Überwachung von at risk -Gewässern im Saarland in einem online-monitoring Programm 4. Bericht, März 2009 Einzugsgebiet Blies

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1 Überwachung von at risk -Gewässern im Saarland in einem online-monitoring Programm 4. Bericht, März 2009 Einzugsgebiet Blies Dr. Christina Klein, Dipl. Geogr. Angelika Meyer, Prof. Dr. Horst P. Beck Universität des Saarlandes Institut für Anorganische und Analytische Chemie und Radiochemie Postfach Saarbrücken Tel.:

2 INHALT 1. EINLEITUNG ERGEBNISSE AUSBLICK ANHANG Abbildungen auf dem Titelblatt: Oben: Saar in Saarbrücken von der Alten Brücke flussabwärts (hohe Trübungsfrachten aus der Blies ) Mitte: Blies und Messcontainer an der Haseler Mühle

3 Wir möchten an dieser Stelle denjenigen recht herzlich danken, die uns während der letzten Jahre fachlich und praktisch bei der Durchführung des Projektes unterstützt haben: Herrn Walter Köppen vom Ministerium für Umwelt, Herrn Bernd Kammer, Herrn Dr. Stefan Schmidt und Herrn Dr. Hans Rainer Kirn und Herrn Ralf Franzen vom Landesamt für Umwelt - und Arbeitsschutz, Herrn Pöbl, Herrn Sänger und Herrn Freichel vom Landesamt für Umwelt- und Arbeitsschutz, Herrn Michael Klein vom Amt für Bauen und Umwelt der Gemeinde Nalbach, Herrn Stefan Adam von der ehem. Unteren Wasserbehörde in Saarlouis, Herrn Stefan Welsch und seinen Mitarbeitern von der Fa. Rupp in Diefflen, Frau Limbach und Herrn Buss vom Entsorgungsverband Saar, Herrn Groß, Herrn Gaup und Herrn Müller von der Kläranlage Orscholz, Familie Palmer aus Mettlach, Familie Emanuel aus Lebach Herrn Michael Schleppi aus Bexbach Familie Michel aus Habkirchen Frau Simane und den Mitarbeitern der Kläranlage Wellesweiler Den Mitarbeitern des Kulturparks Bliesbruck-Reinheim Herrn Keller und Herrn Schiller von den Stadtwerken Saarbrücken

4 1. Einleitung Online-Messungen, die in den letzten Jahren an einigen der nach der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) als at risk eingestuften Gewässern durchgeführt wurden (s. Abbildung 1-1), ergaben sehr unterschiedliche und überaus interessante Ergebnisse. Mit diesen Messungen war es möglich, zwischen punktuellen und diffusen Einträgen zu differenzieren und deren Eintragspfade zu ermitteln. Sie bildeten somit ein solides Werkzeug, nachhaltige Maßnahmenprogramme zu erstellen, die behördlichen Überwachungsprogramme zu ergänzen und die Messdaten zu interpretieren. Die im Folgenden dargestellte Saarlandkarte zeigt die Standorte, an denen bereits gemessen wurde (gelb), die noch verbleibenden Standorte (grün) und die Messstandorte des aktuellen Berichtszeitraumes (rot).. Abbildung 1-1: At risk -Wasserkörper im Saarland (Ministerium für Umwelt des Saarlandes). Standorte an Leuk, Theel , Standorte an Nied und Prims Standorte im aktuellen Berichtszeitraum im Einzugsgebiet der Blies , derzeitige Standorte an Köllerbach und Todbach Die aktuellen Messungen wurden alle im Einzugsgebiet der Blies durchgeführt. Die Blies entspringt im Nordosten des Saarlandes zwischen Gronig und Seelbach und entwässert auf einer Fließstrecke von ca. 100 km ein Gebiet von km 2. Sie mündet bei Saargemünd in die Saar. Gemäß der Bestandsaufnahme wurde die Blies in fünf Oberflächenwasserkörper eingeteilt (II-1 II- 5), die unterschiedlich bewertet wurden. Im Oberlauf (OWK II-5 und II-4) wird Talsperrenwasser aus dem Einzugsgebiet der Prims eingespült. In diesen Bereichen ist sie als not at risk eingestuft trotz erhöhter Nährstoffkonzentrationen v.a. von Ammonium und dem Zufluss belasteter Seitenbäche (wie Todbach, Allerbach, Selgenbach und Sulzbach). Im sich anschließenden Oberflächenwasserkörper OWK II-3 fließen weitere belastete Nebenbäche (Sinnerbach, Heinitzbach, Erlenbrunnenbach) zu, so dass dieser Bliesabschnitt als HMWB ( heavily modified water body ) bewertet wurde, jedoch mit der Prognose das dessen gutes ökologisches Potenzial bis 2015 erreicht werden kann. 1

