Stoffeintr?ge in Gew?sser

Bild von einem Fluss in Deutschlandzum Vergr??ern anklicken
Flie?gew?sser
Quelle: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Die Güte der Gew?sser in Deutschland hat sich in den letzten Jahrzehnten erheblich verbessert. Trotzdem gelangen auch weiterhin viele Stoffe in die Gew?sser. Eine Verminderung der Eintr?ge ist zwingend. Woher kommen die Belastungen? Wo sind sie am h?chsten? Welche Ma?nahmen sind effizient? Um diese Fragen zu kl?ren, sind geeignete Werkzeuge für eine ganzheitliche Betrachtung notwendig.

Inhaltsverzeichnis

 

Stoffeintr?ge in die Gew?sser – notwendige Informationen für die Politik

Informationen zu Stoffeintr?gen in die Gew?sser bilden eine Grundlage zur Planung von Ma?nahmen, z.B. um die EU Wasserrahmen- und die EU Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie umzusetzen. Auch für die Arbeiten zu den Abkommen zum Schutz von Ost- und Nordsee (HELCOM – Helsinki Kommission, OSPAR – Oslo-Paris-Kommission) sind diese Informationen für eine effiziente Reduzierung der stofflichen Eintr?ge unverzichtbar.

Die Europ?ische Union (EU) hatte sich mit der Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG) vorgenommen, für alle Gew?sser bis 2015 einen guten ?kologischen und chemischen Zustand zu erreichen. Das Ziel hat Deutschland deutlich verfehlt (siehe ??kologischer Zustand der Flie?gew?sser“ und ?Chemischer Zustand der Flie?gew?sser“). Um bis zum Ende des kommenden Bewirtschaftungszeitraumes (2027) die anspruchsvollen Ziele zu erreichen, müssen auch die Eintr?ge von N?hrstoffen und Chemikalien zum Teil noch deutlich gesenkt werden. Um wirksame Minderungsma?nahmen zu initiieren, müssen die Herkunft der Stoffe (Quellen), ihre Verwendung und Eintragspfade in die Gew?sser sowie die Eintragsmengen bekannt sein.

Die Meere k?nnen zu Senken für viele der in den Flüssen transportierten Stoffe werden. Für den Schutz der Meere hat die EU mit der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL, 2008/56/EG) auch Vorgaben für N?hrstoffe und einige Chemikalien verankert. Deutschland hat sich verpflichtet, Eintr?ge dieser Stoffe über die Flüsse weiter zu reduzieren. Hierfür ist eine ganzheitliche Betrachtung aller Oberlieger und der dort verursachten Belastungen notwendig, denn Messwerte im Gew?sser geben noch keine Auskunft über die Herkunft der Belastungen.

 

Stoffeintr?ge – deutschlandweit quantifizieren (modellieren)

Das ⁠UBA⁠ verwendet für die deutschlandweite Quantifizierung der Stoffeintr?ge in die Gew?sser die Regionalisierte Pfadanalyse. Sie liefert Aussagen zu den wichtigsten Eintragspfaden. Die Stoffeintr?ge werden dabei zeitlich und r?umlich differenziert abgebildet. Dieser Ansatz ist komplex und erfordert eine Vielzahl an Informationen. Im Ergebnis k?nnen überregional Eintragsschwerpunkte und die wichtigsten Eintragspfade für die Umsetzung von Ma?nahmen identifiziert werden. Als Werkzeug verwendet das UBA das Modell MoRE (Modelling of Regionalized Emissions) .

Abbildung 1. Schematische Darstellung des methodischen Ansatzes der regionalisierten Pfadanalyse beziehungsweise der Eintragspfade des Modellinstrumentes MoRE (Quelle: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Wasser und ⁠Gew?sserentwicklung⁠ (IWG))

Abbildung 1. Schematische Darstellung des methodischen Ansatzes der regionalisierten Pfadanalyse beziehungsweise der Eintragspfade des Modellinstrumentes MoRE
Abbildung 1. MoRE

Schematische Darstellung des methodischen Ansatzes der regionalisierten Pfadanalyse beziehungsweise der Eintragspfade des Modellinstrumentes MoRE

Quelle: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
 

Das Modell MoRE

MoRE wurde als Open Source Werkzeug im Auftrag des ⁠UBA⁠ entwickelt. Es basiert methodisch auf dem Modellkonzept MONERIS (Modelling Nutrient Emissions in River Systems).
Das Modell umfasst als Eintragspfade punktuelle Einleitungen (Punktquellen) und diffuse Eintragspfade.
Als Punktquellen gelten:

  • Kommunale Kl?ranlagen,
  • Industriebetriebe mit betriebseigenen Kl?ranlagen
  • Altbergbaustandorte (nur relevant für Metalle).

