NiddaMan Works erste Projektergebnisse

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1 NiddaMan Works erste Projektergebnisse Goethe-Universität Frankfurt, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie, Eberhard Karls Universität Tübingen, Regierungspräsidium Darmstadt, Wetteraukreis

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3 Untersuchungsstellen im 1. Projektjahr Biologie & Chemie Chemie Ziele: Erfassung flussgebietsspezifischer Schadstoffe und der Belastungsfaktoren für die Biodiversität ES ER2 Main 3

4 Vorstellung der Podiumsgäste Dr. Arne Wick (Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz) Prof. Dr. Jörg Oehlmann (Goethe-Universität Frankfurt am Main) Prof. Dr. Heinz Köhler (Eberhard Karls Universität Tübingen) Dr. Mechthild Banning (Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie, Wiesbaden) 4

5 Dr. Arne Wick Referat Gewässerchemie, Bundesanstalt für Gewässerkunde Wasserchemische Untersuchungen im Nidda-Einzugsgebiet 5

6 Was wird untersucht? Arzneistoffe,Tenside Flammschutzmittel, Biozide, etc. Oberflächenabfluss, Grundwassereinträge Was sind das für Stoffe Wo kommen Photoabbau Sie her Können Sie eine Wirkung haben Bioabbau Pestizide 6

7 Arzneistoffe aus Kläranlagen Bsp.: Diclofenac H2 N1 U2 H4 H3 N3 N2 U3 U1 U4 N5 N4 N6 300 ng/l UQN-Vorschlag: 50 ng/l 7

8 Hochaufgelöstes Monitoring Im Sommer 2016 Wetter Fauerbach Usa KA Usingen- Kransberg KA Bad Nauheim 8

9 Zeitliche Variabilität - Diclofenac Usa, unterhalb KA Usingen-Kransberg (Stelle A) 9

10 Zeitliche Variabilität Pestizid-Metabolit Usa, unterhalb KA Usingen-Kransberg (Stelle A) 10

11 Hochaufgelöstes Monitoring ~ 65% des eingetragenen Diclofenacs wurden auf einer Fließstrecke von etwa 18 km (2 d) durch Abbau entfernt. Carbamazepin Diclofenac ~ 28% Verdünnung ~37% Verdünnung UND Abbau ~ 58% ~ 43% Abbau ~ 61% ~ 37% Abbau 11

12 Kurzstatement Die Gewässer des Nidda-Einzugsgebiet spiegeln die typische Belastungssituation kleiner Flüsse mit einem hohen Anteil an gereinigtem Abwasser wieder. Haupteintragspfad sind Kläranlagen und Mischwasserentlastungen. Die Konzentrationen einiger Arzneistoffe, Biozide und Pestizide liegen teilweise oberhalb von kritischen Werten. Durch die hohe Dichte an Einträgen ist eine Verringerung der Konzentrationen im Gewässer durch Verdünnung und Bio- und Photoabbau oftmals nicht erkennbar. 12

13 Prof. Dr. Jörg Oehlmann Abteilung Aquatische Ökotoxikologie Goethe-Universität Frankfurt Ökotoxikologische Effekte bei Wirbellosen im Nidda-Einzugsgebiet 13

14 Aktives Monitoring in Nidda, Horloff und Usa mit Bachflohkrebsen und Schnecken an vier Probestellen je Fluss einmal im Quartal über ein Jahr für jeweils vier Wochen untersucht wurden: Überleben Wachstum Fortpflanzung 14

15 Aktives Monitoring an der Horloff Mortalität und Fortpflanzung bei Bachflohkrebsen Mortalität in % [Mittelwert ± SEM] H1 H2 H3 H4 Nachkommen pro Weibchen [Mittelwert ± SD] H1 H2 H3 H4 Untersuchungsstelle Horloff Untersuchungsstelle Horloff Quelle: Dissertation Denise Brettschneider, Goethe-Univ. 15