5 Der flussabwärts gelegene Bliesabschnitt OWK II-2 wurde mit at risk eingestuft und weist eine erhöhte Nährstoffkonzentration auf. Auch hier fließen z.t. stark belastete Nebenbäche (wie z.b. der Erbach) zu. Der im Bereich der Mündung liegende Bliesabschnitt (OWK II-1) ist durch den Zufluss des Schwarzbaches stark beeinflusst und wurde insgesamt ebenfalls mit at-risk bewertet. Die mobilen Messstationen werden für jeweils ein Jahr an den zu untersuchenden Flüssen - möglichst nahe an ihrer Mündung bzw. vor dem Überschreiten der Landesgrenze -aufgestellt. Alle gewonnenen Messwerte wurden zusammen mit diesem Bericht an das Ministerium für Umwelt weitergeleitet. Zusätzlich wurden die Daten unter Berücksichtigung weiterer Informationen ausgewertet und zur Abschätzung der Herkunft der Gewässerverschmutzung herangezogen. Sie können so als Basis für die Planung und Umsetzung entsprechender Maßnahmen, va. hinsichtlich der Reduktion der diffusen Verschmutzung, dienen. 2. Ergebnisse In den folgenden Kapiteln werden einige signifikante Beobachtungen beschrieben, die während der letzten Monate mit Hilfe der mobilen Messstationen an der Blies an der Haseler Mühle, in Wellesweiler und Reinheim, sowie am Mandelbach, einem Nebenbach der Blies, in Habkirchen gewonnen werden konnten. Zusätzlich zu den kontinuierlich erhobenen Messgrößen werden auch weitere Parameter zur Interpretation herangezogen, die im Rahmen der analytischen Qualitätssicherung etwa alle 10 Tage in einer Vergleichsprobe 1 aus dem Probentopf jeder Messstation entnommen und im Labor analysiert wurden (z.b. Gesamt-Stickstoff und Nitrit). Es wurden folgende Messungen während der angegebenen Zeiträume durchgeführt: An der Blies in Wellesweiler (Koordinaten: R H , OWK II-3, Abbildungen 4-3 bis 4-6 im Anhang) wurden vom bis Online-Messungen von Nitrat und Ammonium-N 2 durchgeführt, sowie vom bis mit Hilfe des automatischen Probenehmers Tagesmischproben (drei Proben pro Tag) gezogen und in diesen ph-wert, Leitfähigkeit, Ammonium-N, Gesamtstickstoff, Nitrit, ortho- und Gesamt-Phosphat und TOC ermittelt (s. Tabelle 2-2). Auf die Messung von Sauerstoff wurde aufgrund des eingeschränkten Aussagegehaltes in den Mischproben verzichtet. An der Blies an der Haseler Mühle (Koordinaten: R H , OWK II-3, s. Abbildungen 4-1, 4-5 und 4-7 und Tabelle 4-1 im Anhang) wurden vom bis Online-Messungen von Sauerstoff, ph-wert, Leitfähigkeit, Wassertemperatur, Trübung, Nitrat, Ammonium-N 2, ortho- und Gesamt-Phosphat und TOC, und etwa alle 10 Tage Labor-Messungen von Gesamtstickstoff und Nitrit durchgeführt (s. Tabelle 2-1). An der Blies in Reinheim (Koordinaten: R H , OWK II-1, s. Abbildungen 4-1, 4-8 und 4-9 und Tabelle 4-1 im Anhang) wurden vom bis Online- Messungen von Sauerstoff, ph-wert, Leitfähigkeit, Wassertemperatur, Nitrat, Ammonium-N 2, ortho- und Gesamt-Phosphat, TOC, SAK und Trübung sowie etwa alle 10 Tage Labor- Messungen von Gesamtstickstoff und Nitrit durchgeführt (s. Tabelle 2-3). Am Mandelbach in Habkirchen (Koordinaten: R H , OWK II-1.1, s. Abbildungen 4-2, 4-10 und 4-11 und Tabelle 4-2 im Anhang) wurden vom bis Online-Messungen von Sauerstoff, ph-wert, Leitfähigkeit und Nitrat, und etwa alle 10 Tage Labor-Messungen von Ammonium-N 2, Gesamtstickstoff, Nitrit, ortho- und Gesamt-Phosphat und TOC durchgeführt (s. Tabelle 2-4). 1 Die Ergebnisse werden mit den online ermittelten Werten verglichen, um die Funktionalität der einzelnen Messgeräte und des gesamtes Systems zu gewährleisten. Darüber hinaus wurden Proben aus dem Fluss und dem Probentopf verglichen, um sicher zu stellen, dass das Probengut durch den Transport nicht verändert wird. 2 Da Ammonium von uns online und im Labor als Ammonium-Stickstoff (NH 4 -N) ermittelt wird, werden die Ammonium-Gehalte in Text und Abbildungen als Ammonium-Stickstoff (NH 4 -N) dargestellt. Um allerdings eine direkte Vergleichbarkeit mit den entsprechenden Daten von Ministerium und LUA zu ermöglichen, werden die Ammonium-Gehalte im Fazit im Text und in den Tabellen als Ammonium (NH 4 ) beschrieben. 2

