Überwachung von Fließgewässern im Saarland in einem online-monitoring Programm. Seffersbach. Oktober 2016 bis April 2017

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1 0 Überwachung von Fließgewässern im Saarland in einem online-monitoring Programm Seffersbach Oktober 2016 bis April 2017 Dipl.-Geogr. Angelika Meyer, Dipl.-Ing. (FH) Elisabeth Fünfrocken, Prof. Dr. Horst P. Beck, Prof. Dr. K. Hegetschweiler Universität des Saarlandes Institut für Anorganische und Analytische Chemie Postfach Saarbrücken Tel.: Im Auftrag des Ministeriums für Umwelt und Verbraucherschutz, Referat E / 2 Wasser und Abwasser

2 INHALT 1. EINLEITUNG 6 2. GRUNDLAGEN TECHNISCHE GRUNDLAGEN UNTERSUCHUNGSRAUM UND STANDORTE 9 3. ERGEBNISSE UND DISKUSSION NÄHRSTOFFE CHEMISCH-PHYSIKALISCHE MESSGRÖßEN ERGEBNISSE DER MANUELLEN BEPROBUNGEN DURCH DIE BEHÖRDE TABELLARISCHE ÜBERSICHT ZUSAMMENFASSUNG LITERATUR ANHANG 45 1

3 VERZEICHNIS DER ABBILDUNGEN UND TABELLEN Abbildung 1-1: Standorte der Messstationen (Quelle: MUV) Abbildung 2.1-1: Schematische Darstellung einer mobilen Messstation Abbildung 2.2-1: Einzugsgebiet des Seffersbaches (Maßstab ca. 1: , Quelle: MUV) Abbildung 2.2-2: Standort der Messstation in Bachem (Maßstab ca. 1:15.000; Quelle: Zora) Abbildung 2.2-3: Standorte der Messstationen in Merzig und Mündung des Seffersbaches in die Saar sowie Lage des Pegels in Merzig (Maßstab ca. 1:9.000; Quelle: Zora) Abbildung 3.1-1: Einträge von Ammonium, TOC und Phosphor bei Abschlägen (Station Bachem), Abfluss (berechnet für Bachem), (8. bis 19. November 2016) Abbildung 3.1-2: Einträge von Ammonium, TOC und Phosphor und Sauerstoff-Gehalte bei Abschlägen (Station Merzig), Abfluss (berechnet für Merzig), (30. Januar bis 12. Februar 2017) Abbildung 3.1-3: Einträge von Ammonium, TOC und Phosphor bei Abschlägen (Stationen Bachem und Merzig) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (10. bis 20. November 2016) Abbildung 3.1-4: Einträge von Ammonium und Phosphor aus dem Regenüberlaufbauwerk am Ritzerbach sowie Sauerstoff-Gehalt (Station Merzig), Abfluss (berechnet für Mündung), (17. Dezember 2016 bis 8. Januar 2017) Abbildung 3.1-5: berechnete Ammoniak-Konzentrationen, Gehalte an Ammonium-N sowie Temperatur und ph-wert (Station Merzig), (17. Dezember 2016 bis 8. Januar 2017) Abbildung 3.1-6: Einträge von Ammonium und Phosphor aus Punktquellen sowie von TOC und Trübung aus Punkt- und diffusen Quellen (Station Bachem), Abfluss (berechnet für Bachem), Niederschlag (Wetterstation Merzig) (8. bis 10. März 2017) Abbildung 3.1-7: Einträge von Ammonium und Phosphor aus Punktquellen sowie Abfluss (berechnet für Mündung, Stundenmittelwerte) (20. bis 23. November 2016) Abbildung 3.1-8: unterschiedlicher Verlauf der Nitrat-Konzentrationen an den Stationen Bachem und Merzig, Abfluss (berechnet für Bachem und Mündung), Niederschlag (Wetterstation Merzig) (11. bis 26. November 2016) Abbildung 3.1-9: Vergleich der Nitrat-Frachten an beiden Messstandorten (Stationen Bachem und Merzig) und Abfluss (berechnet für Mündung) (1. November 2016 bis 31. März 2017) Abbildung : Nitratrückhaltevermögen der Böden im Einzugsgebiet des Seffersbaches (Quelle: GeoPortal Saarland, Maßstab ca. 1:45:000) Abbildung : Vergleich der Konzentrationen von ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor an beiden Messstandorten (Stationen Bachem und Merzig) (1. November 2016 bis 31. März 2017) Abbildung : Anteile der Frachten von Ammonium-N, ortho-phosphat-p, Gesamt-Phosphor TOC und Nitrat an beiden Stationen Bachem und Merzig (1. November 2016 bis 31. März 2017) Abbildung : : TOC-Gehalte in Abhängigkeit von den Gehalten an Gesamt-Phosphor (Station Merzig) (1. November 2016 bis 28. April 2017) 2

4 Abbildung : ortho-phosphat-gehalte in Abhängigkeit von den Gehalten an Gesamt-Phosphor; oben: Stationen Bachem (1. November 2016 bis 31. März 2017), unten: Station Merzig (1. November 2016 bis 28. April 2017) Abbildung : Ammonium-Gehalte in Abhängigkeit von den Gehalten an ortho-phosphat; oben: Stationen Bachem (1. November 2016 bis 31. März 2017), unten: Station Merzig (1. November 2016 bis 28. April 2017) Abbildung : ortho-phosphat-gehalte in Abhängigkeit von den Gehalten an Ammonium in Merzig; oben alle Daten ohne das Ereignis vom 22. Dezember bis 5. Januar, unten: Ereignis vom 22. Dezember bis 5. Januar Abbildung : Gehalte an Partikel gebundenem Phosphor und Trübung; oben: Station Bachem (1. November 2016 bis 31. März 2017), unten: Station Merzig (1. November 2016 bis 28. April 2017) Abbildung : Tageszyklen der TOC-Frachten und der Trübung sowie des Redox-Potentials (Station Merzig), Abfluss (berechnet für Mündung) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (23. bis 28. März 2017) Abbildung 3.2-1: Sauerstoff-Gehalte und Temperatur (Stationen Bachem und Merzig), Abfluss (berechnet für Mündung) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (1. November 2016 bis 28. April 2017) Abbildung 3.2-2: Sauerstoff-Gehalte in Abhängigkeit von der Temperatur (Stationen Bachem: 1. November 2016 bis 31. März 2017 und Station Merzig: 1. November 2016 bis 28. April 2017) sowie theoretische Sauerstoff-Sättigung bei Normaldruck Abbildung 3.2-3: Sauerstoff-Gehalte in Abhängigkeit von der Temperatur (Stationen Bachem und Merzig) (12. bis 17. März 2017) sowie theoretische Sauerstoff-Sättigung bei Normaldruck Abbildung 3.2-4: Verlauf der Leitfähigkeit an den Stationen Bachem und Merzig, Abfluss (berechnet für Mündung) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (1. November 2016 bis 31. März 2017) Abbildung 3.2-5: Verlauf der Leitfähigkeit und der TIC-Gehalte (Station Merzig), Abfluss (berechnet für Mündung) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (1. März 2016 bis 28. April 2017) Abbildung 3.2-6: Tageszyklen des Redox-Potentials, der Temperatur und der Sauerstoff-Gehalte (Station Merzig) und Abfluss (berechnet für Mündung) (2. bis 8. Dezember 2016) Abbildung 3.3-1: Jahres-Mediane von DOC, Blei und Nickel mit signifikant fallendem Trend und von Kalium und Silicium mit signifikant steigendem Trend (manuelle Beprobungen durch das LUA in Merzig, 2007 bis 2015) Abbildung 3.3-2: Einzelne Gehalte an Sauerstoff, Temperatur, ph-wert und Leitfähigkeit (manuelle Beprobungen durch das LUA in Merzig, 2007 bis 2015) Abbildung 3.3-3: Einzelne Gehalte an Ammonium-N, Nitrat-N, Nitrit-N und Gesamt-Stickstoff (manuelle Beprobungen durch das LUA in Merzig, 2007 bis 2015) Abbildung 3.3-4: Einzelne Gehalte an ortho-phosphat-p, Gesamt-Phosphor und TOC (manuelle Beprobungen durch das LUA in Merzig, 2007 bis 2015) Abbildung 6-1: Messstation in der Innenstadt von Merzig auf dem Gelände der Stadt Abbildung 6-2: Messstation auf dem Gelände der EVS Pumpstation in Bachem 3

