Anthropogene Spurenstoffe Gefährdungspotenziale und Strategien

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1 Anthropogene Spurenstoffe Gefährdungspotenziale und Strategien DWA-Fachtagung Weitergehende Abwasserreinigung 13. Oktober 2015 Prof. Dr.-Ing. Steffen Heusch Fachbereich Bauwesen Fachgebiet Wasserwirtschaft und Hydrologie

2 Aufbau der Präsentation Gefährdungspotenziale Strategien Herausforderungen Maßnahmen Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 2

3 Einführung Mikroschadstoffe Anthropogene Spurenstoffe Persistent organic pollutants (POPs) Emerging contaminants (ECs) Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 3

4 Einführung Mikroschadstoffe Ein Würzelzucker im Schwimmbad Anthropogene Spurenstoffe Persistent organic pollutants (POPs) Emerging contaminants (ECs) Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 4

5 Einführung Mikroschadstoffe Anthropogene Spurenstoffe Persistent organic pollutants (POPs) Emerging contaminants (ECs) Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 5

6 Einführung Mikroschadstoffe Anthropogene Spurenstoffe Persistent organic pollutants (POPs) Emerging contaminants (ECs) Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 6

7 Einführung Mikroschadstoffe Anthropogene Spurenstoffe Persistent organic pollutants (POPs) Emerging contaminants (ECs) Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 7

8 Einführung Mikroschadstoffe Anthropogene Spurenstoffe Persistent organic pollutants (POPs) Emerging contaminants (ECs) Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 8

9 Herausforderungen Für den Lebensraum Gewässer relevante Mikroschadstoffe: Arzneimittel Röntgenkontrastmittel Schwermetalle Industriechemikalien Pestizide und Biozide Flammschutz- und Korrosionsschutzmittel Quelle: Mückter, H.: Spurenstoffe im Wasser aus Sicht der Humanmedizin, KA 2010 (57), Nr Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 9

10 Gefährdungspotenziale Warum beschäftigen uns die Mikroschadstoffe? Mikroschadstoffe ändern grundlegende biochemische Prozesse: keine akuten, aber chronische Schädigungen Schädliche Wirkungen bei Tieren bereits nachgewiesen: z.b. Verweiblichung und Nierenschäden von Fischen Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 10

11 Gefährdungspotenziale Warum beschäftigen uns die Mikroschadstoffe? Humantoxikologisch: Potenzielle Gefährdung des Trinkwassers! Nordrhein-Westfalen, Baden-Württemberg: Talsperren und Bodensee sind Rohwasserquellen Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 11

12 Gefährdungspotenziale Warum beschäftigen uns die Mikroschadstoffe? Ökotoxikologisch: Rechtl. Vorgabe: Guter Zustand der Gewässer! Forderung der EU-WRRL: Guter ökologischer und chemischer Zustand der Gewässer bis 2015 (2027)! Ist umgesetzt in WHG, HWG und OGewV Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 12

13 Gefährdungspotenziale Humantoxikologisch bislang keine akute Wirkungen ( Ozonloch? Ich hab noch keins geseje ) Ökotoxikologische Wirkungen noch nicht präsent (nicht medienwirksam genug!) In Hessen aktuell keine Maßnahmenpläne Monitoring-Programme laufen Forschungsprojekte wurden initiiert Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 13

14 Strategien Quelle Eintragspfad Gewässer Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 14

15 Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Politische und gesellschaftliche Ansätze Prozessbasierte Ansätze, z.b. in Landwirtschaft Pharmaindustrie Produzierende Industrie Ingenieurtechnische Behandlungsverfahren Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 15

16 Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Ärzte, Apotheker, Verbraucher: Reduktion von Arzneimitteleinträgen in die Gewässer durch Veränderung von Verschreibungs- bzw. Verkaufspraktiken und Verbraucherverhalten Schmerztabletten statt Schmerzsalben Mehr Naturheilmittel Alternative Wirkstoffe abgeben Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 16

17 Strategien Ärzte, Apotheker, Verbraucher: Quelle Eintragspfad Gewässer Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 17

18 Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Pharma- und sonstige Industrie: Substitution der Schadstoffe durch unkritische Substanzen ( Green Chemistry ) Beteiligung an Entsorgungskosten (Verursacherprinzip) Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 18

19 Strategien Pharma- und sonstige Industrie: Quelle Eintragspfad Gewässer Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 19

20 Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Landwirtschaft: Optimierung des Einsatzes von Pflanzenschutzmittel Beachtung der Gewässerschutzstreifen Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 20

