A-2.1.2.2 Allgemeines zu Untersuchungen mit Probenahme

Die Entnahme und Untersuchung von Proben dient der Informationsbeschaffung über Böden, Bodenmaterialien oder andere Feststoffe sowie Gewässer. Untersuchungen von Bodenluft, Raumluft u. ä. sind in der Regel nur als unterstützende Messungen vorgesehen. Die zu untersuchenden Medien können nicht als Ganzes untersucht werden, so dass ihre Eigenschaften an den entnommenen Proben stellvertretend ermittelt werden müssen. Die an den Proben gewonnenen Daten können nur mit zusätzlichen Informationen oder plausiblen Annahmen auf die Umgebung ihrer Entnahme übertragen werden.

Die Beschaffung von Informationen mit Hilfe der Untersuchung von Proben muss nach Klären der genauen Aufgabenstellung (dem Zweck des Untersuchungsprogramms) daher grundsätzlich über die folgenden Schritte erfolgen (Aufzählung nach dem Infoblatt AH BoGwS aktuell, Ausgabe 18/2016; Bezug über www.leitstelle-des-bundes.de):

1. Abgrenzung des zu untersuchenden Materials/der zu untersuchenden Fläche/des zu betrachtenden Grundwasserssystems (wofür wird eine Information benötigt und wofür nicht mehr),
2. Erstbetrachtung zur Einschätzung auftretender Heterogenitäten (nach der Entstehung) bzw. Inhomogenitäten (nach der materialinternen Stoffverteilung), zur Beurteilung der Notwendigkeit, Teil-Populationen zu unterscheiden, und zur Entwicklung eines vorläufigen konzeptionellen Modells,
3. Festlegung einer Probenahmestrategie (Beprobungsgegenstand, Einzel- oder Mischproben, Abpumpvolumina, Probenahmepunkte, Anzahl, Mengen, Tiefen, ggf. Kornfraktionen, Untersuchungsparameter, Konservierung usw.) und eines Probenahmeplans zur Umsetzung der Strategie,
4. Durchführung der Probenahme mit Beschreibung der Vorgehensweise, der Proben, ggf. der Schichtprofile, Pumpprotokolle und sonstiger Messungen und Beobachtungen im Bereich der Probenahmepunkte, ggf. mit Probenvorbehandlung im Gelände,
5. Bearbeitung der Proben und Messungen im Labor,
6. Zusammenführen der Ergebnisse von Labormessungen, Vor-Ort-Messungen und Beobachtungen sowie Interpretation im Hinblick auf die Aufgabenstellung inkl. Darstellung von Unsicherheiten (eher qualitativ, da in der Regel nicht exakt quantifizierbar), Fortschreibung und Präzisierung der konzeptionellen Modellvorstellung. Aus Daten wird eine Information!

Wie umfangreich bzw. detailliert die einzelnen Schritte zu bearbeiten sind, hängt von der Aufgabenstellung des Untersuchungsprogramms ab. Große Bedeutung kommt der Erstbetrachtung zu, die im Rahmen einer Ortsbegehung eine Inaugenscheinnahme, ggf. Vor-Ort-Messungen oder „Testprobenahme“ (jeweils mit ausführlicher Dokumentation) o. ä. umfassen kann. Sie gleicht die vorhandenen Informationen mit dem aktuellen Zustand ab und prüft sie auf Plausibilität. Teil-Populationen, die separat zu beproben sind, können Teilflächen, einzelne Schichten, Tiefenstufen, Teilvolumina, Hot-Spots usw. sein.

Um eine für den Einzelfall geeignete Vorgehensweise für die Probenahme entwickeln zu können, bedarf es bestimmter Vorinformationen und/oder Annahmen (bei Verdacht auf erhöhte Schadstoffgehalte auch Kontaminationshypothesen). Diese sind bereits vor der Probenahmeplanung im Rahmen der Phase I zu erarbeiten (z. B. zu recherchieren und durch eine Geländebegehung/Erstbetrachtung zu prüfen und zu ergänzen) und in einer vorläufigen Modellvorstellung zusammenzuführen, um später Aufwand zu sparen und Unsicherheiten zu vermeiden. Dieses sog. konzeptionelle Standortmodell ist die Zusammenfassung aller relevanten Informationen (unter Berücksichtigung gegenwärtiger und geplanter Nutzungen) zur jeweiligen KVF einschließlich Interpretationen und Beurteilung bestehender Unsicherheiten (Darstellungsbeispiele in DIN EN ISO 21365:2021-02 Bodenbeschaffenheit - Leitfaden zur Erstellung konzeptioneller Standortmodelle für kontaminationsverdächtige Flächen).

Das Ergebnis der Untersuchung ist das Resultat einer Schätzung/Interpretation/Übertragung aus den Ergebnissen der an den Proben durchgeführten Messungen und damit ebenfalls eine Modellvorstellung. Daher ist es effizient, bereits vor der Probenahmeplanung mit einer vorläufigen Modellvorstellung zu beginnen und diese im Laufe der Untersuchungen zu überprüfen, fortzuschreiben und zu präzisieren.

