Mikroschadstoffe aus Abwasseranlagen in Rheinland-Pfalz

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1 Zentrum für innovative AbWassertechnologien an der Technischen Universität Kaiserslautern Mikroschadstoffe aus Abwasseranlagen in Rheinland-Pfalz Kaiserslautern, 25. November 2015 Situationsanalyse der Gesamtemissionen an Mikroschadstoffen im Einzugsgebiet der Nahe Dr.-Ing. Henning Knerr und Oliver Gretzschel Prof. Dr.-Ing Theo G. Schmitt, Dr.-Ing. Gerd Kolisch und Yannick Taudien

2 Vortragsübersicht Einleitung Analyse und Bewertung der Belastungssituation (Sz 1) Ist-Zustand Einfluss von Mischwasserüberläufen Einfluss der Demografie (Sz 2) Schlussfolgerungen 2 21

3 Einleitung Rheinland-Pfalz: Überschreitungdes Jahresmittelwertes der als Umweltqualitätsnorm (UQN) für das Analgetikum Diclofenac diskutierten Konzentration von 0,1 μg/l festgestellt Stoffvielfaltund unterschiedliche Eintragspfade machen flächendeckende Bewertung mittels Monitoringprogrammen unpraktikabel Ziel: flächendeckende Beurteilung der Belastungssituation 3 21

4 Situationsanalyse Gesamtemission bei MQ bzw. MNQ Summe Substanzverbrauch: kg/a Summe Emissionen in Gewässer: 1.519/ kg/a (davon Mischwasserentlastung: Summe Emissionen in Rhein: 248/ 0 kg/a) 1.489/ kg/a Arzneimittelwirkstoffe kg/a 1.265/1.243 kg/a 1.249/ kg/a Pestizide 264 kg/a 197/ 144 kg/a 183/ 78kg/a Sonstige 79 kg/a 57/ 40kg/a 57/ 42kg/a 4 21

5 Situationsanalyse Emission Diclofenac 5 21

6 Situationsanalyse Risikobewertung Diclofenac Strukturformel: Risikoquotient bei MQ UQN = 0,1 µg/l Eigenschaften: mittlere Resorption/ Metabolisierungim Körper (ca %) mittlerer Abbau in Abwasserreinigungsanlagen (ca %) hohe Persistenz in Umwelt gesundheitsgefährdend für aquatische Lebewesen 6 21

7 Situationsanalyse Risikobewertung Diclofenac Legende E/MQ [E/(L/s)]? Abwasserlast?? Risikoquotient bei MQ UQN = 0,1 µg/l 7 21

8 Situationsanalyse Risikobewertung Diclofenac Profil Nahe UQN = 0,1 µg/l Risikoquotient bei MQ UQN = 0,1 µg/l Profil Lauter -Glan -Nahe UQN = 0,1 µg/l 8 21

9 Situationsanalyse Risikobewertung Amidotrizoesäure Risikoquotient bei MQ UQN = 1,0 µg/l Kläranlage Kaiserslautern: Anteil an Gesamtemission der Arzneimittelwirkstoffe 5,1 + 3,2 Anteil Westpfalz-Klinikum 2,8 Anteil Einwohner 0,41 Summe Arzneimittelwirkstoffe Amidotrizoesäure 9 21

10 Situationsanalyse Risikobewertung Amidotrizoesäure Risikoquotient bei MQ UQN = 1,0 µg/l) Kläranalage Enkenbach-Alsenborn: Anteil an Gesamtemission der Arzneimittelwirkstoffe 2,8 + 0,51 Summe Arzneimittelwirkstoffe Amidotrizoesäure 10 21

11 11 21 Relative Verteilung RQ [%] MQ Arzneimittel und Diagnostika Pestizide DIATR CBZ DCF MTP SMX BZF PFOS 17,0 3,50 0,24 0,24 Situationsanalyse Risikobewertung Zusammenfassung MNQ Arzneimittel und Diagnostika abgebildetes Gewässernetz km 34,0 17,6 8,1 15,0 abwasserbeeinflusst 0,1

12 Situationsanalyse Mischwasserüberläufe Konzentrationsprofil Diclofenac(schmutzwasserbürtig) Quelle Rheinmündung Rheinmündung: mit MW: c DCF =112,9 ng/l ohne MW: c DCF =105,4 ng/l 98,8 kg/a 92,2 kg/a Delta: ca. 7% Gesamtemission 142,3 kg/a davon MW: 17,7 kg/a Delta: ca12 % 12 21

