Mikroverunreinigungen in der Glatt und im Grundwasser des Glattals

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1 Cercl eau Tagung 12. Juni 2014 Basel Mikroverunreinigungen in der Glatt und im Grundwasser des Glattals Christian Balsiger, Werner Blüm, Oliver Jäggi, Pius Niederhauser, Daniel Rensch AWEL Abteilung Gewässerschutz

2 Inhalt Das Glattal Ausgangslage für das Projekt Untersuchungskonzept und Analytik Ergebnisse Fazit und Ausblick

3 Das Glattal im Kanton Zürich

4 Die Glatt : Erfolgreicher Gewässerschutz Abwasser in Mio m 3 /Jahr Bevölkerung in Tausend

5 Ausgangslage für das Projekt koordinierte Wasseruntersuchung im Glatttal auf MV Zunahme Bevölkerung im Glatttal Wasser von 7 ARA gelangt in unteres Glatttal: bis 20% Abwasseranteil bei Glatt Rheinsfelden bezogen auf Niedrigwasser (Q 347 ) Intensive Nutzung von Grundwasser als Trinkwasser mit hohem Anteil an Glatt-Infiltrat Geplanter Ausbau der ARA zur Entfernung von MV an Gewässern mit hohem Abwasseranteil

6 Projektziele Koordinierte Messungen von Mikroverunreinigungen Abwasser der ARA im Glattal Glatt Grundwasserfassungen im Glattal Zu beantwortende Fragen: Eintrag von Mikroverunreinigungen in die Glatt und Infiltration ins Grundwasser ermitteln Hydrogeologische Bewertung Bewertung im Hinblick auf die Nutzung des Grundwassers als Trinkwasser Bewertung im Hinblick auf geplante Massnahmen auf ARA (Entfernung MV)

7 Probenahmestellen 7 Abwasserreinigungsanlagen ARA Bassersdorf ARA Bülach ARA Dübendorf ARA Glattfelden ARA Kloten ARA Niederglatt ARA VSFM Fällanden Glatt Glatt Abfluss Greifensee Glatt Oberglatt Glatt vor Rhein 7 Grundwasserfassungen mit TW Nutzung GWF Glattbrücke, Hochfelden GWF Grafschaft, Niederglatt GWF Rüteli II, Glattfelden GWF Herrenwiesen, Bülach GWF Hofstetten, Oberglatt GWF Hirslen 2, Bülach GWF Sali, Höri

8 Durchgeführte Probenahmen und Analysen Probenahmen im Frühjahr 2012 (März) Sommer 2012 (Juni) Herbst 2012 Oktober) Winter 2012/3 (Januar) Umfassendes Analysenprogramm mit bis 140 Einzelstoffen ARA OG GW Standardprogramm Indikatorsubstanzen ARA Künstliche Süsssstoffe Indikatorsubstanzen ARA Künstliche Süsssstoffe Pestizide Glyphosat /AMPA Indikatorsubstanzen ARA Künstliche Süsssstoffe Pestizide Zusatzprogramm Pestizide (GC-MS) Glyphosat /AMPA Arzneimittel/Hormone/ Kontrastmittel Arzneimittel/Hormone/ Kontrastmittel Allgemeine Parameter Glyphosat /AMPA Arzneimittel/Hormone/ Kontrastmittel Allgemeine Parameter

9 Indikatorsubstanzen ARA Kriterien für Auswahl der Indikatorsubstanzen zur Beurteilung weitergehender Verfahren in der Abwasserreinigung: Verbreitetes Vorkommen im kommunalen Abwasser Repräsentant für wichtige Stoffgruppe Kein vollständiger Abbau in konventioneller ARA Abbau durch weitergehende Verfahren möglich Indikatorsubstanz Stoffgruppe Abbau Abbau Ozonung Pulveraktivkohle Benzotriazol Korrosionsinhibitor 86 % 80 % Carbamazepin Antiepileptika 99 % 95 % Diclofenac Schmerzmittel 97 % 96 % Mecoprop Herbizid 71 % 62 % Sulfamethoxazol Antibiotika > 80% > 80 % Reevaluierung der Indikatorsubstanzen für Beurteilung der Reinigungsleistung (GSchV) Definitive Stoffauswahl in VO UVEK: 5 Substanzen von 12 Leitsubstanzen

