EMPFEHLUNGEN F REISTAAT T HÜRINGEN

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1 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft EMPFEHLUNGEN für die Untersuchung und Bewertung von Wasser zur Bewässerung von gärtnerischen und landwirtschaftlichen Fruchtarten in Thüringen Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt F REISTAAT T HÜRINGEN

2 Impressum 3. überarbeitete Auflage, 2003 Herausgeber: Autoren: Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Naumburger Str. 98, Jena Tel.: 03641/6830, Fax: 03641/ Internet: Dr. habil. Martin Albrecht Dr. Ingrid Pfleger Januar Nachdruck - auch auszugsweise - nur mit Quellenangabe gestattet.

3 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Veranlassung und Zielstellung 5 2 Grundlagen und Groborientierung zur Qualitätsbewertung von 5 Bewässerungswasser 3 Untersuchungs- und Bewertungsrahmen für Bewässerungswasser 7 in Thüringen 3.1 Kriterien zur Qualitätsbestimmung von Bewässerungswasser Untersuchungsprogramm Beprobungsdurchführung Berücksichtigung von Aufwandmenge an Zusatzwasser sowie Bewäs- 10 serungsmanagement bei Festlegung von Gehalts-Schwellenwerten 3.5 Bewertungsmaßstäbe für Inhaltsstoffe im Bewässerungswasser Eignungsklassen des Bewässerungswassers nach bakteriologischen 10 Kriterien 3.7 Toleranzbereiche chemischer Inhaltsstoffe 11 4 Anforderungen an das Bewässerungswasser in technischer Hinsicht 13 5 Umsetzung der Empfehlungen 13 6 Monitoring für Bewässerungswasserqualität in Thüringen 14 7 Schlussbetrachtung 14 Anlagen 15 3

4 Vorbemerkung zur 2. Auflage Die Ausarbeitung von "Empfehlungen für die Untersuchung und Bewertung von Wasser zur Bewässerung von gärtnerischen und landwirtschaftlichen Fruchtarten in Thüringen (1997)" war erforderlich, weil vorhandene Richtlinien entweder nicht mehr gültig waren (z. B. TGL 6466/01 von 1986) oder keine ausreichenden Bewertungsparameter enthielten (z. B. DIN von 1978). In der Zwischenzeit wurde die DIN "Bewässerung - Hygienische Belange" überarbeitet und erweitert und im Februar 1999 veröffentlicht. Es ergab sich bei den "Empfehlungen" (1997) unter Beibehalt der landesspezifischen Besonderheiten die Notwendigkeit, in einigen Bewertungsparametern eine inhaltliche Anpassung vorzunehmen. In der vorliegenden 2. Auflage (1999) besteht nun bei den verwendeten Indikatorbakterien und Toleranzbereichen zur Wasserqualitätsbewertung für die Gemüsebewässerung in beiden Materialien Übereinstimmung. Vorbemerkung zur 3. Auflage Die vorliegenden Ergebnisse im Beregnungswassermonitoring der TLL und die stärkere Berücksichtigung der Anforderungen des Bodenschutzes an Bodenfunktionen und Nutzpflanzen machen es notwendig, die Toleranzbereiche der chemischen Kriterien insbesondere der Schwermetalle zu überarbeiten. Veränderungen wurden u. a. auch bei der Beprobungsdurchführung vorgenommen. 4

5 1 Veranlassung und Zielstellung Die Bewässerung ist häufig für die Gemüse- und Obstproduktion, für Sonderkulturen sowie Kartoffeln in den Thüringer Trockengebieten eine ertrags- und qualitätssichernde und damit eine existenzsichernde Maßnahme, um Marktanteile im Vertragsanbau zu erhalten und zu erweitern. Die Wasserressourcen sind begrenzt. Das gilt besonders für das Grundwasser. Deshalb muss verstärkt auch Oberflächenwasser für die Beregnung einbezogen werden. Rund ein Drittel des Wasserbedarfes für die Beregnung in Thüringen wird direkt aus der fließenden Welle gedeckt. Hier ist im Beregnungszeitraum mit häufiger Niedrigwasserführung der Fließgewässer ein erhöhter bakteriologischer Besatz anzutreffen. Im Rahmen der Produkthaftung ist der Erzeuger gärtnerischer und landwirtschaftlicher Produkte verpflichtet, während des Produktionsprozesses keine gesundheitsschädigende Beeinflussung zuzulassen. Deshalb ist bei der Verregnung von Oberflächenwasser mit erhöhter Keimzahl besondere Aufmerksamkeit erforderlich. Gleichzeitig ist einem vorsorgenden Bodenschutz nach dem Gesetz zum Schutz vor schädlichen Bodenveränderungen (Bundes-Bodenschutzgesetz-BBodSchG, 1999) Rechnung zu tragen. Diesbezüglich sind schädliche Bodenveränderungen und nachteilige Einwirkungen auf den Boden durch das Bewässerungswasser abzuwehren und unter Berücksichtigung der Bodennutzung die Anforderungen definierter Bodenwerte in Form von Maßnahmen-, Prüf- und Vorsorgewerten zu erfüllen. Mit den vorliegenden Empfehlungen soll insbesondere dem Produzenten zur Sicherung der Produktqualität, aber auch den Beratern und Behörden ein Hilfsmittel übergeben werden, mit dem an Hand von Kriterien eine Bewertung des Wassers möglich wird. Die Qualitätsbewertung konzentriert sich auf die hygienischen Belange aus bakteriologischer Sicht, berücksichtigt aber auch eventuelle Gefährdungen durch Schwermetalle, wenn erhöhte Werte auftreten sollten. Damit soll erreicht werden, dass eine gesundheitliche Beeinträchtigung von Menschen und Tieren durch schädigenden Einfluss des Bewässerungswassers auf Pflanzen, Boden und Grundwasser ausgeschlossen wird. 2 Grundlagen und Groborientierung zur Qualitätsbewertung von Bewässerungswasser Festlegungen aus anderen Publikationen: Die Empfehlungen basieren auf nachfolgender Literatur: - DIN "Bewässerung - Hygienische Belange von Bewässerungswasser" (1999), - TGL 6466/01 "...Güteanforderungen an Bewässerungswasser (1986), - Literaturstudie von PFLEGER u. ALBRECHT (1996): Beurteilung von Wasser auf seine Eignung als Beregnungswasser insbesondere für Gemüse und Sonderkulturen. Als weitere Materialien wurden einbezogen: - Verordnung über Trinkwasser und Wasser für Lebensmittelbetriebe BGBI., I, 1986, geändert WHO-Richtlinie Trinkwasserqualität (1984) - EG-Richtlinie (1991) über Qualitätsanforderungen an Oberflächengewässer - Thüringer Verordnung über die Qualitätsanforderungen an Oberflächenwasser (1997) - EG-Richtlinie (1998) über Qualität des Wassers für den menschlichen Gebrauch 5

