Überwachung von Fließgewässern im Saarland in einem online-monitoring Programm. Salzbach. Mai bis Oktober 2017

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1 Überwachung von Fließgewässern im Saarland in einem online-monitoring Programm Salzbach Mai bis Oktober 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 0

2 INHALT 1. EINLEITUNG 5 2. GRUNDLAGEN TECHNISCHE GRUNDLAGEN UNTERSUCHUNGSRAUM UND MESSSTANDORT 8 3. ERGEBNISSE UND DISKUSSION ERFASSUNG DES WASSERSTANDES SOWIE DER TEMPERATUR UND DES SAUERSTOFF- GEHALTES MITHILFE NEUER AUTARKER SONDEN NÄHRSTOFFE CHEMISCH-PHYSIKALISCHE MESSGRÖßEN ERGEBNISSE DER MANUELLEN BEPROBUNGEN DURCH DIE BEHÖRDE TABELLARISCHE ÜBERSICHT FAZIT LITERATUR ANHANG 35 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 Salzbaches (Quelle: MUV) Abbildung 2.2-2: Standort der Messstation in Dreisbach und Mündung in die Saar (Maßstab ca. 1:2.000; Quelle: Zora) Abbildung 3.1-1: drei Flöße mit je einem Sauerstoff-/Temperatursensor am Schwimmkörper (oben) und einem Drucksensor (zur Wasserstandsmessung) auf der Bodenplatte Abbildung 3.1-2: Wasserstand (Station Dreisbach) und Floß in Dreisbach, ab 22. Juni (rote Linie) oberhalb Dreisbach (19. Mai bis 19. Juli 2017; 5-Minutenwerte) Abbildung 3.1-3: Wasserstand in der Station Dreisbach und im Oberwasser der Schleuse Mettlach (Quelle: Wasserstraßen - und Schifffahrtsamt Trier) (22. Juni bis 31. Oktober 2017; 5-Minutenwerte) Abbildung 3.1-4: Sauerstoff und Temperatur in der Station Dreisbach und im Floß, ab 22. Juni (grüne Linie) oberhalb Dreisbach (29. Mai bis 19. Juli 2017; 5-Minutenwerte) Abbildung 3.2-1: Gehalt von Nitrat sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (25. Juni bis 8. Juli 2017) Abbildung 3.2-2: Gehalte von Nitrat, Ammonium, ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (6. bis 25. August 2017) Abbildung 3.2-3:Gehalte von Ammonium, Nitrat, ortho-phosphat, Gesamt-Phosphor, TOC sowie Wasserstand (Station Dreisbach), Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (26. bis 28. Juni 2017) Abbildung 3.2-4: berechnete Ammoniak-Konzentrationen und Grenzwert (gestrichelte Linie), Ammonium-N- Gehalt, Temperatur und ph-wert sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (26. Juni bis 2. Juli 2017) Abbildung 3.2-5: Korrelationen von Trübung und Gesamt-Phosphor über den gesamten Messzeitraum Abbildung 3.2-6: Korrelationen von Gesamt-Phosphor und ortho-phosphat für den Bereich unterhalb 0,9 mg/l Gesamt-Phosphor sowie für den gesamten Datensatz über den gesamten Messzeitraum Abbildung 3.2-7: Korrelationen von Trübung und TOC über den gesamten Messzeitraum (oben) sowie bei Trübungen unterhalb von 200 FNU (unten) Abbildung 3.2-8: Konzentrationen an ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (20. bis 24. August) Abbildung 3.2-9: Leitfähigkeit und Gehalte von TIC sowie Wasserstand (Station Dreisbach), Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (27. Juni bis 31. Juli 2017) Abbildung : Konzentrationen von Gesamt-Stickstoff, Nitrat, Ammonium und Nitrit der Stichprobenmessungen am 28. Juni, 30. August und 12. September 2017 im Ortskern Bethingen, unterhalb der Kläranlage Bethingen und am Standort in Dreisbach Abbildung : Konzentrationen von Gesamt-Phosphor, ortho-phosphat und TOC der Stichprobenmessungen am 28. Juni, 30. August und 12. September 2017 im Ortskern Bethingen, unterhalb der Kläranlage Bethingen und am Standort in Dreisbach Abbildung 3.3-1: Sauerstoffgehalte, Temperatur und Wasserstand (Station Dreisbach) sowie Niederschlag (Wetterstation Mettlach) über den gesamten Messzeitraum 2

4 Abbildung 3.3-2: Konzentrationen von Sauerstoff, Ammonium und TOC sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (29. September bis 5. Oktober 2017) Abbildung 3.3-3: Sauerstoffgehalte in Abhängigkeit von der Wassertemperatur (Station Dreisbach) sowie theoretische Sauerstoffsättigung bei Normaldruck über den gesamten Messzeitraum Abbildung 3.3-4: Konzentrationen von Sauerstoff, Ammonium und TOC sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (29. September bis 5. Oktober 2017) Abbildung 3.3-5: ph-werte und Leitfähigkeit sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (19. Mai bis 30. Oktober 2017) Abbildung 3.3-6: Sauerstoff-Gehalte, ph-werte und Leitfähigkeit der Stichprobenmessungen am 28. Juni, 30. August und 12. September 2017 im Ortskern Bethingen, unterhalb der Kläranlage Bethingen und am Standort in Dreisbach Abbildung Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Sauerstoff, Temperatur, ph-wert und Leitfähigkeit in Dreisbach (Messstellen-Nr. 1692) (2008 und 2014) Abbildung Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Gesamt-Stickstoff, Nitrat, Ammonium und Nitrit in Dreisbach (Messstellen-Nr. 1692) (2008 und 2014) Abbildung Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Gesamt-Phosphor, ortho-phosphat und TOC in Dreisbach (Messstellen-Nr. 1692) (2008 und 2014) Abbildung 3.4-4: Vergleich der Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Sauerstoff, Temperatur, ph-wert und Leitfähigkeit in Dreisbach und in Bethingen unterhalb der Kläranlage im Jahr 2014 Abbildung 3.4-5: Vergleich der Ergebnisse der Stichprobenmessungen für TNb, Nitrat, Ammonium und Nitrit in Dreisbach und in Bethingen unterhalb der Kläranlage im Jahr 2014 Abbildung 3.4-6: Vergleich der Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Gesamt-Phosphor, ortho-phosphat und TOC in Dreisbach und in Bethingen unterhalb der Kläranlage im Jahr 2014 Abbildung 6-1: Standort der Messstation auf dem Gelände der Gemeinde in Dreisbach Abbildung 6-2: Wasserstand und Wassertemperatur (Messstation Dreisbach) sowie Niederschläge, Lufttemperatur und Globalstrahlung (Wetterstation Mettlach) über den gesamten Messzeitraum Abbildung 6-3: Gleichgewicht von Ammonium und Ammoniak in Abhängigkeit von Wassertemperatur und ph- Wert (Quelle: Abbildung 6-4a und 4b: Verteilung der Messwerte der online erhobenen Parameter Leitfähigkeit, ph-wert, Sauerstoff und Temperatur im Messzeitraum in Dreisbach 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 Dreisbach Tabelle 3.2-1: Ergebnisse der manuellen Beprobung des Salzbaches sowie des Tünsdorfer Baches und des Nohner Baches nach Regen am 30. August und am 12. September 2017 Tabelle 3.5-1: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Salzbaches in Dreisbach vom 2. Mai bis 31. Oktober 2017, Anforderungen an den guten ökologischen Zustand und das gute ökologische Potenzial für Gewässertyp 5.1 gemäß Anlage 7 (2.1.2) OGewV [6] und Grenzwert der Nitrat-Richtlinie sowie Anzahl der zugrunde liegenden Stundenmittelwerte bzw. Einzelmessungen (n) Tabelle 6-1: Messparameter, Messbereiche und methoden in den Messstationen Tabelle 6-2: Mittelwerte, Minima und Maxima der monatlichen Beprobungen des LUA in Dreisbach

