Badegewässer und Trinkwasser für das Ruhrgebiet

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1 Sichere Ruhr Badegewässer und Trinkwasser für das Ruhrgebiet Verbund-Forschungsprojekt im Rahmen der BMBF-Initiative Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf (RiSKWa) - 1 -

2 Sichere Ruhr Badegewässer und Trinkwasser für das Ruhrgebiet Sichere Ruhr Projektvorstellung im Rahmen des 2. RiSKWa-Statusseminars 24. & 25. September 2013, Karlsruhe Wolf Merkel - 2 -

3 Die Ruhr ihre historische Bedeutung Wasser und industrielle Entwicklung Quelle: Regionalverband Ruhr, Essen Quelle: Ruhr-Bauten.de Quelle: Regionalverband Ruhr, Essen Quelle: Rheinisch-Westfälische Wasserwerksgesellschaft, Mülheim - 3 -

4 Die Ruhr ihre Nutzungen heute Freizeitnutzung Quelle: Ruhrtourismus, Essen Quelle: Ralph Lueger, Essen Quelle: Ruhrverband, Essen Quelle: Ruhrverband, Essen - 4 -

5 Projektziele Ziele gemäß Verbundantrag Aufbau eines umfassenden Risikomanagements für die Nutzung der Ruhr als Badegewässer und als sichere Ressource für die Trinkwasserversorgung des Ruhrgebiets Die übergreifenden Projektziele sind die Entwicklung der Ruhr als temporär nutzbares Badegewässer für die Region, wozu verschiedene Elemente eines integrierten Risikomanagements für Krankheitserreger und Schadstoffe zu entwickeln und aufzubauen sind, die Verbesserung der Sicherheit der Trinkwassergewinnung und aufbereitung aus der Ruhr hinsichtlich der Rückhaltung von Krankheitserregern - 5 -

6 Die Ruhr ihre Nutzungen heute Wasserversorgung - Siedlungsentwässerung Quelle: Ruhrverband, Essen - 6 -

7 Von den Zielen zum Arbeitsprogramm Ziel 1: Hygienische Situation der Ruhr wissenschaftlich bewerten - Badenutzung - Trinkwasser-Versorgung Ziel 2: Akzeptanz und Motivation der Stakeholder ermitteln - Interesse am möglichen Badebetrieb - Kenntnis und Akzeptanz von Risiken - Informationsbedarf - Werte-Raster (inkl. Zahlungsbereitschaft) Ziel 3: Techn./organisatorische Maßnahmen entwickeln/erproben - Hygienische Belastung vermindern - Belastung erkennen und informieren AP1: Gefährungsanalyse Ruhrwasserqualität AP2: Risikobewertung: Sicheres Baden/Trinkwasser AP3a: Risikowahrnehmung AP3b: Risikokommunikation AP3c: Partizipation AP5: Kosten-Nutzen AP4a: Eintragsverminderung AP4b: Monitoring, Frühwarnsysteme AP3b: Risikokommunikation Ziel 4: Umsetzungskonzepte Baden, Trinkwasser aufzeigen - Anforderungen und Erwartungen kennen AP3c: Partizipation - Ausgestaltung beschreiben (Varianten, Kosten) AP5: Realisierungskonzept Ruhr - 7 -

8 Sichere Ruhr Badegewässer und Trinkwasser für das Ruhrgebiet Bestandsaufnahme und Risikobewertung Vorgehen & bisherige Ergebnisse - 8 -

9 Das Untersuchungsgebiet Untere Ruhr & Baldeneysee 8 Probenahmestellen Ca. 24 Probenahmen: 12 Monate 14-tägig inkl. Extremereignisse (Starkregen, Hochwasser, Dürre) - 9 -

10 Bestandsaufnahme Untersuchungsparameter Vogel-Schistosomen (Zerkarien)

11 Bestandsaufnahme Ergebnisse Ruhrwasserqualität % positive Befunde 8 PN-Stellen, 23 Termine

12 Geringe Übereinstimmung mit Indikatorparametern Keine Übereinstimmung mit Indikatorparametern Indikatorparameter nach EU-BGRL Indikatorparameter nach EU-BGRL Bestandsaufnahme Ausgewählte Ergebnisse