Allein durch Labormessungen an Proben sind die benötigten Informationen in der Regel nicht zu gewinnen. Es bedarf zusätzlicher Informationen aus Geländebeobachtungen, Schichten- und Probenbeschreibungen, ggf. Geländemessungen und Pumpprotokollen sowie sachkundiger Auswertungen und Interpretationen, um die Ergebnisse aus dem Labor auf den zu untersuchenden Boden bzw. das Gewässer zu übertragen. Während z. B. eine Charakterisierung von Böden und Bodenmaterialien bei bestimmten Aufgabenstellungen auch ohne Laboranalytik möglich ist, ist eine Charakterisierung nur auf analytischer Basis keinesfalls ausreichend.

So wie für Analysenergebnisse die Angabe einer Messunsicherheit erforderlich ist, um diese Ergebnisse als Entscheidungsgrundlage nutzen zu können, wird für den Ort der Probenahme eine Aussage benötigt, wie weit die Ergebnisse der Probenuntersuchung über deren unmittelbaren Entnahmebereich hinaus als gültig anzusehen sind. Eine solche Einschätzung kann nur vom Probenehmer bzw. dem bei der Probenahme anwesenden Gutachter vorgenommen werden. Sie ist unverzichtbarer Bestandteil der Begründung und Dokumentation bei der Vorgehensweise zur Probenahme und entsprechend einzufordern.

Art und Auswahl von Aufschluss- und Probengewinnungsverfahren sind abhängig von der Aufgabenstellung, dem auf Grund der Entstehungs- und Nutzungsgeschichte zu erwartenden Schadstoffinventar sowie der Beschaffenheit des geologischen Untergrunds der zu untersuchenden Fläche (pedologische, lithologische, hydrogeologische Gegebenheiten, Fremdmaterialien usw.).

Sämtliche konzeptionellen Überlegungen zur Vorgehensweise bei der Probenahme werden als Probenahmestrategie zusammengefasst (und daher gelegentlich auch als Probenahmekonzept bezeichnet).

Eine geeignete Probenahmestrategie hängt im Einzelnen ab von

• den Aufgabenstellungen des gesamten Untersuchungsprogramms,
• den speziellen Gegebenheiten und Eigenschaften des zu beprobenden Materials,
• den gefragten Untersuchungsparametern und
• dem erforderlichen Umfang an Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse.

Viele andere Gegebenheiten wie zum Beispiel:

• der Zugang zur Fläche wie auch zum zu beprobenden Material,
• die finanziellen, personellen und technischen Möglichkeiten,
• die Wetterbedingungen,
• der Zeitplan bzw. zeitliche Rahmen und
• gesetzliche, sicherheitstechnische und umweltrelevante Einschränkungen.

können ebenfalls einen Einfluss auf die Gestaltung einer Probenahmestrategie haben.

Eine Probenahmestrategie besteht aus Entscheidungen darüber:

• welches Material beprobt wird,
• welche Art von Proben (Einzel- oder Mischproben, gestörte, ungestörte, selektive Proben usw.) geeignet sind,
• wo Proben zu entnehmen sind (Ort, Tiefe, Ausdehnung, Verteilung/Anordnung) und
• welche Anzahl und Menge von Proben zu entnehmen sind.

Zur Umsetzung der Probenahmestrategie wird diese in einen Probenahmeplan überführt, der die konkreten Anweisungen enthält z. B. über:

• Die zu bearbeitende Aufgabenstellung einschl. Untersuchungsphase
• Die beteiligten Personen/Institutionen (Ansprechpartner, Verantwortliche)
• Aspekte der Qualitätssicherung
• Terminplan/zeitliche Einschränkungen
• Die Fläche, auf der Proben entnommen werden sollen (Lage, Größe, Zugänglichkeit, Beschaffenheit der Geländeoberfläche usw.)
• Anforderungen an den Probentyp (Einzel-/Mischproben, gestörte/ungestörte Proben)
• Strategischer Ansatz der Probenahme (wahrscheinlichkeitsbasiert, kenntnisbasiert o. a.)
• Probenahmemethode, Ausrüstung
• Anzahl, Position, Größe der Proben
• Speziell bei Grundwasserproben auch Förderrate, Abpumpvolumen, Entnahmetiefe, Probenahmereihenfolge usw.
• Anforderungen an Mischproben
• Einschränkende Wetterbedingungen
• Vor Ort erforderliche Personen
• Arbeitssicherheit, Nachbarschaftsschutz, Umweltschutz
• Durchzuführende Beobachtungen und Aufzeichnungen
• Kennzeichnung der Proben
• Konservierung, Verpackung, Transport, Lagerung der Proben
• Untersuchungsparameter
• Schnittstelle zum Untersuchungslabor

Der Probenahmeplan ist grundsätzlich schriftlich festzuhalten. Erfahrungen haben gezeigt, dass es stets von Vorteil ist, den Probenahmeplan möglichst ausführlich zu dokumentieren. Unsicherheiten und Missverständnisse bei allen Beteiligten (Auftraggeber, Auftragnehmer, Probenehmer, Labor, Aufsichtsbehörden usw.) werden dadurch minimiert und eine Dokumentation im Untersuchungsbericht durch Verweise erheblich vereinfacht. Üblicherweise ist die schriftliche Dokumentation des Probenahmeplans ausreichend. Eine ebenfalls schriftliche Dokumentation der vorangegangenen Probenahmestrategie kann im Einzelfall als Grundlage für Abstimmungen der Vorgehensweise vor der konkreten Probenahmeplanung von Vorteil sein.

