RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit Pflanzenschutzmittel, Biozide und andere anthropogene Spurenstoffe Eine neue Herausforderung für Umweltschutz und Trinkwassergewinnung Mag. Dr. Marion Reinhofer-Gubisch Graz, 13.03.2014 www.joanneum.at/resources Anthropogene Spurenstoffe Was sind Spurenstoffe Herkunft / Wirkung / Eintragspfade Lösungsansätze / Forschung Beispiel Pestizide Künftige Herausforderungen Forschungsansätze RESOURCES 1
Anthropogene Spurenstoffe Definition & Risiko Anorganische Spurenstoffe Längere Tradition im Umwelt- bzw. Gewässerschutz (Schwermetalle) Aktuelles Thema Nanopartikel Organische Spurenstoffe Anthropogener Ursprung in allen Bereichen menschlicher Aktivität angewendet Fokus organische Spurenstoffe geringe Konzentrationen (1 µg/l bis < 1 ng/l) Negative Wirkungen auf andere Organismen und Populationen Negative Wirkungen auf menschliche Gesundheit Problematik Toxikologische Bewertungen Mangelndes Wissen über Wirkung und Verhalten von Abbauprodukten bzw. über Stoffgemische Anthropogene Spurenstoffe - Herkunft EU-weit >100.000 chemische Stoffe zugelassen (5-10 fache Anzahl an Metaboliten) Human- und Veterinärpharmaka Hormone Antibiotika Zytostatika Röntgenkontrastmittel etc. Haushaltchemikalien & Pflegemittel, Lebensmittelzusatzstoffe Wasch- und Putzmittel, Personal Care Products, Biozide etc. Gewässerrelevante organische Spurenstoffe Industriechemikalien Komplexbildner Kohlenwasserstoffe Flammschutzmittel Perfluortenside Sulfonate etc. Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmittel Herbizide, Fungizide, Imprägnierungen, Beschichtungen etc 2
Anthropogene Spurenstoffe - Eintragspfade Haushalte, Ärzte, etc. Kläranlage Industrie, Gewerbe, Krankenhäuser Diffuse Einträge Abschwemmungen, Straßenabrieb, Ablauf Dachflächen / Fassaden Niederschlag atmosphärische Deposition Landwirtschaft, Veterinärpharmaka und Metabolite, Futtermittelrückstände Pflanzenschutzmittel, Biozide etc. Direkt bzw. Gülle, Biogasgülle, Klärschlamm, Boden Oberflächengewässer Sedimente Oberflächenwasser beeinflusstes Grundwasser Sickerwasser Grundwasser / Trinkwasser Anthropogene Spurenstoffe - Eintragspfade Haushalte / medizinische Einrichtungen Arzneimittel + Metabolite (Hormone, Zytostatika, etc.) Röntgenkontrastmittel Personal Care Products (Duftstoffe, Körperpflege, Make-up etc.) Reinigungsmittel (Detergenzien, Tenside..) Weichmacher Biozide Gewerbe & Industrie Komplexbildner Weichmacher Flammschutzmittel Biozide METABOLITE Landwirtschaft / Abschwemmung Pflanzenschutzmittel Biozide Veterinärpharmaka METABOLITE Barriere KLÄRANLAGE Oberflächengewässer BODEN Grundwasser 3
Anthropogene Spurenstoffe - Grundwasser Anzahl organischer Spurenstoffe Trinkwasser 50 "gering beeinflusstes" Grundwasser 40 Quellwasser 60 anthropogen beeinträchtiges Oberflächengewässer 270 Abwasser 1100 0 200 400 600 800 1000 1200 Modifiziert nach Haakh 2010 gwf Wasser/Abwasser Anthropogene Spurenstoffe Lösungsansätze & Forschung Abwasserreinigung Weiterentwicklung des Stands der Technik bei der Abwasserreinigung dort wo notwendig (Ozonierung, Aktivkohleinsatz, Nanofiltration, etc.) Grundwasser / Trinkwasser Sondermessprogramme und Trinkwasser Monitoring, Indikatortest für Wasserversorger mit Leitsubstanzen, Monitoring Projekte Eintragsminimierung (GeoPEARL Austria 2013 - Austragungspotential etc.) Eintragsminimierung Gesetzliche Vorgaben - Restriktive Regelungen Umsetzungen greifen langsam! Forschung Internationale Forschungsinitiativen große Verbundprojekte Schweiz und Deutschland (z.b. RISKWA Verbundprojekte in Deutschland ~ 30 Mio) Relevantes Thema für Österreich 4