16 Selbstreinigungskraft der Gewässer Rückgang der Selbstreinigungskraft im Gewässerverlauf, hier am Beispiel der Horloff Kohlenhydrat-Abbau Protein-Abbau Fett-Abbau Substratumsatz [Mittelwert ± SEM] Einleiter Einleiter H1 H2 H3 H4 Substratumsatz [Mittelwert ± SEM] Einleiter Einleiter H1 H2 H3 H4 Substratumsatz [Mittelwert ± SEM] Einleiter Einleiter H1 H2 H3 H4 Untersuchungsstelle Horloff Untersuchungsstelle Horloff Untersuchungsstelle Horloff Quelle: Masterarbeit Bianca König, Goethe-Univ. 16

17 Untersuchungen zur Kläranlage Wallernhausen Probestellen R2 "Unterhalb" R1 "Oberhalb" KA Wallernhausen R3 "Mündung" R1 Referenzprobestelle oh KA Wallernhausen R2 uh Einleiter R3 oh Einmündung Laisbach in Rambach 17

18 Untersuchungen zur Kläranlage Wallernhausen Abwasser der Kläranlage beeinflusst Artenspektrum im Gewässer und erhöht die toxische Wirkung Artenverteilung [%] Oberhalb G. fossarum G. pulex G. roeseli Unterhalb Mündung Giftigkeit für Bakterien in % [Mittelwert ± SEM] Oberhalb Einleiter Unterhalb Mündung Quelle: Masterarbeit Felix Harth, Goethe-Univ. 18

19 Kurzstatement In den Gewässern des Nidda-Einzugsgebiets liegen erhebliche stoffliche Belastungen vor, die Überleben, Wachstum und Fortpflanzung der Organismen negativ beeinflussen, zu einer Veränderung der Lebensgemeinschaften führen, wichtige Ökosystemfunktionen einschränken und über Kläranlagen in die Gewässer gelangen 19

20 Prof. Dr. Heinz Köhler Abteilung Pysiologische Ökologie der Tiere Eberhard Karls Universität Tübingen Ökotoxikologische Effekte bei Fischen im Nidda-Einzugsgebiet 20

21 Embryotest mit Danio rerio 12 h 24 h Testorganismus: Danio rerio (Zebrabärbling) Exposition: Endpunkte: Wasser + Sediment (aus Nidda, Horloff, Usa) -- Mortalität - Schlupfrate - Herzschlagrate - Entwicklungsverzögerung - Fehlbildungen (z.b. Ödeme) 48 h 72 h 96 h Mona Schweizer Entwicklung von Danio rerio im Testzeitraum 12 bis 96 h nach Befruchtung. Probenahmen: 4 Kampagnen in 2015/ bereits ausgewertet 1 2 Mona Schweizer Danio rerio mit Ödemen an Dottersack [1] und Perikard [2]. 21

22 Embryonalentwicklung Ökologischer Zustand N1 Referenzstelle an der Köhlermühle Schlecht [> 8 Signifikanzen] H1 N2 N3 N4 N5 N6 H1 Nidda am Wasserwerk Unterschmitten Nidda nach Kläranlage (KA) Nidda Nidda vor Mündung der Horloff Nidda beim REWE in Nieder-Florstadt Nidda in Renaturierung beim gesprengten Wehr Referenzmessstelle an der Horloff Unbefriedigend [6-8 Signifikanzen] Mäßig [3-5 Signifikanzen] Gut [1-2 Signifikanzen] Sehr gut [0 Signifikanzen] H2 H3 H4 N2 N1 H2 Horloff nach 4 Kleinkläranlagen N3 H3 Horloff vor Renaturierungen U2 U3 H4 U1 U2 U3 U4 Horloff in Renaturierungsgebiet Usa, Referenzstelle Usa vor Bad Nauheim Usa in Bad Nauheim Usa nach Thermalbädern, vor KA Friedberg U1 U4 N6 N5 N4 Kläranlage Papierfabrik Mineralbad renaturierter Bereich Probestellen 22

