Forschungsbericht /08 UBA-FB l/- im Auftrag des Umweltbundesamtes

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1 "HSIBLIOTH! BERICHTE 2/91 ßAjkr\ A, -iuothe UMWELTFORSCHUNGSPLAN DES BUNDESMINISTERS FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT Forschungsbericht /08 UBA-FB l/- im Auftrag des Umweltbundesamtes DER EINFLUSS DER GEWÄSSERVERSCHMUTZUNG AUF DIE KOSTEN DER WASSERVERSORGUNG IN DER BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND von Prof. Dr. Dietmar Winje Dipl.-Ing. Hermann Homann Fachgebiet für Energie- und Rohstoffwirtschaft, TU Berlin Prof. Dr. Hans-Peter Lühr Dr. Eckart Bülow FWS, Institut für wassergefährdende Stoffe an der TU Berlin ERICH SCHMIDT VERLAG BERLIN UB/TIB Hannover

2 -I- Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Tabellen Verzeichnis der Abbildungen Verzeichnis der Karten I V IX XI 1 Problemstellung und Zielsetzung 1 2 Bedingungen für die Trink- und Brauch wasserversorgung in der BR Deutschland Entwicklung der Gewässerbelastung Entwicklung der Wasserpreise Entwicklung der Wasserförderung Entwicklung der industriellen Brauchwasser förderung Gesetzliche Rahmenbedingungen der Wasserversorgung 30 3 Methodische Vorgehensweise zur Kostenermittlung Bisherige Arbeiten zur Quantifizierung der Kosten der Gewässerverschmutzung Abschätzung des zu erwartenden Kostenrahmens Entwickelter Modellansatz zur Kostenermittlung 46

3 -II- 4 Abgrenzung der Wassermengen zur Kostenberechnung (Mengengerüst) Entwicklung von Modellannahmen auf der Basis der Wasserstatistiken Analyse der Rohwasseraufbereitung zur Abgrenzung von Beseitigungskosten und allgemeiner Planungs- und Überwachungskosten Bilanzierung der Wasserförderung und des Wasserverbrauchs auf Kreisebene zur Abgrenzung von Ausweichkosten Abgrenzung von Ausweich-, Planungs- und Überwachungsmaßnahmen auf der Basis der Nitratbelastung Modellannahmen zur Ermittlung der potentiellen Gefährdung des Grundund Quellwassers Gefährdungspotential durch Nitrateintrag Gefährdungspotential durch Eintrag von Pflanzenbehandlungs- und Schädlings bekämpfungsmitteln (PSM) Gefährdungspotential durch den Eintrag von leichtflüchtigen chlorierten Kohlen Wasserstoffen (CKW) Mengenmäßiger Umfang der Gewässerbelastung für die öffentliche Wasserversorgung Ermittlung spezifischer Kostensätze für unterschiedliche Reaktionen der Wasser Versorgungsunternehmen (Kostengerüst) Kostensatz zur Bewertung schadstoffunspezifischer Wasseraufbereitung/ Aufbereitung organischer Schadstoffe Kosten der Nitratentfernung durch Aufbereitungsanlagen Allgemeiner Kostensatz zur Bewertung von Ausweichmaßnahmen 123

4 -in 5.4 Kostensatz zur Bewertung von Ausweichsowie Planungs- und Überwachungsmaßnahmen aufgrund vonnitratbelastungen Kostensatz zur Bewertung allgemeiner Planungs- und Überwachungsmaßnahmen Berechnung und Gesamtdarstellung der fewässerverschmutzungsbedingten Kosten er öffentlichen Wasserversorgung Beseitigungskosten Ausweichkosten Ausweich-, Planungs- und Überwachungs kosten aufgrund der Nitratbelastung 139 6^4 Gesamtkosten 141 Nitratbelastungen in Eigenwasserversorgungsaruagen 146 Berechnung und Gesamtdarstellung der gewässerverschmutzungsbedingten Kosten der industriellen Brauchwasserversorgung Entwicklung von Belastungsszenarien zur Abschätzung der zukünftigen Kostenentwicklung Entwicklung der Gewässerbelastung durch Nitrat Entwicklung der Gewässerbelastung durch Pflanzenbe handlungs- und Schädlingsbekämpfungsmittel (PSM) Entwicklung der Gewässerbelastung durch den Einsatz wassergefährdender Stoffe (CKW) Gesamtdarstellung der Belastungsszenarien Änderung in die Struktur der Wasserversorgung 194