5 Überwachung von Fließgewässern im Saarland mittels Online-Messtechnik Salzbach,Sommer 2017 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 Kaiser, Frau Willmann, Herrn Rigoll, Herrn Franzen und Herrn Knecht vom Landesamt für Umwelt - und Arbeitsschutz, Herrn Murtzen vom Wasserstraßen - und Schifffahrtsamt Trier, der Gemeinde Dreisbach sowie in dem Ortsvorsteher von Dreisbach Herrn Schiffler. 4

6 Überwachung von Fließgewässern im Saarland mittels Online-Messtechnik Salzbach,Sommer 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. 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 ( ) 5

7 frühere Messstandorte Standorte im Berichtszeitraum an Salzbach, Lochbach und am Kirkeler Bach (Sommer 2017) Abbildung 1-1: Standorte der Messstationen (Quelle: MUV) 6

8 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 für Nitrat, Trübung, SAK, Temperatur, Sauerstoff, ph-wert und Leitfähigkeit sowie die Entnahme-Einheiten der online-photometer für die Bestimmung der Konzentrationen von Phosphor, Ammonium sowie TOC und TIC 2. So können je nach Messmethode sehr kurze Messintervalle zwischen wenigen Sekunden und zehn Minuten (bei TOC 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. TOC TIC 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 3 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; TIC: Total Inorganic Carbon, Gesamter anorganischer Kohlenstoff 3 TNb: Total Nitrogen bound, Gesamter gebundener Stickstoff 7

9 2.2 Untersuchungsraum und Messstandort Der Salzbach (oder auch Dreisbach) entspringt zwischen Wehingen und Bethingen und mündet bei Mettlach-Dreisbach von links kommend in die Saar. Er entwässert über 7,3 km Fließstrecke ein Einzugsgebiet von etwa 16,1 km² [1]. Das Einzugsgebiet des Salzbaches ist zu fast 45% mit Wald, zu 13% mit Acker und zu einem Viertel mit Grünland bedeckt; auf ca. 8% 4 der Fläche befinden sich Siedlungen. Der Salzbach 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. Im Einzugsgebiet gibt es 3 kommunale Kläranlagen 5 (Nohn mit 700 EW 6, Tünsdorf mit 950 EW und Bethingen mit 700 EW), 10 private/gewerbliche Klein-Kläranlagen sowie 7 Mischwasserentlastungbauwerke [Quelle: Ministerium für Umwelt und Verbraucherschutz des Saarlandes]. Im Rahmen der Umsetzung der WRRL wurde der Salzbach dem Betrachtungsraum Untere Saar zugeordnet und als Oberflächenwasserkörper (OWK) VII-6.1 kategorisiert [1]. Im Bewirtschaftungsplan 2009 wurde die ökologische Bewertung mit gut vorgenommen [1] und im Bewirtschaftungsplan 2015 wegen Veränderung aufgrund eines grundsätzlich veränderten Vorgehens beim Monitoring und/oder Zustandsbewertung auf schlecht korrigiert. Es wurden stoffliche Defizite aufgrund hoher Belastungen mit Stickstoff und Phosphor festgestellt [2]. Das Erreichen des Guten Ökologischen Zustandes war zunächst bis 2015 avisiert, dann aber auf 2021 korrigiert [1] worden. Der Mündungsbereich und somit der Messstandort sind auch durch die Saar beeinflusst. Neben deren Rückstau in den Salzbach bei Hochwasser gelangen durch den täglichen Schiffsverkehr mehr oder weniger ausgeprägte Wellen weit in den Mündungsbereich des Salzbaches hinein (siehe auch Kapitel 3.1). Allein von Anfang Januar 2017 bis Ende Oktober 2017 wurden nach Angaben des Wasser- und Schifffahrtsamtes Saarbrücken in Mettlach 2980 Schiffe flussaufwärts und 3119 Schiffe flussabwärts geschleust, von denen sicherlich die meisten auch die Mündung des Salzbaches passierten 7. Der Einfluss auf den Unterlauf des Salzbaches ist je nach Größe und Beladung der einzelnen Schiffe sehr unterschiedlich. Zudem konnte festgestellt werden, dass es im Flussverlauf des Salzbaches einige Stellen gibt, an denen die Weiden bis in das Gewässer hineinreichen, so dass es dort zu starken Beeinträchtigungen durch Viehvertritt etc. kommt. Die online-messstation war vom 2. Mai bis 31. Oktober 2017 in Dreisbach auf dem Gelände der Gemeinde Dreisbach (Koordinaten: R H ) installiert. Die Entfernung des Messstandortes zur Mündung in die Saar betrug etwa 120 m (siehe Abbildung und sowie Abbildung 6-1 im Anhang). In der Messstation 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. Zur Interpretation der Messdaten wurden die durch das Landesamt für Umwelt- und Arbeitsschutz des Saarlandes (LUA) erhobenen Wetter-Daten der Wetterstation in Mettlach herangezogen (siehe Abbildung 6-3 im Anhang). Da im Einzugsgebiet des Salzbaches keine Pegelanlage zur Verfügung steht, wurde der Wasserstand mithilfe eines Ultraschall-Sensors, welcher an der nahegelegenen Brücke installiert wurde, erfasst. Es 4 Etwa 10% der Fläche entfallen auf die Kategorie Sonstiges 5 Es handelt sich bei allen drei Anlagen um Scheibentauchkörperanlagen mit einer Vorreinigungsstufe. 6 EW: Einwohnergleichwert (Abwasserbelastung pro Einwohner und Tag) 7 Lediglich einige Ausflugsschiffe kehren vor der Mündung des Salzbaches wieder um. 8

10 konnte daher keine Erhebung des Abflusses, also der Wassermenge, stattfinden, und deshalb konnten keine Frachten ermittelt werden. Aufgrund von starken Gewittern kam es während der Messkampagne mehrmals zu Stromausfällen, so dass keine Daten durch die Messstation erhoben werden konnten. Vom 18. Mai bis 21. Juli wurden am Standort eine batteriebetriebene Sauerstoff-Sonde und Drucksonde zur Erfassung des Wassertandes getestet (siehe auch Abbildung 6-3 im Anhang). Diese beiden Sonden sind energieautark und werden direkt im Gewässer eingesetzt, daher konnten die Sauerstoff- sowie die Temperatur-Werte und der Wasserstand für die Zeiträume der Messausfälle in die Datenlücken eingefügt werden (vgl. auch Kapitel 3.1). Nohn Tünsdorf Bethingen Landes-Messstelle Standort der Messstation in Dreisbach Abbildung 2.2-1: Einzugsgebiet des Salzbaches (Quelle: MUV) 9

