Schwermetallbilanzen für Lahn und Neckar

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1 Schwermetallbilanzen für Lahn und Neckar Institut für Siedlungswasserwirtschaft Universität Karlsruhe (TH) Vortrag bei der Abschlusspräsentation des BMBF-Verbundprojektes NIEDERSCHLAG Die gesammelten Vorträge sind veröffentlicht in : Schadstoffe im Regenabfluss IV- Abschlusspräsentation des BMBF-Verbundprojektes NIEDERSCHLAG, Schriftenreihe des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft Universität Karlsruhe (TH), Band 96, Oldenbourg Verlag, München.

2 Diffuse Quellen Trinkwasserimport Gebiet 2 Niederschlag System III c unvorentlastetes Einzugsgebiet Gebiet 1 Gewerbegebiet Trennsystem RÜB 1 (Bestand) Fangbecken im Hauptschluss RÜ Gebiet 3 RÜB 3 (Planung) Fangbecken im Hauptschluss, derzeit Regenüberlauf Gebiet 4 System III b Schlüsselbecken System III a Kläranlage RÜB 4 (Bestand) Durchlaufbecken im Hauptschluss Fernwirkeingriff Kläranlage M Kläranlage System II Kanalisation oberirdischer Abfluss Fremdwasser Exfiltration Wasserstandsmessung Durchflussmessung System I Kanalisation und natürliches Gewässer Diffuse Quellen Gewässer Nordsee System Flussgebiet System Stromgebiet Systeme, Subsysteme und Schnittgrößen in der Siedlungsentwässerung ATV-A217.skd geändert am von Std Abbildung übernommen von Brombach 1999

3 Zu berücksichtigende Eintragspfade nach IKSR Landwirtschaft Hofabläufe und Abdrift Erosion Atmosphärische Deposition Boden Oberflächenabfluß Drainagen Direkteintrag Verkehr Baumaterialien Gewerbe Haushalte Kommunale Kläranlagen Versiegelte Fläche Trennsysteme Mischsysteme Trennkanalisation Mischw.-überl. Mischw. ungekl. Nicht angeschl. Einwohner Kläranlagenabläufe Oberflächengewässer Geogene Quellen Geogener Background Schiffahrt Direkteintrag Schiffahrt Direkteinleiter Industrieeinleitungen

4 Satellitenbild zur Flächennutzung im Neckareinzugsgebiet Dichte Siedlungsbereiche Lockere Siedlungsbereiche Industrie Ackerfläche Grünland Laubwald Nadelwald

5 Gebietsgrößen und aggregierte Flächennutzung für Lahn und Neckar Wald Grünland Ackerland Siedlungs- und Verkehrsflächen Neckar (EZG gesamt km²) Lahn (EZG gesamt km²) Sonstige Anteil an der Gesamtfläche [%]

6 Bilanzierungsrelevante Kenngrößen der Einzugsgebiete von Lahn und Neckar Merkmale Lahn Neckar Einwohnerdichte [E/km²] Anschlußgrad Kläranlage [%] Ausbaugrad Mischwasserbehandl. [%] n. bekannt 78 Anteil Mischsystem [%] 9 97 Anteil Trennsystem [%] 1 3 Anteil Einwohner ohne KA mit SK [%] 6,3 Jahresniederschlag [mm]

7 Bleifrachten Lahngebiet Neckargebiet Gesamte Punktemissionen KA-Ablauf TW + RW Mischwasserentlastungen Regenauslässe Kanalisation ohne KA Immission Gesamt Emission Diffuse Emissionen Gesamte Punktemissionen KA-Ablauf TW + RW Mischwasserentlastungen Regenauslässe Kanalisation ohne KA Diffuse Emissionen Gesamt Emission Immission Pb [kg/a]

8 Kupferfrachten Lahngebiet Neckargebiet Gesamte Punktemissionen KA-Ablauf TW + RW Mischwasserentlastungen Regenauslässe Kanalisation ohne KA Immission Gesamt Emission Diffuse Emissionen Gesamte Punktemissionen KA-Ablauf TW + RW Mischwasserentlastungen Regenauslässe Kanalisation ohne KA Gesamt Emission Diffuse Emissionen Immission Cu [kg/a]

9 Spezifische Einträge aus den Siedlungsgebieten im Lahn und Neckargebiet Flächenspezifische Jahresfracht Pb Cu Lahn [kg/(km² a)],89 2,1 Neckar [kg/(km² a)],76 1,76 Einwohnerspezifische Jahresfracht Lahn [g/(e a)] 4,37 9,86 Neckar [g/(e a)] 2,2 4,68