13 Bestandsaufnahme Korrelation mit Niederschlag

14 Bestandsaufnahme Untersuchungen Trinkwasseraufbereitung Exemplarische Untersuchungen in den Aufbereitungsstufen des Ruhrwasserwerks MH-Styrum-Ost

15 Bestandsaufnahme Untersuchungen Trinkwasseraufbereitung Ausgewählte Ergebnisse: Untersuchungen an einem Oberflächenwasserwerk (Langsamsandfiltration, Ozonung, Mehrschicht- und Aktivkohlefiltration, UV-Desinfektion) Elimination von Zielorganismen um mehrere Log-Stufen bereits zu Beginn der Aufbereitung durch Langsamsandfiltration: - Bis zu 4 Log-Stufen: Aeromonaden, Rotavirus - 3 Log-Stufen: Coliforme Bakterien, E. coli, - 2 Log-Stufen: Enterokokken, C. perfringens, E. coli-phagen - 1 Log-Stufe: P. aeruginosa, Campylobacter spp. Kein Nachweis der Zielorganismen im aufbereiteten Trinkwasser

16 Risikobewertung Eingesetzte Bewertungskonzepte QMRA Wahrscheinlichkeit einer Infektion / Erkrankung!

17 Zwischenfazit (1) Wichtige Arbeitsergebnisse Ziel 1: Hygienische Situation der Ruhr wissenschaftlich bewerten Badenutzung Trinkwasser-Versorgung Badenutzung Parameter der EU-BGRL werden - außer bei und nach Regen - meist eingehalten Aber: Umfangreiche Befunde pathogener Mikroorganismen (Bakterien, Viren, Parasiten) zeigen vorhandene Gesundheitsgefährdung beim Baden Zusammenhang mit Niederschlagsgeschehen ist eindeutig Risikobewertung nach DALY-Konzept läuft Trinkwasser-Versorgung Hohe hygienische Sicherheit durch mehrstufige Aufbereitung des Ruhrwassers konnte für Bakterien, Viren und Parasiten nachgewiesen werden

18 Sichere Ruhr Badegewässer und Trinkwasser für das Ruhrgebiet Stakeholderbeteiligung Vorgehen & bisherige Ergebnisse

19 Risikoverständnis Hohes Vertrauen in die Überwachung Vertrauen in Sicherheits- u. Qualitätskontrollen für Trinkwasser Deutschland (n=1046)* trifft Ruhr (n=301) 40% llllllllllllllllllllllllllllllllllllllll völlig zu lllllllllllllllllllllllllllllllllll 35% 45% lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll überwiegend zu lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll 49% 11% lllllllllll etwas zu llllllllllll 12% 4% llll nicht zu lllll 5% *ohne Ruhrdatensatz

20 Stakeholderbeteiligung Vom Risikoverständnis zur Partizipation Risikoverständnis Arbeitsansatz: Bevölkerungsumfrage zur Risikowahrnehmung über Badegewässern/Trinkwasser Ergebnisse (1.350 Personen, ca. 350 an der Ruhr) Geringe Nutzung von Flussbadestellen bei den Befragten (ca. 10%), über 60% könnten sich aber Flussbaden vorstellen Diese Nutzung ist abhängig von der wahrgenommenen Wasserqualität Es gibt allgemein ein hohes Vertrauen in die Sicherheitsstandards der Behörden. Badegewässer-Probleme mindern das Vertrauen in sicheres Trinkwasser Das Risikoverständnis prägt die Kommunikations- und Partizipationsansätze

21 Risikoverständnis Kriterien fürs Flussbaden *Daten aus Gesamtstichprobe

22 Stakeholderbeteiligung Der Szenarienworkshop Ca. 50 TeilnehmerInnen Bürgermeisterhaus in Essen-Werden 19. und 20. April 2013 Ziele des Workshops Kriterien für das Baden in der Ruhr Szenarien für das Baden in der Ruhr