11 Standort der Messstation in Dreisbach Abbildung 2.2-2: Standort der Messstation in Dreisbach und Mündung in die Saar (Maßstab ca. 1:2.000; Quelle: Zora) 3. Ergebnisse und Diskussion In den folgenden Kapiteln werden einige signifikante Beobachtungen beschrieben, die während der Messkampagne mithilfe der mobilen Messstation am Salzbach in Dreisbach 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 Stundensummen der Niederschläge vergleichen lassen und zudem ein hoch aufgelöstes Bild der Konzentrationsverläufe wiedergeben. Alle erfassten Daten wurden dem Ministerium für Umwelt und Verbraucherschutz des Saarlandes gleichzeitig mit diesem Bericht in evaluierter Form als Fünfminutenwerte, Stundenmittelwerte, Tagesmittelwerte, Tagesminima und Tagesmaxima übergeben. Das folgende Kapitel beginnt mit der Beschreibung einer neuen, autarken Messeinheit, mit deren Hilfe Sauerstoff und Temperatur sowie der Wasserstand direkt im Gewässer erfasst werden können. Die übrigen Unterkapitel wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit in Nährstoffe und chemischphysikalische Messgrößen untergliedert. Die Betrachtung erfolgt dabei keineswegs losgelöst voneinander, sondern immer auch im Hinblick auf die Veränderungen der übrigen, gleichzeitig erhobenen Messgrößen, Wasserstände, Niederschläge etc. (s.o.). Des Weiteren wird eine kurze Betrachtung der Ergebnisse der in den letzten Jahren durch die Überwachungsbehörde erhobenen manuellen Beprobungen vorgenommen, sowie ein tabellarischer Vergleich mit den aktuellen gesetzlichen Vorgaben durchgeführt. 10

12 3.1 Erfassung des Wasserstandes sowie der Temperatur und des Sauerstoff-Gehaltes mithilfe neuer autarker Sonden Von Mitte Mai bis Mitte Juli wurden am Standort Dreisbach zusätzlich sogenannte stand-alone - Sonden für die Messung von Sauerstoff (LDO Methode) und Temperatur sowie für die Erfassung des Wasserstandes (über den Wasserdruck) getestet. Diese beiden Sonden sind batteriebetrieben und daher autark einsetzbar. Die Daten werden lediglich gespeichert, können im Gegensatz zu den in den Messstationen erhobenen Daten jedoch nicht über Datenfernübertragung versandt werden und müssen mithilfe eines speziellen Gerätes an den Sonden selbst ausgelesen werden. Werden die Daten im 5- Minuten-Rhythmus erfasst, so beträgt die Speicherkapazität der einzelnen Sonden etwa 6 Wochen. Jeweils eine Sauerstoff-/Temperatur-Sonde sowie eine Drucksonde wurden in einem Floß kombiniert (siehe Abbildung 3.1-1). Dabei wurde die Sauerstoff-/Temperatur-Sonde unter einem Schwimmkörper angebracht, um zu verhindern, dass die Sonde auf dem Gewässerboden aufliegt und von Partikeln bedeckt wird. Eine Kappe aus Kupfer verhindert zusätzlich die Ausbildung eines biologischen Filmes auf dem Sensor (Antifouling-Kappe). Der Wasserstandssensor erfasst den Druck der Wassersäule und muss daher auf dem Gewässerboden aufliegen. Daher wurde der Sensor auf eine Bodenplatte montiert, welche zusätzlich als Anker für den Schwimmkörper dient. Insgesamt wurden 3 dieser Flöße konstruiert. Abbildung 3.1-1: drei Flöße mit je einem Sauerstoff-/Temperatursensor am Schwimmkörper (oben) und einem Drucksensor (zur Wasserstandsmessung) auf der Bodenplatte Das Floß, welches in Dreisbach zum Einsatz kam, war vom 19. Mai bis zum 14. Juni zunächst direkt neben der Messstation im Gewässer eingebracht, vom 22. Juni bis 20. Juli war es dann etwa 1 km weiter flussaufwärts im Salzbach installiert. Die so gewonnenen Messwerte sind in Abbildung und dargestellt. Die Messungen des Wasserstandes zeigen deutlich die Beeinflussung des Salzbaches am Standort in Dreisbach durch die Nähe zur Saar (siehe Abbildung 3.1-2). Die parallel erfassten Wasserstands- Daten in Dreisbach selbst weichen nicht nennenswert voneinander ab, die Erfassung des 11

13 Wasserstandes per Ultraschallsensor außerhalb des Gewässers (an der Brücke in Dreisbach unmittelbar neben der Messstation montiert) sind also sehr gut mit den Ergebnissen des Drucksensors auf dem Gewässerboden vergleichbar. Allerdings zeigt der Wasserstand flussaufwärts der Brücke (in der 2. Hälfte des dargestellten Zeitbereiches) eine sehr deutlich ausgeprägte Dynamik, in dem sich die Regenereignisse direkt widerspiegeln. Am Standort unterhalb der Brücke hingegen ist der Wasserstand aufgrund der räumlichen Situation natürlich sehr viel höher, allerdings lässt sich der Einfluss des Rückstaus durch die Saar deutlich erkennen, denn der Wasserstand zeigt sehr große kurzfristige Schwankungen ( Rauschen ), jedoch kaum Veränderungen, wie sie vor allem in kleinen Fließgewässern durch Regenereignisse auftreten. Abbildung 3.1-2: Wasserstand (Station Dreisbach) und Floß in Dreisbach, ab 22. Juni (rote Linie) oberhalb Dreisbach (19. Mai bis 19. Juli 2017; 5-Minutenwerte) Wie sehr der Wasserstand und damit auch der Abfluss des Salzbaches durch die Saar und deren Stauregelung beeinflusst wird, wird in Abbildung noch einmal durch den Vergleich des Wasserstandes des Salzbaches in Dreisbach mit dem der Saar im Oberwasser der Schleuse Mettlach verdeutlicht. Zu Beginn des dargestellten Zeitraumes zeigt sich ein starkes Rauschen des Wasserstandssignals der Saar, welches sich auch in der Messung im Salzbach widerspiegelt (siehe Abbildung 3.1-3). Ab dem 15. September geht dieses Rauschen schlagartig zurück, ebenso, wie der Wasserstand beider Gewässer leicht abnimmt. An diesem Tag wurde die Wehranlage in Mettlach von einer analogen auf digitale Steuerung umgestellt. Dadurch werden eine genauere Steuerung sowie eine Vergleichmäßigung des Wasserstandes ermöglicht. Die Umstellung der Wasserstandsregulierung der Saar wirkt sich unmittelbar auf Wasserstand und Abfluss im Mündungsbereich des Salzbaches aus. 12

14 Abbildung 3.1-3: Wasserstand in der Station Dreisbach und im Oberwasser der Schleuse Mettlach (Quelle: Wasserstraßen - und Schifffahrtsamt Trier) (22. Juni bis 31. Oktober 2017; 5-Minutenwerte) Im Gegensatz dazu entsprechen die mithilfe der autarken Sonden ermittelten Messwerte für Sauerstoff und Temperatur zu jedem Zeitpunkt exakt den Messungen in der Messstation, es besteht also weder eine Diskrepanz zwischen den beiden Messeinrichtungen, noch ergibt sich im Hinblick auf Sauerstoff und Temperatur ein entscheidender Unterschied durch die räumliche Distanz der beiden Messstandorte. Detaillierte Erläuterungen zu den Sauerstoff- und Temperatur-Messungen finden sich in Kapitel 3.3. Abbildung 3.1-4: Sauerstoff und Temperatur in der Station Dreisbach und im Floß, ab 22. Juni (grüne Linie) oberhalb Dreisbach (29. Mai bis 19. Juli 2017; 5-Minutenwerte) 13

