EcoImpact: Ökologische Auswirkungen von Mikroverunreinigungen aus Kläranlagen. Christian Stamm, für das ganze EcoImpact Team, Eawag

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Rainer Bruhn
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1 EcoImpact: Ökologische Auswirkungen von Mikroverunreinigungen aus Kläranlagen Christian Stamm, für das ganze EcoImpact Team, Eawag 16. Juni 2016

2 Inhalt - Untersuchungskonzept - Resultate - Ausblick

3 EcoImpact: Motivation Aufrüstung der Kläranlagen-Infrastruktur - 4. Reiningungsstufe(Ozonung, PAK) - Zusammenlegung/Aufhebung kleiner Anlagen ist eine Real-Experiment: «Kontrollierte» Veränderung der Wasserchemie im realen System auch Gelegenheit für die Forschung!

4 EcoImpact: Forschungsfragen Haben Mikroverunreinigungen aus gereinigtem Abwasser signifikante Auswirkungen auf - Struktur(Biodiversität, Nahrungsnetz etc.) und/oder - Funktion(Biomasse-Produktion, Abbauprozesse etc.) in Fliessgewässern? Wenn ja, was sind die zugrundeliegenden Prozesse?

5 EcoImpact: Methodische Ansätze - Felduntersuchungen oberhalb unterhalb von ARAs - Rinnen-Experimente (Maiandros)

6 EcoImpact: Design Feldstudie Fluss-spezifische Referenz 1 Standort Fliessrichtung Stelle Uberhalb Stelle Oberhalb 2 d mix Einleitung d mix ARA Stelle Oberhalb 1

7 EcoImpact: Standorte Auswahlkriterien: -Abwasseroberhalb 0% -Abwasserunterhalb> 20% -Siedlung< 21% - Spezialkulturen < 10%

8 EcoImpact: Wasserqualität Verhältnis C Cunten/Coben Stamm et al., eingereicht

9 EcoImpact: Mischungstoxizität Wenige Substanzen scheinen das ökotoxikologisches Risiko zu dominieren Wichtige Rolle von Pestiziden Munz et al., in Vorbereitung

10 Biologische Effekte: Genexpression Relative expression Cyp3a-Liver all gender * ** Goldach Steinach upstream Steinach downstream Sept/2012 (with WW) Cyp3a-Liver all gender Apr/ Steinach upstream Steinach downstream (after WW removal) Steinach: - Klare physiologische Stressantwort in vivo - Verschiedene Entgiftungsmechanismen aktiviert - Stress verschwindet bei Ableiten von Abwasser Fischer et al., in Vorb.

11 Biologische Effekte: Gammariden oberhalb Gleiches Muster an allen untersuchten Standorten (N = 3) Juveniles Gammariden fehlen weitgehend unterhalb Hinweis auf veränderte Populationsstruktur Taddei et al., in Vorb.

12 Biologische Effekte: Periphyton - Gemeinschaften unterhalb der ARAs sind toleranter gegenüber organischen MV - Dies gilt für autotrophe und heterotrophe Organismen Tlili et al., in Vorb.

13 Biologische Effekte: Makroinvertebraten Zunahme Anteil Abwasser Burden et al., 2016

14 Biologische Effekte: Abbauleistung Rate Blatt-Abbau (pro Gradtag) - Abwasser vermindert Laubabbau F. Burdon et al., in Vorb.

15 Biologische Effekte: Abbauleistung Rate Blatt-Abbau (nur mikrobiell; pro Gradtag) - Abwasser beschleunigt mikrobiellen Laubabbau F. Burdon et al., in Vorb.

16 Biologische Effekte: Abbauleistung - Abwasser vermindert Laubabbau und Abbauleistung durch Makroinvertebraten - Abwasser erhöht mikrobielle Abbauleistung - Ökosystem-Funktionen werden verändert F. Burdon et al., in Vorb.

17 Ursachen-Analyse: Maiandros Exp. 1 Exp. 2 Exp. 3 Glatt control 10% WW 50 % WW 90 % WW Glatt control CNP MP + CNP MP + C Glatt control C (MeOH) MP + CNP MP + C

18 MV und Diatomeen Empfindliche Arten (%) Mischung aus 17 MV beeinflusst: - Artenzusammensetzung - Zellvolumina Zellvolumen (500 Schalen) Con N,P + C+MP MP+C N,P+C M. Reyes, 2015

19 MV und heterotropher Abbau - MV vermindern mikrobielle Abbauleistung - Nährstoffe kompensieren diesen Effekt MV scheinen physiologische Kosten zu verursachen

20 Vorläufige Schlussfolgerungen - Klare Auswirkungen von Abwasser auf biologische Endpunkte auf verschiedenen Ebenen der biologischen Organisation - Verschiedene Effekte (Genexpression, PICT Toleranz, Abnahme SPEAR) deuten auf MV als kausale Ursachen hin - Rinnen-Experimente zeigen z.t. entgegengesetzte Wirkungen Effekte von MV und Nährstoffen - Im Feld überlagern sich die Wirkungen verschiedener Einflussfaktoren (Nährstoffe, MV, Mikroorganismen etc.) - Klärung der ökologischen Rolle von MV nur durch (quasi-) experimentelle Ansätze

21 Ausblick - Weiterführung von EcoImpact durch Eawag geplant - EcoImpact2.0: Experimentelle Untersuchungen mit Fokus Periphyton/Biofilmund seine Interaktionen mit dem Nahrungsnetz - Feld-Studie: Integration in NAWA Trend/SpezProgramm angestrebt - Paket von gezielten Masterarbeitsthemen in Vorbereitung

22 Dank Frank Burdon, Marta Reyes, Urs Schönenberger, Ahmed Tlili, Stefan Fischer, Nicole Munz, Renata Behra, Barbara Spycher, Cornelia Kienle, Katja Räsänen, Rik Eggen, Heinz Singer, David Kistler, Madeleine Langmeier und das AUA Team, Adriano Joss, Christoph Ort, Martin Ackermann, Simon Mangold, Scott Tiegs, Yaohui Bai + das ganze EcoImpact Team Aquabug (Pascal Stucki & Team) für die Erhebung der Makroinvertebraten Finanzierung: Eawag, BAFU, Oekotoxzentrum

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