AUSGANGSLAGE ZIELSETZUNG

Transkript

1

2 AUSGANGSLAGE Arzneimittel aus kommunalem Abwasser wurden in NRW in verschiedenen Gewässern in teilweise hohen Konzentrationen nachgewiesen. Die abwasserbeeinflussten Gewässer in NRW weisen häufig einen Abwasseranteil von >10% auf. ZIELSETZUNG Flächendeckende Situationsanalyse: Der Stofffluss von häufig eingesetzten Arzneimitteln und die Konzentrationen im Einflussbereich der Einleitstellen sollen modelliert und die Ergebnisse mit Hilfe von Qualitätskriterien und Trinkwasservorsorgewerten beurteilt werden. Georeferenziertes Stoffflussmodell 2

3 STOFFFLUSSMODELL Substanz Verkaufsmengen (kg/a) Modellkonzept: - Eingabedaten aus Verbrauchszahlen (Erhebungen UBA) - Konstanter Frachteintrag - Metabolisierung im Körper und Abbau in der Kläranlage berücksichtigt. Mittlere Anteil in Kanal - Kein Abbau Elimination während in der Fliessstrecke weitergehenden (Auswahl persistenter bestehenden Stoffe) (im Körper nicht metabolisiert) Durchschnittl. Kläranlagen Elimination von Verfahren (ø PAK - Punktquellen aus Industrie, und Klinikzentren Ozonung) etc. werden nicht berücksichtigt. - Mischwassereinträge aus Überläufen werden nicht berücksichtigt Wirkungsbasiertes Qualitätskriterium Carbamazepin (µg/l) Diclofenac

4 STOFFFLUSSMODELL Im Modell integriert: 640 Kläranlagen in Nordrhein-Westfalen 24 Punkte mit Belastungen durch Oberlieger (andere Bundesländer, Schweiz, Frankreich, Österreich und Lichtenstein) 51 GUES-Messstellen zur Validierung der Modelldaten MNQ (mittlerer Niedrigwasserabfluss) als Grundlage für die Konzentrationsberechnungen

5 RISIKOABSCHÄTZUNG Zustandsklassen Bedingung/Beschreibung Einhaltung Qualitätskriterium sehr gut maximal halbes Qualitätskriterium RQ < 0.5 gut maximal einfaches Qualitätskriterium 0.5 RQ < 1 mässig maximal doppeltes Qualitätskriterium 1 RQ < 2 unbefriedigend maximal vierfaches Qualitätskriterium 2 RQ < 4 schlecht mehr als vierfaches Qualitätskriterium RG 4 Qualitätskriterium eingehalten Qualitätskriterium überschritten (nicht eingehalten) (Klassengrenzen in Anlehnung an den Monitoringleitfaden NRW) 5

6 BERECHNUNG DES IST-ZUSTANDS CARBAMAZEPIN (OBERFLÄCHENWASSERKÖRPER) 6

7 BERECHNUNG DES IST-ZUSTANDS DICLOFENAC (OBERFLÄCHENWASSERKÖRPER) 7

8 RISIKOABSCHÄTZUNG FÜR 6 MIKROVERUNR. (AN DEN 650 KA-EINLEITSTELLEN IM GEWÄSSER) Verteilung der Zustandsklassen über alle 650 Einleitstellen An rund 35% aller Einleitstellen überschreiten Carbamazepin, Clarithromycin, Sulfamethoxazol und Diclofenac die wirkungsbasierten Qualitätskriterien. Die Trinkwasservorsorgewerte sind teilweise noch niedriger als die wirkungsbasierten Qualitätskriterien, was in den betroffenen trinkwasserrelevanten Gewässern einen noch höheren Handlungsdruck ergibt. 8

9 MODELLVALIDIERUNG VERGLEICH MIT MESSDATEN IN GEWÄSSERN Die modellierten Stofffrachten wurden mit den aus Abflussdaten (Tagesmittelwerte) und gemessenen Konzentrationen abgeschätzten Stofffrachten an den GUES-Messstellen verglichen. Für 51 GUES Messstellen konnten Pegel-/ Abflussdaten zusammengestellt werden, diese wurden für den Vergleich berücksichtigt. Insgesamt wurden Messwerte über die Abflussdaten (Tagesmittelwerte) in Frachten umgerechnet. 9

10 MODELLVALIDIERUNG VERGLEICH MIT MESSDATEN IN GEWÄSSERN Anzahl Vergleichspunkte: 51 Angegebene Unsicherheit Messwerte: Standardabweichung Angegebene Unsicherheit Modell: 2 kg/jahr +- 30% 10