6 Zusätzlich wurde ein weiterer Messcontainer zur Ermittlung von Schwermetallgehalten (Nickel, Blei, Cadmium, Zink und Kupfer) konzipiert und an der Blies in Ingweiler (Koordinaten: R H , OWK II-2, s. Abbildungen 4-12 und 4-13 im Anhang) eingesetzt. Alle erfassten Online-Daten wurden dem Ministerium für Umwelt gleichzeitig mit diesem Bericht in evaluierter Form als Fünfminutenwerte, Stundenmittelwerte, Tagesmittelwerte, Tagesminima und Tagesmaxima übergeben. Den im folgenden dargestellten Abbildungen liegen - soweit nicht anders vermerkt - die Stundenmittelwerte der erhobenen Messdaten zugrunde, da sich diese direkt mit den vom Landesamt für Umwelt- und Arbeitsschutz des Saarlandes (LUA) zur Verfügung gestellten Stundenmittelwerten der Abflüsse sowie der Stundensummen der Niederschläge vergleichen lassen und zudem ein hoch aufgelöstes Bild der Konzentrationsverläufe wiedergeben. Zur Interpretation der Messdaten der einzelnen Standorte wurden die Daten der folgenden Pegel- und Wetterstationen des LUA herangezogen Blies an der Haseler Mühle und in Wellesweiler: Abflussmengen der Pegelstation in Neunkirchen, Niederschlagsdaten der Wetterstation in Wellesweiler. Blies in Reinheim: Abflussmengen der Pegelstation in Reinheim, Niederschlagsdaten der Wetterstation in Wolfersheim. Mandelbach in Habkirchen: Niederschlagsdaten der Wetterstation in Wolfersheim (derzeit gibt es keine Pegelstation am Mandelbach) Blies in Ingweiler: Niederschlagsdaten der Wetterstation in Homburg und Ablussmengen der Pegelstation in Neunkirchen (nur eingeschränkt repräsentativ für diesen Standort und deshalb nicht zur Frachtbestimmung einsetzbar). 3

7 Generell lässt sich feststellen, dass die beiden Haupt-Messstandorte, der Haseler Mühle im Mittellauf und Reinheim am Unterlauf der Blies sehr deutliche Unterschiede aufweisen. Bemerkenswert ist dabei, dass die Blies im Mittellauf eher die Charakteristika des Unterlaufes aufweist. Obwohl in der Regel in einem Fließgewässer die Temperaturen von der Quelle zur Mündung hin ansteigen 3, liegen die im Mittellauf der Blies gemessenen Wassertemperaturen zu jeder Jahreszeit über den in Reinheim erfassten Werten (s. Abbildung 2-1). Die durchschnittliche Temperatur beläuft sich an der Haseler Mühle auf 13,6 C, in Reinheim dagegen lediglich auf 11 C (vgl. Tabellen 2-1 und 2-3). Abbildung 2-1: Vergleich der Wassertemperaturen und deren Differenz über den gesamten Untersuchungszeitraum (Stationen Haseler Mühle und Reinheim) (Zeitversatz: 24h) In Folge dessen ist der durchschnittliche Sauerstoffgehalt in Reinheim höher als an der Haseler Mühle, die einzelnen Tagesverläufe zeigen an der Haseler Mühle jedoch deutlich größere Schwankungen. In Abbildung 2-2 sind die Tagesverläufe der Sauerstoffkonzentrationen in Abhängigkeit der Wassertemperaturen an beiden Standorten für einige Tage im Mai 2008 vergleichend dargestellt. Dabei zeigen sich neben den o.g. höheren Temperaturen an der Haseler Mühle auch die im Vergleich zum Standort Reinheim wesentlich größeren Amplituden im Tagesverlauf der Sauerstoffkonzentrationen. Diese Sauerstoffschwankungen entstehen bei erhöhter Photosynthese während der Sommermonate, wobei tagsüber durch die Grünpflanzen Sauerstoff produziert, nachts hingegen veratmet wird. Dies lässt auf den Grad der Eutrophierung schließen: je höher die Eutrophierung an einem Gewässerabschnitt, desto größer die Schwankungen von Sauerstoffübersättigung und -zehrung. 3 Dies äußert sich auch in den Orientierungswerten für die Wassertemperatur je nach Fließgewässertyp: für den Gewässertyp 5.1. (Haseler Mühle) ist ein Maximalwert von 21,5 C gefordert, für den Gewässertyp 9.2 (Reinheim) ein Maximalwert von 25 C 4

8 Abbildung 2-2: Sauerstoffverlauf in Abhängigkeit von der Wassertemperatur (Stationen Haseler Mühle und Reinheim) ( Mai 2008) Unterschiedliche Faktoren sind für diese Phänomene verantwortlich: Aufgrund der Nähe der Haseler Mühle zum Kraftwerk Bexbach kann angenommen werden, dass dieser Standort von den rückgeführten Kühlwässern des Kraftwerkes beeinflusst wird und es so zur Erhöhung der Wassertemperatur kommt. Da die Blies in diesem Bereich zudem eine mäßige bis schlechte Struktur aufweist, hat das Gewässer kaum die Möglichkeit, durch Mäandrieren oder Turbulenzen Sauerstoff aus der Luft aufzunehmen oder die Wassertemperatur zu regulieren. Des Weiteren kann am Standort Haseler Mühle von einer verstärkten Eutrophierung ausgegangen werden. Dieser Abschnitt der Blies ist in hohem Maße von den Abläufen kommunaler (und weniger industrieller) Kläranlagen, welche auch über Nebenbäche wie den Todbach eingetragen werden, beeinträchtigt. Als besonders negativ erweist sich dieser Zustand v.a. dann, wenn während des Sommers (bei hohen Wassertemperaturen und intensivem Pflanzenwuchs) durch den Eintrag von Trübstoffen im Gewässer wenig Licht für die Photosynthese zur Verfügung steht. Bei dem über Tage anhaltenden Lichtdefizit veratmen die Pflanzen zusätzlich sehr viel Sauerstoff, so dass es zu lang andauernden Phasen von Sauerstoffunterversorgung kommen kann. Diese können durch den Abbau von evtl. eingetragenen organischen Belastungen zusätzlich verschärft werden. Die Abbildung 2-3 gibt den Verlauf der Sauerstoffkonzentration über die ersten Tage im Juni 2008 wider. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Sauerstoffgehalt sich während dieses Zeitraumes fast immer unter dem Orientierungswert von 7 mg/l bewegt. Besonders gravierend wirken sich die hohen Trübungsfrachten aus, welche mit dem ersten Abflussereignis ins Gewässer gelangen oder dort mobilisiert werden 4. Die Dauer der Eintrübung des Wassers zieht ein drastisches Absinken des Sauerstoffgehaltes nach sich. 4 Die Messbereichsobergrenze der Trübungssonde beträgt 100 FNU, daher können höhere Gehalte nicht mehr erfasst werden, so dass lediglich ein Wert von 100 FNU aufgezeichnet wird. 5

