen zur Verchromung von Metallen und Kunststoffen sowie zum Beizen von Kunststoffen. Verfahren, in denen früher Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) eingesetzt wurde, werden beschrieben. Für die verschiedenen Anlagenarten: funktionelles Verchromen (Hartverchromen), dekoratives Verchromen (Glanzverchromen) und Kunststoffbeize wurden die Art und Menge der eingesetzten fluorfreien und fluorhaltigen Netzmittel ermittelt. Gemäß den erhobenen Daten fand beim funktionellen Verchromen und in der Kunststoffbeize eine flächendeckende Substitution von PFOS durch 6:2 Fluortelomersulfonsäure (6:2 FTS) statt. Beim dekorativen Verchromen wurde PFOS vollständig durch fluorfreie Netzmittel, 6:2 FTS oder durch den Einsatz Chrom(III)-basierter Verfahren, die keine fluorhaltigen Netzmittel erfordern, ersetzt. Anhand der erhobenen Branchendaten wird der bundesweite Netzmittelverbrauch abgeschätzt. Die Hochrechnung für den 6:2 FTS- Verbrauch in der Galvanikbranche ergibt für das Jahr 2017 ca. 12 Tonnen. 6:2 FTS sowie die alternativ eingesetzten fluorfreien Netzmittel werden durch Steckbriefe charakterisiert. Nach aktuellem Kenntnisstand ist 6:2 FTS toxisch, bioakkumulativ nur in Invertebrata und bildet persistente Abbauprodukte. Der Abbau und das Verhalten von 6:2 FTS in der Umwelt wird dargestellt. Am Beispiel von zwei Betrieben, in denen PFOS (Altanlage) bzw. 6:2 FTS zum Einsatz kamen bzw. kommen, wurde der Pfad der eingesetzten Netzmittel vom Einsatzort bis hin zur Einleitungsstelle in die öffentliche Kanalisation bzw. das Gewässer verfolgt. Es wird untersucht, wie die Freisetzung dieser fluorierten Netzmittel im Prozess selbst und in der Abwasserbehandlung gemindert werden können. Bestehende und in Entwicklung befindliche chemische und physikalische Alternativverfahren zur Oberflächenbehandlung, die ohne Chrom(VI) oder fluorierte Netzmittel auskommen, werden beschrieben und eventuelle Hindernisse für deren Nutzung werden dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
Dieses Forschungsvorhaben gibt einen Überblick über die in Deutschland betriebenen Anlagen zur Verchromung von Metallen und Kunststoffen sowie zum Beizen von Kunststoffen. Verfahren, in denen früher Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) eingesetzt wurde, werden beschrieben. Für die verschiedenen Anlagenarten: funktionelles Verchromen (Hartverchromen), dekoratives Verchromen (Glanzverchromen) und Kunststoffbeize wurden die Art und Menge der eingesetzten fluorfreien und fluorhaltigen Netzmittel ermittelt. Gemäß den erhobenen Daten fand beim funktionellen Verchromen und in der Kunststoffbeize eine flächendeckende Substitution von PFOS durch 6:2 Fluortelomersulfonsäure (6:2 FTS) statt. Beim dekorativen Verchromen wurde PFOS vollständig durch fluorfreie Netzmittel, 6:2 FTS oder durch den Einsatz Chrom(III)-basierter Verfahren, die keine fluorhaltigen Netzmittel erfordern, ersetzt. Anhand der erhobenen Branchendaten wird der bundesweite Netzmittelverbrauch abgeschätzt. Die Hochrechnung für den 6:2 FTS- Verbrauch in der Galvanikbranche ergibt für das Jahr 2017 ca. 12 Tonnen. 6:2 FTS sowie die alternativ eingesetzten fluorfreien Netzmittel werden durch Steckbriefe charakterisiert. Nach aktuellem Kenntnisstand ist 6:2 FTS toxisch, bioakkumulativ nur in Invertebrata und bildet persistente Abbauprodukte. Der Abbau und das Verhalten von 6:2 FTS in der Umwelt wird dargestellt. Am Beispiel von zwei Betrieben, in denen PFOS (Altanlage) bzw. 6:2 FTS zum Einsatz kamen bzw. kommen, wurde der Pfad der eingesetzten Netzmittel vom Einsatzort bis hin zur Einleitungsstelle in die öffentliche Kanalisation bzw. das Gewässer verfolgt. Es wird untersucht, wie die Freisetzung dieser fluorierten Netzmittel im Prozess selbst und in der Abwasserbehandlung gemindert werden können. Bestehende und in Entwicklung befindliche chemische und physikalische Alternativverfahren zur Oberflächenbehandlung, die ohne Chrom(VI) oder fluorierte Netzmittel auskommen, werden beschrieben und eventuelle Hindernisse für deren Nutzung werden dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
Die Studie untersucht Risiken für negative Umweltauswirkungen entlang der globalen Lieferketten des deutschen Maschinenbaus. Sie soll Unternehmen der Branche bei der Umsetzung umweltbezogener Sorgfaltspflichten in ihren Lieferketten unterstützen. Die Analyse basiert auf einer erweiterten multiregionalen Input-Output-Modellierung, ergänzt um Literaturrecherchen zu ausgewählten Rohstoffen und Prozessen. Die Ergebnisse werden geografisch, sektoral und nach Lieferkettenstufe aufbereitet und umfassen die Umweltthemen Treibhausgase, Luftschadstoffe, abiotische und biotische Rohstoffe, Fläche, Wasser, wassergefährdende Stoffe sowie Abfälle. Die ausgewählten maschinenbaurelevanten metallischen Rohstoffe Eisen und Stahl, Bauxit und Aluminium sowie Kupfer werden entlang ihrer Lieferkette von der Rohstoffgewinnung bis zur Metallverarbeitung vertieft betrachtet. Zudem werden die Prozesse der Galvanisierung und Metalllegierung sowie der in diesem Zusammenhang benötigte Rohstoff Vanadium fokussiert. Die Studie zeigt zudem exemplarisch Zusammenhänge zwischen Risiken für negative Auswirkungen auf die Umwelt und Menschenrechte auf. Auf Grundlage der Analyseergebnisse der Studie werden Ansatzpunkte und Maßnahmen zur Minderung von Umweltrisiken und zur Umsetzung umweltbezogener Sorgfaltspflichten formuliert. Quelle: Forschungsbericht
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