11 MODELLVALIDIERUNG VERGLEICH MIT MESSDATEN IN GEWÄSSERN Rhein Weser Ruhr, Lippe, Sieg, Ems, Wupper, Kleine Gewässer Anzahl Vergleichspunkte: 51 Angegebene Unsicherheit Messwerte: Standardabweichung Angegebene Unsicherheit Modell: 2 kg/jahr +- 30% 11

12 SZENARIENRECHNUNGEN A) Ausbau von Kläranlagen im Einzugsgebiet von Oberflächenwasserkörpern, aus denen täglich mehr als 100 m 3 Trinkwasser gewonnen wird (OFWK gemäß Art.7 der EU-WRRL) und sich im Fließverlauf oberhalb der Trinkwassergewinnungsanlage befinden. Möglichst kosteneffiziente Reduktion der gesamten Fracht an Mikroverunreinigungen B) Ertüchtigung / Ausbau von 87 Kläranlagen mit Flockungsfiltration, welche mit Aktivkohlefilter ersetzt werden. C) Ausbau von Kläranlagen mit > angeschlossenen Einwohnern mit zusätzlicher Ozonung oder zusätzlicher Aktivkohlebehandlung. D) Ausbau der Kläranlagen, welche im Gewässer ökotoxikologisch problematische Konzentrationen von organischen Mikroverunreinigungen verursachen. Bei allen Szenarien wurden die bereits ausgebauten Kläranlagen auch als ausgebaut berücksichtigt. Ausbauszenarien von Oberliegern, welche in NRW von grosser Wichtigkeit sind für die Beurteilung (z.b. Rhein), wurden noch nicht berücksichtigt. 12

13 SZENARIO B Ausbau von Kläranlagen mit bestehender Flockungsfiltration Szenario B Anzahl Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe 87 Anzahl angeschlossenen Einwohner an Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe Reduktion Stofffracht (gemittelt) 25% 13

14 SZENARIO C Ausbau von Kläranlagen mit mehr als angeschlossenen Einwohnern (inkl. die bereits ausgebauten Kläranlagen) Szenario C Anzahl Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe 41 Anzahl angeschlossenen Einwohner an Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe 8'529'772 Reduktion Stofffracht (gemittelt) 46% 14

15 SZENARIO C Ausbau von Kläranlagen mit mehr als angeschlossenen Einwohnern (inkl. die bereits ausgebauten Kläranlagen) Szenario C Anzahl Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe 41 Anzahl angeschlossenen Einwohner an Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe 8'529'772 Reduktion Stofffracht (gemittelt) 46% Reduktion der Stofffracht um die Hälfte mit dem Ausbau von rund 5% der Kläranlagen 15

16 SZENARIO A Ausbau von Kläranlagen <10 km oberhalb von Trinkwasserfassungen Szenario A Anzahl Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe 56 Anzahl angeschlossenen Einwohner an Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe

17 SZENARIO A Effekt auf Fassungen an grösseren Fliessgewässern gering (Vorbelastung entscheidend) 17

18 SZENARIO A Stark belastete Trinkwasserfassungen werden entlastet (kleine Gewässer, keine/wenig Oberlieger). Ohne Fassungen am Rhein 18

19 SZENARIO A Ausbau von Kläranlagen <10 km oberhalb von Trinkwasserfassungen Stark belastete Trinkwasserfassungen werden entlastet (kleinere Gewässer, keine / wenig Oberlieger). Effekt auf Fassungen an grösseren Fliessgewässern gering (Vorbelastung durch Oberlieger entscheidend) Betreffend Hygienisierung des Wassers und für weniger persistente Stoffe (z.b. Ethinylestradiol) unter Umständen trotzdem sinnvoll. 19

20 SZENARIO D Zielorientierter Ausbau von Kläranlagen: Konzentration Diclofenac > Qualitätskriterium D1: Nur KA >10 000EW, D2: keine Grössenbeschränkung. Szenario D1 Szenario D2 Anzahl Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe Anzahl angeschlossenen Einwohner an Kläranlagen mit weitergehender Reinigungsstufe 15'629'930 16'165'203 Reduktion Stofffracht (gemittelt) 79% 82% 20

21 SZENARIO D Zielorientierter Ausbau von Kläranlagen IST-Zustand (4 KA) AA-UQN: 0.1 µg/l 21

22 SZENARIO D Zielorientierter Ausbau von Kläranlagen D1: Nur KA >10 000EW (304 KA) 22

23 SZENARIO D Zielorientierter Ausbau von Kläranlagen D2: Keine Grössenbeschränkung (528 KA) 23

24 SZENARIO D Zielorientierter Ausbau von Kläranlagen: Konzentration > Qualitätskriterium Mit den getroffenen Annahmen müssten rund die Hälfte (wenn nur Kläranlagen > Einwohner), oder rund 80% (ohne Grössenbeschränkung) ausgebaut werden um das Kriterium für Diclofenac bei MNQ zu erreichen. Die «kleinen» Kläranlagen (unter Einwohner), müssen in ökotoxikologische Betrachtungen miteinbezogen werden. Insbesondere wenn kleine Kläranlagen im Einzugsgebiet von Trinkwasserfassungen liegen, können ggf. über den technischen Stand hinausgehende Anforderungen geltend gemacht werden. 24