6 - EG-Richtlinie (1975) über die Qualität der Badegewässer - Ministerialblatt Nordrhein-Westfalen "Güteanforderungen an Beregnungswasser" (1991) - Bundes-Bodenschutzgesetz (1998): Gesetz zum Schutz vor schädlichen Bodenveränderungen und zur Sanierung von Altlasten (BBodSchG)/Bundesgesetzblatt Jahrgang 1998, Teil I, Nr. 16, Bonn, 24. März Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (1999): BBodSchV-Anhang 2: Maßnahmen-, Prüf- und Vorsorgewerte/Bundesgesetzblatt Jahrgang 1999, Teil I, Nr. 36, Bonn, 16. Juli DIN EN (1993) Wasserbeschaffenheit, Probenahme - DIN EN ISO 5667 (1996) Wasserbeschaffenheit, Probenahme - AQS-Merkblatt P-8/3 (1997) Probenahme aus Fließgewässern S Arbeitsbehelf 11 Empfehlungen für Bewässerungswasser des ÖWAV (1994) sowie Arbeitsbehelf Entwurf (2003). Als Grundlagenmaterial für diese Empfehlungen liegen zwei ausführliche Arbeitsberichte aus den Jahren 1997 und 2003 in der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena vor. Allgemeine Qualitätsbeurteilung aus bakteriologischer Sicht: Als Groborientierung wird folgende Einteilung und Bewertung für die Eignung von Wasser für Bewässerungszwecke verwendet: - Grundwasser mit allgemein hoher Qualität - Oberflächenwasser mit mittlerer bis hoher, bei fließender Welle z. T. mit schlechter Qualität. Für Thüringen empfiehlt sich eine weitergehende Unterteilung des Bewässerungswassers mit folgender Begründung: Im Raum Erfurt wird ein erhöhter Anteil des Wassers aus Kiesgruben bereitgestellt, das sich aus Grund- und Oberflächenwasser zusammensetzt. Eine entsprechende Einteilung und Bewertung des Bewässerungswassers wird in Tabelle 1 vorgenommen. Zur Zeit erfolgt die Wasserbereitstellung für die Beregnung in Thüringen zu etwa 10 % aus Brunnen, 60 % aus Speichern, Kiesgruben und Teichen und 30 % aus der fließenden Welle. Zwei Drittel des Wassers aus der fließenden Welle kann aus bakteriologischer Sicht für die Gemüseberegnung nur eingeschränkt oder zu einem geringen Teil nicht verwendet werden. Für eine Voreinschätzung der Wasserqualität aus der fließenden Welle ist die Herkunft des zur Verwendung vorgesehenen Beregnungswassers entscheidend. Dazu sind eventuelle Einleitungen von Abwässern aus Kommunen, Industrie oder Landwirtschaft heranzuziehen. Wasser von Fließgewässern, das in Zwischenspeicher übergepumpt wird, verbessert sich in seiner Qualität deutlich. 6

7 Tabelle 1: Allgemeine Einteilung und Bewertung wichtiger Wasserherkünfte für Bewässerungszwecke in Thüringen Herkunft Vorteile Nachteile Wasser aus Brunnen flache Entnahme (bis 30 m) tiefe Entnahme (bis 70 m) Wasser aus Speichern Kiesgruben in der Regel gute Qualität in der Regel ausreichende Menge und Qualität gelegentlich durch Landwirtschaft u. Gartenbau beeinflusst häufig sehr niedrige Temperatur, hartes und teilweise sehr salzhaltiges Wasser, begrenzte Vorkommen u. Mengen teilweise Qualitätsverschlechterung durch kommunales Abwasser über den gestauten Vorfluter --- Teichen Wasser aus der fließenden Welle meist gute Qualität geringe nutzbare Vorkommen Bäche Flüsse oft mengenbegrenzt in der Regel ausreichende Menge Gefahr der Verunreinigung insbesondere durch kommunale Abwässer 3 Untersuchungs- und Bewertungsrahmen für Bewässerungswasser in Thüringen 3.1 Kriterien zur Qualitätsbestimmung von Bewässerungswasser Biochemische-bakteriologische Kriterien Als biochemische Parameter können der Sauerstoffgehalt des Wassers, der Sauerstoffbedarf zum Abbau von organischer Substanz sowie die Konzentration organischer Anteile im Wasser für die Bewertung der Wassergüte herangezogen werden. Als Kennwerte für die organische Belastung des Wassers sind daher die Summenparameter "Biochemischer Sauerstoffbedarf nach 5 Tagen (BSB 5 )" und "Gesamter organisch gebundener Kohlenstoff (TOC)" geeignet. Aufgrund der leichteren Bestimmbarkeit wird der TOC-Wert empfohlen. Bei hohen Belastungen ist auf den BSB 5 -Wert zurück zu greifen. Mit bakteriologischen Parametern werden hygienische Aspekte charakterisiert. Als Indikatoren kommen nicht pathogene Bakteriengruppen zur Anwendung. Bei hoher Konzentration kann auf die Anwesenheit pathogener Keime geschlossen werden. Es müssen sich in solchen Fällen gezielte Untersuchungen auf pathogene Keime (z. B. Salmonellen, potenziell infektiöse Stadien von Mensch- und Haustierparasiten) anschließen. Der Nachweis pathogener Keime ist aufwendig und eignet sich nicht für Routinekontrollen. Als Indikatorbakterien werden Fäkalstreptokokken und Escherichia coli verwendet. Insbesondere lässt die Anwesenheit von Fäkalstreptokokken mit hoher Sicherheit auf eine fäkale Verunreinigung schließen. 7