Anthropogene Spurenstoffe - Grundwasser Grundwasser Schweiz (NAQUA 2006-2008) Anthropogene Spurenstoffe Herausforderungen - Trinkwasser Risikoabschätzung - Tolerierbare Konzentrationen Umgang mit nicht geregelten Fremdstoffen im Trinkwasser Management von Konzentrationsüberschreitungen Forschungsbedarf Transportmechanismen/Boden/ Sickerwasser, diffuse Eintragspfade, Uferfiltrate Datengenerierung & Auswertung, Veterinärpharmaka/Gülle Öffentlichkeitsarbeit Kommunikation Der analytische Nachweis einer Verbindung erhöht nicht zwangsläufig ihre Relevanz aber Ignoranz verringert sie auch nicht! 5
Anthropogene Spurenstoffe - Pestizide Anthropogene Spurenstoffe - Trinkwasser Beispiel Pestizide Pestizide Thema seit 1940iger Jahre (DDT / oder Atrazin seit 1990iger Jahren) Rund 300 chemische PSM in Österreich zugelassen ~ 300 Metabolite haben das Potential in Konzentrationen > 0,1 µg/l ins Grundwasser zu gelangen Sondermessprogramme im Rahmen der GWZÜ ~ 50 Substanzen im GW (2010) Schwellenwert und Aktionswert Überschreitungen bei 46 % der Messstellen Belastungen korrelieren mit landwirtschaftlicher Nutzung und Bodeneigenschaften 6
Brunnenfeld Kaindorf: Grundwasser-Verunreinigung mit Metazachlor (Pestizid) 10-20 fache Überschreitung des Parameterwerts (Brunnen Kaindorf 2 und Kaindorf 3) Erstes Auftreten Oktober 2012; Rückgang unter Parameterwert im Februar 2014 Auswirkungen auf Wasserversorgung 4 Trinkwasserbrunnen mit Konsens von 50 l/s wurden temporär abgeschaltet Zukauf von Trinkwasser (Kosten annährend 200.000,-) Verursachererkundung 2 stufiges Beprobungsprogramm mit 8 Zusatz- Sonden zur Eingrenzung der Verdachtsfläche Analyse von 126 Proben an 23 Pegeln Erfolgreiche Identifizierung der Eintragsfläche Maßnahmenplanung Numerische Simulation der angeblichen Anwendung zur Plausibilitätsüberprüfung der gemessenen Konzentrationen Vorfeldmonitoring der Grundwasserqualität im Einzugsgebiet der Brunnen Anthropogene Spurenstoffe - Pestizide Lysimeterversuch Metolachlor Metolachlor-ESA bereits im Sickerwasser aus früheren Anwendungen vorhanden Praxisübliche Aufbringung 24. Mai 2012 Spuren von Metolachlor Geringe Konzentration von Metolachlor-OA Metolachlor-ESA Konzentrationen bis zu 8 µg/l Quelle: A. Fuhrmann (2013): Vortrag bei ÖVGW, Umweltbundesamt GmbH - Department für Organische Analysen 7
Anthropogene Spurenstoffe RESOURCES als kompetenter Ansprechpartner Parameterscreening - Boden, Wasser & Abwasser Laborzentrum für Spezialanalytik & Kooperation mit Speziallabors Prozessverständnis insbesondere Boden Grundwasser Landwirtschaft Moderne Messeinrichtungen und Versuchsanordnungen im Gelände (Lysimeter) sowie im Technikumsmaßstab Untersuchungen von Abbau- bzw. Verlagerungs- und Transportprozessen (z.b.: Uferfiltrationsprozesse, Stoffverlagerungen, gesättigte und ungesättigte Bodenzonen, Grundwasserneubildung, etc.) Numerische Modellierung von z.b. Pestizidtransporten im Boden Anthropogene Spurenstoffe RESOURCES als kompetenter Ansprechpartner Risikomanagement und Prävention Etablierung neuartiger permanenter Systeme zum Grund- bzw. Trinkwasser Qualitätsmanagement (Passiv- Sampling-Systeme, Monitoring v. Schadstofftransport, -ausbreitung) Informationssysteme zur Qualitätsüberwachung Entwicklung von Risiko-Managementsystemen für Grund-, Quellund Trinkwasserschutz Begleitende Prozesse - Öffentlichkeitsarbeit Kompetenter Ansprechpartner für Trinkwasserversorger, Landwirtschaft, Öffentliche Verwaltung und Umweltbehörden, Forschungspartner 8
Anthropogene Spurenstoffe Vielen Dank für die Aufmerksamkeit RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit Elisabethstraße 18/II 8010 Graz, Austria RESsekretariat@joanneum.at www.joanneum.at/resources 9