Probenahmeplanung: Die DIN ISO 18400-101:2020-11 ersetzt die inzwischen zurückgezogene DIN ISO 10381-1:2003-08 im Hinblick auf die Probenahmeplanung.

Gemäß §19 BBodSchV ist die Probennahme von Sachverständigen im Sinne des § 18 des BBodSchG oder Personen mit vergleichbarer Sachkunde zu entwickeln und zu begründen, zu begleiten und zu dokumentieren. Die Probenahme ist von einer nach DIN EN ISO/IEC 17025 oder DIN EN ISO/IEC 17020 akkreditierten oder nach Regelungen der Ländergemäß §18 Satz 2 BBodSchG notifizierten Untersuchungsstelle durchzuführen.

DIN EN ISO/IEC 17025:2018 (Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien, Abschnitt 7.3) verlangt, dass ein Laboratorium über einen Probenahmeplan und -verfahren verfügen muss, wenn es Probenahmen von Substanzen, Materialien oder Produkten für nachfolgende Prüfungen oder Kalibrierungen durchführt. „Das Probenahmeverfahren muss die Faktoren angeben, die gesteuert werden müssen, um die Validität der Ergebnisse der nachfolgenden Prüfungen oder Kalibrierungen sicherzustellen.“ Das Probenahmeverfahren muss zudem die Auswahl der Proben oder Standorte, den Probenahmeplan und die Entnahme und Vorbereitung der Proben beschreiben. Das Laboratorium muss außerdem Aufzeichnungen der Daten zur Probenahme aufbewahren, die Teil der durchzuführenden Prüfung sind. Die konkreten Inhalte eines Probenahmeverfahrens oder eines Probenahmeplans können wegen der großen Vielfalt möglicher Aufgabenstellungen und örtlicher Gegebenheiten in der Norm nicht aufgeführt werden. Der Begriff „Probenahmeplan“ wird in der DIN EN ISO/IEC 17025:2018 wesentlich enger verstanden als etwa in der ISO 18400-101:2020 Auch fehlen Anforderungen dazu, wie die Ergebnisse der an Proben durchgeführten Prüfungen auf den Ort der Entnahme der Proben und dessen Umge-bung zu übertragen sind. Insbesondere wenn bei der Untersuchung von Kontaminationen in Boden oder Grundwasser nicht nur mittlere Gehalte der beprobten Medien von Interesse sind, sondern z. B. Extremwerte oder Werteverteilungen zu ermitteln oder Abgrenzungen vorzunehmen sind, werden über die Prüfungen im Labor hinausgehende Informationen und Interpretationen erforderlich. Für solche Aufgabenstellungen ist die Anwendung der DIN EN ISO/IEC 17025:2018 allein nicht ausreichend.

Die Gewinnung von Proben, eine evtl. Vorbehandlung im Gelände, Verpackung, Konservierung und Transport der Proben sowie eine evtl. Lagerung sind so vorzunehmen, dass die an den Proben zu bestimmenden Parameter/Eigenschaften nicht unkontrolliert verändert werden. Vorgehensweisen, verwendete Methoden, Gerätschaften und Materialien sind so zu dokumentieren, dass sie bei Bedarf nachvollziehbar sind.

DIN 19747 (Untersuchung von Feststoffen - Probenvorbehandlung, -vorbereitung und -aufarbeitung für chemische, biologische und physikalische Untersuchungen) ist zu beachten.

Prüfberichte, die von Laboratorien erstellt werden, sind gemäß DIN EN ISO/IEC 17025 anzufertigen.

Insbesondere müssen sie Angaben enthalten zu:

• Entnahmeverfahren,
• Probenmenge,
• Datum der Probenahme (bei leichtflüchtigen Verbindungen auch Datum der Analyse),
• Bestimmungsgrenze und Messunsicherheit der Analysenergebnisse (Genauigkeit der eingesetzten Analysenverfahren in Verbindung mit der Homogenität der Untersuchungsprobe und der Probenahmeunsicherheit, falls diese bekannt ist),
• Analysenverfahren (mit Abweichungen),
• Massenanteile, Konzentrationen, Bezug des Ergebnisses auf Trockenmasse bei 105 °C
• Hinweise hinsichtlich der Siedepunktverteilung der MKW bei Bestimmung des KW-Index (Auswertung der Chromatogramme).