8 Chemisch-physikalische Kriterien Die Untersuchung chemischer Parameter dient der allgemeinen Beurteilung des Wassers. Der überwiegende Anteil chemischer Inhaltsstoffe übt keine Schadwirkung aus. Ausnahmen können einige Spurenelemente bilden, die einerseits essentiell benötigt werden, andererseits bei hohen Konzentrationen aber toxisch auf die Pflanzen wirken. Schadwirkungen können auch von Schwermetallen (Blei, Cadmium, Quecksilber) ausgehen, die sich im Boden, der Pflanze oder im Körper von Mensch und Tier anreichern können. Aus der Palette der Salze werden zur Beurteilung der Wassergüte in der Regel folgende Ionen herangezogen: Kationen: Na +, K +, Ca ++, Mg ++ Anionen: Cl -, SO 4 --, NO 3 -, CO 3 --, HCO 3 -. Im Bewertungsrahmen sind die unterstrichenen Ionen verwendet. Die meisten dieser Inhaltsstoffe haben düngende Wirkung. Bei hohen Natrium-Konzentrationen vergrößert sich die Verschlämmungsgefahr für die obere Bodenschicht. Die Leitfähigkeit stellt das Maß für den Gesamtsalzgehalt dar. Chloride und Sulfate bestimmen diesen am stärksten und können bei hoher Konzentration schädigenden Einfluss auf das Pflanzenwachstum nehmen (s. auch Tab. 1 Anhang). Der Säuregrad - ausgedrückt im ph-wert - beeinflusst ebenfalls den Pflanzenwuchs. Von Interesse ist auch der Gehalt an Nitrat, dessen Eintrag durch die Beregnung in Düngungsempfehlungen berücksichtigt werden muss. Sonstige Kriterien Im Rahmen sonstiger Kriterien mit Einfluss auf die Wasserqualität sind organische Wirkstoffe aus Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmitteln zu nennen, seltener Detergenzien und Phenole. Aber auch hier gilt, dass sich erst im Verdachtsfall Untersuchungen anschließen müssen, die aus Kostengründen nicht Bestandteil eines Routineprogrammes sein können. 3.2 Untersuchungsprogramm Im Interesse der Produzenten bzw. der Nutzer von Beregnungsanlagen werden insbesondere aus Kostengründen zwei Untersuchungsprogramme vorgeschlagen: Einstiegsuntersuchung: In Vorbereitung einer neu zu errichtenden Beregnungsanlage bzw. bei Wiederaufnahme der Beregnung nach mehrjähriger Unterbrechung vorzunehmende umfangreichere Wasseruntersuchung (Parameter s. Tab. 2). 8

9 Tabelle 2: Parameter für Einstiegsuntersuchungen Bakteriologische Parameter: Fäkalstreptokokken Escherichia coli TOC +) Chemische und sonstige Parameter: ph-wert Wasserhärte Blei Nickel Leitfähigkeit Cadmium Chrom Natrium Eisen Kupfer Kalium Mangan Zink Chlorid Quecksilber Sulfat Nitrat x) Wenn der TOC-Wert sehr hoch (> 20 mg/l) ausfällt, ist der BSB 5 -Wert als Folgeuntersuchung zu bestimmen. Wiederholungsuntersuchung: In regelmäßigen Abständen (s. Punkt 3.3 und Beprobungsanleitung im Anhang) durchzuführende Untersuchung mit geringerem Umfang (Parameter s. Tab. 3). Tabelle 3: Parameter für Wiederholungsuntersuchungen Bakteriologische Parameter: Fäkalstreptokokken Escherichia coli Chemische und sonstige Parameter: Leitfähigkeit Nitrat Bei begründetem Verdacht können weitere Untersuchungen notwendig werden (z. B. Salmonellen), wenn in der Einstiegsuntersuchung sehr hohe Besatzdichten an Indikatorbakterien zu verzeichnen waren. Das kann sich u. U. auch bei Fließgewässern erforderlich machen, z. B. bei kurzzeitig größeren Abweichungen im Wasserstand. 3.3 Beprobungsdurchführung Die Gewinnung einer repräsentativen Wasserprobe für eine aussagefähige Bewertung der Wasserqualität wird wesentlich bestimmt durch die Technik der Probenahme in Abhängigkeit vom Gewässer, vom Zeitpunkt der Beprobung und von der Beprobungshäufigkeit. Zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Beprobung befindet sich im Anhang eine entsprechende Anleitung. Ferner wurde eine Probenahmevorschrift zur Entnahme von Beregnungswasserproben (TLL Jena, 1998) erarbeitet. Diese beinhaltet u. a. ein Formular für ein Probenahmeprotokoll für Bewässerungswasser. Zusätzlich bietet die TLL Konsultationen an. Für Fließgewässer wird hinsichtlich Bakteriologie eine Mehrfachbeprobung im Jahr für erforderlich angesehen (s. Anleitung). Letztlich wird die Beprobungshäufigkeit vom Produzenten selbst bestimmt. Dabei sind Sicherheitsgründe im Rahmen der Produkthaftung, Vorsorge für den Verbraucher und Kostenaufwand für die Beprobungsdurchführung zu berücksichtigen. Aufgrund des engen Zusammenhangs zwischen der Produktion von Gemüse und Obst einerseits und der Beregnungsnotwendigkeit bei diesen Fruchtarten andererseits wird empfohlen, dass bei den Kontrollen von dem Erzeugerzusammenschluss Gemüse- und Obstproduktion der kontrollierten integrierten Produktion (KIP) auch auf die Beregnungswasserqualität Einfluss genommen wird, ohne diese in das KIP-Bewertungssystem einzubeziehen. 9