25 SCHLUSSFOLGERUNGEN (1) Eine erste Übersicht zur landesweiten Belastungslage wurde für derzeit als besonders gewässerrelevant erkannte Arzneimittel exemplarisch erstellt. Im IST-Zustand überschreiten verschiedene Arzneimittel die Qualitätskriterien deutlich. Mit Szenarienanalysen wurde flächendeckend aufgezeigt, dass für die Einhaltung von Qualitätskriterien bei MNQ für Diclofenac, ein Grossteil der Kläranlagen ausgebaut werden muss. Um die Stofffracht für ein breites Spektrum an Mikroverunreinigungen um rund 50% zu reduzieren, reicht der Ausbau der grössten Kläranlagen (ca. 5% der Anlagen). Die Reduktion der Stofffracht hat für grössere Flüsse und Unterlieger eine wichtige Wirkung für die Trinkwassergewinnung. 25

26 SCHLUSSFOLGERUNGEN (2) Die Ergebnisse sind vergleichbar mit der Studie «Strategie Micropoll» des Schweizerischen Bundesamtes für Umwelt, die Belastungen und Abwasseranteile generell jedoch höher als in der Schweiz. AUSBLICK Die Szenarien werden auf Grundlage der ersten Ergebnisse weiter verfeinert (z.b. zielorientierte kosteneffiziente Kombination). Die Prüfung und Validierung des Modells ist für weitere Stoffe geplant und derzeit in Arbeit. 26

27 VIELEN DANK An das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz NRW (MKULNV) für die Finanzierung der Modellstudie Der fachlichen Begleitgruppe: Sabine Bergmann, LANUV Ludger Neuhann, LANUV Viktor Mertsch, MKULNV Heinz Singer, Eawag Christoph Ort, Eawag Robert Kase, Oekotoxzentrum Nadzeya Homazava, Oekotoxzentrum Inge Werner, Oekotoxzentrum und für Ihre Aufmerksamkeit! 27

28

29 Reservefolien

30 OBERLIEGER RHEIN, WKST. SÜD, BAD HONNEF Stofffracht in kg / Jahr Stofffracht aus Modell (Verbrauchzahlen) Stoffracht aus Messdaten Variation Messungen (Standardabweichung) Mittelwert 1 Carbamazepin Diclofenac (FRACHT VON RUND E) Projektbesprechung Stoffflussmodell NRW 30

31 EINLEITUNG OBERLIEGER RHEIN, WKST. SÜD, BAD HONNEF Stofffracht aus Modell (Verbrauchzahlen) Stoffracht aus Messdaten Stofffracht in kg / Jahr Carbamazepin Diclofenac Projektbesprechung Stoffflussmodell NRW 31

32 SZENARIO C NRW, rund 5% Quelle: Umweltbundesamt UBA Projektbesprechung Stoffflussmodell NRW 32

33 MODELLVALIDIERUNG VERGLEICH MIT MESSDATEN IN GEWÄSSERN Ohne Korrektur «Photolyse» Rhein Anzahl Vergleichspunkte: 38 Angegebene Unsicherheit Messwerte: Standardabweichung Angegebene Unsicherheit Modell: 2 kg/jahr +- 30% Projektbesprechung Stoffflussmodell NRW 33

34 MODELLVALIDIERUNG VERGLEICH MIT MESSDATEN IN GEWÄSSERN Mit Korrektur «Photolyse» Rhein Anzahl Vergleichspunkte: 38 Angegebene Unsicherheit Messwerte: Standardabweichung Angegebene Unsicherheit Modell: 2 kg/jahr +- 30% Projektbesprechung Stoffflussmodell NRW 34

35 RISIKOABSCHÄTZUNG CARBAMAZEPIN AA-UQN: 0.5 µg/l Projektbesprechung Stoffflussmodell NRW 35

36 RISIKOABSCHÄTZUNG METOPROLOL AA-UQN: 7.3 µg/l Projektbesprechung Stoffflussmodell NRW 36

37 STOFFFLUSSMODELL - ABFLUSSDATEN Stofffluss -> Konzentration: MNQ an den Einleitstellen («Worst-Case» Szenario) Korrektur der MNQ Werte mit den kumulierten gemessenen Abwassermengen, falls ΣAbwasser > MNQ

38 MODELLVALIDIERUNG VERGLEICH MIT MESSDATEN IN GEWÄSSERN Unterschiede im Abfluss umfassen ca. 5 Grössenordnungen! Projektbesprechung Stoffflussmodell NRW 38