9 Abbildung 2-3: Sauerstoff, Wassertemperatur und Trübung (Station Haseler Mühle) und Abfluss (Pegel Neunkirchen) (01. bis 09. Juni 2008) Darüber hinaus zeigen sich bei Trockenwetter zyklische Schwankungen von Ammonium-N und ortho- Phosphat, welche wiederum auf eine Belastung aus Kläranlagen schließen lassen (s. Abbildung 2-4) Abbildung 2-4: Ammonium-N, ortho- und Gesamt-Phosphat und TOC (Station Haseler Mühle) sowie Abfluss (Pegel Neunkirchen) (15. bis 29. Dezember 2007) 6

10 Zudem deutet die gelegentlich zu beobachtende Korrelation der Ammonium-N- und der ortho- Phosphat-Konzentrationen darauf hin, dass beide Parameter hauptsächlich über dieselben Einleitungen (Kläranlagenabläufe) in das Gewässer gelangen (s. Abbildung 2-5). Abbildung 2-5: Korrelation zwischen Ammonium-N und ortho-phosphat (Station Haseler Mühle) (Februar 2008) Um die Herkunft dieser Einträge besser eingrenzen zu können, wurde im August 2008 ein automatischer Probenehmer mit online-messgeräten für Ammonium-N und Nitrat auf der Kläranlage in Wellesweiler aufgestellt (oberhalb des Standortes Haseler Mühle, s. auch Abbildung 4-5 und 4-7 im Anhang). Die Entnahme der Probe erfolgte dabei vor dem Auslauf der Kläranlage. Der Vergleich der Messungen in Wellesweiler und an der Haseler Mühle zeigte dabei generell eine Erhöhung der Konzentrationen im Flussverlauf (s. Abbildung 2-6). 7

11 Abbildung 2-6: Ammonium-N (Stationen Wellesweiler und Haseler Mühle) (November 2008) Während Trockenwetter lassen sich auch hier die oben beschriebenen Tagesschwankungen (mit Maximalkonzentrationen während der Abendstunden) erkennen, welche vor der Kläranlage in Wellesweiler nicht zu sehen sind (s. Abbildung 2-7) Abbildung 2-7: Ammonium-N-Konzentrationen und deren Differenzen (Stationen Wellesweiler und Haseler Mühle) sowie Pegel (Station Neunkirchen) ( November 2008) 8

12 Die tageszeitlichen Zyklen sind somit auch deutlich in der Differenzkurve der Ammonium-N-Gehalte zu erkennen. Die maximalen Konzentrationsunterschiede, die sich durch diese Ammoniumeinträge ergeben, liegen bei ca. 0,3 mg/l Ammonium-Stickstoff. Allerdings muss betont werden, dass einige größerer Belastungsstöße auch vor der Kläranlage beobachtet werden konnten und daher oberhalb des Standortes Wellesweiler in das Gewässer gelangen. Dies können vor allem Einträge aus Regenüberläufen sein, die sich durch ein sprunghaftes Ansteigen der Ammonium-N- und ortho-phosphat-konzentrationen nach Regenereignissen auszeichnen. Im Gegensatz dazu lassen sich am Standort in Reinheim weniger Einflüsse aus kommunalen oder industriellen Einleitungen feststellen, obwohl einige Ortslagen im Bereich der unteren Blies noch nicht an die Abwasserentsorgung angeschlossen sind. Daher zeigen sich gelegentlich nach stärkeren Regenfällen Stoßbelastungen aus Regenüberlaufbauwerken, bei denen Ammonium-N und ortho-phosphat ansteigen, wo hingegen Nitrat verdünnt wird (s. Abbildung 2-8). Abbildung 2-8: Ammonium-N, Nitrat, ortho- und Gesamt-Phosphat (Station Reinheim), Abfluss (Pegel Reinheim), Niederschläge (Wetterstation Wolfersheim) (01. bis 12. Januar 2008) Insgesamt macht sich im Unterlauf der Blies gerade im Hinblick auf Wassertemperaturen und Sauerstoffgehalt der Zulauf des Schwarzbaches bemerkbar. Dieser liefert in Höhe Einöd etwa zwei Drittel des Abflusses der Blies 5 und weist auch in der warmen Jahreszeit geringe Temperaturen und eine gute Sauerstoffversorgung auf (im Mittel: 10,7 C und 10,9 mg/l Sauerstoff; QUELLE: Messungen des LUA von 2005 bis 2007). Allerdings lassen sich im Unterlauf der Blies z.t. gravierende Einträge aus diffusen Belastungsquellen beobachten. In der Abbildung 2-9 ist deutlich erkennbar, welche Mengen an Partikel gebundenen Phosphaten während einiger Abflussereignisse innerhalb weniger Tage durch Oberflächenabfluss in das Gewässer eingespült bzw. auch im Gewässer selbst mobilisiert werden. Neben der hydraulischen Belastung bedeuten solche Einträge und Mobilisierungen eine starke Beeinträchtigung für das Ökosystem. 5 MQ der Blies in Neunkirchen (ohne Schwarzbach): 4,68 m 3 /s; MQ des Schwarzbaches in Einöd: 10,4m 3 /s; QUELLE: LUA 9