23 Aktives und passives Monitoring 1. Aktiv: - 4 Stellen an der Nidda - Käfige mit Regenbogenforellen akute Effekte A. Elsässer 2. Passiv: - 6 Stellen an Nidda und Horloff - Elektrobefischung (20 Fische/Stelle) - Mai und September 2016 chronische Effekte Histologie (Organschäden) Biomarker (hormonelle, genotoxische, Dioxin-ähnliche Effekte) PÖdT 23

24 VTG-Induktion bei Regenbogenforellen (östrogene Wirkungen) Vitellogeninkonzentration [ng/ml] Konzentration von Vitellogenin im Blut von Regenbogenforellen aus dem Aktivmonitoring in der Nidda *** * ** ZK N1 N2 N3 N6 Probestellen U1 U2 U3 U4 N5 H2 H3 H4 N4 N3 N2 H1 N1 N6 24

25 EROD-Induktion bei Regenbogenforellen (Dioxin-ähnliche Wirkungen) EROD-Aktivität in der Leber von Regenbogenforellen aus dem Aktivmonitoring in der Nidda H1 H2 N1 H3 N2 H4 Übliche Kontrollen U2 U3 N3 U1 U4 N5 N4 N6 25

26 Kurzstatement Die Embryonalentwicklung von Fischen ist an manchen Stellen (Nidda, Horloff, Usa) beeinträchtigt. Bisher wurden keine Hinweise auf östrogene Wirkungen bei Fischen gefunden. Bisher wurden keine Hinweise auf Dioxin-ähnliche Wirkungen bei Fischen gefunden. Flussabwärts gelegene Stellen sind bzgl. Fischentwicklung und -gesundheit nicht schlechter zu bewerten als Stellen im Oberlauf. 26

27 Dr. Mechthild Banning Dezernat Gewässerökologie Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie Erfolgskontrollen von Maßnahmen im Einzugsgebiet der Nidda 27

28 Gliederung Stand der Maßnahmenumsetzung im Einzugsgebiet der Nidda Biologische Gewässergüte Wiederbesiedlungspotenzial Schöne Ergebnisse 28

29 Stand der Maßnahmenumsetzung im Einzugsgebiet der Nidda noch nicht begonnen in Planung in Umsetzung abgeschlossen Bereitstellung von Flächen [16 Mio. ] Entwicklung naturnaher Gewässer-, Ufer- und Auenstrukturen [62 Mio. ] Herstellung der linearen Durchgängigkeit [35 Mio. ] Förderung natürlicher Rückhalt [2 Mio. ] [in Mio. ] 29

30 Biologische Gewässergüte 2016 noch 39 % defizitäre Strecken 30

31 Wiederbesiedlungspotenzial UBA-Texte 43/

32 Schöne Ergebnisse Nidda Gronau oberhalb der Niddermündung 32

33 Kurzstatement Es müssen insbesondere mehr Flächen für die Gewässerentwicklung bereitgestellt werden; bei der Gewässergüte und damit auch beim Wiederbesiedlungspotenzial sind noch deutliche Defizite zu erkennen; dennoch zeigen die großräumigen und umfangreichen Maßnahmen im Bereich des Nidda-Knies sehr positive Wirkungen auf die Fische und die Fischnährtiere! 33

34 Diskussionsrunde Dr. Arne Wick (Bundesanstalt für Gewässerkunde) Anthropogene Spurenstoffe können im Gewässer abgebaut werden. Die hohe Dichte an Eintragsquellen verhindert aber oftmals eine signifikante Konzentrationsabnahme Prof. Dr. Jörg Oehlmann (Universität Frankfurt) Stoffliche Belastungen beeinflussen die Wirbellosen erheblich und können den guten ökologischen Zustand verhindern Prof. Dr. Heinz Köhler (Universität Tübingen) Stellenweise wird die Embryonalentwicklung von Fischen beeinträchtigt es gibt dennoch bislang keinen Hinweis auf eine Beeinträchtigung der Gesundheit von Fischen im Gewässer Dr. Mechthild Banning (HLNUG) Großräumige und umfangreiche Maßnahmen zeigen ihre Wirkung 34