15 Die unter Abbildung vorgestellten Beobachtungen, dass weder Sauerstoff noch Temperatur an den beiden Standorten am Salzbach sehr unterschiedlich sind sowie die im Mündungsbereich des Salzbaches beobachteten, sehr dynamischen Konzentrationsveränderungen lassen den Schluss zu, dass die Gewässerqualität des Salzbaches im Gegensatz zum Abflussregime nicht wesentlich durch die Saar beeinflusst wird. 3.2 Nährstoffe Anders als bei den anderen beobachteten Flüssen kommt es beim Salzbach bei Regenfällen zwar gelegentlich zur einer kurzfristigen Verdünnung der Nitrat-Gehalte, allerdings steigen die Gehalte in den meisten Fällen mit der Wasserwelle noch einmal an und gehen erst nach deren Abklingen wieder auf die Basis-Konzentration von etwa 4 mg/l Nitrat-Stickstoff zurück (siehe Abbildung 3.2-1). Abbildung 3.2-1: Gehalt von Nitrat sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (25. Juni bis 8. Juli 2017) 14

16 Meist lassen sich gleichzeitige Einträge von Phosphor, vornehmlich in Form von ortho-phosphat sowie von Ammonium beobachten (siehe Abbildung 3.2-2). Ortho-Phosphat und Ammonium sind Anzeiger für Belastungen mit kommunalem Abwasser, Einleitungen dieser Art enthalten in der Regel kaum Nitrat und führen daher zu einer Verdünnung, also zu einer Abnahme der Nitrat- Konzentrationen im Gewässer. Im Falle des Salzbaches ist allerdings davon auszugehen, dass das Nitrat mit dem Abwasser in das Gewässer gelangt, denn bei Wasseranstieg kommt es zwar sehr kurzfristig zu einer Verdünnung, danach steigen die Nitrat-Gehalte jedoch deutlich an. Da zudem auch Ammonium eingetragen wird, lässt dies darauf schließen, dass der Ursprung dieser Belastung aus einer Kläranlage in der Nähe stammt, in der sowohl die Nitrifikation (Abbau von Ammoniak bzw. Ammonium zu Nitrat durch Oxidation) als auch die Denitrifikation (Reduktion von Nitrat zu elementarem Stickstoff) nur unvollständig abläuft. In Abbildung sind mehrere derartige Einträge in kurzer zeitlicher Abfolge dargestellt. Bemerkenswert ist dabei, dass sich ein bestimmtes Muster (auch zu anderen Zeitpunkten) wiederholt: es kommt zunächst zu einem sprunghaften Anstieg und Abfall von Nitrat, Ammonium, TOC und beider Phosphor-Fraktionen. Im direkten Anschluss daran zeigen sich deutlich breitere Konzentrationsspitzen derselben Messgrößen. Die Einträge stammen aus derselben Art von Belastungsquelle, wobei eine dieser Belastungsquellen in der Nähe des Messpunktes liegt und sich daher ein steiler Peak abbildet. Die andere Quelle liegt etwas weiter weg, daher verzieht sich der Eintrag im Flussverlauf ein wenig und erreicht zudem den Messpunkt einige Stunden später. Die ersten Einträge sind auf die Kläranlage in Nohn (700 EW) zurückzuführen. Diese entwässert über den Steimersbornbach und den Nohner Bach indirekt in den Salzbach, die Fließstrecke bis zur Messstation beträgt jedoch nur etwa 2,5 km. Die zweite Belastungswelle gelangt aus der Kläranlage Bethingen (700 EW) zwar direkt in den Salzbach, die Einleitung ist jedoch ca. 4,2 km von der Station entfernt. Abbildung 3.2-2: Gehalte von Nitrat, Ammonium, ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (6. bis 25. August 2017) 15

17 Diese Theorie wird auch durch manuelle Beprobungen untermauert, welche nach Regen entlang des Salzbaches sowie am Tünsdorfer Bach und am Nohner Bach jeweils oberhalb der Mündung in den Salzbach durchgeführt wurden (siehe Tabelle 3.2-1; vgl. auch Abbildung 2.2-1). Unterhalb der Kläranlage Bethingen und im Nohner Bach wurden dabei im Vergleich zu dem weitgehend unbelasteten Standort in Bethingen deutlich (rot markiert) oder leicht (gelb markiert) erhöhte Werte von ortho-phosphat, Gesamt-Phosphor und Nitrat, am 12. September auch von Ammonium und TOC erfasst. Im Tünsdorfer Bach war der Einfluss der Kläranlage (950 EW) zwar auch noch messbar, die Messwerte waren jedoch niedriger als an den anderen beiden Messstellen. Der Sauerstoff-Gehalt wird von diesen Einleitungen nicht negativ beeinflusst. Ein Grund hierfür ist sicherlich die Tatsache, dass die Temperaturen aufgrund des hohen Beschattungsgrades sowie zahlreicher kühler Zuflüsse aus Wald-Gebieten im Flussverlauf abnehmen und die Wassertemperaturen dadurch auch im Sommer relativ niedrig sind (vgl. auch Abbildung 3.3-3). Es ist davon auszugehen, dass diese Belastungen aus den Kläranlagen daher bei Regenwetter auftreten, da die kleinen Kläranlagen dann hydraulisch überlastet sind und die Verweilzeiten in der Anlage für eine zufriedenstellende Reinigungsleistung nicht ausreichen. Tabelle 3.2-1: Ergebnisse der manuellen Beprobung des Salzbaches sowie des Tünsdorfer Baches und des Nohner Baches nach Regen am 30. August und am 12. September 2017 Salzbach unterhalb Kläranlage Bach oberhalb oberhalb Tünsdorfer Nohner Bach Salzbach Salzbach 30. August 2017 Bethingen Dreisbach Bethingen Mündung Mündung Sauerstoff [mg/l] 7,73 8,62 9,37 8,78 9,15 Ammonium-N [mg/l] 0,012 0,05 0,008 0,019 0,013 Nitrat-N [mg/l] 2,79 4,54 4,27 8,21 3,28 Gesamt-Phosphor [mg/l] 0,081 0,746 0,318 1,19 0,255 ortho-phosphat-p [mg/l] 0,073 0,525 0,285 1,01 0,212 TOC 8,29 8,56 7,04 8,2 6,8 12. September2017 Salzbach Bethingen Salzbach unterhalb Kläranlage Bethingen Tünsdorfer Bach oberhalb Mündung Nohner Bach oberhalb Mündung Salzbach Dreisbach Sauerstoff [mg/l] 8,27 8,02 8,79 8,51 8,72 Ammonium-N [mg/l] 0,032 1,8 0,021 2,31 0,081 Nitrat-N [mg/l] 3,11 5,93 4,41 7,85 3,93 Gesamt-Phosphor [mg/l] 0,087 1,74 0,409 1,65 0,473 ortho-phosphat-p [mg/l] 0,07 1,61 0,352 1,59 0,33 TOC 7,1 16 9,2 12,02 10,2 Die Nitrat-Gehalte können also in diesem seltenen Fall zur Differenzierung von Belastungen aus Punktquellen dienen: eine Zunahme der Nitrat-Konzentrationen weist hier auf Einträge aus den kommunalen Kläranlagen hin, im Gegensatz dazu ist ein Rückgang der Gehalte parallel zu einer Zunahme der übrigen Nährstoffe, wie in anderen Einzugsgebieten bereits gezeigt, ein Indikator für Einträge aus Mischwasserentlastungbauwerken. 16