21 Strategien Landwirtschaft: Quelle Eintragspfad Gewässer Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 21

22 Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Siedlungswasserwirtschaft: Einsatz innovativer Sanitärkonzepte ( NASS ) Vortrag Dr.-Ing. Klepiszewski Quelle: Gujer Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 22

23 Strategien Siedlungswasserwirtschaft : Quelle Eintragspfad Gewässer Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 23

24 Strategien Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 24

25 Strategien Keine Maßnahme deckt alle Eintragspfade ab Herausforderungen und Widerstände sind massiv: Wirtschaftsinteressen der (Pharma-)Industrie Gewohnheiten und Mentalität der Bürger Wirtschaftliche und betriebliche Zwänge der Landwirtschaft Strategische Ansätze sind langfristiger Natur Ohne End-of-Pipe-Lösungen geht es nicht! Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 25

26 Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Kläranlagen: Aktivkohle (GAK, PAK) Ozonierung Vortrag Dipl.-Ing. Osthoff Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 26

27 Strategien Kläranlagen: Quelle Eintragspfad Gewässer Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 27

28 Strategien Quelle Eintragspfad Gewässer Was ist mit den anderen Eintragspfaden? Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 28

29 Strategien Zwischenfazit: Es gibt nicht die eine Strategie, erforderlich ist ein Maßnahmenbündel auf allen Ebenen! Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 29

30 Herausforderungen 2. Dimension 1. Dimension Verschiedene Quellen und Eintragspfade Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 30

31 Herausforderungen Wenn ich wissen will, welche Stoffe im Rhein vorkommen, brauche ich kein Analysegerät, sondern nur den Chemiekatalog (Zitat Vortrag Prof. Jekel) Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 31

32 Herausforderungen Norman-Network ( 19 verschiedene Stoffgruppen für Boden, Luft und Wasser Über 600 verschiedene Substanzen auf aktueller Liste Über 150 Substanzen auf Kandidatenliste (Oktober 2013 ) Für einzelne Stoffgruppen sind Indikatorstoffe erforderlich Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 32

33 Herausforderungen Stoffe haben verschiedene Eigenschaften und verhalten sich entsprechend bei Transport und Reinigung unterschiedlich Quelle: Giger (2007), zitiert in Jekel, M.: Spurenstoffe im Wasserkreislauf, 15. Berliner Wasserwerkstatt, Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 33

34 Polarität Herausforderungen Stoffe haben verschiedene Eigenschaften und verhalten sich entsprechend bei Transport und Reinigung unterschiedlich + polar hydrophil wasserlöslich - volatil verflüchtigen nicht polar lipophil nicht wasserlöslich + Volatilität Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 34

35 Polarität Herausforderungen Stoffe haben verschiedene Eigenschaften und verhalten sich entsprechend bei Transport und Reinigung unterschiedlich + Gelöste Stoffe - an Sediment oder Biota gebunden Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 35

36 Herausforderungen Stoffe haben verschiedene Eigenschaften und verhalten sich entsprechend bei Transport und Reinigung unterschiedlich Forschungsbedarf: Grundsätzliche Transportprozesse der Schadstoffe im Wasser, im Sediment oder in der Biota Belastbare Zahlen zu Emissionspfaden der einzelnen Stoffe Möglichkeiten und Grenzen der Behandlungsverfahren Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 36

37 Herausforderungen Maßnahmen Modelle Entscheidungen Kommunikation Information Daten Monitoring Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 37

38 Potenzielle Maßnahmen Semizentrale Regenwasserbehandlung Dieses Projekt (HA-Projekt-Nr.: 453/14-43) wird im Rahmen von Hessen ModellProjekte aus Mitteln der LOEWE Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 38

39 Potenzielle Maßnahmen Semizentrale Regenwasserbehandlung Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 39

40 Potenzielle Maßnahmen Semizentrale Regenwasserbehandlung Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 40

41 Potenzielle Maßnahmen Passivsammler Das Projekt wird finanziert aus dem Förderprogramm Forschung für die Praxis des Hessischen Ministeriums für Wissenschaft und Kunst Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 41

42 Zusammenfassung Ökotoxikologische Wirkungen wurden nachgewiesen Maßnahmen sind auf verschiedenen Ebenen erforderlich: Strategische Ansätze und End-of-Pipe-Lösungen Unterschiedliche Forschungsprojekte zu Behandlungsanlagen, Messmethoden und Modellierungen laufen Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 42

43 Prof. Dr.-Ing. Steffen Heusch Technische Hochschule Mittelhessen Fachbereich Bauwesen Fachgebiet Wasserwirtschaft und Hydrologie Raum B Wiesenstraße 14 D Gießen