10 3.4 Berücksichtigung von Aufwandmenge an Zusatzwasser sowie Bewässerungsmanagement bei Festlegung von Gehalts-Schwellenwerten Die Aufwandmenge an Zusatzwasser und die Häufigkeit der Bewässerung am gleichen Standort (z. B. jährlich) nehmen Einfluss auf die Toleranzbereiche insbesondere für Schwermetalle oder bei sehr salzhaltigem Wasser. Mit ihrer Begrenzung ist eine Kontamination des Bodens auch über die Wirkungspfade Boden - Nutzpflanze - Grundwasser - Mensch auszuschließen. Unter Thüringer Verhältnissen beträgt in Gemüsebaubetrieben der durchschnittliche Zusatzwassereinsatz etwa 150 mm pro Jahr. Mit Sicherheit wird eine Aufwandmenge von 200 mm Zusatzwasser in langjähriger Folge am gleichen Einsatzort nicht überschritten. Um einen ungewollten Austrag von Inhaltsstoffen des Zusatzwassers in das Grundwasser zu verhindern (z. B. Nitrat), ist im Rahmen des Bewässerungsmanagements unter den typischen Thüringer Standortbedingungen die Höhe der Einzelgabe auf 25 bis 30 mm zu begrenzen. Diese Festlegung wird bereits zur Verhinderung von Oberflächenabfluss und Erosion wirksam. 3.5 Bewertungsmaßstäbe für Inhaltsstoffe im Bewässerungswasser Für die Kriterien zur Qualitätsbeurteilung von Bewässerungswasser werden Toleranzbereiche vorgeschlagen, die für die bakteriologischen Kriterien zusätzlich mit Eignungsklassen untersetzt sind. Sie haben analog von Richtwerten anderer Qualitätsbeurteilungen (z. B. Lebensmittelindustrie) prinzipiell keinen bindenden, sondern orientierenden Charakter. Dabei ist der Aussagewert der Toleranzbereiche der einzelnen Kriterien für die Wasserbewertung unterschiedlich. Bei den Bakteriengruppen sollten diese in der Regel bzw. über längere Zeiträume nicht überschritten werden. Das gleiche gilt für die Schwermetalle, die bei längerfristigen Überschreitungen und hohen Zusatzwassermengen zu schädlichen Frachten führen. Anders ist es bei den Pflanzennährstoffen und der Wasserhärte. Hier sind Überschreitungen für gesundheitliche Auswirkungen beim nachfolgenden Verzehr der Pflanzen durch Menschen und Tiere bzw. für Stoffakkumulation im Boden weniger bedeutungsvoll. Sie werden deshalb nur für eine allgemeine Wasserbeurteilung herangezogen. Der Nährstoffeintrag ist bei der Düngung zu beachten. Insbesondere bei den bakteriologischen Kriterien wird mit den Obergrenzen der biologischen Kenngrößen in den jeweiligen Eignungsklassen aufgezeigt, wann unerwünscht hohe Konzentrationen vorliegen. Eine Überschreitung soll für den Produzenten aber auch für die Gewässer zuständigen Institutionen Anlass zur Suche nach den Kontaminationsursachen und auch zu ihrer Abstellung sein. 3.6 Eignungsklassen des Bewässerungswassers nach bakteriologischen Kriterien Für die Qualitätsbeurteilung von Bewässerungswasser sind von den Bewertungsparametern die bakteriologischen Kriterien von ausschlaggebender Bedeutung. Deshalb wird für die bakteriologische Bewertung das Wasser anhand der Konzentration von Indikatorbakterien und des TOC-Wertes wie auch in der DIN (1999) in vier Eignungsklassen eingeteilt. Aus Tabelle 4 wird ersichtlich, mit welcher Eignungsklasse welche Fruchtarten ohne und mit Einschränkungen (z. B. Karenzzeiten) beregnet werden können. Analog der Fußnoten 3, 5 und 6 der Tabelle 4 ist bei der Beurteilung auf folgendes besonders hinzuweisen: - Salmonellen und potenziell infektiöse Stadien von Mensch- und Haustierparasiten dürfen im Bewässerungswasser, bezogen auf eine Probenmenge von 1 000ml, nicht enthalten sein. Die Untersuchungen auf Salmonellen und infektiöse Stadien von Parasiten sind dann durchzuführen, wenn besonderer Verdacht besteht bzw. wenn die ermittelte Anzahl an Indikatorbakterien die der Eignungsklasse 3 etwa um das 5-fache übersteigt bzw. wenn offensichtlich eine gesundheitsschädigende Abwassereinleitung stattfindet. 10

11 - Die Eignungsklasse 4 ist nach oben offen. Die Kennwerte sollten jedoch das 10-fache von Eignungsklasse 3 nicht übersteigen. - Bei begründetem Verdacht (z. B. Nähe einer Mülldeponie bzw. Einleitungen aus Industrieanlagen) kann eine Untersuchung auf ausgewählte Wirkstoffe von Pflanzenschutzmitteln, Detergenzien oder Phenole erforderlich sein. 3.7 Toleranzbereiche chemischer Inhaltsstoffe Aus der Sicht chemischer Inhaltsstoffe ist auch unter Berücksichtigung der Anforderungen des BBodSchG (1999) keine Einteilung des Bewässerungswassers in Eignungsklassen erforderlich. In Tabelle 5 werden Toleranzbereiche für die Kriterien Schwermetalle und Spurenelemente, Pflanzennährstoffe (Kationen), Salze (Anionen) und weitere Kennwerte aufgeführt. Bei ihrer Einhaltung ist bei jährlicher Beregnungsdurchführung (s. Punkt 3.4 und 3.6) unter Thüringer Verhältnissen für Boden, Pflanze, Tier und Mensch keine schädigende Beeinträchtigung zu erwarten. Die Toleranzbereiche basieren auf den Anforderungen zur Vermeidung oder Verminderung von Stoffeinträgen gemäß BBodSchV (1999) und überschreiten nicht die zulässigen jährlichen Frachten an Schadstoffen über alle Wirkungspfade. Dabei ist eine jährliche Zusatzwassermenge von mindestens 200 mm auf der gleichen Fläche einsetzbar. Tabelle 5: Toleranzbereiche für chemische und sonstige Parameter im Bewässerungswasser Inhaltsstoff Maßeinheit Toleranzbereiche Schwermetalle und Spurenelemente: Blei Cadmium Chrom Eisen Kupfer Mangan Nickel Quecksilber Zink Pflanzennährstoffe: Kalium Natrium Salze: Chlorid Nitrat Sulfat Weitere Kennwerte: ph-wert Wasserhärte Leitfähigkeit bei 150 mm Zusatzwasser pro Jahr in Folge 1) 2) 3) 4) 5) µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l dh µs/cm ) , ) 100 3) 250 4) / ) ,0 bis 9,5 30 5) / ) /3000 gegebenenfalls in der Nährstoffbilanz berücksichtigen bei ständiger Beregnung sollte der Boden auf eventuelle Na-Anreicherung untersucht werden als Orientierung für Fruchtarten mit geringer bis mittlerer Salzverträglichkeit Wasserhärte > 30 bis 50: sehr hart Wasserhärte > 50: außergewöhnlich hart 11