5 Abbildung 6-3: Abfluss (Pegel Merzig) sowie Niederschläge, Lufttemperatur und Globalstrahlung (Wetterstation Merzig) über den gesamten Messzeitraum Abbildung 6-4a und 4b: Verteilung der Messwerte der online erhobenen Parameter Leitfähigkeit, ph- Wert, Sauerstoff und Temperatur im Messzeitraum in Bachem Abbildung 6-4c und 4d: Verteilung der Messwerte der online erhobenen Parameter Ammonium-N, Gesamt-Phosphor, ortho-phosphat-p, Nitrat-N und TOC im Messzeitraum in Bachem Abbildung 6-5a und 5b: Verteilung der Messwerte der online erhobenen Parameter Leitfähigkeit sowie ph-wert, Sauerstoff und Temperatur im Messzeitraum in Merzig Abbildung 6-5c und 5d: Verteilung der Messwerte der online erhobenen Parameter Ammonium-N, Gesamt-Phosphor, ortho-phosphat-p sowie Nitrat-N und TOC im Messzeitraum in Merzig Abbildung 6-6a und 6b: Verteilung der ermittelten Frachten der online erhobenen Parameter Ammonium-N, Gesamt-Phosphor und ortho-phosphat sowie Nitrat-N und TOC -P im Messzeitraum in Bachem Abbildung 6-7a und 7b: Verteilung der ermittelten Frachten der online erhobenen Parameter Ammonium-N, Gesamt-Phosphor und ortho-phosphat-p sowie Nitrat-N und TOC im Messzeitraum in Merzig Tabelle 3.4-1: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Seffersbaches in Bachem vom 1. November 2016 bis 31. März 2017, Anforderungen an den guten ökologischen Zustand und das gute ökologische Potenzial für Gewässertyp 5.1 gemäß Anlage 7 (2.1.2) OGewV [8] und Grenzwert der Nitrat-Richtlinie sowie Anzahl der zugrunde liegenden Stundenmittelwerte bzw. Einzelmessungen (n) Tabelle 3.4-2: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Seffersbaches in Merzig vom 1. November 2016 bis 28. April 2017, Anforderungen an den guten ökologischen Zustand und das gute ökologische Potenzial für Gewässertyp 5.1 gemäß Anlage 7 (2.1.2) OGewV [8] und Grenzwert der Nitrat-Richtlinie sowie Anzahl der zugrunde liegenden Stundenmittelwerte bzw. Einzelmessungen (n) Tabelle 3.4-3a und b: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Seffersbaches in Merzig vom 1. November 2016 bis 28. April 2017 ohne die Werte der Belastungssituation vom 23. Dezember bis 05. Januar 2017 (Tabelle a, oben) sowie Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Seffersbaches in Merzig während der Belastungssituation vom 23. Dezember bis 05. Januar (Tabelle b, unten) Tabelle 3.4-4: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte der Frachten des Seffersbaches in Bachem vom 1. November 2016 bis 31. März 2017 sowie die Gesamtfracht im Messzeitraum Tabelle 3.4-5: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte der Frachten des Seffersbaches in Merzig vom 1. November 2016 bis 28. April 2017 sowie die Gesamtfracht im Messzeitraum Tabelle 6-1: Messparameter, Messbereiche und methoden in den Messstationen Tabelle 6-2: Mittelwerte, Minima und Maxima der monatlichen Beprobungen des LUA in Merzig von 2007 bis 2011 und 2015 Tabelle 6-3a und b: Grundlagendaten (a) und Ergebnisse (b, siehe nächste Seite) des Tests auf Normalverteilung der Mediane verschiedener Parameter (LUA ) (Hallenbad Merzig) 4

6 Wir möchten an dieser Stelle denjenigen recht herzlich danken, die uns während des Messzeitraumes fachlich und praktisch bei der Durchführung des Projektes unterstützt haben: Herrn Dr. Götzinger und Herrn Becker vom Ministerium für Umwelt und Verbraucherschutz, Herrn Dr. Haybach, Frau Lay, Frau Willmann, Herrn Rigoll, Herrn Franzen und Herrn Knecht vom Landesamt für Umwelt - und Arbeitsschutz, der Stadt Merzig, den Mitarbeitern der Kläranlage Merzig. 5

7 1. Einleitung Zeitlich hoch aufgelöste Messungen, welche Messdaten in einer Frequenz von wenigen Minuten liefern, erlauben nicht nur die Erstellung eines genauen Abbilds der Konzentrationsverläufe in einem Fließgewässer. Sie ermöglichen zudem eine Differenzierung zwischen punktuellen und diffusen Einträgen sowie die Ermittlung ihrer Eintragspfade. Mithilfe der von der Arbeitsgruppe GEWÄSSERMONITORING der Universität des Saarlandes im Rahmen eines EU-LIFE-Projektes 1 konzipierten mobilen Messstationen können Nährstoffparameter wie Phosphor, TOC und Stickstoff in Form von Nitrat und Ammonium sowie weitere Messgrößen wie Wassertemperatur, ph-wert, Sauerstoffgehalt, Leitfähigkeit und Trübung in sehr hoher zeitlicher Auflösung ermittelt werden. Diese Stationen werden seither in Ergänzung der Überwachungsprogramme zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) im Auftrag des Ministeriums für Umwelt und Verbraucherschutz (MUV) des Saarlandes eingesetzt. Hauptaugenmerk liegt dabei auf denjenigen Oberflächenwasserkörpern, die ökologisch und chemisch schlechter als gut eingestuft wurden bzw. solchen, bei denen die Ursachen für die Belastungen noch nicht geklärt werden konnten. Die im Folgenden dargestellte Karte des Saarlandes (Abbildung 1-1) zeigt die Standorte, an denen bereits gemessen wurde (blau), sowie die Messstandorte des aktuellen Berichtszeitraumes (rot). 1 LIFE00 ENV/D/000337: Ferngesteuerte Kontrolle des eutrophierenden Eintrags aus diffusen Quellen in der Region SAAR-LOR-LUX (EUTROPH MONITOR) in den Betrachtungsräumen Nied und Attert ( ) 6

8 frühere Messstandorte Standorte im Berichtszeitraum am Seffersbach (Winter 2016/2017) Abbildung 1-1: Standorte der Messstationen (Quelle: MUV) 7

9 2. Grundlagen 2.1 Technische Grundlagen Die mobilen Messstationen werden in der Regel am Ende der Flüsse aufgestellt, um ein möglichst umfassendes Bild der Belastungen des Gewässers zu erhalten. Eine Tauchpumpe fördert kontinuierlich das Flusswasser in den in der Messstation befindlichen Probentopf; über ein weiteres Rohrsystem wird der Überlauf des Probentopfes ins Gewässer zurück geleitet (siehe Abbildung 2.1-1). Im Probentopf selbst befinden sich die Messsonden zur Erfassung von Nitrat, Trübung, Temperatur, Sauerstoff, ph-wert und Leitfähigkeit (in einigen Fällen auch des Redox-Potentials) sowie die Entnahme-Einheiten der online-photometer für die Bestimmung der Konzentrationen von Ammonium, Phosphor als ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor und TOC 2 3. So können je nach Messmethode sehr kurze Messintervalle zwischen wenigen Sekunden und zehn Minuten (bei TOC/TIC zwanzig Minuten) realisiert werden (siehe Anhang Tabelle 6-1). Die Messwerte werden im Fünfminuten-Rhythmus von einem Datenlogger erfasst und können dort über ein Mobilfunk-Modem abgerufen werden. Abbildung 2.1-1: Schematische Darstellung einer mobilen Messstation Um die Funktionalität der einzelnen Messgeräte zu überprüfen, werden etwa alle sieben bis zehn Tage Proben aus dem Probentopf entnommen, im Labor analysiert und den online ermittelten Werten gegenübergestellt. Dabei werden auch die Gehalte von Nitrit und TNb 4 gemessen. Darüber hinaus werden Proben aus dem Fluss gezogen und mit den Messwerten verglichen, um sicherzustellen, dass das Probengut durch den Transport in die Messstation nicht verändert wird. Abschließend erfolgt eine Interpretation der gewonnenen Datenreihen unter Berücksichtigung von Klimadaten und Abflüssen sowie von Informationen über die geologische Ausstattung des Einzugsgebietes, Landnutzung, Einleiter etc.. 2 TOC: Total Organic Carbon, Gesamter organischer Kohlenstoff 3 Ab Ende Januar konnte neben dem TOC auch der TIC (Total Inorganic Carbon), also der anorganische Anteil an Kohlenstoff, mit erfasst werden. 4 TNb: Total Nitrogen bound, Gesamter gebundener Stickstoff 8

10 2.2 Untersuchungsraum und Standorte Der Seffersbach entspringt im Brotdorfer Forst und mündet in Merzig von rechts kommend in die Saar [1]. Er entwässert über fast 14 km Fließstrecke ein Einzugsgebiet von etwa 51 km² [2], der Mittlere Abfluss (MQ) am Pegel Merzig beträgt im langjährigen Mittel 0,550 m 3 /s [3]. Der Seffersbach zählt zum Fließgewässertyp 5.1, den feinmaterialreichen, silikatischen Mittelgebirgsbächen [2]. In diesem Fließgewässertyp sind hauptsächlich Bäche des permischen bzw. karbonischen Grundgebirges und Bäche des Buntsandsteins (Deckgebirge) mit wechselnden Anteilen an vorwiegend feinkörnigen bis kiesigen, mobilen Sohlensubstraten (tiefgründig lockersohlig) zusammengefasst [4]. Das Einzugsgebiet des Seffersbaches ist etwa zur Hälfte mit Wald und zu einem Viertel mit Grünland bedeckt, auf jeweils ca. 12% der Fläche befinden sich Siedlungs- bzw. Ackerflächen. Die größten Zuflüsse sind der Ritzerbach (Mündung in Merzig) sowie Steinrauschbach, Dellbach und Heimlinger Bach (diese Zuflüsse münden zwischen Bachem und Hausbach in den Seffersbach). Im Einzugsgebiet gibt es keine kommunalen Kläranlagen, jedoch 16 Regenüberläufe und 18 Kleinkläranlagen [Quelle: Ministerium für Umwelt und Verbraucherschutz des Saarlandes, MUV]. Im Rahmen der Umsetzung der WRRL wurde der Seffersbach dem Betrachtungsraum Untere Saar zugeordnet und als Oberflächenwasserkörper (OWK) VII-4.1 und VII kategorisiert [2]. Dabei sind die unteren 3 km Fließstrecke im Stadtbereich von Merzig (OWK VII-4.1) als HMWB (heavily modified water body, erheblich veränderter Gewässerkörper) eingestuft. Im Bewirtschaftungsplan 2009 sowie im Entwurf des Bewirtschaftungsplanes 2015 wurde die ökologische Bewertung mit unbefriedigend vorgenommen [2]. Als Ursachen hierfür sind im oberen Einzugsgebiet (OWK VII-4.1) stoffliche Beeinträchtigungen durch Stickstoff-, Phosphor- und organische Belastungen aufgeführt, welche zu reduzieren sind. Als konkrete Maßnahmen werden Sanierungen der Hauptsammler (z.b. des Hauptsammlers Hallenbad ) genannt. Zudem sollen im Hinblick auf die Hydromorphologie Maßnahmen zur Wiederherstellung/Verbesserung der Durchgängigkeit erfolgen. Im unteren Einzugsgebiet (OWK VII-4.2-1) werden als wichtigste Maßnahmen die Reduzierung der Stickstoffbelastungen sowie solche zur Behebung hydromorphologischer Beeinträchtigungen angegeben [5]. Bereits im Oktober / November 2012 wurde die sich im Eigentum der Firma Villeroy & Boch befindliche Wehranlage rückgebaut und die natürliche Durchgängigkeit des Seffersbaches deutlich verbessert [6]. Zudem wurde im Jahr 2015 zur Wiederherstellung der Durchgängigkeit des Gewässers das Wehr im Stadtbereich ca. 1 km oberhalb der Mündung in die Saar umgestaltet und teilweise abgerissen. Das Wehr war zwecks Bewässerung des Mühlengrabens der Fellenbergmühle, einer Ölund Getreidemühle aus dem 18. Jahrhundert, errichtet und mehrmals durch Beton erhöht worden [7]. 9