18 De facto ließen sich keine Ereignisse feststellen, die ausschließlich auf derartige Einträge zurückzuführen sind, da die Nitrat-Gehalte immer mit den Konzentrationen der übrigen betrachteten Parameter ansteigen. Eine Überlagerung von Einträgen aus den Kläranlagen und Mischwasserentlastungbauwerken ist jedoch auch nicht auszuschließen. In Abbildung sind mehrere Ereignisse dargestellt, bei denen die Herkunft der Belastung nicht eindeutig zugeordnet werden kann. Bei den beiden Ereignissen am 26. Juni sind jeweils Doppelspitzen in den Konzentrationen von TOC und ortho-phosphat zu erkennen. Die Nitrat-Gehalte steigen zwar mir der ersten Zunahme der übrigen Messgrößen an, gehen dann jedoch wieder zurück, so dass sich keine Doppelspitze ausbildet. Dies könnte dadurch hervorgerufen werden, dass zunächst die nitrathaltigen Einträge aus der Kläranlage den Messstandort erreichen, bevor etwas später die Belastungen aus einem Mischwasserentlastungbauwerk dort eintreffen. Gesicherte Hinweise auf Beeinträchtigungen des Salzbaches in Dreisbach durch Mischwasserentlastungen gibt es, wie oben beschreiben, jedoch nicht. Abbildung 3.2-3:Gehalte von Ammonium, Nitrat, ortho-phosphat, Gesamt-Phosphor, TOC sowie Wasserstand (Station Dreisbach), Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (26. bis 28. Juni 2017) 17

19 Die gelegentlich auftretenden erhöhten Ammonium-Belastungen verursachen die Bildung von Ammoniak (nicht ionisiertes Ammonium). Zwischen Ammonium und dem fischtoxischen Ammoniak besteht ein Gleichgewicht, welches von den Wassertemperaturen und den ph-werten abhängig ist (vgl. auch Abbildung 6-4 im Anhang). Je höher die Wassertemperaturen und die ph-werte, desto mehr verschiebt sich dieses Gleichgewicht in Richtung des Ammoniaks. Die Ammoniak-Gehalte werden rein rechnerisch aus der jeweiligen Ammonium-Konzentration, der Wassertemperatur sowie dem ph-wert ermittelt. Aufgrund seiner hohen Toxizität gegenüber Fischen gelten für Ammoniak strenge Grenzwerte. Für den Fließgewässertyp 5.1 wird dieser Grenzwert mit 1µg/l Ammoniak- Stickstoff 8 angegeben. Am Standort in Dreisbach wird dieser Grenzwert immer wieder deutlich überschritten. Innerhalb des in Abbildung dargestellten Zeitraumes liegt die Ammoniak-Konzentration über mindestens 42 Stunden 9 lang über dem Grenzwert. Für den gesamten Messzeitraum wurde ein Maximalwert von fast 42 µg/l Ammoniak-N ermittelt. Abbildung 3.2-4: berechnete Ammoniak-Konzentrationen und Grenzwert (gestrichelte Linie), Ammonium-N-Gehalt, Temperatur und ph-wert sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (26. Juni bis 2. Juli 2017) 8 Anforderung von Ammoniak an den guten ökologischen Zustand und das gute ökologische Potenzial für Gewässertyp 5.1 gemäß Anlage 7 (2.1.2) der OGewV [3] als arithmetisches Mittel aus den Jahresminimalwerten von maximal drei aufeinander folgenden Kalenderjahren 9 Aufgrund eines kurzfristigen Ausfalles des Ammonium-Analysators konnten zu Beginn des angegebenen Zeitraumes keine Ammoniak-Werte ermittelt werden. 18

20 Werden verschiedene Messgrößen wie oben gemeinsam im Zeitverlauf aufgetragen, so sind keine Einträge zu erkennen, die eindeutig einem Transport über Oberflächenabfluss zugeordnet werden könnten. Betrachtet man bestimmte Messwerte jedoch in ihrer Abhängigkeit zueinander, so zeigt sich ein großer Zusammenhang 10 für diejenigen Parameter, die typischerweise über Oberflächenabfluss eingetragen werden, nämlich für Trübung, Gesamt-Phosphor, partikelgebundenen Phosphor und TOC, wie beispielhaft für Trübung und Gesamt-Phosphor in Abbildung dargestellt. Abbildung 3.2-5: Korrelationen von Trübung und Gesamt-Phosphor über den gesamten Messzeitraum Kann bei solchen Betrachtungen ein hoher Zusammenhang zwischen ortho-phosphat und Gesamt- Phosphor festgestellt werden, so kann mit Sicherheit davon ausgegangen werden, dass der Phosphor hauptsächlich aus kommunalem Abwasser und weniger aus der Landwirtschaft (Oberflächeneinträge) stammt. Beim Salzbach lässt sich für den Messzeitraum feststellen, dass diese Korrelation für Werte unter 0,8 mg/l Gesamt-Phosphor deutlich höher ist als für die Gesamtheit der gemessenen Phosphor- Daten (siehe Abbildung 3.2-6). Dies bedeutet, dass durchaus Phosphor-Einträge über Oberflächeneinträge stattfinden, welche dann zu den höchsten Konzentrationen von Gesamt-Phosphor im Gewässer führen. 10 in Form eines hohen Koeffizienten R 2 19

21 Unter 0,8 mg/l Gesamt-Phosphor : Insgesamt: n = 2945; R 2 = 0,889 n = 2997; R 2 = 0,691 Abbildung 3.2-6: Korrelationen von Gesamt-Phosphor und ortho-phosphat für den Bereich unterhalb 0,8 mg/l Gesamt-Phosphor sowie für den gesamten Datensatz über den gesamten Messzeitraum Neben dem Korrelationskoeffizienten gibt aber auch die Steigung der Ausgleichsgeraden indirekt Hinweise auf die Herkunft der Belastungen. So ergibt beispielsweise die Korrelation von TOC zur Trübung über den gesamten Messzeitraum einen relativ hohen Zusammenhang (siehe Abbildung 3.2-7). Im Bereich geringer Trübungswerte (etwa unterhalb 200 FNU) ist die Steigung der Geraden sehr viel steiler als für den gesamten Datensatz. Dies bedeutet, dass TOC eingetragen wird ohne einen starken Anstieg der Trübung, dass also der Anteil der eingetragenen Partikel nicht sehr hoch ist. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass ein hoher Anteil des TOC nicht an Partikel gebunden, sondern gelöst im Gewässer vorhanden ist. Dieser Anteil des TOC wird als DOC (Dissolved Organic Carbon, gelöster organischer Kohlenstoff) bezeichnet und wird bei der Analyse des TOC im Gegensatz zur Analytik des Phosphors nicht gesondert erfasst. DOC entstammt, wie auch das gelöste ortho- Phosphat, hauptsächlich aus kommunalem Abwasser, so dass die Annahme, dass der TOC zu einem großen Teil aus DOC besteht, wiederum die oben aufgestellte These untermauert, dass die Belastungen im Salzbach hauptsächlich auf kommunales Abwasser zurückzuführen sind, es aber durchaus auch Oberflächeneinträge gibt. Diese Ereignisse erscheinen in der Graphik oberhalb der Trübungswerte von 400 FNU. 20

