novellierung der bundes-bodenschutz- und altlastenverordnung –

Prof. Dr. Konstantin Terytze - Federal Environment Agency of Germany

Novellierung der Bundes-Bodenschutz-

und Altlastenverordnung –

Auswirkungen für die Untersuchungsstellen

AQS-Fachtagung 23.10.2007 - München

Prof. Dr. mult. Dr. h.c. Konstantin Terytze,Dr. Ines Vogel, Umweltbundesamt,

Dipl.- Ing. Angelika Nestler, Freie Universität Berlin


Gliederung

1.Messunsicherheit

2.Gleichwertigkeit



1. Messunsicherheit


Qualitätsfeststellung nach BBodSchV

Teilnahme an Vergleichsprüfungen und Ringversuchen

Kompetenzbestätigung gemäß DIN EN 45001: 05.90 bzw. DIN EN ISO/IEC 17025


Normative Anforderungen zur Messunsicherheit

BBodSchV 1999 Empfehlung FBU

DIN EN 45001: 05.90

Allgemeine Kriterien zum Betreiben von

Prüflaboratorien;

Identisch mit EN 45001: 1989EN 45000

DIN EN ISO / IEC 17025: 08.05

Allgemeine Anforderungen an die

Kompetenz von Prüf- und

Kalibrierlaboratorien

(ISO/IEC 17025: 1999);

Dreisprachige Fassung EN ISO/IEC 17025: 2000

DIN 1319: Grundlagen der Messtechnik

Teil 3 (05.96): Auswertungen von Messungen einer Messgröße, Messunsicherheit

DIN 1319: Grundlagen der Messtechnik

Teil 4 (12.85): Auswertung von Messungen; Meßunsicherheit

…ist bei Fortschreibung der BBodSchV zu ersetzen. Papier zur Einschätzung der Messunsicherheit ist in Bearbeitung.


Messunsicherheit nach DIN EN ISO/IEC 17025

Schätzung der Messunsicherheit Verfahren für die Schätzung der Messunsicherheit müssen in Prüflaboratorien vorhanden sein und angewendet werden.Alle Unsicherheitskomponenten müssen bei der Ermittlung der Messunsicherheit berücksichtigt, die für den betreffenden Fall von Bedeutung sind, werden und angemessene Auswertungsverfahren müssen herangezogen werden.

Messtechnische Rückführung Für den Fall, dass die Kalibrierung der Analysengeräte einen großen Anteil zur Gesamtunsicherheit beiträgt, so muss sichergestellt werden, dass die Analysengeräte die geforderten Messunsicherheiten liefern können.


Analysenergebnis nach BBodSchV

Für das Analysenergebnis ist eine Messunsicherheit gemäß DIN 1319-3: 05.96 und/oder DIN 1319-4: 12.85 anzugeben.

(BBodSchV 1999)


Analysenergebnis nach DIN EN ISO/IEC 17025

Die Angabe der Messunsicherheit wird vorausgesetzt, wenn

sie für die Gültigkeit oder Anwendung der Prüfergebnisse von Bedeutung sind.

sie vom Kunden verlangt wurden oder

die Unsicherheit die Einhaltung von vorgegebenen Grenzen in Frage stellt.


uc kominierte MessunsicherheitsR RingversuchsvergleichsstandardabweichungU erweiterte Messunsicherheitk Erweiterungsfaktor, k = 2 für ein Vertrauensniveau

von 95% bei Normalverteilung

Allgemeine Messunsicherheit des Verfahrens

Reproduzierbarkeit zwischen den Laboratorien

c

Rc

ukU

su

c

Rc

ukU

su

Vornorm ISO/TS 21748, 2004-03 Leitfaden zur Verwendung der Schätzwerte der Wiederholpräzision, der Vergleichpräzision und der Richtigkeit beim Schätzen der Messunsicherheit


Ringversuche, die Untersuchungsverfahren der BBodSchV zugelassen haben:

-OFD/BAM-Ringversuche (Bundesliegenschaften)-VDLUFA-Ringversuche (landwirtschaftl. Böden)-Nordrhein-Westfalen, Brandenburg, Hamburg (AbfKlärV) -Ringversuche aus Hamburg (BBodSchV)-Waldzustandserhebung-Ringversuche (BZE-Ringversuche)

Ringversuche, die vor 1998 durchgeführt wurden, wurden nicht ausgewertet.

Es wurden ausschließlich Ringversuche, die mit der Matrix Boden durchgeführt wurden, analysiert.

Auswertung von Ringversuchen


Berechnung von Mittelwerten und Medianen aus den allgemeinen Messunsicherheiten

Auswertung der Ringversuchsdaten über den gesamten Gehaltsbereich der Ringversuchsproben

Gruppierung der Gehaltsbereiche der Ringversuchsproben für Elemente in Königswasser – wenn ausreichend Daten vorliegen:

- Gehaltsbereich für die Vorsorgewerte

- Gehaltsbereich der Prüf- und Maßnahmenwerte

Auswertung von Ringversuchen


Zielsetzung der Auswertung

Ableitung der im Vollzug der BBodSchV zu erwartenden Größenordnung der Messunsicherheit.

Parameter-spezifische Angabe der allgemeinen Messunsicherheit zum Messergebnis, die bei einer Bewertung von Messergebnissen zu berücksichtigen ist.

Angabe der Messunsicherheit als zweifache Vergleichstandardabweichung ist aus der Sicht des Vollzuges praktikabel und nachvollziehbar.

Laborindividuelle Messunsicherheit sollte im Rahmen der Akkreditierung geregelt werden.