11 Um die Gewässergüte des Seffersbaches kontinuierlich überwachen zu können, wurde eine online- Messstation im Oberlauf des Flusses in Bachem und eine weitere in der Nähe der Mündung in Merzig aufgestellt. Die Station in Merzig wurde vom 1. November 2016 bis 28. April 2017 in Merzig auf dem Gelände der Stadt Merzig (Koordinaten: R H ) betrieben. Die Entfernung des Messstandortes zur Mündung des Seffersbaches in die Saar betrug etwa 550 m, zum Pegel Merzig ca. 700 m flussaufwärts (siehe Abbildung bis und Abbildung 6-1 im Anhang). Die andere online-messstation war vom 1. November 2016 bis 31. März 2017 in Bachem auf dem Gelände des EVS (Regenüberlaufbauwerk) (Koordinaten: R H ) installiert. Die Einträge aus dem Regenüberlaufbauwerk wurden dabei nicht mit erfasst. Die Entfernung dieses Messstandortes zum Standort in Merzig betrug ca. 6,5 km, zum Pegel Merzig ca. 5,8 km (siehe Abbildung bis und Abbildung 6-2 im Anhang). In beiden Messstationen wurden alle in Kapitel 2.1 genannten Parameter kontinuierlich erfasst; im Rahmen der Qualitätssicherung wurden wöchentlich vor Ort Vergleichsmessungen der elektrochemischen Parameter durchgeführt sowie Proben entnommen und im Labor auf Ammonium, Nitrat, Nitrit und TNb, Phosphor, TOC sowie TIC untersucht. Von Mitte Dezember bis Ende Januar konnten keine TOC-Werte erfasst werden. In dieser Zeit wurde das alte Messgerät durch einen neuen TOC-Analysator ersetzt, und es kam anfänglich zu technischen Schwierigkeiten. Da das neue Gerät mit der sog. Differenzmethode arbeitet, wird seither neben dem TOC auch der TIC, also der anorganische Anteil an Kohlenstoff, mit erfasst. Zur Interpretation der Messdaten wurden die durch das Landesamt für Umwelt- und Arbeitsschutz des Saarlandes (LUA) erhobenen Abfluss-Daten des Pegels Merzig und die Wetter-Daten der Wetterstation in Merzig herangezogen (siehe auch Abbildung 6-3 im Anhang). Da der Pegel Merzig den Ritzerbach nicht mit erfasst, dieser Zufluss aber an der Messstation mit gemessen wurde, wurde zur Berechnung des Abflusses der vom LUA ermittelte Gebietsfaktor von 1,21 (LUA-Messstelle Ausgang Innenstadt am Hallenbad in Merzig) für den Messstandort auf die am Pegel Merzig erhobenen Abflussdaten angewandt. Des Weiteren existiert eine Landes-Messstelle in Bachem (Zum Kammerforst), für die der Umrechnungsfaktor 0,35 zum Pegel Merzig angenommen wird. Die in den Abbildungen dargestellten Abflüsse sowie auch die Kalkulation der Frachten erfolgte auf Grundlage dieser angepassten Abflussmengen. In den Abbildungen ist der Abfluss daher mit den Bezeichnungen Abfluss Mündung (Faktor 1,21) bzw. mit Abfluss Bachem (Faktor 0,35) gekennzeichnet. Ein Zeitversatz zwischen den Messstellen und dem Pegel wurde nicht berücksichtigt, da dieser bei größeren Abflussmengen, welche für die Kalkulation der Frachten entscheidend sind, weniger als eine Stunde beträgt. 10

12 Bachem Merzig Standorte der Messstationen in Bachem und Merzig Abbildung 2.2-1: Einzugsgebiet des Seffersbaches (Maßstab ca. 1: , Quelle: MUV) 11

13 Standort der Messstation in Bachem Abbildung 2.2-2: Standort der Messstation in Bachem (Maßstab ca. 1:15.000; Quelle: Zora) Standort der Messstation in Merzig Pegel in Merzig Abbildung 2.2-3: Standorte der Messstationen in Merzig und Mündung des Seffersbaches in die Saar sowie Lage des Pegels in Merzig (Maßstab ca. 1:9.000; Quelle: Zora) 12

14 3. Ergebnisse und Diskussion In den folgenden Kapiteln werden einige signifikante Beobachtungen beschrieben, die während des Winterhalbjahres 2016/17 mithilfe der mobilen Messstationen am Seffersbach in Merzig und in Bachem gewonnen werden konnten. Den Abbildungen liegen - soweit nicht anders vermerkt - die Stundenmittelwerte der erhobenen Messdaten zugrunde, da sich diese direkt mit den vom LUA zur Verfügung gestellten Stundenmittelwerten der Abflüsse sowie den Stundensummen der Niederschläge vergleichen lassen und zudem ein hoch aufgelöstes Bild der Konzentrationsverläufe wiedergeben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in die Kapitel Nährstoffe und chemisch-physikalische Messgrößen untergliedert. Die Betrachtung erfolgt dabei keineswegs losgelöst voneinander, sondern immer auch im Hinblick auf die Veränderungen der übrigen, gleichzeitig erhobenen Messgrößen und Abflusssituationen, Niederschläge etc. (s.o.). Des Weiteren wird eine Betrachtung der Trends der wichtigsten Parameter vorgenommen, welche sich aus den Ergebnissen der manuellen Beprobungen der letzten Jahre durch die Behörde ergibt, sowie ein tabellarischer Vergleich mit den Anforderungen an den guten ökologischen Zustand und das gute ökologische Potential sowie eine Darstellung der ermittelten Frachten durchgeführt. 3.1 Nährstoffe Der obere Bereich des Einzugsgebietes des Seffersbaches zeichnet sich durch einen eher ländlichen Charakter mit geringer Besiedlungsdichte aus. Dennoch ließen sich des Öfteren Einträge aus Mischwasserentlastungsbauwerken beobachten. Dabei gelangen größere Mengen an Ammonium, TOC und Phosphor, vor allem in Form von ortho-phosphat, in das Gewässer, die Nitrat-Gehalte werden dabei verdünnt (siehe Abbildung 3.1-1). Abbildung 3.1-1: Einträge von Ammonium, TOC und Phosphor bei Abschlägen (Station Bachem), Abfluss (berechnet für Bachem), (8. bis 19. November 2016) 13

15 Die Spitzenkonzentrationen, welche in Bachem durch derartige Einleitungen verursacht werden, liegen jedoch deutlich unterhalb der Gehalte in Merzig. Dort erreichen die Ammonium-Konzentrationen über 2 mg/l und die TOC-Werte über 25 mg/l (vgl. Tab ). Die Sauerstoff-Gehalte bleiben dabei jedoch weitestgehend stabil, Nitrat wird verdünnt. Ein Beispiel für mehrere aufeinanderfolgende Ereignisse ist in Abbildung dargestellt. In der Abbildung sind zudem der Anstieg der Nitratkonzentrationen nach dem Abfluss der Wasserwelle zu erkennen, der auf Einträge des Nitrats über Zwischenabfluss hindeutet (siehe Abbildung 3.1-8). Abbildung 3.1-2: Einträge von Ammonium, TOC und Phosphor und Sauerstoff-Gehalte bei Abschlägen (Station Merzig), Abfluss (berechnet für Merzig), (30. Januar bis 12. Februar 2017) 14

16 Bei stärkeren Regenfällen kommt es im Einzugsgebiet oftmals zu Abschlägen aus mehreren Mischwasserentlastungsbauwerken. Der Vergleich der Konzentrationen an beiden Standorten lässt erkennen, dass die Belastungen zum Teil zeitgleich auftreten (siehe Abbildung 3.1-3). Die Gehalte in Merzig sind jedoch grundsätzlich sehr viel höher als in Bachem, daher muss davon ausgegangen werden, dass im Flussverlauf weitere Abschläge erfolgen, welche sich am Standort Merzig aufsummieren. Bisweilen zeigt sich in Merzig auch eine einzelne Belastungsspitze ohne vergleichbare Belastungen in Bachem oder ein Konzentrationsanstieg vor dem Haupt-Peak. Diese Einträge stammen aus Bauwerken zwischen Bachem und Merzig. Abbildung 3.1-3: Einträge von Ammonium, TOC und Phosphor bei Abschlägen (Stationen Bachem und Merzig) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (10. bis 20. November 2016) Insgesamt konnten am Standort in Bachem 10 solcher Ereignisse innerhalb des Messzeitraumes von 5 Monaten und am Standort in Merzig 29 Ereignisse innerhalb des Messzeitraumes von 6 Monaten (ohne Berücksichtigung der Einträge über den Ritzerbach vom 22. Dezember 2016 bis 05. Januar 2017, siehe unten) beobachtet werden. An beiden Standorten fanden die jeweiligen Einträge in sehr unterschiedlicher Ausprägung statt. 15