12 Tabelle 4: Eignungsklassen und Anwendungsbedingungen von Bewässerungswasser 1 Anwendungsbereiche für Fruchtarten und Verfahren Einschränkungen/Hinweise Nichtanwendung - Gewächshauskulturen - Freilandkulturen - Schulsportplätze und öffentliche Parkanlagen 2 1) Rohverzehr - Freilandkulturen und Gewächshauskulturen für den - Schulsportplätze und öffentliche Parkanlagen 3 1) 4 1+2) - nicht zum Verzehr bestimmte Gewächshauskulturen - Freilandkulturen für den Frischmarkt (Gemüse und Obst) - Gemüse und Obst zur Konservierung u. Lagerung - Heil- und Gewürzpflanzen - Grünland und Feldfutter zur Frischverfütterung bzw. Beweidung - alle anderen Freilandkulturen - sonstige Sportplätze 2) - Gemüse bis 2 Wochen v. Ernte - Obst bis Fruchtansatz - bis 2 Wochen vor Schnitt bzw. Beweidung - Heil- und Gewürzpflanzen - bis 2 Wochen vor der Ernte - Grünland und Feldfutter zur Konservierung - bis 2 Wochen vor der Ernte - Getreide bis zur Milchreife (nicht zum Rohverzehr) - Zuckerrüben, Kartoffeln, Ölfrüchte, Nichtnahrungspflanzen zur industriellen Verarbeitung und Saatgut - bis 2 Wochen vor der Ernte - Wein- und Obstkulturen - Frostschutzberegnung - für Gewächshausgemüse - in den Karenzzeiten - Gewächshauskulturen aller Art - Gemüse und Obst aller Art - Grünland und Feldfutter zur Frischverfütterung - in den Karenzzeiten Eignungsklassen Fäkalstreptokokken KBE*/100ml nicht nachweisbar Biologische Kenngrößen 3) Escherichia coli KBE*/100ml nicht nachweisbar TOC mg/l ) 200 4) bis 400 4) 200 bis ) 10 bis 20 5) > 400 6) > ) >20 6) * KBE: Koloniebildende Einheiten 1) Wenn durch das Bewässerungsverfahren eine Benetzung der zum Verzehr geeigneten Teile der Ernteprodukte ausgeschlossen ist, entfällt eine Einschränkung nach hygienisch-mikrobiologischen Eignungsklassen. 2) Bei der Beregnung muss durch Schutzmaßnahmen sichergestellt werden, dass Personal und Öffentlichkeit keinen Schaden nehmen. 3) Salmonellen und potenziell infektiöse Stadien von Mensch- und Haustierparasiten dürfen nicht im Beregnungswasser enthalten sein (nicht nachweisbar in ml). Untersuchungserfordernis: bei 5-fachem Wert der Indikatorbakterien von Eignungsklasse 3 bzw. wenn offensichtlich eine gesundheitsschädigende Abwassereinleitung stattfindet. 4) Richtwert, der analog der TrinkwV 2 Abs.m3 3 so weit unterschritten werden sollte, wie dies nach dem Stand der Technik mit vertretbarem Aufwand unter Berücksichtigung der Umstände des Einzelfalles möglich ist. 5) Wert, bei dessen Überschreitung der BSB 5 -Wert zu ermitteln ist. 6) Die 10-fache Menge sollte nicht überschritten werden.

13 Pflanzen reagieren unterschiedlich auf den Salzgehalt des Wassers. Eine Übersicht dazu enthält Tabelle 1 in den Anlagen. 4 Anforderungen an das Bewässerungswasser in technischer Hinsicht In technischer Hinsicht sind folgende Stoffgruppen bedeutungsvoll: 1. Grobe organische und anorganische Verunreinigungen oder Beimengungen (Holzstücke, Steine, Rohrisolierung) 2. Mineralische Bestandteile (Sand, Schwebstoffe) 3. Organische Bestandteile (Algen, Teile von Wasserpflanzen u. a.) 4. Chemische Inhaltsstoffe. Die Anforderungen an die einzelne Gruppe werden von der jeweiligen Bewässerungstechnik bestimmt. Zu unterscheiden sind hierbei: - Die herkömmliche Verregnung mit hohem Druck und Regnern sowie mittlerem Druck und Düsen. - Die Tropfbewässerung mit niedrigem Druck und Tropfschläuchen. Grobe organische und anorganische Verunreinigungen Sie sind bei der Wasserentnahme aus Oberflächengewässern z. B. durch Rechensiebe und entsprechend gestaltete Saugkörbe fernzuhalten. Mineralische Bestandteile Bei der Wasserentnahme aus Oberflächengewässern insbesondere aus der fließenden Welle ist z. B. durch Sandfänge eine erhöhte Sandaufnahme zu verhindern. Sand verursacht hohen Verschleiß der Pumpen. Organische Bestandteile Stark mit Algen durchsetztes Wasser sowie organische Schwebstoffe führen zu schneller Durchsatzverringerung bzw. Totalausfall bei Tropfbewässerung. Teilweise Abhilfe wird durch Rückspülung der Sandfilter geschaffen. Chemische Inhaltsstoffe Insbesondere Karbonate, Calcium, Eisen und Mangan führen durch Auskristallisierung in längeren Bewässerungspausen zu Verstopfungen der Tropfer. Durch Spülung der Schläuche mit säurehaltigen Lösungen kann zumindest teilweise Abhilfe geschaffen werden. Tabelle 2 im Anhang gibt Hinweise zu Störgrößen und über Gehalte an chemischen Inhaltsstoffen, die ein Verstopfungsrisiko bewirken, sowie zu technischen Lösungen zur Beseitigung von Verstopfungen bei der Tropfbewässerung. 5 Umsetzung der Empfehlungen Das vorliegende Material ermöglicht die Bewertung des Bewässerungswassers für seine Eignung zur Bewässerung gärtnerischer und landwirtschaftlicher Fruchtarten. Für die Qualitätskontrolle von Bewässerungswasser wird folgende Verfahrensweise vorgeschlagen: - Vor der Errichtung einer Beregnungsanlage sollte der landwirtschaftliche oder gartenbauliche Betrieb das für die Bewässerung vorgesehene Wasser als Einstiegsuntersuchung überprüfen lassen. - Anhand der Analysenergebnisse der Einstiegsuntersuchung und der vorliegenden Empfehlung der TLL Jena wird der zukünftige Nutzer in die Lage versetzt, die Brauchbarkeit des untersuchten Wassers für Bewässerungszwecke einzuschätzen. 13

