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    Stoffflussmodellierung der Gesamtemissionen an Spurenstoffen im Einzugsgebiet der Blies und Übertragung der Ergebnisse auf das Saarland

    Beschreibung

    Projektlaufzeit: 01/2017 -05/2019

    Bearbeiter:

    Veranlassung

    Spurenstoffe werden seit längerem ubiquitär in der aquatischen Umwelt nachgewiesen. Neben Pflanzenschutzmitteln und Industriechemikalien sind pharmazeutische Wirkstoffe der Human- und Veterinärmedizin in den Fokus der Diskussion gerückt. Eine erst in letzter Zeit diskutierte Stoffgruppe sind Biozide, die als Schutzmittel in verschiedenen Baumaterialien (Fassadenfarben, Dachmaterialien etc.) und im Sanitärbereich (Anti-Schimmelmittel) Anwendung finden, sowie im privaten und öffentlichen Bereich (Gehwege, Plätze etc.) zum Teil gesetzeswidrig eingesetzte Herbizide. Die resultierenden Abflüsse sind entsprechend belastet und gelangen bei Einleitung in die Abwasserentsorgungssysteme über Trenngebietsauslässe, Mischwasserentlastungen und über Kläranlagen in die aufnehmenden Oberflächengewässer. Da eine Vielzahl der abgeleiteten Spurenstoffe in konventionellen mechanisch-biologischen Kläranlagen nicht zurückgehalten werden können, wird gegenwärtig intensiv deren Elimination mittels weitergehender Reinigungsverfahren (Ozonung, Adsorption an Aktivkohle etc.), den sogenannten 4. Reinigungsstufen bis in den technischen Maßstab untersucht. Die emissionsmindernde Wirkung derartiger Verfahren kann anhand einer Zulauf-/Ablauf-Bilanzierung ermittelt werden. Die Notwendigkeit für die verfahrenstechnische Ergänzung kommunaler Kläranlagen hängt aber auch maßgeblich von der Grundbelastung der Gewässer ab. Erst aus der Überlagerung der punktuellen Emissionen aus den Siedlungsgebieten mit diffusen Einträgen aus der Landwirtschaft und den im Gewässer ablaufenden Abbau- und Transportmechanismen ergibt sich die Gesamtbelastung im Gewässer.

    Bundesweit wird an Gewässermessstellen in dicht besiedelten Einzugsgebieten z. B. eine Überschreitung des Jahresdurchschnittswertes für Diclofenac von 0,1 µg/l festgestellt, welcher von der EU-Kommission als Umweltqualitätsnorm (UQN) für diese Substanz diskutiert wird. Um einen Überblick über die Belastungsschwerpunkte hinsichtlich der Spurenstoffe für das Einzugsgebiet der Blies zu bekommen, wurde auf Grundlage von Modellrechnungen eine Abwasserlastkarte für dieses Gewässer entwickelt, die potenzielle Belastungsschwerpunkte aufzeigt. Für eine fundierte fachliche Beurteilung der Belastungssituation und der Notwendigkeit für eine Einführung von 4. Reinigungsstufen zur Elimination von Spurenstoffen und der damit letztlich erreichbaren Reduzierung der Belastungen fehlt jedoch eine bilanzielle Gesamtbetrachtung der punktuellen Einträge aus kommunalen Kläranlagen, die darüber hinaus auch die Einträge aus Mischwasserentlastungen und ggf. diffuse Quellen berücksichtigt. Ein Konzept, das das Potenzial und die Kosten für die Einführung von 4. Reinigungsstufen zur Elimination von Spurenstoffen zusammenfasst, liegt bisher für das Saarland nicht vor. Weiterhin bestehen keine Erfahrungen im Saarland zum Einsatz der möglichen Verfahrenstechniken.

    Vorgehensweise

    Im Rahmen des Forschungsprojektes werden zunächst die zu analysierenden Parameter für das einjährige Monitoring ausgewählt. Dazu werden vorhandene Messdaten zu einzelnen Stoffen und Stoffgruppen zusammengestellt und ausgewertet. Das Messprogramm wird wissenschaftlich begleitet und ausgewertet. Parallel dazu werden verfügbare technische Lösungsansätze für 4. Reinigungsstufen dargestellt und bewertet, wobei die erreichbaren Eliminationsleistungen bezüglich der betrachteten Spurenstoffe, die erforderlichen Investitionen und der betriebliche/personelle Aufwand quantifiziert werden. Die synergetische Wirkung der einsetzbaren Verfahrenstechniken auf die Elimination des Parameters Phosphor soll ebenfalls bewertet werden. Die Emissionen an ausgewählten Mikroschadstoffen werden anhand einer Bilanz für das Gewässer Blies in einer Szenarienbetrachtung bewertet. Neben den Kläranlagenabläufen werden bei der Bilanzierung von Mikroschadstoffen aus Siedlungsgebieten auch die punktuellen Einträge aus Mischwasserüberläufen berücksichtigt. Für die Bilanzierung der Pflanzenschutzmittel werden zudem die diffusen Einträge, die nicht über Kläranlagen ins Gewässer eingetragen werden, berücksichtigt. Die Modellierung soll mittels des georeferenzierten Stoffflussmodells GREAT-ER durchgeführt werden, das zur Abschätzung und Risikobewertung von Umweltkonzentrationen chemischer Stoffe in Oberflächengewässern entwickelt wurde. Die Bewertung von Kosten und Nutzen einer Einführung der 4. Reinigungsstufe ist das zentrale Anliegen des Projektes. Dazu werden die Belastungen und die potenziell möglichen Reduzierungen der Gewässerbelastung anhand einer Bilanz abgeschätzt und den erforderlichen Investitionen sowie den zusätzlichen betrieblichen Aufwendungen gegenübergestellt. Die Auswirkungen einer Einführung der 4. Reinigungsstufe zur Elimination von Mikroschadstoffen auf die Kosten der Abwasserbehandlung werden hierauf aufbauend abgeschätzt und die Ergebnisse durch „Hochrechnung“ auf das Saarland übertragen.

    Finanzierende Institution(en)

    • Entsorgungsverband Saar (EVS)

    Partner-Institution(en)

    • Wuppergesellschaft für integrale Wasserwirtschaft mbH (WiW)