17 An vielen Gewässern kann es auch während Trockenphasen gelegentlich zu Einträgen aus Mischwasserentlastungsbauwerken kommen. Dies ist dann der Fall, wenn das Bauwerk, meist durch Fehlfunktionen von Drosseln, Schiebern o.ä., nicht mehr zum Kanal hin verschlossen werden kann und ungereinigtes Abwasser zu jeder Zeit durch das Bauwerk in das vorflutende Gewässer gelangt. Eine solche Situation konnte an der Messstation in Merzig verfolgt werden (siehe Abbildung 3.1-4). Ab dem 22. Dezember gelangten große Mengen häusliches Abwasser direkt in den Seffersbach. An den Ammonium-Werten, welche z.t. auf über 2 mg/l 5 anstiegen, sind deutlich die beiden Konzentrationsspitzen zu erkennen, welche täglich durch das morgendliche und abendliche Maximum des Abwasseraufkommens auftreten. Durch manuelle Beprobungen konnte der Ritzerbach als Herkunftsort für die Belastung eingegrenzt werden, die Beobachtungen wurden zeitnah dem LUA mitgeteilt. Es stellte sich heraus, dass sich die Drosselstrecke des Regenüberlaufes Losheimer Straße (Wohngebiet Gipsberg) zugesetzt hatte, so dass es zu einer unbemerkten Entlastungstätigkeit gekommen war. Das Problem wurde schließlich von der Gemeinde behoben. Abbildung 3.1-4: Einträge von Ammonium und Phosphor aus dem Regenüberlaufbauwerk am Ritzerbach sowie Sauerstoff-Gehalt (Station Merzig), Abfluss (berechnet für Mündung), (17. Dezember 2016 bis 8. Januar 2017) 5 Ammonium-Konzentrationen über 2 mg/l können mit dem entsprechenden Messgerät nicht mehr erfasst werden. 16

18 Anhand der Ammonium- Konzentrationen, der ph-werte sowie der Wassertemperaturen lassen sich rein rechnerisch die Ammoniak-Gehalte im Gewässer herleiten. Aufgrund seiner hohen Toxizität gegenüber Fischen geltem für Ammoniak (nicht ionisiertes Ammonium) gemäß Oberflächengewässerverordnung (OGewV [8]) strenge Grenzwerte. Für den Fließgewässertyp 5.1 wird dieser Grenzwert mit 1µg/l NH 3 -N Minimalwert 6 angegeben. Daher wurden die Ammoniak-Konzentrationen der in Abbildung dargestellten Phase ermittelt (siehe Abbildung 3.1-5). Es ist zu erkennen, dass es durch die Einträge aus dem Einzugsgebiet des Ritzerbaches zu einer Erhöhung des ph-wertes kommt. In Kombination mit den relativ hohen Wassertemperaturen liegen die Ammoniak-Konzentrationen deutlich über dem o.g. Grenzwert und erreichen ein Maximum von 72 µg/l Ammoniak-N. Die Gehalte gehen zurück, da das Wasser ab dem 26. Dezember stark abkühlt. Dieser Temperaturabfall ist auch bei der Lufttemperatur zu sehen (vgl. Abbildung 6-3 im Anhang). Abbildung 3.1-5: berechnete Ammoniak-Konzentrationen, Gehalte an Ammonium-N sowie Temperatur und ph-wert (Station Merzig), (17. Dezember 2016 bis 8. Januar 2017) 6 allerdings als arithmetisches Mittel aus den Jahresminimalwerten von maximal drei aufeinander folgenden Kalenderjahren 17

19 Obwohl der Standort in Bachem den oberen, landwirtschaftlich geprägten Teil des Einzugsgebietes abbilden sollte, konnten kaum signifikante Einträge aus sogenannten diffusen Quellen ermittelt werden, nur in seltenen Fällen wurden geringere Einträge über Oberflächenabfluss beobachtet. In Abbildung sind zwei Beispiele (am Abend des 8. und am Mittag des 9. März) sowohl für Auswirkungen einer Mischwasserentlastung als auch für Einträge von TOC über Oberflächenabfluss zu erkennen. Mit der abnehmenden Welle gelangte zunächst verdünntes Abwasser in das Gewässer, kurz nach dem Erreichen der Konzentrationsmaxima von Ammonium, Phosphor und TOC wurde weiteres TOC über Oberflächenabspülungen eingetragen. Diese Erosionen verursachen auch den zweiten, leichten Anstieg der Trübung am Nachmittag des 9. März. Die Konzentrationsspitzen der Einträge aus der Mischwasserentlastung (TOC, Phosphor und Ammonium) sind sehr deutlich ausgeprägt, was dafür spricht, dass die Einträge in der Nähe des Messpunktes stattgefunden haben. Die beiden TOC-Einträge, welche über Oberflächenabspülung in das Gewässer gelangten, weisen hingegen eine wesentlich breitere Form auf, woraus sich schließen lässt, dass das TOC über eine größere Fläche ausgewaschen und über eine vom Messpunkt weiter entfernte Strecke in das Gewässer transportiert wurde. Abbildung 3.1-6: Einträge von Ammonium und Phosphor aus Punktquellen sowie von TOC und Trübung aus Punkt- und diffusen Quellen (Station Bachem), Abfluss (berechnet für Bachem), Niederschlag (Wetterstation Merzig) (8. bis 10. März 2017) 18

20 Am Standort in Merzig konnten noch häufiger derartige Überlagerungen von Einträgen aus Punkt- und diffusen Quellen erfasst werden, diese Ereignisse waren zudem ausgeprägter als in Bachem. Besonders gut lassen diese sich anhand der Fünf-Minutenwerte darstellen. In Abbildung sind die unterschiedlichen Phasen durch die gestrichelten Rahmen gekennzeichnet. Zunächst gelangten in kurzem Abstand zweimal Abwässer aus Punktquellen (vermutlich aus Mischwasserentlastungen) in das Gewässer (roter Rahmen 1). Es wurden große Mengen an Phosphor (auch an ortho-phosphat) und Ammonium eingetragen, die Höchstkonzentrationen von Ammonium überschritten dabei die Messbereichsgrenze von 2 mg/l. Die Nitrat-Gehalte gingen hingegen deutlich zurück. In der 2. Phase (roter Rahmen 2) kam es zu Einträgen aus diffusen Quellen: zunächst bedingte oberflächliche Abspülung von landwirtschaftlich genutzter Fläche eine Zunahme der Trübung sowie einen starken Anstieg der TOC-Gehalte sowie auch des Gesamt-Phosphors. Die Konzentration an gelöstem ortho- Phosphat nahm gleichzeitig ab, was bedeutet, dass der Anteil des an Partikel gebundenen Phosphors anstieg. Auch dies ist charakteristisch für Einträge über Oberflächenabfluss. Ebenfalls aus diffusen Quellen stammte das Nitrat, welches mit einigem Zeitversatz zu den zuvor beschriebenen Einträgen das Gewässer erreicht. Diese Einträge erfolgten über den Zwischenabfluss (interflow, siehe auch nächster Abschnitt). In der Nacht vom 21. auf den 22. November erfolgten wiederum Einleitungen aus Mischwasserentlastungen (roter Rahmen 3), gefolgt von Einträgen aus diffusen Quellen (roter Rahmen 4). Letztere waren weniger deutlich ausgeprägt als das erste Ereignis, es ist davon auszugehen, dass ein großer Teil des Materials bereits während des ersten Ereignisses abgespült wurde. Die Breite der Konzentrationsverläufe lässt zudem den Rückschluss zu, dass ein Teil des Materials in einer größeren Entfernung in das Gewässer eingetragen wurde Abbildung 3.1-7: Einträge von Ammonium und Phosphor aus Punktquellen sowie Abfluss (berechnet für Mündung, Stundenmittelwerte) (20. bis 23. November 2016) 19

21 Wie oben erwähnt zeigten sich die für landwirtschaftliche Belastungen typischen Phänomene eher am unteren Messstandort. So konnten mehrmals Nitrat-Einträge beobachtet werden, welche mit dem Zwischenabfluss in das Gewässer gelangen. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass zunächst eine Verdünnung der Nitrat-Gehalte aufgrund der Regenfälle erfolgt. Erst deutlich nach dem Abfluss- Maximum steigt die Konzentration z.t. weit über das Grundniveau an, denn das gelöste Nitrat wird zunächst durch den Boden transportiert und gelangt mit einem bestimmten Zeitversatz in das Gewässer. An der Station in Bachem konnte zwar die Verdünnung der Nitrat-Gehalte aufgezeichnet werden, jedoch wurden schnell nach Abklingen der Wasserwelle wieder die Grundgehalte von etwa 3,5 mg/l Nitrat-N erreicht, in Merzig hingegen wurden mehrmals sehr ausgeprägte Einträge über Zwischenabfluss beobachtet (siehe Abbildung 3.1-8). Abbildung 3.1-8: unterschiedlicher Verlauf der Nitrat-Konzentrationen an den Stationen Bachem und Merzig, Abfluss (berechnet für Bachem und Mündung), Niederschlag (Wetterstation Merzig) (11. bis 26. November 2016) Die Grundkonzentrationen bewegen sich an beiden Standorten bei etwa 3,5 mg/l, auch die Mittelwerte über den Messzeitraum unterscheiden sich nicht wesentlich (vgl. Tabellen und 3.4-2). Dies deutet darauf hin, dass die wesentliche Nitrat-Belastung durch den Basisabfluss aus dem Grundwasser kontinuierlich in den Seffersbach eingetragen wird. Es ist davon auszugehen, dass dieses Nitrat hauptsächlich aus Düngemitteln stammt und im Laufe der Zeit in das Grundwasser verlagert wurde. 20

22 Betrachtet man die Nitrat-Frachten, also die absolute Nitrat-Menge, so zeigt sich, dass die Frachten im Mittelwert über den gesamten Messzeitraum in Merzig fast viermal so hoch sind wie in Bachem (siehe Abbildung 3.1-9). Dies entspricht dem durchschnittlichen Unterschied zwischen den Abflussmengen an beiden Standorten, was wiederum für die gleichbleibenden Einträge aus dem Basisabfluss spricht. In regnerischen Phasen werden zusätzliche Mengen an Nitrat aus dem Einzugsgebiet unterhalb von Bachem ausgewaschen, die an der Station in Merzig zu starken Konzentrationsanstiegen führen. Abbildung 3.1-9: Vergleich der Nitrat-Frachten an beiden Messstandorten (Stationen Bachem und Merzig) und Abfluss (berechnet für Mündung) (1. November 2016 bis 31. März 2017) 21