5 -IV- 10 Zusammenfassung 200 Verzeichnis der verwendeten Literatur 210 Verzeichnis der befragten Wasserversorgungsunternehmen und Verbände 227

6 -V- Verzeichnis der Tabellen Tab. 2-1: Kostenübersicht Wasserversorgung Industrie 29 Tab. 3-1: Tab. 3-2: Tab. 3-3: Tab. 4-1: Tab. 4-2: Aufbereitungskosten ausgewählter Wasserwerke in den Jahren Erfaßte Strukturmerkmale der öffentlichen Wasserversorgung auf Kreisebene für die Jahre 1975,1979, Erfaßte Strukturmerkmale zur Erfassung der Gefährdungspotentiale auf Kreisebene 52 Aufgrund anthropogener Schadstoffe aufzubereitende Rohwasserförderung in den Jahren 1979 und Anzahl der Kreise mit negativer Wasserbilanz in den Jahren 1979 und Tab. 4-3: Wassermengen, die mit Ausweichkosten belastet werden 69 Tab. 4-4: Nitratbelastung der Wasserförderung in den Jahren 1979 und 1983 für Konzentrationsbereiche. 72 Tab. 4-5: Modellansatz zur allgemeinen Gefährdung 75 Tab. 4-6: Übersicht über Ermittlung der Gefährdung durch Nitrat für jeden Kreis 81 Tab. 4-7: Tab. 4-8: Tab. 4-9: Tab. 4-10: Beispiele für die Ermittlung des Gefährdungspotentials durch Nitrat 82 Aktuelle Nitratgehalte in den Flächenländern (1983) und ermittelte potentielle Belastung nach Wassermengen in Mio. nvv Jahr (Grundwasser und Quellwasser) 86 Potentielle Belastung von Grund- und Quellwasser durch Nitrat 87 Aufschlüsselung des Inlandabsatzes von Pflanzenschutz mitteln in der Bundesrepublik Deutschland nach Wirkstoffgruppen 90 Tab. 4-11: Beispiele für die Ermittlung des Gefährdungspotentials von Grund- und Quellwasser durch Atrazin und Metabolite 95 Tab. 4-12: Potentielle Belastung der Grund- und Quellwasserförderung durch Atrazin und seine Metabolite 97

7 -VI- Tab. 4-13: Prozentualer Bevölkerungsanteil, der mit CKW-belastetem Trinkwasser rechnen muß 101 Tab. 4-14: Beispiele für die Ermittlung des Gefährdungspotentials durch CKWs 104 Tab. 4-15: Potentielle Belastung von Grund- und Quellwasser durch chlorierte Kohlenwasserstoffe 105 Tab. 5-1: Probleme bei der Ermittlung spezifischer Kostensätze 115 Tab. 5-2: Tab. 5-3: Tab. 5-4: Tab. 5-5: Tab. 5-6: Tab. 6-1: Tab. 6-2: Tab. 6-3: Tab. 6-4: Verschmu tzungsbedingte Aufbereitungskosten in ausgewählten Wasserwerken Nordrhein-Westfalens 119 Kalkulationsgrundlage zu den Betriebskosten von Nitrataufbereitungsverfahren 121 Investitionsausgaben für verschiedene Aufbereitungsver fahren zur Nitratentfernung 122 Investitions-, Betriebs- und Gesamtkosten verschiedener Aufbereitungsverfahren zur Nitralentfernung 123 Spezifische Kostensätze zur Bewertung von Maßnahmen aufgrund von Nitratbelastungen 128 Allgemeine Beseitigungskosten durch Wasseraufbereitung in den Jahren 1979 und Aufteilung der Beseitigungskosten auf Grund- bzw. Quellwasser und Oberfläcnenwasser in Nordrhein-Westfalen 133 Allgemeine Beseitigungskosten durch Wasseraufbereitung für die Kostenszenarien I und II, 134 Planungs- und Überwachungskosten in den Jahren 1979 und S- 5: Planungs- und Überwachungskosten für die Kostenszenarien lundh 136 Tab. 6-6: Tab. 6-7: Ausweichkosten der öffentlichen Wasserversorgung in den Jahren 1975,1979 und Ausweichkosten der öffentlichen Wasserversorgung für die Kostenszenarien I und II in den Jahren 1975,1979 und