22 Abbildung 3.2-7: Korrelationen von Trübung und TOC über den gesamten Messzeitraum (oben) sowie bei Trübungen unterhalb von 200 FNU (unten) Im Gewässer liegt also immer eine gewisse aus Abwasser stammende Grundbelastung vor, welche durch gelegentliche Einträge über Oberflächenabfluss erhöht wird. Dies wird während der seltenen Trockenphasen, wie in Abbildung dargestellt, deutlich. Die Grundgehalte an ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor liegen bei etwa 0,17 mg/l ortho-phosphat-p und 0,2 mg/l Gesamt-Phosphor. Abbildung 3.2-8: Konzentrationen an ortho-phosphat und Gesamt-Phosphor sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (20. bis 24. August) 21

23 Die Gehalte für TIC (Gesamter anorganischer Kohlenstoff) werden hauptsächlich durch den geogenen Hintergrund, also durch die geologischen Bedingungen im Einzugsgebiet, geprägt. Die Grundgehalte belaufen sich auf etwa 22 mg/l und werden bei Regen verdünnt (siehe Abbildung 3.2-9). Obwohl TIC und Leitfähigkeit einen annähernd parallelen Verlauf vermuten lassen, kann zwischen den Parametern kein rechnerischer Zusammenhang ermittelt werden. Beide Werte werden in gleicher Weise von Regenfällen bzw. vom Wasserstand beeinflusst. Abbildung 3.2-9: Leitfähigkeit und Gehalte von TIC sowie Wasserstand (Station Dreisbach), Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (27. Juni bis 31. Juli 2017) 22

24 Während des Messzeitraumes wurden dreimal manuelle Beprobungen an zwei oberhalb gelegenen Standorten durchgeführt, im Ortzentrum von Bethingen, unterhalb der Kläranlage Bethingen sowie in Dreisbach (siehe Abbildung ). Bei allen Beprobungen lagen die Messwerte unterhalb der Kläranlage deutlich über den zuvor erfassten Werten und gingen im Flussverlauf wieder zurück. Besonders hoch waren dabei die Belastungen an Ammonium im Juni und an Ammonium, TOC und Phosphor (zum größten Teil als gelöstes ortho-phosphat) im September. Zudem lässt sich festhalten, dass die TOC-Gehalte bereits im Oberlauf des Gewässers relativ hoch sind. Abbildung : Konzentrationen von Gesamt-Stickstoff, Nitrat, Ammonium und Nitrit der Stichprobenmessungen am 28. Juni, 30. August und 12. September 2017 im Ortskern Bethingen, unterhalb der Kläranlage Bethingen und am Standort in Dreisbach Abbildung : Konzentrationen von Gesamt-Phosphor, ortho-phosphat und TOC der Stichprobenmessungen am 28. Juni, 30. August und 12. September 2017 im Ortskern Bethingen, unterhalb der Kläranlage Bethingen und am Standort in Dreisbach 23

25 3.3 Chemisch-physikalische Messgrößen Obwohl es gelegentlich zu erhöhten Gehalten an sauerstoffzehrenden Stoffen wie TOC oder Ammonium kommt, ist der Sauerstoffhaushalt am Standort Dreisbach recht stabil, der Grenzwert für Sauerstoff (8 mg/l) wurde nur in wenigen Messungen unterschritten (vgl. auch Tabelle 3.2-1) (siehe Abbildung 3.3-1). Obwohl die Messkampagne im Sommer durchgeführt wurde, bewegen sich die Temperaturen auf einem sehr niedrigen Niveau, was sicherlich ein Grund für die stabilen Sauerstoff- Gehalte ist. Abbildung 3.3-1: Sauerstoffgehalte, Temperatur und Wasserstand (Station Dreisbach) sowie Niederschlag (Wetterstation Mettlach) über den gesamten Messzeitraum In Abbildung ist die Phase des Sauerstoff-Minimums dargestellt. Es zeigt sich, dass die Belastungen an Ammonium und TOC bei diesem Ereignis im Vergleich zu anderen an diesem Standort erfassten Ereignissen gering, die Trübungswerte über längere Zeit jedoch erhöht sind. Wahrscheinlich wurden andere Sauerstoff zehrende Substanzen eingetragen, die vom Messsystem nicht erfasst werden. 24

26 Abbildung 3.3-2: Konzentrationen von Sauerstoff, Ammonium und TOC sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (29. September bis 5. Oktober 2017) Die Sauerstoff-Gehalte bewegen sich an diesem Standort jedoch grundsätzlich deutlich unter dem theoretischen Sättigungswert bei Normaldruck (siehe Abbildung 3.3-3). Der Standort ist durch sehr langsames Fließen sowie gelegentlichen Rückstau aus der Saar gekennzeichnet, wodurch es auch zu einer verstärkten Ablagerung von feinkörnigem Sediment kommt. Dennoch ist die Sauerstoffuntersättigung für einen Standort mit diesen morphologischen Bedingungen sehr ausgeprägt, zumal das Gewässer aufgrund weiter Beschattungsstrecken und verschiedener Zuflüsse aus Waldgebieten eine sehr geringe Wassertemperatur aufweist. Auch konnte während des Frühjahres während der vermehrten Entwicklung von Algen und Grünpflanzen im Wasser und der damit einhergehenden erhöhten Photosyntheseaktivität kein nennenswerter Anstieg der Sauerstoff-Gehalte beobachtet werden (siehe Abbildung 3.3-4). Abbildung 3.3-3: Sauerstoffgehalte in Abhängigkeit von der Wassertemperatur (Station Dreisbach) sowie theoretische Sauerstoffsättigung bei Normaldruck über den gesamten Messzeitraum 25

27 Dass die Sauerstoff-Gehalte hauptsächlich von physikalische Effekten, also von der Löslichkeit des Sauerstoffs in Abhängigkeit von der Wassertemperatur bedingt werden, zeigt sich beim Vergleich der Tageszyklen der beiden Parameter (siehe Abbildung 3.3-4): die Maxima der Sauerstoff-Gehalte und die Minima der Temperatur treten zeitgleich auf (im dargestellten Zeitbereich zwischen 6 und 7 Uhr morgens), ebenso wie die niedrigsten Gehalte an Sauerstoff und die höchsten Wassertemperaturen (zwischen 16 und 17 Uhr). Die Amplituden beider Messgrößen sind vergleichsweise gering und betragen etwa 4 C bei der Temperatur und 1 mg/l in den Sauerstoff-Konzentrationen. Abbildung 3.3-4: Konzentrationen von Sauerstoff, Ammonium und TOC sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (23. Mai bis 2. Juni 2017) 26

28 Die Leitfähigkeit als Maß des Salzgehaltes im Wasser bewegt sich in der Regel zwischen 250 und 300 µs/cm und nimmt bei Regen erwartungsgemäß ab (siehe Abbildung 3.3-5). Auch die ph-werte zeigen dann einen Rückgang: während sie in Trockenzeiten bei etwa 7,8 bis 8 liegen, gehen sie bei Regen auf bis zu 7,5 zurück. Abbildung 3.3-5: ph-werte und Leitfähigkeit sowie Wasserstand (Station Dreisbach) und Niederschlag (Wetterstation Mettlach) (19. Mai bis 30. Oktober 2017) 27