23 Edaphische Faktoren haben einen starken Einfluss auf die Nitrat-Umsätze und -Verlagerungen in einem Einzugsgebiet. Vor allem eine niedrige Feldkapazität, ein hohes Mineralisierungspotential sowie die Neigung zu Trockenrissbildung und zu Staunässe (potenzielle Denitrifikation) wirken sich negativ auf das Nitratrückhaltevermögen der Böden aus und begünstigen die Auswaschung von Stickstoff. Anhand der Karte der entsprechenden edaphischen Faktoren im Einzugsgebiet des Seffersbaches wird ersichtlich, dass das Nitratrückhaltevermögen im unteren Einzugsgebiet und dort besonders linksseitig des Gewässers z.t. viel geringer ist als im Oberlauf (siehe Abbildung ). Aus diesem Grund sind die Einträge über den Zwischenabfluss aus diesem Bereich sehr viel dynamischer ausgeprägt als im oberen Einzugsgebiet. Abbildung : Nitratrückhaltevermögen der Böden im Einzugsgebiet des Seffersbaches (Quelle: GeoPortal Saarland, Maßstab ca. 1:45:000) 22

24 Ähnliches gilt für Phosphor. Es konnte festgestellt werden, dass insgesamt etwa 25% der Fracht an ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor, welche an der Station in Merzig gemessen wurde, bereits in Bachem erfasst wurde (siehe Abbildung ). Dies entspricht, wie schon für Nitrat erläutert, wiederum dem Faktor der Wassermenge. In Trockenzeiten, wie z.b. Ende November bis Mitte Dezember 2015, sind die Konzentrationen an beiden Standorten nahezu identisch und weisen Grundgehalte um 0,08 mg/l ortho-phosphat und 0,1 mg/l Gesamt-Phosphor auf. Bei Regenereignissen wurden am Standort in Merzig meist größere Konzentrationsanstiege verzeichnet, welche zum Teil auf diffuse Einträge (oberflächliche Abspülungen) und Belastungen aus Punktquellen aus Mischwasserentlastungen zurückzuführen sind. Die quasi kontinuierlichen Phosphor-Einträge aus den im Einzugsgebiet vorhandenen 18 Kleinkläranlagen sind vernachlässigbar 7. Ein nicht unerheblicher Teil der Grundbelastungen stammt vermutlich, wie auch beim Nitrat, aus dem Grundwasser, also dem Basisabfluss. Messungen an verschiedenen Bohrungen und Rohwassermessstellen der Wasserversorger im Einzugsgebiet des Sefferbaches ergaben in den Jahren 2015 und 2016 an einigen Stellen Phosphor-Gehalte um 0,07 mg/l und leicht darüber. Ebenso wie das Nitrat rühren diese Belastungen von einer intensiven landwirtschaftlichen Aktivität in diesem Einzugsgebiet her. Abbildung : Vergleich der Konzentrationen von ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor an beiden Messstandorten (Stationen Bachem und Merzig) (1. November 2016 bis 31. März 2017) 7 Insgesamt ergibt sich rein rechnerisch aus diesen 18 Klein-Kläranlagen eine Gesamt-Phosphor-Fracht von lediglich etwa 0,009 kg/h im Mittel; der Mittelwert der Fracht an der Station Merzig beträgt 0,109 kg/h. 23

25 Abbildung zeigt den Vergleich der unterschiedlichen Nährstoff-Frachten, die im Zeitraum vom 1. November 2016 bis 31. März 2017 parallel an den beiden Standorten in Bachem und Merzig ermittelt wurden. Die Frachten an Ammonium-Stickstoff sind in Bachem sehr viel geringer als in Merzig, da weniger Einträge am oberen Standort stattfinden und Ammonium im Gewässer zum Teil abgebaut wird. Für Nitrat, Phosphor und TOC ergibt sich, wie bereits erwähnt, die Zunahme der Frachten in erster Linie durch den Faktor der Wassermenge. Da die Messungen in Merzig noch fast einen Monat länger andauerten als in Bachem, ergeben sich für den vollständigen Messzeitraum dort etwas höhere Gesamt-Frachten. Die endgültigen absoluten Mengen sind in den Tabellen und dargestellt. 1,7 % 25,4 % 0,81 t 4,25 t 98,3 % 74,6 % 23,4 % 23,9 % 0,596t 0,414 t 76,6 % 76,1 % 76,7 % 18,1 t 23,3 % Bachem Merzig Abbildung : Anteile der Frachten von Ammonium-N, ortho-phosphat-p, Gesamt-Phosphor TOC und Nitrat an beiden Stationen Bachem und Merzig (1. November 2016 bis 31. März 2017) 24

26 Hohe Korrelationen zwischen Gesamt-Phosphor, TOC, Abfluss und der Trübung, welche für Einträge aus landwirtschaftlich genutzten Flächen charakteristisch sind, konnten an keinem der beiden Standorte festgestellt werden. Lediglich in Merzig besteht ein großer Zusammenhang zwischen den Gesamt-Phosphor- und den TOC-Gehalten (R 2 = 8,8725) (siehe Abbildung ). Abbildung : TOC-Gehalte in Abhängigkeit von den Gehalten an Gesamt-Phosphor (Station Merzig) (1. November 2016 bis 28. April 2017) 25

27 Die Messwerte in Merzig zeigten zudem im Gegensatz zu den Daten aus Bachem sowohl einen hohen Zusammenhang zwischen ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor (siehe Abbildung sowie eine recht hohe Korrelation zwischen ortho-phosphat und Ammonium (siehe Abbildung ). Da ortho- Phosphat und Ammonium für Abwasser typische Substanzen sind, deuten diese Zusammenhänge auf eine starke Beeinflussung des Standortes in Merzig durch kommunale Abwässer hin. Abbildung : ortho-phosphat-gehalte in Abhängigkeit von den Gehalten an Gesamt-Phosphor; oben: Stationen Bachem (1. November 2016 bis 31. März 2017), unten: Station Merzig (1. November 2016 bis 28. April 2017) 26

28 Es ist anzunehmen, dass der Determinationskoeffizient R 2 (Bestimmtheitsmaß) von Ammonium und ortho-phosphat in Merzig noch größer, also die Korrelation noch höher wäre, wenn die Werte über der Messbereichsgrenze von 2 mg/ hätten erfasst werden können (siehe Abbildung ). Abbildung : Ammonium-Gehalte in Abhängigkeit von den Gehalten an ortho-phosphat; oben: Stationen Bachem (1. November 2016 bis 31. März 2017), unten: Station Merzig (1. November 2016 bis 28. April 2017) 27

29 Die Theorie, dass ein hoher Zusammenhang der o.g. Parameter auf eine starke Beeinflussung des Standortes in Merzig durch kommunale Abwässer hindeutet, wird bestätigt, wenn die Messdaten des Eintragsereignisses beim Jahreswechsel, welches ja aus einer Mischwasserentlastung stammte und somit durch Haushaltsabwässer belastet ist, und die übrigen Daten des Standortes Merzig separat betrachtet werden. Es zeigen sich sehr ähnliche Determinationskoeffizienten, welche auf einen recht hohen Zusammenhang schließen lassen (siehe Abbildung ). Die Steigung der Ausgleichsgeraden ist während des Eintragsereignisses sehr viel flacher, da in dieser Phase die Ammonium-Gehalte im Gegensatz zu den ortho-phosphat-konzentrationen sehr viel höher sind als im übrigen Zeitraum. Grund hierfür ist vermutlich, dass Ammonium, anders als ortho-phosphat im Flussverlauf unter normalen Umständen zu Nitrat oxidiert wird, wegen der räumlichen Lage des Einleitpunktes in der Nähe der Messstation dieser Ammonium-Abbau aber noch nicht weit fortgeschritten war. Während des übrigen Messzeitraumes wurden eher Einflüsse aus weiterer Entfernung und somit ähnliche ortho-phosphat-konzentrationen, jedoch geringere Ammonium- Gehalte als während des Eintragsereignisses im Bereich des Jahreswechsels erfasst. Abbildung : ortho-phosphat-gehalte in Abhängigkeit von den Gehalten an Ammonium in Merzig; oben alle Daten ohne das Ereignis vom 22. Dezember bis 5. Januar, unten: Ereignis vom 22. Dezember bis 5. Januar 28

30 Zudem weisen alle diese Ereignisse einen ähnlichen Verlauf auf wie bereits in Abbildung beschrieben: die Konzentrationsspitzen verlaufen zunächst fast senkrecht nach oben, gehen aber sehr viel langsamer zurück. Dies ist ein Indikator dafür, dass auf die Einträge aus Mischwasserentlastungsanlagen Abspülungen aus landwirtschaftlichen Bereichen folgen (siehe Abbildung ). Abbildung : Gehalte an partikelgebundenem Phosphor und Trübung; oben: Station Bachem (1. November 2016 bis 31. März 2017), unten: Station Merzig (1. November 2016 bis 28. April 2017) 29

31 Die TOC-Gehalte an diesem Standort weisen zudem im Frühjahr während abflussarmer Zeiten ausgeprägte Tageszyklen mit maximalen Konzentrationen in der Nacht auf. Diese spiegeln sich auch in der Trübungskurve wider. Derartige Phänomene konnten bereits an anderen Standorten beobachtet werden. Die Ursache ist bisher unklar, es besteht aber eindeutig ein Zusammenhang mit der Entwicklung der Biozönose im Frühling und könnte durch Mineralisierungsvorgänge bzw. durch den Abbau der Organik durch bakterielle und allgemein oxidative Vorgänge hervorgerufen werden. Diese Vorgänge lassen sich auch in den entsprechenden Veränderungen des Redox-Potentiales nachvollziehen. Da das Redox-Potential durch sauerstoffzehrende, also meist organische Substanzen (TOC) herabgesetzt wird, verläuft das Redox-Potential gegenläufig zur TOC-Kurve. Die Schwankungen der TOC-Menge (Fracht) belaufen sich während des dargestellten Zeitraumes am Standort Merzig auf etwa 0,5 bis 1 kg TOC (siehe Abbildung ). Abbildung : Tageszyklen der TOC-Frachten und der Trübung sowie des Redox-Potentials (Station Merzig), Abfluss (berechnet für Mündung) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (23. bis 28. März 2017) 30