8 Quellwasser -vn- Tab. 6-8: Tab. 6-9: Ausweich-, Planungs- und Überwachungskosten aufgrund der Nitratbelastung 140 der öffentlichen Wasserversor gung für die Kostenszenarien I und n in den Jahren 1979 und Kosten der Nitratbelastung Tab. 6-10: Gewässerverschmutzungsbedingte Kosten der öffentlichen Wasserversorgung in den Jahren 1975,1979 und Tab. 7-1: Tab. 7-2: Tab. 7-3: Tab. 7-4: Tab. 7-5: Tab. 7-6: Umfang der Eigenwasserversorgung in der BR Deutschland im Jahr Umfang der Nitratbelastung in Eigenwasserversorgungsanlagen in Schleswig-Holstein 148 Umfang der Nitratbelastung in Eigenwasserversorgungsanlagen in Niedersachsen 151 Umfang der Nitratbelastung in Eigenwasserversorgungsanlagen in Nordrhein-Westfalen 153 Nitratbelastung von Eigenwasserversorgungs anlagen in denkreisen Borken und Warendorf, Norarhein-Westfalen 155 Anzahl der Eigenwasserversorgungsanlagen mit einem Nitratgehalt von mehr als 50 mg/1 156 Tab. 7-7: Tab. 8-1: Tab. 8-2: Notwendiges Investionsvolumen zur Sanierung von Eigenwasserversorgungsanlagen 159 Wasseraufkommen ausgewählter Wirtschaftszweige im Jahr Abgrenzung der Wassermengen im Ernährungsgewerbe, die aufgrund anthropogener Belastungen in die Bewertung einbezogen werden 168 Tab. 8-3: Kosten der Gewässerverunreinigung im Ernährungsgewerbe im Jahr 1983 * 169 Tab. 9-1: Potentiell mit Nitrat belastete Grund- und Quellen wasserförderung 177 Tab. 9-2: Ausweich- und Beseitigungskosten Szenario Nitrat 178 Tab. 9-3: Kostenszenario für den Eintrag von Nitrat in Grund- und 180

9 -VIII- Tab. 9-4: Tab. 9-5: Tab. 9-6: Tab. 9-7: Tab. 9-8: Wassermengen, die potentiell durch den Eintrag von PSM gefährdet sind 182 Planungs- und Überwachungskosten, sowie Beseitigungs kosten durch den Eintrag von PSM 184 Kostenszenario für den Eintrag von PSM in Grund- und Quellwasser 185 Grund- und Quellwasserförderung, die potentiell mit CKWs belastet ist 188 Kostenszenario für den Eintrag von CKWs in Grund- und Quellwasser 190 Tab. 9-9: Verschmutzungsbedingte Kosten in den Jahren 1975,1979 und 1983 und Kostensteigerungspotentiale der Belastungsszenarien CKW, Nitrat und PSM 192 Tab. 9-10: Zukünftige Entwicklung der verschmutzungsbedingten Kosten im Rahmen der Kostenszenarien I und II 194 Tab. 9-11: Notwendige Anlagen zur Aufbereitung von nitrat belastetem Grund- und Quellwasser 195 Tab. 9-12: Notwendige Anlagen zur Aufbereitung von durch - PSM belastetem Grund- und Quellwasser (Sonderkulturen, Mais) 197 Tab. 9-13: Notwendige Anlagen zur Aufbereitung von CKW-belastetem Grund- und Quellwasser 198 Tab. 9-14: Gesamtanzahl der Kleinanlagen, die potentiell von der Schließung bedroht sind 199

