Belastungen auf Wirbellose

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1 NiddaMan-Abschlusstagung,. März 18, Frankfurt am Main Auswirkungen und gewässerökologische Bewertung stofflicher Belastungen auf Wirbellose Jörg Oehlmann, Denise Brettschneider, Catharina Brett-Smith, Felix Harth, Katharina Heye, Bianca König, Andrea Misovic, Matthias Oetken, Ulrike Schulte-Oehlmann Goethe-Universität Frankfurt am Main, Abt. Aquatische Ökotoxikologie

2 Wie sicher sind Umweltqualitätsnormen (UQN)? Beispiel: Carbamazepin und Zuckmücken: Standardtestung im Labor: Mortalität [%, Mw ± SEM] 1 8 Wirkschwelle (1% Mortalität):,4 mg/l Carbamazepin (mg/l) Tests mit zusätzlichen Stressoren im Labor: Mortalität [%, Mw ± SEM] CBZ (,4 mg/l) - CBZ 8 1 Bei,4 mg/l und zusätzlichem Stressor bis 8% Mortalität Test in Fließrinne als Modellökosystem: Daten: Dissertation Katharina Heye, Univ. Frankfurt Mortalität [%] 1 Org. Kohlenstoff im Sediment [%] 8 - Terbutryn + Terbutryn (6 µg/l) Carbamazepin [mg/l] Dichte [Larven/Gefäß] 94% Mortalität bereits bei 5fach niedrigerer CBZ-Konzentration und Terbutryn als Co-Stressor 2

3 Wie sicher sind Umweltqualitätsnormen (UQN)? TITAN (Threshold Indicator Taxa Analysis): Alternative zur Ermittlung von Schwellenwerten im Freiland Berechnet Konzentrationen, bei denen abrupte Dichteänderungen auftreten (Zu- oder Abnahme von Arten) Nutzt Makrozoobenthosdaten und modellierte Konzentrationen: Ergebnis: Schwellenwert ± Vertrauensbereich Modellierung: Stephan Fuchs, Ramona Wander, Sara Ziegler, KIT 3

4 TITAN-Schwellenwert für Carbamazepin im Freiland Community change point:,5,13 µg/l Zum Vergleich: UQN-Vorschlag des UBA:,5 µg/l abnehmende Dichte zunehmende Dichte UQN aus Labortests: µg/l Daten Masterarbeit von Catharina Brett-Smith, Univ. Frankfurt 4

5 Aktives Monitoring in Nidda, Horloff und Usa mit Bachflohkrebsen und Schnecken an mind. 4 Probestellen je Fluss einmal im Quartal über ein Jahr für jeweils vier Wochen untersucht wurden: Mortalität Wachstum Fortpflanzung 5

6 Aktives Monitoring an der Horloff als Beispiel Mortalität (links) und Fortpflanzung (rechts) bei Bachflohkrebsen (Gammarus fossarum): Mortalität in % [Mittelwert ± SEM] H1 H2 H3 H4 Nachkommen pro Weibchen [Mittelwert ± SD] H1 H2 H3 H4 Untersuchungsstelle Horloff Untersuchungsstelle Horloff Daten: Dissertation Denise Brettschneider, Univ. Frankfurt 6

7 Gibt es Effekte auf Ökosystemfunktionen? Bakterielle Exoenzymaktivitäten als Parameter für das Selbstreinigungspotential des Gewässers; Beispiel Horloff: Kohlenhydrat-Abbau Protein-Abbau Fett-Abbau Substratumsatz [Mittelwert ± SEM] H1 H2 H3 H4 Substratumsatz [Mittelwert ± SEM] H1 H2 H3 H4 Substratumsatz [Mittelwert ± SEM] H1 H2 H3 H4 Untersuchungsstelle Horloff Untersuchungsstelle Horloff Untersuchungsstelle Horloff Daten: Masterarbeit Bianca König, Univ. Frankfurt 7

8 Untersuchungen zur Kläranlage Wallernhausen KA Wallernhausen nach der Schließung im November 16: 8

9 Untersuchungen zur Kläranlage Wallernhausen Schneller Rückgang aller In-vitro-Effekte im Rambach nach Schließung der Kläranlage Wallernhausen: Östrogene Aktivität [ng EEQ/L, Mw ± SEM] vor Schließung nach Schließung R1 Einl. R2 R3 R1 R2 R3 Dioxinähnliche Aktivität [µg β-nf-eq/l, Mw ± SEM] R1 Einl. R2 R3 R1 R2 R3 Hemmung der Leuchtintensität [%, M w ± SEM] R1 Einl. R2 R3 R1 R2 R3 Östrogene Aktivität Dioxinähnliche Wirkung Basistoxizität Daten Masterarbeit Felix Harth, Univ. Frankfurt 9

10 Untersuchungen zur Kläranlage Wallernhausen Rückgang der Mortalität bei Gammariden im aktiven Monitoring und im Laborversuch nach Schließung der KA: Mortalität in % [Mw ± SEM] vor Schließung nach Schließung R1 R2 R3 R1 R2 R3 Mortalität in % [Mw ± SEM] R1 R2 R3 R1 R2 R3 Daten: Masterarbeit Felix Harth, Univ. Frankfurt 1

11 Ermittlung des kritischen Anteils gereinigten Abwassers Bestimmung des kritischen Anteils konventionell gereinigten Abwassers mit TITAN für das gesamte Nidda-EZG: abnehmende Dichte zunehmende Dichte 12% Daten Masterarbeit von Catharina Brett-Smith, Univ. Frankfurt abnehmende Arten zunehmende Arten 11

12 Untersuchung von Modellrenaturierungen Horloff bei Echzell (geringe Eingriffstiefe) Nidda bei Bad Vilbel (hohe Eingriffstiefe) [Karten: J. Pfefferle, erstellt mit Google Earth] 12

13 In-vitro-Toxizität als Beispiel Zunahme der dioxinähnlichen Aktivität im YDS im renaturierten Nidda-Abschnitt: Dioxinähnliche Aktivität [µg β-nf-eq/l; Mw ± SEM] Horloff vernachlässigbare dioxinähnliche Aktivität H1R H2R H3R H4R H5R H6R H7R H8R H9R Probestelle Horloff Dioxinähnliche Aktivität [µg β-nf-eq/l; Mw ± SEM] Nidda N1R N2R N3R Signifikant vs. N2-R (Dunn-Test): = p <,5; = p <,1 N4R N5R N6R Probestelle Nidda N7R N8R N9R Daten: Dissertation Denise Brettschneider, Univ. Frankfurt 13

14 Fazit Spurenstoffe führen zu ökologischen Gewässerdefiziten im Nidda-Einzugsgebiet und tragen zur Verfehlung der Zielvorgaben der Wasserrahmenrichtlinie bei Grenzwerte (Umweltqualitätsnormen) schützen die Lebensgemeinschaften wahrscheinlich nicht ausreichend Für konventionell gereinigtes Abwasser liegt der kritische Anteil am mittleren Abfluss bei 12% Höhere Abwasseranteile verändern Lebensgemeinschaften Eintrag von Feinsedimenten als Belastungsfaktor (auch in renaturierten Bereichen, zukünftig weiter zu untersuchen) 14

15 Unser Dank gilt dem BMBF für die Förderung des Projekts NiddaMan allen Unterstützern des Projekts den Projektpartnern für die gute Zusammenarbeit und Ihnen für die Aufmerksamkeit 15