32 3.2 Chemisch-physikalische Messgrößen Trotz der häufigen Einträge größerer Mengen an Abwasser aus Mischwasserentlastungsanlagen traten an keinem der beiden Standorte Sauerstoff-Defizite auf (siehe Abbildung 3.2-1). Die Sauerstoff- Gehalte lagen in Bachem erwartungsgemäß etwas über denen in Mündungsnähe, aber auch hier wurden keine Sauerstoff-Konzentrationen unter 7,84 mg/l gemessen. Abbildung 3.2-1: Sauerstoff-Gehalte und Temperatur (Stationen Bachem und Merzig), Abfluss (berechnet für Mündung) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (1. November 2016 bis 28. April 2017) 31

33 Dennoch liegen sämtliche in Merzig und Bachem gemessenen Sauerstoff-Gehalte unter dem Sättigungswert für Sauerstoff in Wasser bei Normaldruck 8. In Abbildung wird ersichtlich, dass die Linie der theoretischen Sättigung zu keinem Zeitpunkt überschritten wird. Abbildung 3.2-2: Sauerstoff-Gehalte in Abhängigkeit von der Temperatur (Stationen Bachem: 1. November 2016 bis 31. März 2017 und Station Merzig: 1. November 2016 bis 28. April 2017) sowie theoretische Sauerstoff-Sättigung bei Normaldruck 8 Der Luftdruck wurde nicht in die Berechnung der Sättigungs-Kurven einbezogen. Er lag innerhalb des Messzeitraumes im Mittel bei 1023 hpa und erreichte im Maximum 1047 hpa, das Minimum betrug 991 hpa, (Wetterstation Merzig). 32

34 Im Frühjahr, wenn sich Algen und Grünpflanzen verstärkt entwickeln, werden die Tageszyklen der Sauerstoff-Kurven in hohem Maße von der photosynthetischen Aktivität im Wasser und der damit verbundenen Sauerstoff-Produktion beeinflusst. In Abbildung sind die Sauerstoff- Konzentrationen in Abhängigkeit von der Temperatur an beiden Standorten beispielhaft für einige Tage im März dargestellt. Wie bereits oben beschrieben sind die Sauerstoff-Gehalte in Bachem sehr viel höher als in Merzig. Im Laufe des Frühjahres nehmen hingegen in Merzig die Sauerstoff- Amplituden, also die Differenzen zwischen den Konzentrations-minima und -maxima, immer weiter zu. Wie in der Abbildung zu erkennen, wird an diesem Standort im Tagesverlauf viel mehr Sauerstoff produziert als in Bachem. Dies liegt daran, dass sich in der Regel im Unterlauf eines Gewässers Nährstoffe aus dem Einzugsgebiet ansammeln und es so zu einer stärkeren Entwicklung von Algen und Grünpflanzen, welche den Sauerstoff-Gehalt beeinflussen (s.o.), kommt. Darüber hinaus werden wegen der verlangsamten Fließgeschwindigkeit in Mündungsnähe einerseits Nährstoffe und Algen langsamer transportiert. Andererseits kann weniger Sauerstoff aus der Atmosphäre in das Wasser eingetragen werden. Das System hat daher weniger Interaktion mit der Atmosphäre und wird somit deutlich stärker von internen Prozessen beeinflusst. Aufgrund der Besonnung der beiden Standorte ergeben sich zudem zeitliche Verschiebungen in den Kurven: während am Standort in Bachem das Sauerstoff-Maximum bereits morgens gegen 9 Uhr erreicht wird, sind die Sauerstoff-Gehalte im Merzig um die Mittagszeit am höchsten. Abbildung 3.2-3: Sauerstoff-Gehalte in Abhängigkeit von der Temperatur (Stationen Bachem und Merzig) (12. bis 17. März 2017) sowie theoretische Sauerstoff-Sättigung bei Normaldruck Da im Laufe der Photosynthese unter anderem H + -Ionen freigesetzt werden, wird im Tagesverlauf auch der ph-wert des Wassers beeinflusst. Bei den ph-werten im Seffersbach konnten keine nennenswerten Tages-Amplituden festgestellt werden, was darauf hindeutet, dass das Wasser des Seffersbaches über eine hohe Pufferkapazität verfügt und sich die ph-wert-schwankungen nicht stark ausprägen. 33

35 Im Gegensatz zu den Sauerstoff-Gehalten liegen die Leitfähigkeitswerte in Merzig im Regelfall über denen in Bachem. Grund hierfür ist vor allem der Ritzerbach, welcher kurz vor der Station in Merzig in den Seffersbach fließt. Dieser Zufluss weist sehr hohe Leitfähigkeitswerte auf und ist daher der Hauptgrund für die hohe Leitfähigkeit des Seffersbaches in Merzig. Die Salzgehalte des Ritzerbaches sind geogen bedingt, worauf auch regionale Ortsbezeichungen wie z.b. Gipsberg, schließen lassen. Normalerweise werden die Salzgehalte im Fließgewässer durch Regenfälle verdünnt, die Leitfähigkeit nimmt also ab. Dies konnte auch bei beiden Standorten am Seffersbach beobachtet werden. Im Januar und Februar kam es zu Einträgen von Streusalzen (siehe Abbildung 3.2-4). Diese zeichnen sich durch ein sehr starkes sprunghaftes Ansteigen der Leitfähigkeitswerte aus. Die Einträge fanden hauptsächlich im oberen Einzugsgebiet statt, da die Leitfähigkeitswerte in Bachem in diesen Fällen über denen in Merzig liegen, die Salze also im Flussverlauf verdünnt wurden. Abbildung 3.2-4: Verlauf der Leitfähigkeit an den Stationen Bachem und Merzig, Abfluss (berechnet für Mündung) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (1. November 2016 bis 31. März 2017) 34

36 Die Leitfähigkeit weist erwartungsgemäß einen parallelen Verlauf mit dem TIC auf (siehe Abbildung 3.2-5), da der TIC den anorganischen Anteil des Kohlenstoffes, d.h. Karbonate, erfasst. Sprunghafte Veränderungen im TIC treten, wie bei der Leitfähigkeit auch, durch Regen aufgrund von Verdünnung auf. Abbildung 3.2-5: Verlauf der Leitfähigkeit und der TIC-Gehalte (Station Merzig), Abfluss (berechnet für Mündung) und Niederschlag (Wetterstation Merzig) (1. März 2016 bis 28. April 2017) 35

37 Zusätzlich zu Temperatur, Sauerstoff, ph-wert und Leitfähigkeit wurde in dieser Messkampagne in der Messstation in Merzig auch das Redox-Potential gemessen. Auch hierbei zeigten sich während Trockenphasen leichte Tageszyklen (siehe Abbildung 3.2-6), welche gut mit der Sauerstofflöslichkeit korrelieren. Abbildung 3.2-6: Tageszyklen des Redox-Potentials, der Temperatur und der Sauerstoff-Gehalte (Station Merzig) und Abfluss (berechnet für Mündung) (2. bis 8. Dezember 2016) Generell lässt sich sagen, dass sich aus der Betrachtung des Redox-Potentials am Seffersbach keine neuen Erkenntnisse ergeben haben. Da dieser Parameter jedoch einfach und kostengünstig zu messen ist, wird diese Sonde auch zukünftig eingesetzt und die Messungen im Zusammenhang mit den übrigen Messwerten ausgewertet werden (vgl. auch Abbildung ). Vor allem könnte das Redox- Potential Hinweise auf Einflüsse aus industriellen Einleitungen geben. 36

38 3.3 Ergebnisse der manuellen Beprobungen durch die Behörde Zur Abschätzung langjähriger Trends wurden die Ergebnisse der Stichproben, die durch das LUA am Seffersbach in Merzig am Hallenbad (Landes-Messstelle 1698) entnommen wurden, herangezogen. Da in den Jahren 2012 bis 2014 nicht beprobt wurde, liegen die Daten der Jahre 2007 bis 2011 und für die Trendberechnung zugrunde. Der Trend wurde gemäß den Vorschriften der OGewV Anlage [8] ermittelt. Diese besagt, dass als Grundlage für die Feststellung, ob ein signifikanter Trend gegeben ist, jeweils das fünfzigste Perzentil der Messwerte eines Jahres (Jahres-Median) heranzuziehen ist. Diese Daten sind sodann auf Normalverteilung zu prüfen. Sind sie normalverteilt, kann der Trend mit Hilfe der linearen Regression bestimmt werden, ansonsten wird er anhand des Mann-Kendall-Trendtests ermittelt. Das Signifikanzniveau beträgt in beiden Fällen α = 0,05. Die Jahres-Mediane der vorliegenden Messwerte wurden zunächst mit dem Shapiro-Wilk-Test auf ihre Normalverteilung überprüft. Dabei stellte sich heraus, dass die Jahres-Mediane aller Messparameter außer Ammonium, Nitrit, Barium und Chrom eine Normalverteilung aufweisen (siehe Tabelle 6-3a und b im Anhang). Der anschließende Test der linearen Regression ergab einen signifikant fallenden Trend für DOC, Blei und Nickel sowie einen signifikant steigenden Trend für Kalium und Silicium (siehe Abbildung 3.3-1). Abbildung 3.3-1: Jahres-Mediane von DOC, Blei und Nickel mit signifikant fallendem Trend und von Kalium und Silicium mit signifikant steigendem Trend (manuelle Beprobungen durch das LUA in Merzig, 2007 bis 2015) Als nicht normalverteilt wurden die Mediane der Parameter Ammonium, Nitrit, Barium und Chrom ermittelt. Die Mediane dieser Datensätze wurden mit dem Mann-Kendall-Test auf ihren Trend hin überprüft. Dabei ergab sich für keine der vier Messgrößen ein signifikanter Trend. 9 Daraus ergibt sich n = für Biota, Schwebstoffe und Sedimente 37