10 Bleifrachten Lahngebiet Neckargebiet Gesamte Punktemissionen KA-Ablauf TW + RW Mischwasserentlastungen Regenauslässe Kanalisation ohne KA Immission Gesamt Emission Diffuse Emissionen Gesamte Punktemissionen KA-Ablauf TW + RW Mischwasserentlastungen Regenauslässe Kanalisation ohne KA Diffuse Emissionen Gesamt Emission Immission Pb [kg/a]

11 1. Die Einträge aus unbefestigten Einzugsgebietsanteilen konnten gebietsspezifisch nur für den Pfad Erosion ermittelt werden. [kg/a] Pb Cu Cd x1 diffuse Einträge nach Mohaupt et al (Oberfläche, Dränage, Grundwasser) diffuse Einträge nach Vink et al (Oberfläche, Dränage, Grundwasser)

12 2. Zur Berechnung industrieller Direkteinleiter fehlt für die Schwermetalle eine zuverlässige Datenbasis. Kühlwasserverbrauch im Neckareinzugsgebiet m³/a Mittlerer Kupferkonzentration im Kühlwasser 7 µg/l Resultierende Jahresfracht ~ 12. kg/a Kläranlagenabläufe im Neckareinzugsgebiet m³/a Mittlerer Kupferkonzentration im Kläranlagenablauf 11 µg/l Resultierende Jahresfracht ~ 1. kg/a

13 3. Die Eingangsdaten für einen Emissions-/Immissionsvergleich sind bei Schwermetallen mit einem unterschiedlichen Zeitbezug versehen Schwebstoffe [t/a]

14 4. Die Eingangsdaten für eine Emissionsberechnung sind auf Aktualität zu prüfen. a) Kläranlagenpfad auf Basis von einwohnerspezifischen Frachten b) Kläranlagenpfad auf Basis von Ablaufkonzentrationen 1% 8% 6% 4% 2% % Pb [kg/a] Cu [kg/a] Cd [kg/a] Pb [kg/a] Cu [kg/a] Kanalisation ohne KA Regenauslässe Cd [kg/a] Mischwasserentlast KA-Ablauf TW + RW

15 Blei Frachten im Neckargebiet unter Berücksichtigung der diffusen Einträge und der aktuellen Ablaufkonzentrationen kommunaler Kläranlagen Bilanz alt Bilanz neu Immission Gesamt Emission Diffuse Emissionen Gesamte Punktemissionen KA-Ablauf TW + RW Mischwasserentlastungen Regenauslässe Kanalisation ohne KA Immission Gesamt Emission Diffuse Emissionen Gesamte Punktemissionen KA-Ablauf TW + RW Mischwasserentlastungen Regenauslässe Kanalisation ohne KA Pb [kg/a]

16 Bedeutung der verschiedenen Eintragspfade im Neckareinzugsgebiet 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% Kanalisation ohne KA Regenauslässe Mischwasserentlastungen KA-Ablauf TW + RW Diffuse Emissionen 2% 1% % Cd Cu Pb

17 Zielsetzung der durchgeführten Arbeiten: Quantifizierung des Austrags anthropogener Schadstoffe aus Stadtgebieten vor dem Hintergrund der Regenwasserbehandlung und der integralen Gewässerbewirtschaftung

18 Zusammenfassung:! Die grundsätzliche Eignung der entwickelten Berechnungsansätze konnte nachgewiesen werden.! Die Übertragbarkeit der aus urbanen Räumen abgeleiteten und regionalisierten Befunde der Phasen I und II konnte anhand der Testgebiete Lahn und Neckar nachgewiesen werden.! Beim gegenwärtigen Stand der Erkenntnisse bleiben Schwermetallbilanzierungen jedoch mit erheblichen Unsicherheiten verbunden.! Einträge aus den unbefestigten Einzugsgebietsteilen und durch industrielle Direkteinleiter sind bis heute nicht zuverlässig quantifizierbar.! Durch das Projekt NIEDERSCHLAG konnte ein wesentlicher Baustein zu schlüssigen Flußgebietsbilanzierung erarbeitet werden.! Die für die urbanen Eintragspfade vorgelegten Berechnungsansätze liefern Ergebnisse, die in eine zielführenden Maßnahmenplanung eingebunden werden können.