13 Abbildung 2-9: Gesamt-, ortho- und Partikel gebundenes Phosphat sowie Trübung (Station Reinheim) (28. Mai bis 09. Juni 2008) Auswaschungen von Nitrat lassen sich hingegen weniger feststellen. Der Zeitversatz der Abfluss- und der Nitratkonzentrationsspitze, der den Eintrag von Nitrat über Zwischenabfluss (Interflow) kennzeichnen, sind eher selten zu beobachten. In den meisten Fällen wird Nitrat beim Ansteigen der Wassermenge verdünnt. In der Abbildung 2-10 sind sowohl ein Interflow-Eintrag mit vorhergehender Verdünnung (Anfang November) als auch die Verdünnung des Nitratgehaltes (Ende November) dargestellt. 10

14 Abbildung 2-10: Nitratkonzentration (Station Reinheim) und Abfluss (Pegel Reinheim) (26. Oktober bis 26. November 2008) Aufgrund der hohen Wassermengen steigt jedoch die Menge an transportiertem Nitrat, also die Nitrat- Fracht, bei solchen Ereignissen stark an (s. Abbildung 2-11). Abbildung 2-11: Nitratfracht (Station Reinheim)und Abfluss (Pegel Reinheim) ( bis ) Und obgleich die mittlere Nitratkonzentration an der Haseler Mühle und in Reinheim in etwa gleich hoch sind (14,2 mg/l NO 3 und 15,2 mg/l NO 3 ), so liegt aufgrund des wesentlich höheren Abflusses die mittlere Nitratfracht in Reinheim mit 234 g/s um ein Vierfaches über der an der Haseler Mühle ermittelten Fracht von 61 g/s. Ähnliches gilt auch für TOC und Phosphat (s. Tabelle n 2-5 und 2-6). 11

15 Ebenso wie das untere Einzugsgebiet der Blies weist auch das Einzugsgebiet des Mandelbaches einen großen Anteil an landwirtschaftlich genutzter Fläche auf. An der Messstation in Habkirchen zeigen sich jedoch über den gesamten Messzeitraum deutliche Nitratauswaschungen. Da am Mandelbach derzeit noch keine Abflusswerte erhoben werden, wurde zur Abschätzung der Auswaschungen neben den Niederschlagsdaten der Wetterstation Wolfersheim auch die Leitfähigkeit als Referenzparameter herangezogen. Letztere nimmt wegen des kalkhaltigen Untergrundes hohe Werte an, wird aber durch Niederschläge stark verdünnt, so dass sich sehr große Schwankungen ergeben. In den Abbildungen 2-12 und 2-13 sind zwei solcher Auswaschungsereignisse beispielhaft dargestellt. Abbildung 2-12: Nitrat und Leitfähigkeit (Station Habkirchen) und Niederschläge (Wetterstation Wolfersweiler) ( Juli 2008) Abbildung 2-13: Nitrat und Leitfähigkeit (Station Habkirchen) und Niederschläge (Wetterstation Wolfersweiler) ( Oktober 2008) 12

16 Während dieser Auswaschungsphasen können Konzentrationsspitzen von bis zu 40 mg/l Nitrat auftreten. Die verursachenden Niederschlagsmaxima liegen zeitlich deutlich vor den auftretenden Nitratmaxima. Hierbei kommt es häufig auch zu einer Abnahme der Sauerstoffgehalte und somit zu Sauerstoffdefiziten (s. Abbildung 2-14). Abbildung 2-14: Nitrat Leitfähigkeit und Sauerstoff (Station Habkirchen) sowie Niederschläge (Wetterstation Wolfersweiler) (Juli 2008) Minimalwerte der Nitratkonzentration (< 10 mg/l) wurden im Frühjahr in Stichprobenmessungen festgestellt, diese geringen Werte wurden auch durch Messungen des LUA im März der Jahre 2002 und 2007 bestätigt. In den Sommer- und Herbstmonaten liegen die Gehalte an Nitrat deutlich höher und ergeben eine mittlere Belastung von 23 mg/l. Da die online-messungen während der Sommerund Herbstmonate durchgeführt wurden, kann davon ausgegangen werden, dass der berechnete Nitrat- Mittelwert etwas über dem eigentlichen Jahresmittlewert liegt. Im Beobachtungszeitraum konnten keine ausgeprägten Sauerstoffübersättigungen festgestellt werden. Meist bewegten sich die Sauerstoffwerte knapp unterhalb der Sättigungskurve (s. Abbildung 2-15 und 2-16), so dass die Photosyntheseaktivität als eher gering einzuschätzen ist. Zu starken Sauerstoffdefiziten kam es jedoch durch den Eintrag Sauerstoff zehrender Stoffe im Oktober 2008 (s. Abbildung 2-15). 13