14 - Die Durchführung einer Einstiegsuntersuchung sollte auch dann erfolgen, wenn für eine vorhandene Beregnungsanlage zwar eine Wasserentnahmegenehmigung vorliegt, die Anlage aber mehrere Jahre nicht genutzt wurde und wieder in Betrieb genommen werden soll. - Für die Folgezeit sind Wiederholungsuntersuchungen erforderlich. Sie werden für Brunnenwasser aller drei Jahre und für alles andere Bewässerungswasser mindestens jährlich vorgeschlagen. Für Fließgewässer empfiehlt sich aus bakteriologischer Sicht eine Mehrfachbeprobung im Jahr (s. Anlage 3). - Die notwendigen Wasserproben sind von geschulten Personen des Betreibers der Bewässerungsanlage oder einer von ihm beauftragten Einrichtung fachgerecht nach den Hinweisen im vorliegenden Material zu entnehmen. - Seitens des Erzeugerzusammenschlusses Gemüse- und Obstproduktion sollte die Durchführung der vorgeschlagenen Untersuchungen in den jeweiligen Betrieben abgefragt werden, um damit gezielt auf die Qualität des Bewässerungswassers Einfluss zu nehmen. 6 Monitoring für Beregnungswasserqualität in Thüringen Seit 1994 werden in Thüringen durch die TLL solche Gewässer beprobt, die insbesondere für die Bewässerung von Gemüse und Sonderkulturen verwendet werden. Diese Untersuchungen wurden 1998 in das Monitoring für Beregnungswasserqualität in Thüringen eingebunden und bis 2003 fortgeführt. Die Aufgaben des Monitorings bestanden in einer Kontroll- und Überwachungsfunktion der Wasserqualität von Bewässerungswasser. Sie umfassen den aktuellen Zustand der Gewässer und deren Langzeitveränderungen sowie eine Warnfunktion bei Überschreitung der Richtwerte. In solchen Fällen war eine Ursachenanalyse der unerwünschten Zustandsänderungen als Grundlage für die Verbesserung der Wasserqualität vorgesehen. Das Monitoring umfasste 33 repräsentative Messstellen und deckte damit weitgehend die Haupteinsatzgebiete für Bewässerungswasser in Thüringen ab. Es ist beabsichtigt, zur Überwachung des Beregnungswassers das Messnetz Oberflächenwasser der TLUG zu nutzen. Das Datenmaterial der Monitoringbeprobung von 1998 bis 2003 liegt in der TLL vor. 7 Schlussbetrachtung - Die vorliegenden Empfehlungen der TLL Jena (2003) richten sich insbesondere an die Betreiber von Bewässerungsanlagen in Thüringen. Sie berücksichtigen spezielle Verordnungen und Empfehlungen sowie tangierende Richtlinien, Verordnungen und Gesetze im Rahmen der EU, der Bundesrepublik Deutschland und einzelner Bundesländer. Sie beziehen fachspezifische Erkenntnisse aus wissenschaftlichen Untersuchungen ein und repräsentieren den aktuellen Stand des Wissens. - Mit den Empfehlungen werden den Nutzern von Beregnungsanlagen Hinweise gegeben, was sie aus der Sicht des Bewässerungswassers und der Produkthaftung zu beachten haben. Des Weiteren wird mitgeteilt, auf welche Untersuchungen besondere Aufmerksamkeit zu legen ist und wie die Analysenwerte zu beurteilen sind. Der Nutzer muss sich im klaren sein, dass die Untersuchungsergebnisse nur orientierenden Aussagewert besitzen. Aus ihnen können keine konkreten Aussagen zur Wasserqualität - insbesondere hinsichtlich bakteriologischer Beschaffenheit - für andere Bewässerungszeitpunkte abgeleitet werden. - Die Empfehlungen sind vor allem deshalb notwendig, weil die Produzenten der zu bewässernden gärtnerischen und landwirtschaftlichen Fruchtarten teilweise noch qualitativ beeinträchtigtes Wasser für die Bewässerung verwenden müssen. Zur Minimierung dieses unbefriedigenden Zustandes muss als übergeordnete Aufgabe der allgemeinen Wasserqualitätsverbesserung weiterhin die besondere Aufmerksamkeit gelten. 14

15 A n l a g e n 1) Tabelle 1: Einstufung von Kulturpflanzen in Gruppen der Salzverträglichkeit 2) Tabelle 2: Anforderungen an Bewässerungswasser für die Tropfbewässerung 3) Anleitung zur Entnahme von Wasserproben für die Bewässerung 15