29 Bei der Betrachtung der Ergebnisse der Beprobung im Flussverlauf zeigt sich, dass trotz der oben beschriebenen Untersättigung am Standort in Dreisbach dies derjenige Bereich mit den höchsten Sauerstoff-Gehalten ist (siehe Abbildung 3.3-6), die Sauerstoff-Konzentrationen im Flussverlauf also ansteigen und auch unterhalb der Kläranlage höher sind als oberhalb. Die leichte Zunahme der ph- Werte sowie die Veränderungen der Leitfähigkeit im Flussverlauf sind auf die unterschiedlichen Zuflüsse zurückzuführen. Abbildung 3.3-6: Sauerstoff-Gehalte, ph-werte und Leitfähigkeit der Stichprobenmessungen am 28. Juni, 30. August und 12. September 2017 im Ortskern Bethingen, unterhalb der Kläranlage Bethingen und am Standort in Dreisbach 28

30 3.4 Ergebnisse der manuellen Beprobungen durch die Behörde Der Salzbach wurde seitens der Überwachungsbehörde in den Jahren 2008 und 2014 an jeweils 6 Stichproben pro Jahr in Dreisbach (Messstellen-Nr. 1692) sowie in den Jahren 2014 und 2017 in Bethingen unterhalb der Kläranlage (Messstellen-Nr. 1686) beprobt. Ein Vergleich der Werte aus dem Jahr in Dreisbach mit den am selben Standort online erhobenen Daten zeigt, dass die Mittelwerte für die Parameter Nitrat, Ammonium sowie für Leitfähigkeit und ph-wert in etwa denen der Stichprobenmessungen entsprechen (vgl. auch Tabelle 6-2 im Anhang). Ebenso lagen die Mittelwerte für Temperatur und Sauerstoff im selben Bereich, obwohl die online-messungen nur in den wärmeren Monaten durchgeführt wurden. Dies unterstreicht die geringe jahreszeitliche Ausprägung an diesem Standort. Die Mittelwerte der online erhobenen Werte für Gesamt-Phosphor und TOC sind gegenüber denen der manuellen Beprobungen ein wenig höher. Lediglich die während des Messzeitraumes für ortho-phosphat erhobenen online-daten zeigten im Mittel sehr viel höhere Konzentrationen als bei den Stichprobenmessungen der Behörden. Für die elektrochemischen Parameter sind in den Jahren 2008 und 2014 keine Veränderungen bzw. Tendenzen erkennbar (siehe Abbildung 3.4-1). Abbildung Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Sauerstoff, Temperatur, ph-wert und Leitfähigkeit in Dreisbach (Messstellen-Nr. 1692) (2008 und 2014) 11 Die Mittelwerte der im Jahr 2008 gemessenen Daten unterscheiden sich für die betrachteten Parameter nicht nennenswert von denen des Jahres

31 Auch für die Nährstoff-Parameter lassen sich - aufgrund der geringen Datendichte - keine eindeutigen Tendenzen erkennen (siehe Abbildungen und 3.4-3). Die Konzentrationen von Gesamt- Stickstoff (TNb) und Nitrat sind in beiden Jahren im Sommer etwas geringer, was auf eine bessere Leistung der Kläranlagen bei höheren Temperaturen zurückzuführen sein kann. Abbildung Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Gesamt-Stickstoff, Nitrat, Ammonium und Nitrit in Dreisbach (Messstellen-Nr. 1692) (2008 und 2014) Die TOC-Gehalte sind in beiden Jahren bis auf den Wert im Oktober 2014 relativ gering. Abbildung Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Gesamt-Phosphor, ortho-phosphat und TOC in Dreisbach (Messstellen-Nr. 1692) (2008 und 2014) 30

32 Neben der Messstelle in Dreisbach (siehe oben) wurden im Jahr 2014 ebenfalls 6 Stichproben in Bethingen unterhalb der Kläranlage (Messstellen-Nr. 1686) entnommen. Ein entsprechender Vergleich der Daten beider Standorte findet sich in den Abbildungen bis Ebenso wie bei den manuellen Beprobungen 2017 (vgl. Kapitel 3.2) zeigte sich auch im Jahr 2014 ein Anstieg des Sauerstoff-Gehaltes zur Mündung hin. Ungewöhnlich ist, dass die Wassertemperaturen am oberhalb gelegenen Standort höher sind als flussabwärts. Da der Salzbach über längere Strecken durch den Wald fließt, könnte dies der Grund für die Abkühlung des Wassers sowie auch für die Zunahme der Sauerstoff-Konzentration sein. Der Rückgang der Leitfähigkeit im Flussverlauf wird, wie in Kapitel 3.3 beschrieben, durch das Zufließen von Nebenbächen mit geringeren Salzgehalten bedingt. Abbildung 3.4-4: Vergleich der Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Sauerstoff, Temperatur, ph- Wert und Leitfähigkeit in Dreisbach und in Bethingen unterhalb der Kläranlage im Jahr

33 Die Gehalte an Stickstoff in Form von Nitrat und Ammonium sind unterhalb der Kläranlage Bethingen erhöht, werden aber im Flussverlauf abgebaut (siehe Abbildung 3.4-5). Die Ammonium- Konzentrationen sind, bis auf die Messung vom Oktober 2014 in Bethingen (siehe oben), relativ gering. Abbildung 3.4-5: Vergleich der Ergebnisse der Stichprobenmessungen für TNb, Nitrat, Ammonium und Nitrit in Dreisbach und in Bethingen unterhalb der Kläranlage im Jahr 2014 Diese erhöhten Konzentrationen sind wie bereits erwähnt auch bei TOC und Phosphor zu sehen. Die TOC-Gehalte sind deutlich geringer als bei der Beprobung 2017, die Phosphor-Gehalte hingegen bewegen sich durch die Einträge aus der Kläranlage auf einem recht hohen Niveau. Abbildung 3.4-6: Vergleich der Ergebnisse der Stichprobenmessungen für Gesamt-Phosphor, ortho- Phosphat und TOC in Dreisbach und in Bethingen unterhalb der Kläranlage im Jahr

34 3.5 Tabellarische Übersicht Während des Messzeitraumes lagen im Salzbach am Messstandort in Dreisbach die Konzentrationen von Nitrat niemals, die Gehalte von TOC nur vereinzelt über den gemäß OGewV [6] geforderten Werten für den guten Zustand und das gute ökologische Potenzial (11,3 mg/l NO 3 -N bzw. 7 mg/l TOC) (siehe Tabelle sowie Abbildung 6-4a bis 6-4d im Anhang). Hingegen bewegten sich die Konzentrationen von Gesamt-Phosphor und von ortho-phosphat (bis auf 2 Ausnahmen) immer über den Anforderungen von 0,1 und 0,07 mg/l. Die Ammonium-Werte überschritten in 14% der Messungen den geforderten Wert von 0,1 mg/l Ammonium-N, die Ammoniak-Gehalte lagen in 13% der Messungen über der Anforderung von 1µg/l. Obwohl die Messungen im Sommer stattfanden, wurden die Anforderungen für Sauerstoff (8 mg/l) und Temperatur (20 C) zu jedem Zeitpunkt eingehalten. Das 10%-Perzentil der Sauerstoff-Gehalte beträgt 8,68 mg/l. Ebenso lagen auch die ph-werte innerhalb der geforderten Grenzen (6,5 8,5). Tabelle 3.5-1: Mittel, Minima und Maxima der Stundenmittelwerte des Salzbaches in Dreisbach vom 2. Mai bis 31. Oktober 2017, Anforderungen an den guten ökologischen Zustand und das gute ökologische Potenzial für Gewässertyp 5.1 gemäß Anlage 7 (2.1.2) OGewV [6] und Grenzwert der Nitrat-Richtlinie sowie Anzahl der zugrunde liegenden Stundenmittelwerte bzw. Einzelmessungen NO 3 -N [mg/l] NO 2 -N [mg/l] NH 4 -N [mg/l] TNb 12 [mg/l] PO 4 -P [mg/l] P ges [mg/l] TOC 13 [mg/l] NH 3 -N [µg/l] Mittelwert 4,11 0,032 0,072 2,29 0,256 0,330 4,01 0,939 Minimum 3,04 0,009 < 0,02 1,70 0,044 0,176 1,88 n.n. Maximum 5,72 0,090 2,01 2,90 2,24 3,90 49,3 41,4 Anforderungen 11,3 14 0,03 0,1 3 0,07 0,1 7 1 Anzahl Werte Temperatur* [ C] Sauerstoff* [mg/l] ph- Wert* Leitfähigkeit [µs/cm] Mittelwert 12,2 9,84 7, Minimum 5,64 7,17 7, Maximum 17,0 11,8 8, Anforderungen < 20 > 8 6,5 8,5 Anzahl Werte * 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. 12 TNb: Total Nitrogen bound, Gesamter gebundener Stickstoff 13 TOC: Total Organic Carbon, Gesamter organischer Kohlenstoff 14 JD-UQN Jahres-Durchschnitts-Umweltqualitätsnorm zur Beurteilung des chemischen Zustands gemäß Anlage 8 der OGewV (50 x 103 µg/l Nitrat entspricht 11,3 mg/l Nitrat-N) 33