13 Situationsanalyse Mischwasserüberläufe Konzentrationsprofil Terbutryn (niederschlagsbürtig) Quelle Rheinmündung mit MW: c mit MWE: TBT =4,0 ng/l c =50,0 ng/l Delta ca. 25% ohne MW: c c TBT =3,0 ng/l MW-Überläufe sollten bei der Bilanzierung nicht vernachlässigt werden! 13 21

14 DemografieDemografische Entwicklung Bevölkerungsentwicklung im Einzugsgebiet der Nahe 651 Tsd. Tagesdosen Diclofenac 518 Tsd. 134 Tsd. 175 Tsd. 172 Tsd. bewirkt Veränderung der Altersstruktur Maß für die je Versicherter verordnete Arzneimittelmenge 14 21

15 DemografieAuswirkungen auf Medikamentenverbrauch Entwicklung des Medikamentenverbrauchs am Beispiel des Wirkstoffes Diclofenac Entwicklung des Medikamentenverbrauchs für die Prognosejahre 2030 und

16 Demografie Auswirkungen auf Gewässerbelastung Profil Nahe Bevölkerungsprognose Nahe 2050 Risikoquotient MQ: Diclofenac Profil Lauter -Glan -Nahe 16 21

17 Demografie Auswirkungen auf Gewässerbelastung Prozentuale Verschiebung der Verteilung von RQ für das Prognosejahr 2050 im Vergleich zum Ist-Zustand Substanz Qualitätsziel [µg/l] Qualitätsbezogen Frachtbezogen [%] Qualitätsbezogen [%] RQ = 0 RQ < 1 1 RQ < 2 2 RQ < 4 4 RQ < 10 RQ 10 DIATR 1,0 n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. BZF 0,46 + 2,2 0,0-0,2 + 0,2 0,0 0,0 0,0 CBZ 0,50-14,8 0,0 + 0,2-0,2 0,0 0,0 0,0 DCF 0, ,7 0,0-1,8 + 1,2-0,1 + 0,6 0,0 MTP ,2-0,1 +0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 SMX 0,60-2,1 + 0,1-0,1 0,0 0,0 0,0 0,

18 Demografie Auswirkungen auf Gewässerbelastung Vergleich der fracht- und qualitätsbezogenen Unterschiede Substanzen Frachtbezogen* Qualitätsbezogen Jahresfracht Nahe an der Gewässeranteil (von km) Rheinmündung mit RQ < 1 IST-Zustand Demografie 2030 Demografie 2050 IST-Zustand Demografie 2030 Demografie 2050 [kg/a] [kg/a] [kg/a] % (RQ<1) % (RQ<1) % (RQ<1) CBZ 81,4 79,3 70,9 99,8 99,8 100 DCF 98,8 108,8 112,4 83,6 82,4 81,8 MTP 179,7 200,5 185, % 100 SMX 17,4 15,7 14, % 100 BZF 92,7 105,2 94,7 99,8 99,2 99,

19 Zusammenfassung (1) Gewässerqualität im EZG der Nahe wird unter Berücksichtigung verschiedener Qualitätskriterien zum Schutz der aquatischen Umwelt oft nicht erreicht bei MQergibt sich hinsichtlich der Gewässerbelastung, insbesondere mit Amidotrizoesäureund Diclofenacdeutlicher Handlungsbedarf, um einer chronischen Schädigung der Gewässerorganismen vorzubeugen bei MNQüberschreiten auch die Stoffe Bezafibrate und Carbamazepin häufig die Qualitätsziele Demografische Entwicklung verschlechtert Situation teilweise 19 21

20 Zusammenfassung (2) Reduktion der Mikroschadstoffeinträge in rheinland-pfälzische Gewässer erforderlich aus Vorsorgegründen sowie im Sinne eines nachhaltigen Schutzes der natürlichen Wasservorkommen Maßnahmen auf unterschiedlichen Ebenen erforderlich Primärmaßnahmen (Vermeidung/ Minimierung) Sekundärmaßnahmen (gezielte Spurenstoffelimination) Bewertung der Maßnahmen hinsichtlich ihrer Wirksamkeit, Kosten und Nutzen Handlungsempfehlung für Rheinland-Pfalz 20 21

21 Vielen Dank für die Förderung Co-Autoren und für ihre Aufmerksamkeit! Dr.-Ing. Henning Knerr- Dipl.-Ing. Oliver Gretzschel - oliver.gretzschel@bauing.uni-kl.de 21 21