Allgemeine Messunsicherheit (%)

As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

Keine Differenzierung

25 20 20 20 15

Vorsorgewerte

40 40 20

Prüf- und Maßnahmenwerte

20 25 15

Allgemeine Messunsicherheit: Elemente in Königswasser


Allgemeine Messunsicherheit (%)

Element Ammonium-nitratextrakt

BSE S4-Eluat

Arsen 60 60 35

Cadmium 40 60 50

Kupfer 40 60

Chrom 80 80

Nickel 40

Quecksilber 150 70

Blei 55 120 120

Zink 45 60 45

Allgemeine Messunsicherheit: Elemente in Extrakten


MesswertMesswert

Bodenprobe

systematische Messabweichung bias der Methode und des Labors• Zertifizierte Referenzmaterialien• Ringversuche • Validierung

systematische Messabweichung bias der Methode und des Labors• Zertifizierte Referenzmaterialien• Ringversuche • Validierung

Laborinterne PräzisionsRw

Laborinterne PräzisionsRw

+

Vergleichsstandard-abweichung sR

Vergleichsstandard-abweichung sR

BA

Bestimmung der Messunsicherheit



2. Gleichwertigkeit


Anwendung der Analysenverfahren in Tabellen 3 – 7

- Physikalische Eigenschaften

- Anorganische Schadstoffgehalte

- Organische Schadstoffgehalte

- Anorg. und org. Schadstoffgehalte in Eluaten und Sickerwasser

Bei Anwendung anderer Verfahren ist nachzuweisen, dass sie gleichwertig oder vergleichbar sind.

Ausgangspunkt: Anhang 1 BBodSchV, Nr. 3.1.3Ausgangspunkt: Anhang 1 BBodSchV, Nr. 3.1.3


Gleichwertigkeit (Equivalence)

Bezieht sich auf ein neues Analysenverfahren im Vergleich zu einem Referenzverfahren

Vergleichbarkeit (Comparability)

Bezieht sich auf dasselbe Analysenverfahren angewendet in verschiedenen Laboratorien, verfahrensspezifisch

Gleichwertigkeit versus VergleichbarkeitGleichwertigkeit versus Vergleichbarkeit


Prinzipielle Annahme: die beiden Methoden sind gleichwertig. Es erfolgt eine statistische Prüfung auf signifikante Abweichungen

- t-Test (Prüfung der Mittelwerte)

PG = (Xv –XR)/s

wenn |PG | > kritischer Wert für (1-) = 99% oder 99,9% Vergleichsverfahren nicht gleichwertig

- oder nach DIN 38402-71 (DEV A71)

Orthogonalregression oder Differenzenmethode

- Varianzhomogenität (F-test)

Klassischer Ansatz der GleichwertigkeitKlassischer Ansatz der Gleichwertigkeit


Simulationsstudie: Häufigkeit der Erfüllung der Gleichwertigkeit (= keine statistisch signifikanten Unterschiede)

Annahme: 10% Unterschied in der Wiederfindungsrate

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

100,00%

je 5 Lab.

je 10Lab.

je 20Lab.

je 50Lab.

VR=10%VR=20%

Klassische Gleichwertigkeitsprüfung IKlassische Gleichwertigkeitsprüfung I


Fazit: Bei Anwendung der klassischen Vorgehensweise hängt das Ergebnis nicht so sehr von der Abweichung der Wiederfindungsrate ab, sondern von der Anzahl der Messungen und der Standardabweichung.

Je mehr Messungen und je kleiner die Streuung, desto unwahrscheinlicher ein Nachweis der Gleichwertigkeit.

Widerspruch zu praktischen

Anforderungen

Außerdem: aufwändiges Verfahren, hohe Probenanzahl

Klassische Gleichwertigkeitsprüfung IIKlassische Gleichwertigkeitsprüfung II


Ursprung medizinische Behandlungsverfahren

Annahme: keine Gleichwertigkeit

statistische Prüfung, ob Abweichungen eine vorgegebene Schranke

signifikant unterschreiten

Prüfung auf Abweichung von Wiederfindungsrate (Richtigkeit) und zufälligen Abweichungen sr und sR

Äquivalenz wird umso wahrscheinlicher, je mehr Messungen vorliegen und je

kleiner die Vergleichs-STD sind

Alternative: ÄquivalenzprüfungAlternative: Äquivalenzprüfung


Statistische Methodik

Man unterstellt, dass die WFR mindestens um z. B. 15% abweicht und

versucht statistisch nachzuweisen, dass der Unterschied geringer ist.

Ebenso wird bei der Wiederhol- und Intermediate- bzw.

Vergleichstandardabweichung unterstellt, dass das Alternativverfahren

mindestens z.B. um den Faktor 2 schlechter ist, und versucht statistisch

nachzuweisen, dass der Unterschied geringer ist.

Durchführung

in Ringversuchen oder in-house

Prinzip der ÄquivalenzprüfungPrinzip der Äquivalenzprüfung


Das Prinzip der Äquivalenzprüfung wurde bereits in einer ISO-Norm

verankert.

DIN EN ISO 17994: Wasserbeschaffenheit - Kriterien für die Feststellung der

Gleichwertigkeit mikrobiologischer Verfahren (2004)

Darin:

Man unterstellt, dass die WFR mindestens um 10% abweicht und versucht statistisch

nachzuweisen, dass der Unterschied geringer ist.

Jedoch:

Verzicht auf die Wiederhol- und Vergleichstandardabweichung (da bekanntermaßen

bei mikrobiologischen Untersuchungen die Heterogenität der Proben die

Wiederholstandardabweichung dominiert).

Prinzip der ÄquivalenzprüfungPrinzip der Äquivalenzprüfung


Vielen Dank für

Ihre Aufmerksamkeit!


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