Zeit für Lösungen Maßnahmen bei belastetem Regenwasserabfluss

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1 Zeit für Lösungen Maßnahmen bei belastetem Regenwasserabfluss Prof. Dr. HSR Hochschule für Technik Rapperswil Institut für Umwelt- und Verfahrenstechnik (UMTEC) Oberseestrasse 10, 8640 Rapperswil Berlin, 14. Januar 2016

2 Gliederung Quellen und Stoffe Stoffeintrag in Gewässer Fallbeispiele und Massnahmen Schlussfolgerungen 2

3 Organische Spurenstoffe (Mikroverunreinigungen) Synthetische organische Stoffe Pflanzenschutzmittel Biozide Industriechemikalien Pharmaka (Human-/Veterinär) Eigenschaften Umwelt: Abbau, Sorption (Mobilität) Organismus: Öko-/Humantoxizität (CMR, POP) Vorkommen in Gewässern (ng/l bis µ/l) Risiko abhängig von Substanz, Organismus, Konzentration 3

4 Organische Spurenstoffe Pflanzenschutzmittel Mehr als 450 Wirkstoffe Verbrauch in der Schweiz ca t / a Anwendung in Landwirtschaft und Siedlung (z.b. Glyphosat) Biozide Mehr als 400 Wirkstoffe Verbrauch CH ca t / a Anwendung in 23 Produktarten (Desinfektion, Materialschutz, etc.) Grund-/Oberflächenwasser: 0.1 µg/l je Wirkstoff 4

5 Urbaner Stoffeintrag in Grund- und Oberflächenwasser Gebäude Plätze Wiesen Verkehr Spital Industrie Haushalt Deponie Versickerung Trennkanalisation Mischkanalisation Boden Grundwasser Diffuser Eintrag Regenwasser Überlauf-Schmutzwasser Schmutzwasser Gewässer Schmutzwasser Punktueller Kläranlage Eintrag Maßnahmen an der Quelle und nachgeschaltet (source control & end-of-pipe) 5

6 Herkunft von Mecoprop Auxin-Herbizid, spezifische Wirkung nur bei höheren Pflanzen Pflanzenschutzmittel-Anwendung in Landwirtschaft und nicht-landwirtschaft (Grünflächen, Sport-/ Golfplätze) sowie als Additiv in Bitumenbahnen für Fundamentabdichtungen und Flach-/Gründächer Bitumenbahnen Wurzelfeste Bitumendichtungsbahnen (WF) enthalten in der Regel einen Ester von Mecoprop (10 bis 20 g/m 2 ) gegen Durchwurzelung Freisetzung durch Hydrolyse und Auswaschung bei Regenwetter 6

7 Maßnahmen bei Bitumenbahnen Geringere Mecoprop-Menge: von 1.2% auf 0.3% im Bitumen reduziert Ester-Substitution: bis 2008 Preventol B2 (Glykolester), heute Herbitect und Tectogreen-P (Ethylhexylester) sowie Preventol B5 (n-octylester) Seit 1995 rund 20mal geringere Auswaschung Weitere Möglichkeiten sind umsetzbar ? Konzentration (µg/l) B2-1.0% B2-0.5% HE-0.5% HE-0.35% NEU?? Burkhardt, M., et al. (2008): Mecoprop in Bitumenbahnen - Auswaschung von Mecoprop aus Bitumenbahnen und Vorkommen im Regenabwasser. BAFU, S

8 Maßnahmen durch Auflagen und Weiterentwicklung Dachwasser von besseren Bahnen darf versickert werden (Info BAFU) Information: Erfassung der verbauten Bitumendachfläche und Genehmigung der Versickerung Materialsubstitution: Kunststoff, Beton o.ä. 8

9 Herkunft von Benzothiazol und Maßnahmen Benzothiazol ist Vulkanisationsbeschleuniger in EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymer; Kautschuk, Gummi) Anwendung in Dichtungsbahnen, Autoreifen, Sportbelägen, Teichen Maßnahmen: anderes Material oder Produktverbesserung Freisetzung (mg/m 2 ) Benzothiazol BHT Bisphenol A Phenol Burkhardt, M., et al. (2010): Auswaschung von Additiven aus Kunststoffdachbahnen unter Einwirkung von Wasser. Eawag/Empa, S

10 Herkunft von DEHP (Weichmacher) und Maßnahmen Anwendung PVC-Dichtungsbahnen, -Bauteile mit % Weichmacher Auswaschungsmechanismus unklar, aber hoher Massenverlust über die Lebensdauer (10-30x mehr als bei TPO) Maßnahmen Andere Materialien einsetzen, PVC hoher Qualität Fortpflanzung Fruchtschädigung Hormonaktiv DEHP X X - DnPP X X - DiPP X X - DBP Verdacht X X BBP Verdacht X X 10

11 Herkunft von Bioziden wie Carbendazim, Terbutryn u.a. 1 Als Materialschutzmittel gegen Algen/Pilze in Putzen, Farben, Dachziegeln, Faserzementplatten (PT7) Kombination von 2 bis 4 Bioziden als Filmschutzmittel eingesetzt Klasse Wirkstoff WL (mg/l) Triazin Algizid logkow Abbaubarkeit Terbutryn gering Phenylharnstoff Diuron gering Isothiazolinone Algizid/Fungizid Isoproturon gering DCOIT mittel OIT gut Carbamate IPBC gut Carbendazim mittel Metallorganik Zinkpyrithion mittel 1 Burkhardt & Dietschweiler (2013): Mengenabschätzung von Bioziden in Schutzmitteln in der Schweiz. Bericht, BAFU, Bern. 11