17 Abbildung 2-15: Sauerstoffkonzentration gegen Wassertemperatur und Sauerstoffsättigung bei Normaldruck (Station Habkirchen) (Oktober 2008) Abbildung 2-16: Sauerstoffkonzentration gegen Wassertemperatur und Sauerstoffsättigung bei Normaldruck (Station Habkirchen) (November 2008) Die online Messungen wurden durch Labormessungen ergänzt. Hierbei zeigte sich, dass vor allem die Phosphatgehalte sehr hoch sind. Bereits die gemessenen Minima liegen um mehr als das Zehnfache über den geforderten Orientierungswerten. Da dabei auch der Anteil an ortho-phosphat sehr hoch ist, kann am Mandelbach neben der Belastung aus diffusen Quellen auch von einer Beeinträchtigung des Gewässers durch häusliche Abwässer ausgegangen werden. 14

18 Fazit Während des gesamten Untersuchungszeittraumes konnten immer wieder interessante Phänomene beobachtete werden. Generell kann gesagt werden, dass Nitrat, TOC und Phosphat an allen Standorten die Orientierungswerte für einen guten ökologischen Zustand überschreiten. Am Standort Haseler Mühle liegen alle erhobenen Werte an Gesamt-Phosphor, fast alle Gehalte von ortho-phosphat sowie drei Viertel der TOC-, 78% der Nitrat- und 20 % der Ammonium-Messungen über den Orientierungswerten. Zudem werden der geforderte Mindestgehalt von Sauerstoff in 22% der Messungen unter- und der Maximalwert der Wassertemperatur in 10 % der Werte überschritten. Für den Standort Reinheim gelten für TOC, Ammonium und Phosphat annähernd dieselben Angaben. Lediglich die Maximalwerte für Gesamt-Phosphat liegen deutlich über denen an der Haseler Mühle, da bei starken Regenereignissen sehr viel an Partikel gebundenem Phosphat eingetragen wird. Im Gegensatz zum flussaufwärts gelegenen Standort überschreiten hier allerdings 99% der Nitratmessungen den Orientierungswert von 11 mg/l Nitrat. Hingegen sind Sauerstoffgehalte und Wassertemperaturen äußerst zufriedenstellend. Auch im Mandelbach in Habkirchen bewegen sich die Nitratkonzentrationen fast durchgehend über dem Orientierungswert. Zudem mussten bei den Laboranalysen grundsätzlich sehr hohe Belastungen von Gesamt-Phosphor und ortho-phosphat festgestellt werden. Obgleich die Ammonium-Messungen keine Überschreitung des Orientierungswertes ergaben, zeigen sich in den ortho-phosphat- Belastungen die Einflüsse aus kommunalen Kläranlagen bzw. ungeklärten häuslichen Abwässern im Mandelbach. Die erhobenen Messdaten zeigen eindeutig ein Gefährdungspotential bei: Nitrat, Ammonium, Nitrit Gesamt-Stickstoff, TOC sowie ortho- und Gesamt-Phosphat im mittleren und unteren Bliesverlauf. Allerdings wurde an keinem Standort der Grenzwert der Nitratrichtlinie von 50 mg/l Nitrat überschritten. Vor allem im Bereich der mittleren Blies zeigen sich aufgrund der Einleitungen kommunaler Abwässer starke Eutrophierungserscheinungen und damit verbundene Sauerstoffdefizite, sowie die thermische Belastung des Kraftwerkes in Bexbach. Im Unterlauf überwiegt der Einfluss diffuser Einträge. Im Flussverlauf kommt es so insgesamt zu einem sehr hohen Stofftransport am Standort in Reinheim, der sich durchschnittlich auf über 3600 t organischen Kohlenstoff und 140 t Phosphor sowie über 1800 t Stickstoff beläuft (s. Tabelle 2-6). (Dies ergibt rechnerisch eine durchschnittliche jährliche Stickstofffracht aus Nitrat und Ammonium von ca t. Hinzu kommen - vermutlich in deutlich geringeren Mengen Stickstoff aus Nitrit und organischen Stickstoff-Verbindungen.). Tabelle 2-1: Mittel, Minima und Maxima der Stundemittelwerte der Blies an der Haseler Mühle vom bis und Orientierungswerte für den Guten Ökologischen Zustand und Nitrat- Richtlinie gemäß Datenblatt Umweltziele/Bewirtschaftungsziele (Blies Neunkirchen, Gewässertyp 5.1) NO 3 NO 2 NH 4 N ges PO 4 -P P ges TOC Mittelwert 14,2 0,34 0,25 2,8 0,22 0,28 6 Minimum 6 0,13 < 0,03 6 2,1 0,07 0,12 3,4 Maximum 28,3 0,59 > 2,58 7 4,2 0,75 0,99 21,5 Orientierungswert 11 0,3 0,4 3 0,07 0,1 5 Nitrat-Richtlinie 50 O 2 ph- Wert Leitfähigkeit (µs/cm) Temperatur ( C) Mittelwert 8,9 7, ,6 Minimum 0,1 6, ,1 Maximum 14 8, ,1 Orientierungswert > 7 6,5 8,5 < 1000 < 21,5 Alle Parameter außer Nitrit und Gesamt-Stickstoff wurden online ermittelt (grau unterlegt). Nitrit und Gesamt-Stickstoff wurden etwa alle 10 Tage im Labor bestimmt. 6 Die Messbereichsuntergrenze des eingesetzten online Messgerätes beläuft sich auf 0,02 mg/l NH 4 -N 7 Die Messbereichsobergrenze des eingesetzten online Messgerätes beläuft sich auf 2 mg/l NH 4 -N (2,58 mg/l NH 4 ). Es ist anzunehmen, dass das Maximum für Ammonium an beiden Standorten über diesem Wert liegt. 15