16 Tabelle 1: Einstufung von Kulturpflanzen in Gruppen der Salzverträglichkeit Salzverträglichkeit sehr hoch hoch mittel gering Rote Rübe Spargel Futterrübe Zuckerrübe Weizen Gerste Raps Sonnenblume Grasland Feldgräser. Goldhafer. Glatthafer. Knaulgras. Rotschwingel. Einjähriges Weidelgras. Weißes Straußgras Blumenkohl Grünkohl Kohlrabi Rosenkohl Rotkohl Spinat Tomate Weißkohl Zwiebel Hafer Markstammkohl Roggen Feldgräser. Ausdauerndes Weidelgras. Rohrglanzgras. Trespe. Wiesenlieschgras. Wiesenrispe. Wiesenschwingel Knoblauch Kürbis Lauchzwiebel Möhre Porree Radies Rettich Salat Ackerbohne Kartoffel Lein Mais Tabak Gelbklee Hornklee Luzerne Steinklee Weißklee Wicke Bohne Erdbeere Gurke Linse Sellerie Perserklee Rotklee Schwedenklee Azaleen Orchideen Zierpflanzen Obstkulturen. Apfel. Aprikose. Birne. Pfirsich. Pflaume Baumweide Pappel Weinrebe

17 Tabelle 2: Anforderungen an Bewässerungswasser für die Tropfbewässerung (Zusammenstellung der Firma T-Tape) Verstopfungselemente, Wasserherkunft die am meisten auftreten Filtrierungstyp zusätzliche Behandlung gebohrte Brunnen Sand Calcium, Karbonate Siebfilter Säure, um die Karbonatablagerungen zu entfernen unterirdisch ausgehobene Brunnen Sand, Karbonate Eisen Siebfilter und Sandseparator oder Hydrozyklone Zwischenschalten von Oxidationsbehälter Oberflächenwasser Flüsse und Bäche Kanäle Behälter Organische Materie Algen Bakterien Algen Bakterien Organische Materie Algen Bakterien Organische Materie Rückspülgerät Sandfilter Siebfilter, Sandseparator Sandfilter Siebfilter Treibende Filter Sandfilter und Siebfilter Injektion von Chlorbleichlauge planen, gefolgt durch Säure, abhängig von der Höhe und Häufigkeit der Verstopfungen. Art des Problems Verstopfungsrisiko niedrig mittelmäßig hoch Physikalisch Materiendichte 50 mg/l 50 bis 100 mg/l > 100 mg/l Chemisch ph wasserlösliche Elemente Eisen Mangan Calcium Karbonat mg/l 0,1 mg/l 0,1 mg/l 10 mg/l 100 mg/l 7 bis bis 2000 mg/l 0,1 bis 1,5 mg/l 0,1 bis 1,5 mg/l 10 bis 50 mg/l 100 bis 200 mg/l > 8 > 2000 mg/l > 1,5 mg/l > 1,5 mg/l > 50 mg/l > 200 mg/l 17

18 Anleitung zur Entnahme von Wasserproben für die Bewässerung Die Qualität der Probenahme und die Behandlung der Proben ist für die Aussagefähigkeit der Ergebnisse entscheidend. Das Ziel jeder Probenahme muss die Gewinnung einer repräsentativen Mischprobe aus mehreren Teilmengen vom jeweiligen Wasservorkommen sein. Dabei sind folgende Hinweise zu beachten: 1. Probenahme allgemein - Am häufigsten zu beprobende Wasserquellen sind Oberflächengewässer als stehende Gewässer (Speicher, Kiesgruben, Teiche) oder fließende Gewässer (Flüsse, Bäche, Gräben). Zu untersuchendes Grundwasser ist Brunnen zu entnehmen. - Die Probenahme ist durch geschultes Personal vom Betreiber der Beregnungsanlage oder durch von ihm beauftragte Personen durchzuführen. 2. Probenahmegerät Die Beprobung von Oberflächengewässern erfolgt mit einem Schöpfbecher (Gefäß mit einem Volumen von 0,5 bis 2,0 l), der an einer ausziehbaren Stange von 2 bis 3 m Länge befestigt ist. Die Probenahmegeräte müssen aus Materialien bestehen, welche die Probe während der auftretenden Kontaktzeit nicht verändern. Bewährt haben sich Glas, Borsilicatglas, verschiedene Kunststoffe (z. B. Polyolefine), Aluminium oder nichtrostender Stahl. 3. Probenbehälter - Aufgrund der Materialansprüche und Notwendigkeit der Reinigung bzw. Vorbehandlung der Probenbehälter wird empfohlen, bei der Koordination zwischen dem Probenehmer und der Untersuchungsstelle die geeigneten Gefäße von der Laboreinrichtung zu beziehen. - Vorzugsweise zu verwendendes Material für die Probenbehälter: * chemische Untersuchungen: Kunststoff, Glas * bakteriologische Untersuchungen: Glas, Kunststoff * Pflanzenschutzmittelrückstände: Glas/Braunglas mit Teflonverschluss - Vorbehandlung und Anforderungen an die Probenbehälter * Gefäße für bakteriologische Untersuchungen: gründliche Reinigung und Sterilisierung * Behälter für chemische Untersuchungen: gründliche Reinigung einschließlich Spülen mit destilliertem Wasser * Behälterbenutzung nur für einen Anwendungszweck (z. B. Beregnungswasser), um Verschmutzungsrisiko zu minimieren. - Befüllen der Probenbehälter * für bakteriologische Untersuchungen: nicht randvoll, so dass nach dem Aufsetzen des Glasstopfens ein Luftraum verbleibt * für chemische Untersuchungen: mehrfach mit zu untersuchendem Wasser spülen, randvoll füllen, luftblasenfrei und auslaufsicher verschließen. 18