12 Verbrauch von Bioziden in Filmschutzmitteln Putze, Farben: Schweiz 22'000 t/a, Deutschland 248'000 t/ Biozide: Schweiz 10 bis 30 t/a, Deutschland 250 bis 400 t/a mg/m 2 pro Biozid Tonnen pro Jahr (t/a) Schweiz Maximum Minimum Tonnen pro Jahr (t/a) Deutschland maximum minimum 1 Burkhardt & Dietschweiler (2013): Mengenabschätzung von Bioziden in Schutzmitteln in der Schweiz. Bericht, BAFU, Bern. 2 Gartiser et al. (2015): Reduction of environmental risks from the use of biocides. Report, UBA, Dessau-Rosslau. 12

13 Massnahmen durch Produktauswahl und -verbesserung Produktsubstitution: Fassadenmaterialien ohne Biozide wählen Klinker, Beton, Putze mit «Blauer Engel», mineralisch Rezepturen verbessern: Verkapselung: 5-10mal geringere Auswaschung und Öktoxizität Wirkstoffsubstitution: Produkte ohne Algizide Kumulativer Austrag (%) frei verkapselt Diuron Beregnungs-Intervall (-) 13

14 Maßnahmen durch Bauweise und Weiterbildung Architektur: Gegen Regen «schützend» gestalten (Vordächer etc.) Weiterbildung: Informationen und Regeln zur umweltverträglichen Anwendung für z.b. Maler, Architekten, Planer, etc. 4% 4% Effizienz 24% 68% hoch mittel gering keine Gartiser et al. (2015): Reduction of environmental risks from the use of biocides. Report, UBA, Dessau-Rosslau. 14

15 Dezentrale Maßnahmen End-of-Pipe: Regenwasserbehandlung Dächer aus inerten Materialien, Gründächer ohne pestizidhaltige Materialien Flächen mit 5-10% Metallanteil (>20 m 2 Adsorber empfohlen) Belastungsklasse gering mittel Flächen mit >10% Metallanteil (bei Einleitung >500 m 2 und Versickerung >50 m 2 Adsorber obligatorisch) Dächer mit pestizidhaltigen Materialien hoch Schmutzwasser- Kanalisation In Deutschland: DIBt- und NRW-Prüfverfahren 1 VSA, Regenwasserentsorgung - Richtlinie zur Versickerung, Retention und Ableitung von Niederschlagswasser in Siedlungsgebieten. Zürich. 15

16 Adsorbermaterialien für Metallrückhalt Granuliertes Eisenhydroxid (GEH) für Kupfer und Zink ph-wert entscheidend für Adsorptionsleistung (andernfalls Fällung) METAS, Wabern/Bern 16

17 Adsorbermaterialien für organische Stoffe 31 Adsorbern und 7 Böden 12 Pestizide (Mecoprop, Terbutryn, Diuron, Isoproturon, Irgarol, DEET u.a.) und Kupfer und Zink Klassen Materialien (Produkte) Eisenhydroxide (n=5) GEH 105M, Bayoxide, etc. Ionentauscher (n=6) Aktivkohle (n=6) Mischadsorber (n=6) Sonstige (n=8) Boden (n=7) Lewatit, Dowex, etc. Norit, AK-Vlies, etc. Rainclean, AKK, etc. PU, Aluminiumoxid, etc. LUFA-Boden, SABA, etc. 17

18 Säulenversuche im Labor Rückhalt ist spezifisch für Substanz und Material Mischadsorber Filtergeschwindigkeit 1.3 m/h 18

19 Mischadsorber-Einsatz in Pilot-Anlage (Kanton Bern) Einzugsgebiet mit Dächern, Fassaden, Strassen/Wege, Sportplatz Unterirdische Anlage mit Schlammsammler (20 m 3 ), Retentionsspeicher (700 m 3 ) und Adsorberfläche (MA2) Adsorberfläche 18 m 2 und 2 x 1 m 2 Testflächen, Schichthöhe 40 cm Versickerung direkt ins Grundwasser Neue end-of-pipe Maßnahmen 19

20 Testverfahren für Regenwasserbehandlungsanlagen Schweizweites Testverfahren für Anlagen zur Behandlung von Niederschlagswasser von Liegenschaften (Abflüsse von Dächern, Fassaden, Plätzen, Quartierstrassen, etc.) Leistungsfähigkeit von Adsorbermaterialien und -anlagen vergleichbar machen Entscheidungsträgern objektive Informationen bereitstellen Säulen- und Feldtest (2 Anlagenstandorte) Substanzen: Kupfer, Zink, Diuron, Mecoprop Kostengünstig und aussagekräftig Qualität der end-of-pipe Maßnahmen validieren 20

21 Schlussfolgerungen Grosse Stoffvielfalt Organische Stoffe aus Materialien, Betrieb und Unterhalt Quellen sind nicht immer bekannt und nicht sichtbar, weil direkter Zusammenhang zwischen Emission und Immission oft fehlt 4. Reinigungsstufe entlastet Gewässer, aber nicht die diffusen Einträge Maßnahmen (Trenn-/Mischsytem) Vermeidung durch Weiterbildung und Information Stoff-/Produktsubstitution und Auswaschreduktion durch Produktverbesserungen An der Quelle sind gute Lösungen eingeführt (ca. 70% verkapselte Wirkstoffe in Farbe/Putz), weitere Möglichkeiten noch gezielt fördern Dezentrale end-of-pipe Lösungen auch für organische Stoffe entwickeln 21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!