Stoffeinträge aus urbanen

23. Chemisches Kolloquium am 11. Juni 2015 in Koblenz

Ergebnisse der DWA-AG „Diffuse Stoffeinträge aus urbanen Nutzungen“ „Qualitativ-gewässerkundliche Aspekte der WSV-Arbeit“ 23. Chemisches Kolloquium 11./12. Juni 2015 in Koblenz

erarbeitet von

Privatdozentin Dr. Patricia Göbel

Sprecherin DWA-AG GB 6.8

Institut für Geologie und Paläontologie

AG Angewandte Geologie

Corrensstr. 24 – 48149 Münster

0251-83 / 36173

[email protected]

vorgestellt von

Dr. Lars Düster

BfG




Hintergrund

• Diffuse Stoffeinträge stammen neben Landwirtschaft und Forstwirtschaft aus Niederschlagsabflüssen von Siedlungs- und Verkehrsflächen und deren anschließende niederschlagsbedingte Einleitung in die Gewässer

• Notwendigkeit von Vermeidungsstrategien / Handlungsempfehlungen • Veröffentlichung eines Themenbands in den nächsten Wochen • Mitglieder der Arbeitsgruppe

Dipl.-Ing. Bernd Bürgel, Prof. Dr. Michael Burkhardt (HSR Hochschule für Technik, UMTEC, Rapperswil, Schweiz), Dr. Lars Düster (Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz), Dipl.-Ing. Markus Fitz (Wirtschaftsbetrieb Hagen, Hagen), Dipl.-Ing. Raiko Fröhlich (Landesamt für Umweltschutz, Halle / Saale), Dr.-Ing. Stephan Fuchs (KIT Karlsruhe), PD Dr. Patricia Göbel (Universität Münster), Dr.-Ing. Thomas Hillenbrand (Fraunhofer Institut ISI, Karlsruhe), Dr. Thomas Nehls (TU Berlin), Dr. Thomas Schiedek (TU Darmstadt), Dr. Phillip Starke (PLANALYZE, Hünstetten), Prof. Dr.-Ing. Mathias Uhl (FH Münster), Prof. Dr.-Ing. Antje Welker (FH Frankfurt)


Gliederung des Themenbands / Vortrags

1.Einführung 2.Diffuse Stoffeinträge von Siedlungs- und

Verkehrsflächen • Freiflächen • Überbaute Flächen • Verkehrsflächen

3.Fallbeispiele 4.Bewertung 5.Handlungsbedarf 6.Ausblick / Forschungsbedarf


Einführung

• Themenband behandelt die Stoffeinträge aus Sicht der Emission • Unter dem Begriff „Gewässer“ werden Oberflächengewässer und

Grundwasser zusammengefasst


Diffuse Stoffeinträge

• heterogenes Spektrum von anthropogenen Stoffen

• hohe zeitliche und räumliche Variabilität

• Emissionen unterscheiden sich hinsichtlich

• der Stoff- und Konzentrationsmuster,

• dem allgemeinen Verteilungsverhalten,

• der Eintragsmenge sowie

• durch Pfad- und regionalspezifische Besonderheiten.

• Für Metalle und Metallverbindungen, persistente Kohlenwasserstoffe

sowie Biozide und PSBM teilweise Richt- und Grenzwerte auf nationaler Ebene vorhanden (z.B. OGewV, GrwV)

• Für weitere Stoffgruppen (z.B. Korrosionsschutzmittel, Weichmacher) fehlen momentan Richt- und Grenzwerte, sowohl auf nationaler als auch EU-Ebene


… aus Freiflächen

Freiflächen / Nutzung Ausgewählte mobilisierbare Stoffgruppen

Naturnahe Flächen

Grünland, Auen, Wälder und Forste Nährstoffe

Grünflächen

Parks, Parkanlagen,

Grünanlagen / Erholung

Sport- und Freizeitflächen

Sportplätze, Schulhöfe,

Schwimmbäder / Erholungsflächen

Nährstoffe,

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe,

Polychlorierte Biphenyle,

Metalle, PSBM

Gartenflächen

private Kleingärten, Baumschulen, Gartenbaubetriebe, Parkanlagen,

Friedhöfe, botanische und zoologische Gärten /

gärtnerische Produktion, kulturelle Funktion, Erholung

Nährstoffe, Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Polychlorierte

Biphenyle, Metalle, Biozide, PSBM, Dibenzodioxine/-furane

(auch aus Altlasten: Sulfat, Mineralölkohlenwasserstoffe, u.a.)