23 Stakeholderbeteiligung 3 Szenarien für das Baden in der Ruhr Naturnahes Baden Ausgewiesene Badestellen Flussbäder an verschiedenen Standorten

24 Stakeholderbeteiligung Der Szenarienworkshop - Presseecho Süddeutsche Zeitung vom

25 Zwischenfazit (2) Wichtige Arbeitsergebnisse Ziel 2: Akzeptanz und Motivation der Stakeholder ermitteln - Interesse am möglichen Badebetrieb - Kenntnis und Akzeptanz von Risiken - Informationsbedarf - Werte-Raster (inkl. Zahlungsbereitschaft): in Bearbeitung Interesse am möglichen Badebetrieb Hoch, wird von verschiedenen Seiten (Bürger, Vereine, Stadt) als attraktiv eingestuft Erwartungen an Badestandards sind breit gefächert Kenntnis und Akzeptanz von Risiken Risiken werden durchaus gesehen, werden aber deutlich verharmlost Informationsbedarf Allgemeine Erwartung ist, dass die Risikoentscheidung abgenommen wird Weiterer Informationsbedarf zum Badeservice

26 Sichere Ruhr Badegewässer und Trinkwasser für das Ruhrgebiet Maßnahmen und Monitoring Vorgehen & bisherige Ergebnisse

27 Risikobewertung Bewertung der Eintragspfade Identifizierung relevanter Eintragspfade und Bewertung des Einflusses der Eintragspfade auf die Gewässerqualität der unteren Ruhr 100% 90% 80% 70% Regenbecken im Einzugsgebiet (o.j.) Kläranlagen (Mittel ) Oberflächenabfluss (Ruhrabfluss-Summe Zuflüsse) Basisabfluss (Pegel Stiepel 2012) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 60% 10% 50% 0% Jahreswasserbilanz 40% 30% 20% Regenbecken im Einzugsgebiet (oberer Median, o.j.) Kläranlagen (mittlere Median, Mittel ) 10% Oberflächenabfluss (Median aus 40% Wald und 60% Landwirtschaft) 0% Basisabfluss (Senke Kemmnader See) Jahresfrachten E.Coli [MPN]

28 Maßnahmen: Eintragsverminderung Versuche zur Eliminierung Untersuchungen zum Eintrag und zu Reduktionsmöglichkeiten an: Kläranlagen (UV, Ozon) Mischwasserentlastungen/RÜB (UV, Ozon PerAS) diffusen Quellen (Landwirtschaft, Tiere etc.) Untersuchungen & Pilotierungen durch: IWW/UDE-BC/UBN/RUB: Mikrobiol. Analytik an Pilotanlagen

29 Anzakl Keime [MPN/100 ml] Maßnahmen: Eintragsverminderung Anzahl Keime [MPN/100 ml] Desinfektion der Kläranlagenabläufe Binnengewässer Anforderungen EG- Badegewässerrichtlinie: 1 Parameter Intestinale Enterokokken (KbE/100ml) Ausgezeichnete Qualität Gute Qualität 200* 400* 330** Ausreichende Qualität 2 Escherichia coli (KbE/100ml) 500* 1000* 900** Intestinale Enterokokken UV-Desinfektion Intestinale Enterokokken Ozon-Desinfektion Zu la u f UV A bla u f UV A u sr eich en de Qu a litä t A u sg ezeich n e te Qu a litä t Zu la u f Ozon A bla u f Ozon A u sr eich en de Qu a litä t A u sg ezeich n e te Qu a litä t KbE = Koloniebildende Einheiten der Mikroorganismen * Auf der Grundlage einer 95-Perzentil-Bewertung. ** Auf der Grundlage einer 90-Perzentil-Bewertung.