35 4. Fazit Zusammenfassend lässt sich sagen, dass während des Messzeitraumes im Salzbach in Dreisbach deutliche Einflüsse aus den Klein-Kläranlagen zu beobachten waren. Besonders hervorzuheben sind in diesem Fall nicht nur ein Anstieg von Phosphor, TOC und Ammonium durch derartige Einleitungen, sondern auch von Nitrat. Es konnte aufgrund des zeitlichen Versatzes sowie der unterschiedlichen Form der Messkurven festgestellt werden, dass die Einträge sowohl aus der Kläranlage in Nohn sowie auch aus der Kläranlage Bethingen stammen. Grund hierfür ist vermutlich, dass bei Regenwetter die Kläranlagen hydraulisch überlastet sind und die Verweilzeiten dann nicht für eine entsprechende Reinigungsleistung ausreichen. Dies konnte auch anhand der Ergebnisse der manuellen Beprobungen im Flussverlauf des Salzbaches sowie an den Nebenbächen bestätigt werden. Durch die erhöhten Ammonium-Belastungen kommt es zur Entstehung von fischtoxischem Ammoniak. Es konnte rechnerisch ermittelt werden, dass am Standort in Dreisbach der Grenzwert für Ammoniak immer wieder für längere Zeiträume deutlich überschritten wurde. Hingegen ließen sich keine Ereignisse feststellen, die eindeutig auf Einträge aus Mischwasserentlastungbauwerken zurückzuführen sind; eine Überlagerung von Einträgen aus den Kläranlagen und Mischwasserentlastung ist jedoch auch nicht auszuschließen. Ebenso wenig konnten kaum Ereignisse erkannt werden, die eindeutig einem Transport über Oberflächenabfluss zugeordnet werden könnten. Es ist aber davon auszugehen, dass im Gewässer eine gewisse aus Abwasser stammende Grundbelastung vorherrscht (die Konzentrationen von Gesamt- Phosphor und von ortho-phosphat liegen zu jedem Zeitpunkt über den gesetzlichen Anforderungen), welche durch gelegentliche Einträge über Oberflächenabfluss erhöht wird. Der Sauerstoff-Gehalt wird von diesen Einleitungen nicht negativ beeinflusst, was, ebenso wie die kühlen Wassertemperaturen, auf den hohen Beschattungsgrad des Gewässers sowie die zahlreichen Zuflüsse aus Waldgebieten zurückzuführen ist, zumal die Sauerstoff-Gehalte hauptsächlich von physikalische Effekten (Wassertemperatur) bedingt werden. Dennoch liegen die Sauerstoff-Werte an diesem Standort grundsätzlich deutlich unter dem theoretischen Sättigungswert. Die Leitfähigkeit ist mit 250 bis 300 µs/cm relativ gering, die ph-werte bewegen sich im neutralen bis sehr leicht basischen Bereich. Der Standort in Dreisbach ist wegen des Rückstaus durch die Saar durch sehr langsames Fließen sowie häufig auch durch Wellenbewegungen aus der Saar gekennzeichnet, wie anhand des Vergleiches der Messdaten mit denen des Wasserstandes der Saar im Oberwasser der Schleuse Mettlach verdeutlicht werden konnte. Dennoch weichen weder Sauerstoff noch Temperatur in Dreisbach von den weiter flussaufwärts gemachten Beobachtungen ab. Dies lässt den Schluss zu, dass die Gewässerqualität des Salzbaches im Gegensatz zum Abflussregime nicht wesentlich durch die Saar beeinflusst wird. 34

36 5. Literatur [1] 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, 2015 [2] 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) der 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; 2015 [3] VERORDNUNG ZUM SCHUTZ DER OBERFLÄCHENGEWÄSSER - Oberflächengewässerverordnung vom 20. Juni 2016 (BGBl. I S. 1373) 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 Leitfähigkeit µs/cm Trübung FNU nephelometrisch optisch (Lumineszenz) bei 25 C Bezugstemperatur Elektrochemisch bei 25 C Bezugstemperatur elektrochemisch/konduktometrisch bei 25 C Bezugstemperatur Nitrat (NO 3 bzw. NO x -N) 0,1 100 mg/l direkte Absorption (UV-Bereich) Ammonium (NH 4 -N) 0,02 2 mg/l photometrisch Gesamt-Phosphor (P ges ) und ortho-phosphat (PO 4 -P) 0,02 5 mg/l photometrisch 0,02 5 mg/l photometrisch Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) Gesamter anorganischer Kohlenstoff (TIC) 0,1 100 mg/l 0,1 100 mg/l Differenzmethode 35

37 Abbildung 6-1: Standort der Messstation auf dem Gelände der Gemeinde in Dreisbach Abbildung 6-2: Wasserstand und Wassertemperatur (Messstation Dreisbach) sowie Niederschläge, Lufttemperatur und Globalstrahlung (Wetterstation Mettlach) über den gesamten Messzeitraum 36

38 Abbildung 6-3: Gleichgewicht von Ammonium und Ammoniak in Abhängigkeit von Wassertemperatur und ph-wert (Quelle: Tabelle 6-2: Mittelwerte, Minima und Maxima der monatlichen Beprobungen des LUA in Dreisbach des Jahres 2014 NO 3 -N [mg/l] NO 2 -N [mg/l] NH 4 -N [mg/l] TNb [mg/l] PO 4 -P [mg/l] P ges [mg/l] TOC [mg/l] Mittelwert 3,95 0,025 0,061 4,55 0,042 0,253 3,32 Minimum 3,24 0,015 0,026 3,71 0,024 0,170 1,51 Maximum 4,53 0,055 0,188 5,11 0,060 0,350 10,3 Sauerstoff [mg/l] ph- Wert Leitfähigkeit [µs/cm] Temperatur [ C] Mittelwert 9,82 8, ,6 Minimum 8,85 7, ,1 Maximum 10,5 8, ,2 37