19 Tabelle 2-2: Mittel, Minima und Maxima der Stundemittelwerte der Blies in Wellesweiler vom bis und Orientierungswerte für den Guten Ökologischen Zustand und Nitrat- Richtlinie gemäß Datenblatt Umweltziele/Bewirtschaftungsziele (Blies Neunkirchen, Gewässertyp 5.1) NO 3 NO 2 NH 4 N ges PO 4 -P P ges TOC Mittelwert 12,2 0,08 0,14 2,0 0,23 0,34 3,4 Minimum 8,5 0,03 < 0,03 6 1,3 0,11 0,20 2,2 Maximum 19,6 0,21 3,45 3,1 0,38 0,65 5,2 Orientierungswert 11 0,3 0,4 3 0,07 0,1 5 Nitrat-Richtlinie 50 ph-wert Leitfähigkeit (µs/cm) Mittelwert 8, Minimum 7, Maximum 8, Orientierungswert 6,5 8,5 < 1000 Ammonium und Nitrat wurden online ermittelt (grau unterlegt). Die übrigen Parameter wurden aus den automatisch gezogenen Proben (8 Stunden-Mischproben) wöchentlich im Labor bestimmt. Tabelle 2-3: Mittel, Minima und Maxima der Stundemittelwerte der Blies in Reinheim vom bis und Orientierungswerte für den Guten Ökologischen Zustand und Nitrat-Richtlinie gemäß Datenblatt Umweltziele/Bewirtschaftungsziele (Blies Reinheim, Gewässertyp 9.2) NO 3 NO 2 NH 4 N ges PO 4 -P P ges TOC Mittelwert 15,2 0,18 0,22 2,9 0,18 0,25 5 Minimum 8,2 0,09 < 0,03 6 1,8 0,03 0,14 1,6 Maximum 20,5 0,29 > 2,58 7 3,6 0,71 2,52 25 Orientierungswert 11 0,3 0,4 3 0,07 0,1 7 Nitrat-Richtlinie 50 O 2 ph- Wert Leitfähigkeit (µs/cm) Temperatur ( C) Mittelwert 10,0 7, ,0 Minimum 4,1 6, ,80 Maximum 13,1 8, ,5 Orientierungswert > 7 6,5 8,5 < 1000 < 25 Alle Parameter außer Nitrit und Gesamt-Stickstoff wurden online ermittelt (grau unterlegt). Nitrit und Gesamt-Stickstoff wurden etwa alle 10 Tage im Labor bestimmt. Tabelle 2-4: Mittel, Minima und Maxima der Stundemittelwerte des Mandelbaches in Habkirchen vom bis und Orientierungswerte für den Guten Ökologischen Zustand und Nitrat- Richtlinie gemäß Datenblatt Umweltziele/Bewirtschaftungsziele (Mandelbach Gewässertyp 7) NO 3 NO 2 NH 4 N ges PO 4 -P P ges TOC Mittelwert 23,1 0,10 0,08 3,7 0,54 0,66 4,9 Minimum 10,5 0,01 0,01 1,7 0,16 0,24 2,5 Maximum 39,2 0,38 0,20 7,4 0,91 1,1 8,2 Orientierungswert 11 0,3 0,4 3 0,07 0,1 5 Nitrat-Richtlinie 50 O 2 ph- Wert Leitfähigkeit (µs/cm) Temperatur ( C) Mittelwert 9,3 8, ,6 Minimum 1,8 7, ,1 Maximum 13,2 8, ,1 Orientierungswert > 7 6,5 8,5 < 1000 < 20 Nitrat, ph-wert, Sauerstoff, Leitfähigkeit und Temperatur wurden online ermittelt (grau unterlegt), die übrigen Parameter wurden etwa alle 10 Tage im Labor bestimmt. 16

