Anthropogene Spurenstoffe Gefährdungspotenziale und Strategien

Anthropogene Spurenstoffe Gefährdungspotenziale und Strategien DWA-Fachtagung Weitergehende Abwasserreinigung 13. Oktober 2015 Prof. Dr.-Ing. Steffen Heusch Fachbereich Bauwesen Fachgebiet Wasserwirtschaft und Hydrologie

Aufbau der Präsentation Gefährdungspotenziale Strategien Herausforderungen Maßnahmen 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 2

Einführung Mikroschadstoffe Anthropogene Spurenstoffe Persistent organic pollutants (POPs) Emerging contaminants (ECs) 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 3

Einführung Mikroschadstoffe Ein Würzelzucker im Schwimmbad Anthropogene Spurenstoffe Persistent organic pollutants (POPs) Emerging contaminants (ECs) 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 4

Herausforderungen Für den Lebensraum Gewässer relevante Mikroschadstoffe: Arzneimittel Röntgenkontrastmittel Schwermetalle Industriechemikalien Pestizide und Biozide Flammschutz- und Korrosionsschutzmittel Quelle: Mückter, H.: Spurenstoffe im Wasser aus Sicht der Humanmedizin, KA 2010 (57), Nr. 2 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 9

Gefährdungspotenziale Warum beschäftigen uns die Mikroschadstoffe? Mikroschadstoffe ändern grundlegende biochemische Prozesse: keine akuten, aber chronische Schädigungen Schädliche Wirkungen bei Tieren bereits nachgewiesen: z.b. Verweiblichung und Nierenschäden von Fischen 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 10

Gefährdungspotenziale Warum beschäftigen uns die Mikroschadstoffe? Humantoxikologisch: Potenzielle Gefährdung des Trinkwassers! Nordrhein-Westfalen, Baden-Württemberg: Talsperren und Bodensee sind Rohwasserquellen 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 11

Gefährdungspotenziale Warum beschäftigen uns die Mikroschadstoffe? Ökotoxikologisch: Rechtl. Vorgabe: Guter Zustand der Gewässer! Forderung der EU-WRRL: Guter ökologischer und chemischer Zustand der Gewässer bis 2015 (2027)! Ist umgesetzt in WHG, HWG und OGewV 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 12

Gefährdungspotenziale Humantoxikologisch bislang keine akute Wirkungen ( Ozonloch? Ich hab noch keins geseje ) Ökotoxikologische Wirkungen noch nicht präsent (nicht medienwirksam genug!) In Hessen aktuell keine Maßnahmenpläne Monitoring-Programme laufen Forschungsprojekte wurden initiiert 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 13

Strategien Quelle Eintragspfad Gewässer 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 14

Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Politische und gesellschaftliche Ansätze Prozessbasierte Ansätze, z.b. in Landwirtschaft Pharmaindustrie Produzierende Industrie Ingenieurtechnische Behandlungsverfahren 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 15

Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Ärzte, Apotheker, Verbraucher: Reduktion von Arzneimitteleinträgen in die Gewässer durch Veränderung von Verschreibungs- bzw. Verkaufspraktiken und Verbraucherverhalten Schmerztabletten statt Schmerzsalben Mehr Naturheilmittel Alternative Wirkstoffe abgeben 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 16

Strategien Ärzte, Apotheker, Verbraucher: Quelle Eintragspfad Gewässer 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 17

Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Pharma- und sonstige Industrie: Substitution der Schadstoffe durch unkritische Substanzen ( Green Chemistry ) Beteiligung an Entsorgungskosten (Verursacherprinzip) 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 18

Strategien Pharma- und sonstige Industrie: Quelle Eintragspfad Gewässer 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 19

Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Landwirtschaft: Optimierung des Einsatzes von Pflanzenschutzmittel Beachtung der Gewässerschutzstreifen 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 20

Strategien Landwirtschaft: Quelle Eintragspfad Gewässer 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 21

Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Siedlungswasserwirtschaft: Einsatz innovativer Sanitärkonzepte ( NASS ) Vortrag Dr.-Ing. Klepiszewski Quelle: Gujer 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 22

Strategien Siedlungswasserwirtschaft : Quelle Eintragspfad Gewässer 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 23