10 Analytik der Indikatorsubstanzen ARA mit LC-MS/MS Probenaufbereitung: Proben 0.45 µm filtrieren Online SPE mit 10 ml Probe Messung : LC-Säule: RP C18, 125 x 2 mm Gradient Wasser /Methanol Electrospray Ionisation (switched positiv/negativ) Je 2 MS/MS Übergänge pro Verbindung Bestimmungsgrenze: 10ng/l Qualitätssicherung: Fachgruppe LC-MS Lab Eaux, Vergleichsmessungen CIPEL

11 Künstliche Süssstoffe In grossen Mengen als Zuckerersatz eingesetzt Wird fast vollständig über Urin ausgeschieden Schlechter Abbau in ARA Verbreitetes Vorkommen in der aquatischen Umwelt Acesulfam ist ein idealer Marker für gereinigtes Abwasser Polare anionische Verbindungen, schwierig für Anreicherung

12 Analytik Künstliche Süssstoffe mit LC-HR-MS Probenaufbereitung: Proben 0.45 µm filtrieren Zugabe von internem Standard (D4 Acesulfam) Messung: Direkt-Injektion von 100 µl Probe LC Säule RP C18, 150 x 2 mm Gradient Wasser / Methanol ESI negativ Scan mit R= MS/MS Messung mit R= zur Absicherung Bestimmungsgrenzen: Acesulfame = 20 ng/l Cyclamate = 20 ng/l Saccharin = 50 ng/l Sucralose = 100 ng/l

13 Konzentrationen von Acesulfam

14 Resultate Abwassertracer (ARA, OG, GW) Mittelwerte der 4 Messkampagnen 2012 / 2013

15 Weitere Arzneimittel, Hormone und Kontrastmittel (Zusatzprogramm: 90 Verbindungen, TZW) ARA Abläufe Anzahl Verbindungen: 30 Konzentrationsbereich bis 6.1 µg/l Glatt Anzahl Verbindungen: 16 Konzentrationsbereich bis 0.23 µg/l Grundwasser Anzahl Verbindungen: 5-6 Konzentrationsbereich bis 0.13 µg/l Carbamazepin+Metabolit, Sulfamethoxazol, Amidotrizoesäure, Iopamidol, (Bisphenol A)

16 Indikatorsubstanzen in Abfluss von ARA 2012/13

17 Eintrag von ARA in die Glatt 2012/13 Acesulfam als Tracer: % Anteil gereinigtes Abwasser von ARA bei durchschnittlichen Abflussmengen Glatt

18 Diclofenac Konzentrationen in der Glatt vorgeschlagenes chronisches Qualitätskriterium CKQ <0.01 <0.01 <0.01 Schutzziel aquatische Umwelt: Chronische Effekte wahrscheinlich

19 Infiltration von Glatt ins Grundwasser 2012/13 Acesulfam als Abwassertracer: 6-10 % Anteile von Konzentration ARA % Glattinfiltrat Schutzziel Trinkwasser ist für Glatt relevant

20 Fazit und Ausblick Organische Mikroverunreinigungen (MV) sind in der Glatt und z. T. auch im Grundwasser nachweisbar Der Anteil an gereinigtem Abwasser in der Glatt und der Anteil von Glatt-Infiltrat im Grundwasser können abgeschätzt werden Schutzziel aquatische Umwelt/Glatt: Bei einzelnen MV sind chronische Wirkungen wahrscheinlich, Qualitätskriterien für chronische Toxizität (CQK) für Diclofenac wird in der Glatt regelmässig überschritten Schutzziel Trinkwasser: Grundwasser das als Trinkwasser verwendet wird weist eine gute Qualität auf aus Sicht der Vorsorge sind jedoch MV unerwünscht Massnahmen Quelle/Ausbau ARA Ausbau der ARA im Glatttal gemäss Konzept BD AWEL/ARA, ARA Dübendorf bereits ab 2014

21 AWEL- Bericht in Zusammenarbeit mit Hydrogeologen Eduard Höhn Walter Labhard, Dr. Heinrich Jäckli AG und Kantonales Labor Zürich Andreas Peter, René Schaubhut Dank an Mitarbeitende vom AWEL Gewässerschutzlabor für die Analysen