20 Tabelle 2-5: Mittel, Minima und Maxima der Stundemittelwerte der Frachten der Blies an der Haseler Mühle vom bis Fracht NO 3 NH 4 PO 4 -P P ges TOC Mittelwert 61 g/s 0,90 g/s 0,72 g/s 1,0 g/s 26,2 g/s Minimum 9,6 g/s 0,02 g/s 0,16 g/s 0,2 g/s 4,8 g/s Maximum 880 g/s 31,4 g/s 15,4 g/s 34,6 g/s 963 g/s Durchschnittliche Gesamtfracht im Jahr 1923 t/a 28,2 t/a 22,6 t/a 32,6 t/a 826 t/a Dies ergibt rechnerisch eine durchschnittliche jährliche Stickstofffracht aus Nitrat und Ammonium von ca. 456 t. Hinzu kommen - vermutlich in deutlich geringeren Mengen Stickstoff aus Nitrit und organischen Stickstoff-Verbindungen. Tabelle 2-6: Mittel, Minima und Maxima der Stundemittelwerte der Frachten der Blies in Reinheim vom bis Fracht NO 3 NH 4 PO 4 -P P ges TOC Mittelwert 234 g/s 3,6 g/s 2,8 g/s 4,5 g/s 114 g/s Minimum 34,9 g/s 0,13 g/s 0,41 g/s 0,61 g/s 0,10 g/s Maximum 1125 g/s 38,1 g/s 36,2 g/s 77,4 g/s 1652 g/s Durchschnittliche Gesamtfracht im Jahr 7676 t/a 113 t/a 89 t/a 140 t/a 3621 t/a Dies ergibt rechnerisch eine durchschnittliche jährliche Stickstofffracht aus Nitrat und Ammonium von ca t. Hinzu kommen - vermutlich in deutlich geringeren Mengen Stickstoff aus Nitrit und organischen Stickstoff-Verbindungen. 3. Ausblick Zur Überwachung der Schwermetallgehalte in der Blies wird der entsprechende Messcontainer zunächst noch an der Blies in Ingweiler verbleiben, da an diesem Standort bisher einige vielversprechende Beobachtungen gemacht werden konnten. Die beiden großen Messstationen wurden Ende Dezember 2008 umgestellt. Die Messstation Alpha befindet sich etwa 1,5 km vor der Mündung am Köllerbach in Völklingen, die Station Beta wurde am Todbach, 500 m vor dessen Mündung in die Blies in St. Wendel installiert. Beide Stationen befinden sich dort jeweils in unmittelbarer Nähe der entsprechenden Pegelstationen des LUA. Eine Beprobung entlang der beiden Flussverläufe ergab bereits erste Hinweise auf problematische Einleitungen. Die beiden kleineren Messstationen werden, sobald sinnvolle Standorte gefunden sind, an die Problemstellungen angepasst und an den Seitenbächen bzw. den Mittel- bzw. Oberläufen von Köllerbach und Todbach zum Einsatz kommen. 17

21 4. Anhang NH 4 + -N ph LF Temp O 2 Probenehmer Tisch Pumpe Kontroll einheit Daten logger NO x - Trüb. SAK o-po P Homoge nisator TOC Abbildung 4-1: Schematische Darstellung der Messcontainer Alpha und Beta Tabelle 4-1: Messparameter in den Messcontainern Alpha und Beta Parameter Messbereich Messprinzip ph-wert 2 14 elektrochemisch Sauerstoff gelöst (O 2 ) 0 20 mg/l optisch (Lumineszenz) Leitfähigkeit µs/cm elektrochem./konduktometrisch Wassertemperatur 0 50 C Nitrat (NO 3 bzw. NO x -N) 0,1 100 mg/l direkte Absorption (UV-Bereich) Ammonium als NH 4 -N 0,02 2 mg/l photometrisch Gesamt Phosphor (P ) ges und 0,02 5 mg/l photometrisch ortho-phosphat (PO 4 -P) 0,02 5 mg/l photometrisch Trübung FNU nephelometrisch Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) 0,1 100 mg/l Austreibmethode Spektraler Absorptionskoeffizient (SAK) m -1 direkte Absorption bei 254nm 18

22 Abbildung 4-2: Schematische Darstellung des Solarcontainers Tabelle 4-2: Messparameter im Solarcontainer Parameter Messbereich Messprinzip ph-wwert 2 14 elektrochemisch Sauerstoff gelöst (O 2 ) 0 20 mg/l Optisch (Lumineszenz) Leitfähigkeit µs/cm elektrochem./konduktometrisch Nitrat (NO 3 bzw. NO x -N) 0,1 100 mg/l optisch Wassertemperatur 0 50 C Abbildung 4-3: Probenahmeschrank mit Probentopf zur Online-Messung von Nitrat und automatischen Probenehmer 19

23 Abbildung 4-4: Ammonium-Analysator (innen) und Membran Wellesweiler Abbildung 4-5: Messstandorte an der Blies in Wellesweiler (gelb) und an der Haseler Mühle (rot) 20

24 Abbildung 4-6: Messstandort an der Blies in Wellesweiler (vor dem Ablauf der Kläranlage) Abbildung 4-7: Messstandort an der Blies an der Haseler Mühle 21

25 Abbildung 4-8: Messstandort an der Blies in Reinheim Abbildung 4-9: Messstandort (rot) und Pegelstation (blau) an der Blies in Reinheim 22

26 Abbildung 4-10: Messstandort am Mandelbach Habkirchen Abbildung 4-11: Messstandort am Mandelbach Habkirchen 23

27 Abbildung 4-12: Messstandort an der Blies in Ingweiler zur Messung der Schwermetalle Abbildung 4-13: Messstandort an der Blies in Ingweiler zur Bestimmung der Schwermetalle 24