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Freisetzung von Durchwurzelungsschutzmitteln

© Foto Fraunhofer IBP

Dachbahnen im Langzeit-Tauchversuch nach DIN CEN/TS 16637-2.

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Begrüntes Versuchsdach zur Bestimmung der Auslaugung von Durchwurzelungsschutzmitteln unter realen Witterungsbedingungen.

Gründächer gelten angesichts ihres Wasserrückhalte- und Speichervermögens als eine umweltschonende Dachvariante...

…denn sie helfen, bei schweren Regenfällen die Kanalsysteme zu entlasten und fangen im Sommer Temperaturspitzen ab. Bevor die Pflanzen jedoch auf dem Dach gedeihen können, bedarf es einer zuverlässigen und dauerhaften Dachabdichtung. Dazu kommen häufig Dachbahnen aus Polymerbitumen zum Einsatz. Die Pflanzen schützen die Dachbahn vor der U-Strahlung. Allerdings können die Wurzeln die Dachbahn beschädigen. Radizide Materialschutzmittel sollen daher verhindern, dass die Wurzeln sich im Bitumen ausbreiten. Die hierzu verwendeten Mit­tel basieren auf herbiziden Wirkstoffen, ihr häufigster Vertreter ist die (R)­2-­(4­Chlor­2-­methylphenoxy)propionsäure (Mecoprop, MCPP). In den Dichtungsbahnen setzt man nicht den Wirkstoff selbst ein, sondern unterschiedliche Ester von MCPP. Gelangt Wasser auf das Dach, werden die Ester hydrolytisch gespalten, die wirksame Säure wird freigesetzt. Der freie Wirkstoff löst sich in Wasser wesentlich besser als der Ester und kann von der Pflanze aufgenommen werden. Prasseln jedoch starke Niederschläge auf das Gründach und wird die Speicherkapazität überschritten, spült das ablaufende Regenwasser teilweise auch den Ester und den freien Wirkstoff mit in die Umwelt. Inwieweit dieser ausgespülte Wirkstoff Boden und Grund­wasser beeinträchtigt, untersuchen Forscher am Fraunhofer IBP derzeit sowohl mithilfe von Labor­ als auch mit Freilandexperimenten. Dabei wenden sie verschiedene Laborverfahren an: das intermittierende Tauchen nach DIN EN 16105 und den Langzeit-­Tauchversuch nach DIN CEN/TS 16637­2. Sie unterwerfen die Proben der Dachbahnen unterschiedlichen Bewässerungszyklen oder auch Bewässerungs-­Trocknungs­-Zyklen. Beim intermittierenden Tauchen kann eine Probe zwischen zwei Benetzungsphasen immer wieder trocknen. Beim Langzeit­Tauchversuch hingegen bleibt die Probe für 64 Tage mit Wasser in Kontakt. In fest vorgegebenen Zeitabständen erneuern die Forscher das Wasser und analysieren, wie viel Ester bzw. freier Wirkstoff jeweils freigesetzt wurde.

Neben diesen Laborversuchen untersuchen die Wissenschaftler auf dem Freilandversuchsgelände des Fraunhofer IBP an Miniatur­-Gründächern, wie viele Wirkstoffe die Dächer unter realen Witterungsverhältnissen freisetzen. Indem sie die Ergebnisse aus den Labor­ und den Freilandversuchen gegen­überstellen, wollen sie das Prüfverfahren identifizieren, das die realen Verhältnisse auf einem Gründach besser widerspiegelt. Denn um die Umwelteigenschaften von Abdichtungsbahnen zu beurteilen und zuverlässige Aussagen darüber treffen zu können, wie sich die Gründächer auf Boden und Grundwasser auswirken, muss ein zuverlässiges Laborverfahren zur Verfügung stehen. Freilandversuche sind nicht geeignet, um die Umwelteigenschaften von Bauprodukten zu bewerten: Sie sind zu zeitaufwendig, zu kostspielig und aufgrund der schwankenden Wetterverhältnisse zu wenig reproduzierbar. Weiterhin untersuchen die Mitarbeiter, wie gut sich die Laborverfahren anwenden lassen. Hier stehen vor allem Handhabbarkeit und Reproduzierbarkeit im Fokus. In den Eluaten aus den Laborversuchen und in den Wasserproben, die nach Regenfällen von den Gründächern gesammelt wurden, bestimmen die Forscher die Konzentrationen der freigesetzten Ester, der freien Wirkstoffe und von ggf. nachweisbaren Abbauprodukten. Dazu setzen sie auf Hochleistungsflüssigkeitschomatographie, gekoppelt mit Tandem-­Massenspektrometrie, kurz LC/MS­MS. Bei diesen matrixreichen Proben, die neben den gesuchten Stoffen noch eine Vielzahl von störenden Begleitsubstanzen aus der Dachbahn selbst oder auch aus dem Gründachaufbau enthalten, kommen die Vorteile der Tandem-­Massenspektrometrie zum Tragen: sowohl die hohe Selektivität als auch die hohe Empfindlichkeit und gute Spezifität. Die Wasserproben lassen sich somit ohne zeitaufwendige Anreicherungs­- oder Aufreinigungsschritte analysieren

Die begrünten Probekörper weisen im Vergleich mit den unbegrünten Probekörpern ein erhöhtes Wasserrückhaltevermögen auf. Ist die Witterung allerdings über einen längeren Zeitraum durchgehend feucht und ist das Substrat daher mit Wasser gesättigt, läuft von den begrünten Probekörpern fast ebenso viel Wasser ab wie von den unbegrünten. Im Bewitterungsexperi­ment zeigt sich bereits nach drei Monaten, dass es von der Menge und der Art der eingesetzten Ester abhängt, wie hoch die freie Säure MCPP konzentriert ist. Dies spiegelt sich auch in den Ergebnissen der bisher durchgeführten Laborauslauguntersuchungen wider. Bei den Freilanduntersuchungen zeigte sich zudem, dass aus den Miniatur-­Gründächern mehr MCPP ausgetragen wird als aus unbegrünten Vergleichsprobekörpern. Die Ursache hierfür liegt wahrscheinlich in der Wasserkontaktzeit, die durch das Speichervermögen des Pflanzsubstrats verlängert wird.