10 -IX- Verzeichnis der Abbildungen Abb. 1-1: Nutzungsbereiche der Gewässer durch den Menschen und ihre Auswirkungen auf die Gewässergüte 3 Abb. 2-1: Entwicklung der Wasserpreise 17 Abb. 2-2: Entwicklung der Investitionen der Wasserversorgung 18 Abb. 2-3: Entwicklung der Wasserförderung nach Wasserarten 20 Abb. 2-4: Entwicklung der Oberflächenwasserförderung 22 Abb. 2-5: Entwicklung des industriellen Wasseraufkommens 27 Abb. 3-1: Abb. 4-1: Abb. 4-2: Struktur der gewässerverschmutzungsbedingten Kosten in der Trink- und Brauchwasserversorgung 50 Rein- und Rohwasserförderung der Bundesländer im Jahr Umfang der Rohwasseraufbereitung in ausgewählten Bundesländern im Jahr Abb. 4-3: Kreistypen zur Abgrenzung von Ausweichmaßnahmen 64 Abb. 4-4: Abb. 5-1: Abb. 6-1: Abb. 6-2: Abb. 8-1: Abb. 8-2: Abb. 8-3: Mengenmäßiger Umfang der Gewässerbelastung für die Jahre 1975,1979,1983 und die Belastungsszenarien 109 In Fließrichtung zunehmender Umfang der Wasserauf bereitung an der Ruhr 117 Entwicklung der gewasserverschmutzungsbedingten Kosten in der öffentlichen Trink- und Brauch wasserversorgung, Verschmutzungsbedingte Kosten der öffentlichen Wasserversorgung im Zeitraum von Wasserförderung nach Wasserarten in der öffentlichen Wasserversorgung sowie im Bergbau und verarbeitenden Gewerbe, Art und Menge der Gesamtnutzung des Wassers im Bergbau und Verarbeitenden Gewerbe, Art und Umfang der Wassernutzung im Ernährungs gewerbe,

11 -X- Abb. 9-1: Abb. 9-2: Abb. 9-3: Entwicklung der durch Nitratbelastungen verursachten Kosten der öffentlichen Wasserversorgung 179 Verschmutzungsbedingte Kosten in den Jahren 1975,1979 und 1983 und Kostensteigerungs potentiale der Belastungsszenarien CKW, Nitrat und PSM 191 Zukünftige Entwicklung der verschmutzungsbedingten Kosten nach Bundesländern 193

12 -XI- Verzeichnis der Karten Karte 1 Karte 2 Karte 3 Karte 4 Karte 5 Karte 6 Karte 7 Grund- und Quellwasserförderung zur öffentlichen Wasserversorgung in der Bundesrepublik Deutschland 24 Oberflächenwasserförderung zur öffentlichen Wasserversorgung in der Bundesrepublik Deutschland 25 Talsperren- und Seewasserförderung zur öffentlichen Wasserversorgung in der Bundesrepublik Deutschland 26 Spezifische Grund- und Quellwasserförderung zur öffentlichen Wasserversorgung in der Bundes republik Deutschland 77 Potentiell durch Nitrateintrag gefährdete Grund- und Quellwasserförderung 88 Potentiell durch den Eintrag von Pestiziden gefährdete Grund- und Quellwasserförderung 99 Potentiell durch den Eintrag von Chlorkohlenwasser stoffen gefährdete Grund- und Quellwasserförderung 106