39 In der Auftragung der monatlichen Messwerte über den besagten Zeitraum lassen sich bei Sauerstoff, Temperatur, ph-wert und Leitfähigkeit keine Besonderheiten erkennen (siehe Abbildung 3.3-2) Abbildung 3.3-2: Einzelne Gehalte an Sauerstoff, Temperatur, ph-wert und Leitfähigkeit (manuelle Beprobungen durch das LUA in Merzig, 2007 bis 2015) Die Nitratwerte der manuellen Beprobungen bewegen sich wie auch durch die online-messungen beobachtet im Rahmen von etwas über 3 mg/l (siehe Abbildung 3.3-3). Dabei wurde zwar wenige Male eine Phase der Nitrat-Verdünnung erfasst, erhöhte Gehalte durch Einträge von Zwischenabfluss zeichnen sich bei den Stichproben hingegen nicht ab. Abbildung 3.3-3: Einzelne Gehalte an Ammonium-N, Nitrat-N, Nitrit-N und Gesamt-Stickstoff (manuelle Beprobungen durch das LUA in Merzig, 2007 bis 2015) 38

40 Die monatlichen Daten von Gesamt-Phosphor, ortho-phosphat und TOC lassen vereinzelt Ausreißer von TOC sowie einen extremen Wert von Gesamt-Phosphor erkennen (siehe Abbildung 3.3-4). Dass Letzterer durch einen realen Eintrag verursacht wurde, scheint unwahrscheinlich, da Belastungen von Gesamt-Phosphor ohne einen synchronen Anstieg von ortho-phosphat auf diffuse Einträge hindeuten. Diese gehen aber meist mit Einträgen von TOC einher, welche aber in diesem Fall nicht zu verzeichnen waren. Es könnte sich daher auch um einen Messfehler handeln. Abbildung 3.3-4: Einzelne Gehalte an ortho-phosphat-p, Gesamt-Phosphor und TOC (manuelle Beprobungen durch das LUA in Merzig, 2007 bis 2015) 39

41 3.4 Tabellarische Übersicht Während des Messzeitraumes (1. November 2016 bis 31. März 2017) lagen im Seffersbach in Bachem die Werte der elektrochemischen Parameter immer innerhalb der gemäß OGewV [8] geforderten Anforderungen für den guten ökologischen Zustand und das gute ökologische Potenzial (siehe Tabelle sowie Abbildung 6-4a bis 6-4d im Anhang). Die Konzentrationen von Ammonium und TOC überschritten nur vereinzelt die Anforderungen von 0,1 mg/l bzw. 7 mg/l. Hingegen lagen die Nitrat- Gehalte fast immer über den Anforderungen von 2,5 mg/l. Bemerkenswert sind die Überschreitungsraten von ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor: für ortho-phosphat ist der Wert in über 90% der Messungen überschritten, für Gesamt-Phosphor hingegen nur in etwa 40% der Messungen (vgl. auch Kapitel 3.1). In Merzig stellte sich die Situation für Phosphor ähnlich dar: während des Messzeitraumes (1. November 2016 bis 28. April 2017) überschritten fast zwei Drittel der Werte von Gesamt-Phosphor und 43% der Werte von ortho-phosphat die jeweiligen Anforderungen. Zu Überschreitungen der Anforderungen für Ammonium kam es in 16% 11, für TOC in 5% der Messungen. Die Nitrat-Gehalte lagen fast immer über dem entsprechenden Anforderungen. Bei den elektrochemischen Parametern wurden keine Werte außerhalb der geforderten Margen erfasst (siehe Tabelle 3.2- sowie Abbildung 6-5a bis 6-5d im Anhang). Die Wassertemperaturen lassen sich an beiden Standorten nicht bewerten, da die Messungen im Winter stattfanden, die Werte sind in den Tabellen daher kursiv dargestellt. Tabelle 3.4-1: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Seffersbaches in Bachem vom 1. November 2016 bis 31. März 2017, Anforderungen an den guten ökologischen Zustand und das gute ökologische Potenzial für Gewässertyp 5.1 gemäß Anlage 7 (2.1.2) OGewV [8] und Grenzwert der Nitrat- Richtlinie sowie Anzahl der zugrunde liegenden Stundenmittelwerte bzw. Einzelmessungen (n) NO 3 -N NO 2 -N NH 4 -N TNb 4 PO 4 -P P ges TOC 2 Mittelwert 3,45 0,027 0,007 2,82 0,078 0,105 2,9 Minimum 2,27 n.b. n.b. 1,92 0,036 0,076 1,17 Maximum 3,8 0,111 0,285 3,64 0,847 0,953 19,1 Anforderung 11,3 12 0,03 0,1 3 0,07 0,1 7 Anzahl Werte (n) ph- Wert* Sauerstoff * Temperatur* [ C] Leitfähigkeit [µs/cm] Abfluss [m 3 /s] 13 Mittelwert 7,64 10,8 7, ,096 Minimum 7,21 8,99 3, ,063 Maximum 7,92 12,5 14, ,415 Anforderung 6,5 8,5 > 8 < 20 < 1000 Anzahl Werte (n) Berücksichtigt man den Zeitraum vom 26. Dezember 2016 bis 5.Januar 2017 nicht, so liegen die Überschreitungen bei 8% der Messungen. 12 JD-UQN Jahres-Durchschnitts-Umweltqualitätsnorm zur Beurteilung des chemischen Zustands gemäß Anlage 8 der OGewV (50 x 10 3 µg/l Nitrat entspricht 11,3 mg/l Nitrat-N) 13 Zugrunde liegen die für Bachem berechneten Abflusswerte (Faktor 0,35 zum Pegel Merzig). 40

42 * Bei Sauerstoff ist der niedrigste, beim ph-wert der niedrigste und der höchste und bei Wassertemperatur jeweils der höchste gemessene Wert als Maßstab zum Vergleich mit den Anforderungen heranzuziehen. Für die übrigen Parameter ist der Mittelwert entscheidend (fett gedruckt), für die Leitfähigkeit ist in der OGewV keine Anforderung definiert. Alle Parameter außer Nitrit und TNb wurden online ermittelt (grau unterlegt). Nitrit und TNb wurden alle 7 bis 10 Tage im Labor bestimmt. Tabelle 3.4-2: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Seffersbaches in Merzig vom 1. November 2016 bis 28. April 2017, Anforderungen an den guten ökologischen Zustand und das gute ökologische Potenzial für Gewässertyp 5.1 gemäß Anlage 7 (2.1.2) OGewV [8] und Grenzwert der Nitrat- Richtlinie sowie Anzahl der zugrunde liegenden Stundenmittelwerte bzw. Einzelmessungen (n) NO 3 -N NO 2 -N NH 4 -N TNb 4 PO 4 -P P ges Mittelwert 3,79 0,022 0,157 3,21 0,089 0,123 3 TOC 2 Minimum 1,87 nn nn 2,02 0,044 0,054 1,06 Maximum 6,63 0,047 > 2 5,95 0,441 0,881 25,1 Anforderung 11,3 13 0,03 0,1 3 0,07 0,1 7 Anzahl Werte (n) ph- Wert* Sauerstoff* Temperatur* [ C] Leitfähigkeit [µs/cm] Abfluss [m 3 /s] 14 Mittelwert 7,44 10,1 7, ,325 Minimum 6,91 7,84 1, ,217 Maximum 8,66 12,1 13, ,44 Anforderung 6,5 8,5 > 8 < 20 < 1000 Anzahl Werte (n) * Bei Sauerstoff ist der niedrigste, beim ph-wert der niedrigste und der höchste und bei Wassertemperatur jeweils der höchste gemessene Wert als Maßstab zum Vergleich mit den Anforderungen heranzuziehen. Für die übrigen Parameter ist der Mittelwert entscheidend (fett gedruckt), für die Leitfähigkeit ist in der OGewV keine Anforderung definiert. Alle Parameter außer Nitrit und TNb wurden online ermittelt (grau unterlegt). Nitrit und TNb wurden alle 7 bis 10 Tage im Labor bestimmt. 14 Zugrunde liegen die für die Mündung berechneten Abflusswerte (Faktor 1,21 zum Pegel Merzig) 41