Strategien 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 24

Strategien Keine Maßnahme deckt alle Eintragspfade ab Herausforderungen und Widerstände sind massiv: Wirtschaftsinteressen der (Pharma-)Industrie Gewohnheiten und Mentalität der Bürger Wirtschaftliche und betriebliche Zwänge der Landwirtschaft Strategische Ansätze sind langfristiger Natur Ohne End-of-Pipe-Lösungen geht es nicht! 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 25

Strategien Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen Kläranlagen: Aktivkohle (GAK, PAK) Ozonierung Vortrag Dipl.-Ing. Osthoff 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 26

Strategien Kläranlagen: Quelle Eintragspfad Gewässer 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 27

Strategien Quelle Eintragspfad Gewässer Was ist mit den anderen Eintragspfaden? 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 28

Strategien Zwischenfazit: Es gibt nicht die eine Strategie, erforderlich ist ein Maßnahmenbündel auf allen Ebenen! Strategische Lösungen End-of-Pipe - Lösungen 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 29

Herausforderungen 2. Dimension 1. Dimension Verschiedene Quellen und Eintragspfade 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 30

Herausforderungen Wenn ich wissen will, welche Stoffe im Rhein vorkommen, brauche ich kein Analysegerät, sondern nur den Chemiekatalog (Zitat Vortrag Prof. Jekel) 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 31

Herausforderungen Norman-Network (www.norman-network.net): 19 verschiedene Stoffgruppen für Boden, Luft und Wasser Über 600 verschiedene Substanzen auf aktueller Liste Über 150 Substanzen auf Kandidatenliste (Oktober 2013 ) Für einzelne Stoffgruppen sind Indikatorstoffe erforderlich 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 32

Herausforderungen Stoffe haben verschiedene Eigenschaften und verhalten sich entsprechend bei Transport und Reinigung unterschiedlich Quelle: Giger (2007), zitiert in Jekel, M.: Spurenstoffe im Wasserkreislauf, 15. Berliner Wasserwerkstatt, 2007 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 33

Polarität Herausforderungen Stoffe haben verschiedene Eigenschaften und verhalten sich entsprechend bei Transport und Reinigung unterschiedlich + polar hydrophil wasserlöslich - volatil verflüchtigen nicht polar lipophil nicht wasserlöslich + Volatilität - 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 34

Polarität Herausforderungen Stoffe haben verschiedene Eigenschaften und verhalten sich entsprechend bei Transport und Reinigung unterschiedlich + Gelöste Stoffe - an Sediment oder Biota gebunden 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 35

Herausforderungen Stoffe haben verschiedene Eigenschaften und verhalten sich entsprechend bei Transport und Reinigung unterschiedlich Forschungsbedarf: Grundsätzliche Transportprozesse der Schadstoffe im Wasser, im Sediment oder in der Biota Belastbare Zahlen zu Emissionspfaden der einzelnen Stoffe Möglichkeiten und Grenzen der Behandlungsverfahren 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 36

Herausforderungen Maßnahmen Modelle Entscheidungen Kommunikation Information Daten Monitoring 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 37

Potenzielle Maßnahmen Semizentrale Regenwasserbehandlung Dieses Projekt (HA-Projekt-Nr.: 453/14-43) wird im Rahmen von Hessen ModellProjekte aus Mitteln der LOEWE Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert. 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 38

Potenzielle Maßnahmen Semizentrale Regenwasserbehandlung 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 39

Potenzielle Maßnahmen Semizentrale Regenwasserbehandlung 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 40

Potenzielle Maßnahmen Passivsammler Das Projekt wird finanziert aus dem Förderprogramm Forschung für die Praxis des Hessischen Ministeriums für Wissenschaft und Kunst. 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 41

Zusammenfassung Ökotoxikologische Wirkungen wurden nachgewiesen Maßnahmen sind auf verschiedenen Ebenen erforderlich: Strategische Ansätze und End-of-Pipe-Lösungen Unterschiedliche Forschungsprojekte zu Behandlungsanlagen, Messmethoden und Modellierungen laufen 13.10.2015 Anthropogene Spurenstoffe - Gefährdungspotenziale und Strategien 42

Prof. Dr.-Ing. Steffen Heusch Technische Hochschule Mittelhessen Fachbereich Bauwesen Fachgebiet Wasserwirtschaft und Hydrologie Raum B14.4.06 steffen.heusch@bau.thm.de.de Wiesenstraße 14 D-35390 Gießen