Brachflächen

Industrie- und Gewerbebrachen, Infrastruktur- und Verkehrsbrachen,

Wohnbrachen, Militärbrachen

Entsprechend der Nutzungsgeschichte der Fläche z.B. PAK

Rezente Emissionen hauptsächlich aufgrund:

• Atmosphärische Deposition

• Einsatz von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln

• Belastete Substrate zur Bodenverbesserung

wirkungsbasierte ökologische

Belastungsgrenzwerte/“Critical Loads”


… aus überbauten Flächen

Bauwerkskomponenten Mobilisierbare Stoffgruppen

Dächer, Regenrinnen und Fallrohre Biozide, Metalle/Metalloide, Phthalate, Durchwurzelungsschutzmittel,

Flammschutzmittel, UV-Filter, Phenole

Fassaden Biozide, Metalle, Emulgatoren

Hochbau allgemein Metalle, Flammschutzmittel, Phthalate, Kohlenwasserstoffe

(Grund-)Wasserbau Biozide, Antifouling, Metalle,

Arsen, PAK

Emissionen hauptsächlich aufgrund:

• Niederschlagsbedingte stoffliche Freisetzungen aus Bauwerkskomponenten (z.B. Biozide aus Beschichtungen oder Metalle im Hochbau)

• Siedlungsentwässerung mit Entlastungsbauwerken der Mischsysteme

• Direkteinleitungen der Regenwasserkanalisation im Trennsystem

• Kanalleckagen von Schmutz- und Mischwasserkanälen


…. aus Verkehrsflächen

Nutzung und Funktion Mobilisierbare Stoffgruppen

Straßen, Parkplätze Metalle und Metalloide, MKW, PAK, Salze, PSBM

Bahnverkehr Metalle, MKW, PAK, PSBM

Binnenschifffahrt Metalle, Biozide, PAK

Flughäfen Metalle, Kohlenwasserstoffe

Emissionen hauptsächlich abhängig von:

• Nutzungsart und –intensität / Funktion

• Wartung / Unterhaltung


Fallbeispiele

• Beispiel Oberflächengewässer – Eintrag von KUPFER

• Relevante Einträge durch

• Einsatz im Baubereich,

• Verwendung im Bereich der Hausinstallationsleitungen,

• Einträge aus dem Verkehrsbereich und

• Freisetzung aus industriellen Nebenprodukten im Wasserbau.

• Beispiel Grundwasser – Eintrag von ANTHROPOGENEN STOFFEN

• Beispiel Darmstadt

• anthropogener Einfluss auf die Grundwasserbeschaffenheit ist stärker bzw. betrifft mehr Parameter als die geogenen Faktoren

• Anthropogene Stoffe steigen vom Anstrombereich des Grundwassers zur Stadtmitte hin an und bleiben im Abstrombereich des Grundwassers konstant oder nehmen ab


Bewertung

• Diffuse Stoffe werden mit einer hohen zeitlichen und räumlichen Variabilität freigesetzt und in Gewässer eingetragen

• standardisiertes Überwachungssystem für diffuse Stoffeinträge ist infolgedessen nicht möglich

• modellgestützte Verfahren zur Emissionsabschätzung nur überregional möglich (lokale Bilanzierung einzelner Stoffe unsicher)

• kurzfristige Belastungsspitzen

• im kleinräumigen Maßstab Oberflächengewässer

• aufgrund der längeren Verweilzeiten

• Akkumulation der Stoffe

• über längere Zeiträume Grundwasser


Handlungsbedarf

Maßnahmen an der Quelle („source control“)

(Verbote, Anwendungsbeschränkungen, Substitutionen, konstruktive Maßnahmen,

Vermeidung, Reduzierung, informative Maßnahmen)

Maßnahmen zum Schutz des Grundwassers

(Sanierung von Altlasten und Altablagerungen

Kanalsanierung

Niederschlagswasserversickerung)

Nachgeschaltete Maßnahmen („end-of-pipe“)

(Basisanforderungen, ortsspezifische Anforderungen)

Maßnahmen zum Schutz der Oberflächengewässer

(Regenwasserbehandlungsanlagen)

Maßnahmen zur Reduzierung der diffusen Stoffeinträge


Ausblick über den Forschungsbedarf

Erarbeitung von Konzepten für eine lösungsorientierte

Maßnahmenplanung

Identifizierung und Bewertung

„neuer „Stoffe

Weiterentwicklung technischer Regelwerke

und Zulassungsverfahren

Erforschung der Langzeitwirkung

Weiterentwicklung der unterschiedlichen „end-of-pipe“-

Anlagen


PD Dr. Patricia Göbel

Geologist, Lecturer

Institute of Geology and Palaeontology –

Applied Geology

University of Münster

Corrensstr. 24

D-48149 Münster

Germany

e-mail: [email protected]

phone: +49 (0)251 / 83-36173

fax: +49 (0)251 / 83-33933

Danke für Ihre Aufmerksamkeit.

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