30 Monitoring: Baden sicher gestalten Korrelation Prognosemodell Gewässerqualität Frühwarnsystem für hygienische Belastung Erprobung von mikrobiologischen Online-Monitoring Systemen Modellentwicklung und Anwendung Referenz- Online- Schnelltest methode Monitoring Korrelation untereinander Phys.-chem. Begleitparameter (z.b. Trübung, SAK, SSK, DOC/TOC, Leitfähigkeit, etc.) Abflussmengen, meteorologische Daten, Einleitemengen (Kläranlagen/ Regenüberläufe), etc. Einbindung in ein gut vermittelbares Frühwarnsystem

31 Monitoring: Baden sicher gestalten Online-Messung von hygienischen Parametern Korrelation mbonline-coliguard/labor-messung

32 Monitoring: Baden sicher gestalten Online-Messung von hygienischen Parametern Korrelation mbonline-coliguard/labor-messung

33 Monitoring: Baden sicher gestalten Messwerte E. coli in 1/100ml Modellierung und Prognose-Werkzeuge Multiple Korrelationen Geringe Anzahl an Überschreitungen der Empfehlungen des UBA in Badesaisons (Mai-September) Hohe Prognosegenauigkeit für Überschreitungen von E.coli und Int. Enterokokken (90-100%) Z.T. niedrige Prognosegenauigkeit für Unterschreitungen (2-99%) Ergebnisse von Messstelle abhängig Als Basis einer risikobasierten Information nutzbar RWW Styrum-Ost oberer Konfidenzschranke 60% log10 F Trübung & log10 F SAK436 Empfehlung UBA 100 E.coli > /100 ml Ampel grün Ampel rot /100ml

34 Monitoring: Baden sicher gestalten Modellierung und Prognose-Werkzeuge Auswertung Grundbelastung in Ruhr aus Kläranlagen Konzentrationen von E.coli und Int. Enterokokken in regenfreien Zeiträumen unterhalb der Empfehlungen des UBA? Verbesserung der Korrelationen durch Anzahl der regenfreien Tage Künstliche Neuronale Netze Stark schwankende Prognosegenauigkeiten für Überschreitungen von E.coli (30-100%) und Int. Enterokokken (0-63%) Unterschreitungen von E.coli (76-97%) und Int. Enterokokken (94-100%) Ergebnisse von Messstelle abhängig Nur eingeschränkt zur Erstellung einer Ampel nutzbar Dynamische Simulation von Abfluss und Konzentrationen von E.coli und Int. Enterokokken Software SIMBA -Modelle sind grundsätzlich geeignet, aber: Unzureichende Information zu Randbedingungen (Mischwasserentlastungen) Nur konzeptionelle Aussagen zum Transport möglich Mit deutlichem Aufwand ausbaubar

35 Zwischenfazit (3) Wichtige Arbeitsergebnisse Ziel 3: Techn./organisatorische Maßnahmen entwickeln/erproben Hygienische Belastung vermindern Belastung erkennen und informieren Hygienische Belastungen vermindern Abwassertechnische Maßnahmen an Kläranlagen sind effektiv, fokussieren aber auf den kleinsten Frachtanteil, ggf. Synergien mit Spurenstoff-Elimination mit Ozon Reduzierung der Mischwasserentlastungen und Maßnahmen im Einzugsgebiet: hoher Frachtanteil, Arbeiten laufen Belastungen erkennen und informieren Online-Monitoring (Trübung, E.coli) geben gute Echtzeit-Informationen zur Belastungssituation In Verbindung mit ortsspezifischen Korrelationen lässt sich eine brauchbare Frühinformation der Badenden erreichen

36 Zusammenfassung Bisher hat Sichere Ruhr erreicht Klares Bild der hygienischen Situation an der Ruhr Für Badenutzung Für die Trinkwassergewinnung Hohes Vertrauen in Trinkwasser-Qualität unbeeinflusst Interesse an Badebetrieb ist hoch und verbreitet Prioritäten zur Verminderung der hygiene-relevanten Immissionen zeichnen sich ab Gemeinschaftsinteressen gehen vor Partikularansprüchen

37 Die Projektpartner

38 Sichere Ruhr Badegewässer und Trinkwasser für das Ruhrgebiet Kontakt Leitung des Verbundprojekts IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH Moritzstraße Mülheim an der Ruhr Projektkoordination Dr.-Ing. Wolf Merkel Telefon +49 (0) Fax w.merkel@iww-online.de Dr. Martin Strathmann Telefon +49 (0) Fax m.strathmann@iww-online.de