19 4. Probenkennzeichnung - Jede Probe ist mit einer Beschriftung zu versehen, die eine eindeutige Zuordnung zur Wasserentnahmestelle, dem Prüfplan und dem Untersuchungsauftrag ermöglicht. Die Kennzeichnung der Proben muss gut leserlich und dauerhaft sein. Die Etiketten dürfen sich beim Transport nicht lösen. - Für jede Probenahme ist ein Protokoll anzulegen. Es sollte Angaben zur Probenkennzeichnung, Anlass der Probenahme, Versuchsort, Entnahmestelle, Datum und Zeitpunkt der Probenahme u. a. enthalten. - Randbedingungen und Auffälligkeiten, die für die spätere Interpretation und vorzunehmende Bewertung der Wasserprobe von Bedeutung sein können, wie Witterung, Wasserstandshöhe, Einleitungen von belastetem Wasser und größere Wasserentnahmen, sind ebenfalls zu protokollieren. - Die Untersuchungsanforderungen des Auftraggebers werden der Laboreinrichtung mit den Probenbegleitpapieren übermittelt. 5. Probengröße Die Probengröße richtet sich vornehmlich nach dem Programm und dem Umfang der Untersuchungen sowie den Anforderungen der Analysenmethode zur Wasseruntersuchung und sollte daher schon vorher mit dem Analytiker abgesprochen werden. In der Regel sind 1 Liter für die chemischen und sonstigen Parameter, 1 Liter für die Indikatorbakterien 1 Liter für Salmonellen 3 Liter für BSB 5 -Untersuchungen und 3 Liter für Screening auf Wirkstoffgruppen ausreichend. 6. Probenahmestelle - Die Probenahmestelle muss stets die Entnahme repräsentativer Proben für die betrachtete Teilmenge gestatten. Sie muss gefahrlos zugänglich, eindeutig gekennzeichnet und wiederauffindbar sein. - Die Wasserproben sind an denjenigen Stellen im Gewässer zu ziehen, an denen das Wasser für die Nutzung entnommen wird. Zu beachten ist, dass mit der Probenahme an einer einzigen Stelle bei größeren Fließgewässern keine Aussage über die Beschaffenheit des gesamten Querschnittes möglich wird. 7. Beprobungszeitpunkt und -häufigkeit - Zeitpunkt und Häufigkeit der Probenahme werden im Wesentlichen beeinflusst von: * Art des Gewässers (Oberflächenwasser/Grundwasser) * Untersuchungsveranlassung (Einstiegsuntersuchung bei Neuerrichtung einer Beregnungsanlage bzw. Wiederaufnahme/Wiederholungsuntersuchung) * Primär zu untersuchenden Kriterien (bakteriologische oder chemische). - Bei bakteriologischen Untersuchungen wird bei Fließgewässern für ein aussagekräftiges Ergebnis eine mehrfache Probenahme pro Jahr empfohlen. 19

20 Zusammenstellung von Beprobungshäufigkeit und -zeitpunkt in Abhängigkeit von den genannten Einflussgrößen (Empfehlung) Untersuchungsveranlassung Gewässer Kriterien Häufigkeit Zeitpunkt der Beprobung Brunnen Einstiegsuntersuchung Speicher/Kiesgruben Fließgewässer bakteriologische chemische bakteriologische chemische bakteriologische chemische 1x/Jahr unabhängig 1x/Jahr unabhängig 2x/Jahr Mai, Juli 1x/Jahr Juli 2-3x/Jahr Mai, Juni, Juli 2x/Jahr Mai, Juli Brunnen Wiederholungsuntersuchung Speicher/Kiesgruben Fließgewässer bakteriologische chemische 1) bakteriologische chemische 1) bakteriologische chemische 1) aller 3 Jahre unabhängig aller 3 Jahre unabhängig 1x/Jahr Juli 1x/Jahr Juli 2x/Jahr Mai, Juli 1x/Jahr Juli 1) Empfohlener Untersuchungsrhythmus für Schwermetalle aller fünf Jahre - Der Produzent bestimmt letztlich die Häufigkeit der Probenahme in Abwägung von den Einflussgrößen Produktsicherung, Verbrauchervorsorge und Kostenaufwand. Entscheidet er sich zur einmaligen jährlichen Probenahme, dann ist der Juli als Termin zu wählen, in Fließgewässern bei mittlerer Abflussspende. 8. Technik der Probenahme - Bei Oberflächengewässern soll die Wasserprobe soweit wie möglich unterhalb der Oberfläche entnommen werden, da die Schwimmstoffe nicht volumengerecht miterfasst werden können. Andererseits ist darauf zu achten, dass kein Sediment aufgewirbelt wird. Bei der Probenahme von Brücken, Messstegen oder Uferbefestigungen dürfen durch die Probenahmestange keine abgestreiften Verschmutzungen in das Schöpfgefäß gelangen. - Bei der Entnahme aus Speichern mit fest installierter Pumpstation ist es zweckmäßig, das Wasser aus Rohrleitungen in Pumpennähe zu entnehmen. Abgestandenes Wasser ist vorher abzulassen. - Proben von Brunnenwasser sind in der Regel während des Pumpvorganges abzunehmen. - Das Schöpfgefäß darf zwischen den Füllvorgängen nicht auf dem Boden abgestellt werden. Handhabungen der Proben, wie Umfüllen, Schütteln usw. sind zu vermeiden, um Veränderungen des Wassers auf ein Minimum zu beschränken. - Zur Herstellung einer repräsentativen Mischprobe werden die einzelnen Schöpfproben in ein ausreichend großes Sammelgefäß (geeignet ist ein 10 l PVC-Eimer) gegeben. Aus diesem sind dann die einzelnen Probenbehälter für die Laboruntersuchungen zu füllen. 20

21 9. Probenkonservierung und -transport - Die entnommenen Wasserproben können je nach ihren Inhaltsstoffen sowie deren Konzentration und gegenseitiger Beeinflussung schon innerhalb kürzester Zeit Veränderungen unterliegen. Die einfachste und für viele Bestimmungen zugleich wirksamste Konservierungsmaßnahme ist die Dunkel- und Kühlhaltung der Probe. - Die Wasserproben müssen in einer geschlossenen Kühlkette unmittelbar im Anschluss an die Probenahme zur Untersuchungsstelle weitergeleitet werden. Der Transport der frisch gezogenen Wasserprobe in das Untersuchungslabor hat in gut vorgekühlten Kühlbehältern zu erfolgen. Die weitere Aufbewahrung der Proben sollte nur über kurze Zeit (möglichst nicht über einen Tag) im Kühlschrank bei 2 bis 5 C vorgenommen werden, um physikalische, chemische oder biologische Veränderungen zu verhindern. - Beim Transport der Proben ist darauf zu achten, dass * keine Verunreinigung und kein Verlust eintritt, * der Probenversand beim Empfänger angekündigt ist, * die Probenbegleitpapiere der Lieferung beigefügt sind und * die Proben möglichst rasch den Zielort erreichen. 21