43 Aufgrund der außergewöhnlichen Einträge durch den technischen Defekt des Regenüberlaufes am Ritzerbach sind die Konzentrationen der Messdaten in der folgenden Tabelle noch einmal gesondert dargestellt. Zu bemerken ist dabei, dass durch das Abschlagsereignis die Mittelwerte von ortho- Phosphat und Gesamt-Phosphor über den gesamten Messzeitraum nicht wesentlich beeinflusst werden, dieses Ereignis jedoch einen großen Einfluss auf den Mittelwert von Ammonium hat. Tabelle 3.4-3a und b: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Seffersbaches in Merzig vom 1. November 2016 bis 28. April 2017 ohne die Werte der Belastungssituation vom 23. Dezember bis 05. Januar 2017 (Tabelle a, oben) sowie Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Seffersbaches in Merzig während der Belastungssituation vom 23. Dezember bis 05. Januar (Tabelle b, unten) NO 3 -N NH 4 -N PO 4 -P P ges TOC ph O 2 Temp. [ C] LF [µs/cm] Mittel 3,81 0,051 0,081 0,113 2,99 7,42 10,1 7, Min 1,87 0,001 0,044 0,054 1,06 6,91 7,84 1,5 217 Max 6,63 2,000 0,440 0,881 28,3 8,66 12,1 13,5 619 NO 3 -N NH 4 -N PO 4 -P P ges TOC ph O 2 Temp. [ C] LF [µs/cm] Mittel 3,57 1,231 0,181 0,244-7,65 9,92 5, Min 3,23 0,009 0,095 0,133-7,46 8,56 3,5 371 Max 3,68 > 2,0 0,338 0,585-8,61 11,1 8, Aus den unten stehenden Tabellen und lassen sich die Frachten für die einzelnen Substanzen an beiden Standorten entnehmen (siehe auch Abbildung 6-5a und 6-5b sowie 6-6a und 6-6b im Anhang). Neben 0,677 t Phosphor und fast 19 t organischem Kohlenstoff am Standort in Merzig ergibt sich aus Nitrat und Ammonium rein rechnerisch eine Stickstofffracht 15 von ca. 4,3 t für den Messzeitraum am Standort in Bachem und von etwa 20 t am Standort in Merzig. Da nicht über den gleichen Zeitraum an beiden Stationen gemessen wurde, ist zum direkten Vergleich des gemeinsamen Zeitraumes Abbildung heranzuziehen. Tabelle 3.4-4: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte der Frachten des Seffersbaches in Bachem vom 1. November 2016 bis 31. März 2017 sowie die Gesamtfracht im Messzeitraum Fracht NO 3 -N NH 4 -N P ges 42 davon PO 4 -P TOC Abfluss 13 [m 3 /s] Mittelwert 1,17 kg/h 0,004 kg/h 0,038 kg/h 0,027 kg/h 1,16 kg/h 0,096 Minimum 0,806 kg/h nn 0,019 kg/h 0,013 kg/h 0,268 kg/h 0,063 Maximum 3,86 kg/h 0,289 kg/h 1,24 kg/h 0,979 kg/h 28,4 kg/h 0,415 Fracht im Messzeitraum 16 4,26 t 0,014 t 0,139 t 0,099 t 4,21 t 15 Hinzu kommt jedoch in deutlich geringeren Mengen Stickstoff aus Nitrit und organischen Verbindungen. 16 Um Messausfälle auszugleichen, wurde der jeweilige Mittelwert aller Stundenmittelwerte der Frachten mit der Anzahl der gemessenen Stunden multipliziert.

44 Tabelle 3.4-5: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte der Frachten des Seffersbaches in Merzig vom 1. November 2016 bis 28. April 2017 sowie die Gesamtfracht im Messzeitraum Fracht NO 3 -N NH 4 -N P ges davon PO 4 -P TOC Abfluss 14 [m 3 /s] Mittelwert 4,48 kg/h 0,189 kg/h 0,158 kg/h 0,109 kg/h 4,43 kg/h 0,325 Minimum 2,81 kg/h nn 0,051 kg/h 0,041 kg/h 1,09 kg/h 0,217 Maximum 20,3 kg/h 7 kg/h 3,46 kg/h 1,29 kg/h 121 kg/h 1,435 Fracht im Messzeitraum 16 19,2 t 0,081 t 0,677 t 0,469 t 18,9 t 4. Zusammenfassung Wie an vielen anderen Standorten konnten auch am Seffersbach zahlreiche Abschläge aus Mischwasserentlastungen aufgezeichnet werden. In Bachem fanden derartige Einleitungen seltener und in geringerer Ausprägung statt, in Merzig hingegen konnten innerhalb der 7 Monate fast 30 Ereignisse von zum Teil sehr starken Ausmaßen beobachtet werden. Der Einfluss von Abwassereinleitungen spiegelt sich, vor allem am Standort in Merzig, auch in der hohen Korrelation der für Abwasser typischen Parameter Ammonium und ortho-phosphat wider. Darüber hinaus kam es vom 23. Dezember bis zum 5. Januar im unteren Teil des Seffersbaches zu erheblichen Beeinträchtigungen durch einen Defekt an einem Regenüberlauf am Ritzerbach. Anhand der Berechnung von Ammoniak unter Berücksichtigung der Ammonium- Konzentrationen, der ph- Werte sowie der Wassertemperaturen konnten für diesen Zeitraum z.t. sehr hohe Ammoniak-Gehalte im Gewässer ermittelt werden. Dennoch ergab sich während des Messzeitraumes im Winterhalbjahr an keinem der beiden Standorte eine im Hinblick auf die Sauerstoff-Versorgung kritische Situation. Insgesamt lagen die Sauerstoff- Gehalte in Bachem dennoch ein wenig unter den rechnerisch ermittelten Sättigungswerten, die Sauerstoff-Gehalte in Merzig lagen immer sehr deutlich darunter. Landwirtschaftliche Einflüsse konnten verstärkt am Standort in Merzig beobachtet werden. Einträge von Phosphor und TOC über Oberflächenabfluss fanden selten statt, hingegen kam es sehr häufig zu Einträgen von großen Mengen an Nitrat über Zwischenabfluss. Da diese Phänomene in Bachem nicht auftraten, kann davon ausgegangen werden, dass die Belastungen aus dem mittleren Einzugsgebiet einfließen. Die Werte der Stichprobenmessungen zeigten, dass die Nebenbäche des Seffersbaches zum Teil mit Nitrat belastet sind. Es kann festgehalten werden, dass etwa jeweils drei Viertel der Nitrat-, Phosphor- und TOC-Mengen im Seffersbach aus dem Einzugsgebiet zwischen Bachem und Merzig stammen. Es kann davon ausgegangen werden, dass ein großer Teil der Grundbelastungen an Nitrat und Phosphor aus dem Grundwasser über den Basisabfluss in das Gewässer eingetragen wird. Die im Einzugsgebiet vorhandenen Klein-Kläranlagen liefern keine für die Grundbelastung signifikanten Frachten. Die Werte der Leitfähigkeit und die ph-werte bewegen sich innerhalb der Anforderungen. Im Winter konnten mehrere Anstiege der Leitfähigkeit gemessen werden, welche auf Auswaschungen von Streusalzen von Verkehrsflächen zurück zu führen waren. Die beiden neu eingesetzten Parameter TIC und Redox-Potential konnten bisher keine entscheidenden Erkenntnisse liefern. Gleichwohl besteht jedoch die Möglichkeit, durch eventuelle Abweichungen der Verlaufskurven von den flussspezifischen Gegebenheiten zukünftig Hinweise auf Einleitungen von Schadstoffen zu erhalten. 43

45 5. Literatur [1] [2] MINISTERIUM FÜR UMWELT UND VERBRAUCHERSCHUTZ in Zusammenarbeit mit dem LANDESAMT FÜR UMWELT- UND ARBEITSSCHUTZ: 2. Bewirtschaftungsplan nach Artikel 13 der Richtlinie 200/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2000 für das Saarland; Saarbrücken, Dezember 2015 [3] [4] MINISTERIUM FÜR UMWELT, ENERGIE UND VERKEHR DES SAARLANDES (MUEV) (HRSG.): Gewässertypenatlas des Saarlandes; Saarbrücken, 1998 [5] MINISTERIUM FÜR UMWELT UND VERBRAUCHERSCHUTZ IN ZUSAMMENARBEIT MIT DEM LANDESAMT FÜR UMWELT- UND ARBEITSSCHUTZ: Maßnahmenprogramm Saarland nach Artikel 11 der Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2000 zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik (Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften vom ) EG- Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) Betrachtungsräume: I Saar, II Blies, III Mittlere Saar, IV Bist- Rossel, V Prims, VI Nied, VII Untere Saar, VIII Mosel, IX Leuk, X Nahe, XI Glan, XII Schwarzbach; Dezember 2015 [6] wasserrahmenrichtlinie [7] [8] VERORDNUNG ZUM SCHUTZ DER OBERFLÄCHENGEWÄSSER - Oberflächengewässerverordnung vom 20. Juni 2016 (BGBl. I S. 1373) 44

46 6. Anhang Tabelle 6-1: Messparameter, Messbereiche und -methoden in den Messstationen Parameter Messbereich Messprinzip Sauerstoff gelöst (O 2 ) 0 20 mg/l ph-wert 2 14 Wassertemperatur 0 50 C optisch (Lumineszenz) Bezugstemperatur: 25 C Elektrochemisch Bezugstemperatur: 25 C Leitfähigkeit µs/cm elektrochemisch/konduktometrisch bei 25 C Bezugstemperatur Trübung FNU nephelometrisch Nitrat (NO 3 bzw. NO x -N) 0,1 100 mg/l direkte Absorption (UV-Bereich) Ammonium (NH 4 -N) Gesamt-Phosphor (P ges ) und ortho-phosphat (PO 4 -P) Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) und Gesamter anorganischer Kohlenstoff (TIC) 0,02 2 mg/l 0,02 5 mg/l 0,02 5 mg/l 0,1 100 mg/l 0,1 100 mg/l photometrisch (Indophenolblau- Verfahren bei 655 nm ) Photometrisch (Molybdänblau- Verfahren bei 880 nm ) Austreibmethode (Messung von CO 2 mittels IR-Detektion) Differenzmethode (Messung von CO 2 mittels IR-Detektion) 45

47 Abbildung 6-1: Messstation in der Innenstadt von Merzig auf dem Gelände der Stadt Abbildung 6-2: Messstation auf dem Gelände der EVS Pumpstation in Bachem 46

48 Abbildung 6-3: Abfluss (Pegel Merzig) sowie Niederschläge, Lufttemperatur und Globalstrahlung (Wetterstation Merzig) über den gesamten Messzeitraum Tabelle 6-2: Mittelwerte, Minima und Maxima der monatlichen Beprobungen des LUA in Merzig von 2007 bis 2011 und 2015 NO 3 -N NO 2 -N NH 4 -N TNb PO 4 -P P ges TOC Mittelwert 3,21 0,025 0,159 3,83 0,086 0,107 3,09 Minimum 1,33 0,007 0,026 3,01 0,029 0,039 0,500 Maximum 4,22 0,155 0,868 4,8 0,231 0,7 7,8 Sauerstoff ph- Wert Leitfähigkeit [µs/cm] Temperatur [ C] Abfluss [m³/s] Mittelwert 10,6 8, ,4 0,510 Minimum 8,2 7, ,8 0,262 Maximum 12,5 8, ,1 1,172 47

49 Tabelle 6-3a und b: Grundlagendaten (a) und Ergebnisse (b, siehe nächste Seite) des Tests auf Normalverteilung der Mediane verschiedener Parameter (LUA ) (Hallenbad Merzig) 48

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