Informationen zu N?hrstoffeintr?gen aus kommunalen Kl?ranlagen ab einer Gr??e von 2.000 Einwohnerwerten (EW) werden deutschlandweit zentral aus der Berichterstattung nach EU-Kommunalabwasserrichtlinie (UWWTD, 91/271/EG) bereitgestellt. Zur Berechnung ausgew?hlter Schadstoffeintr?ge k?nnen Ergebnisse eines deutschlandweiten Kl?ranlagen-Monitoring-Projektes verwendet werden. Informationen zu gro?en kommunalen Kl?ranlagen (gr??er 100.000 EW) und zu Eintr?gen aus Industriebetrieben liegen aus der EU-PRTR-Berichterstattung (Schadstofffreisetzungs- und –verbringungsregister; EG-PRTR Verordnung 166/2006) vor. Aussagen zu Altbergbaustandorten flie?en von den Bundesl?ndern in das Modell ein.

Diffuse Eintragspfade sind:

  • ?Eintr?ge über das Grundwasser,
  • ?Eintr?ge über den Oberfl?chenabfluss (Abschwemmung),
  • ?Eintr?ge durch ⁠Erosion⁠ (Wasser),
  • ?Eintr?ge über Dr?nagen,
  • ?Eintr?ge aus urbanen Systemen (Mischwasserüberl?ufe, Regenwassereinleitungen und Kleinkl?ranlagen),
  • ?Eintr?ge aus der ⁠Atmosph?re⁠ direkt auf Gew?sseroberfl?chen und
  • ?Eintr?ge aus der Binnenschifffahrt.

Zur Bilanzierung der Stoffeintr?ge über die diffusen Eintragspfade ist eine Vielzahl von Informationen (Daten) notwendig. Um einige Beispiele zu nennen:

  • Depositionsdaten zur Absch?tzung der Eintr?ge direkt auf Gew?sserfl?chen (z.B. Schwermetalldepositionen) und
  • Bodendaten zur Ableitung der erosiven Bodenabtr?ge und der sedimentgebundenen Stoffeintr?ge (Erosion) in die Gew?sser.
 

Stoffeintr?ge - Ergebnisse

Ergebnisse liegen deutschlandweit in einer fortlaufenden Zeitreihe seit 1983 für die N?hrstoffe Stickstoff und Phosphor sowie die Metalle Blei, Cadmium, Chrom, Kupfer, Nickel, Quecksilber und Zink vor. Für Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) liegen Ergebnisse seit 2003 vor. Stoffspezifisch k?nnen die wichtigsten Eintragspfade identifiziert werden (siehe: Eintr?ge von N?hr- und Schadstoffen). Abbildung 2 zeigt dies am Beispiel der sogenannten EPA-PAK (Summe der 16 PAK, gelistet durch die US-Environmental Protection Agency (EPA)). Hauptherkunftsbereich für PAK sind Verbrennungsprozesse. Das betrifft die Emissionen in die Luft und anschlie?ende ⁠Deposition⁠ z.B. auf versiegelte Fl?chen. Das spiegelt sich in der Dominanz der Eintragspfade atmosph?rische Deposition auf Gew?sserfl?chen und Kanalisationssysteme in urbanen Gebieten wieder (Abbildung 2). Diese Eintragspfade bieten das gr??te Minderungspotential für Ma?nahmen. Die Frage, wo überregional die gr??ten Belastungsschwerpunkte liegen und daher Ma?nahmen notwendig sind, kann in der r?umlichen Betrachtung beantwortet werden (Abbildung 3). H?here PAK-Eintr?ge treten u.a. in dicht besiedelten Gebieten und Gebiete mit einem hohen Anteil an Wasserfl?chen auf.

Auch für weitere Stoffe, wie den Weichmacher DEHP, die ⁠Pestizide⁠ Isoproturon und Diuron, die Chemikalie Nonylphenol oder einzelne Arzneimittelstoffe liegen Modellergebnisse vor (siehe auch ⁠UBA⁠-Publikationen: Bestandsaufnahme priorit?re Stoffe und Ma?nahmen zur Verminderung des Eintrags von Mikroschadstoffen).

Abbildung 2. Eintrag Polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (hier Summe der 16 PAK der US-Environmental Protection Agency (EPA)) in die Gew?sser in Deutschland (2003 bis 2016) über unterschiedliche Eintragspfade; dargestellt als 5-j?hrige gleitende Mittelwerte (Quelle: UBA 2020)

Abbildung 3. R?umliche Verteilung des fl?chenspezifischen Eintrages polyzyklischer aromatischen Kohlenwasserstoffe (hier Summe der 16 EPA-PAK) in die Gew?sser in Deutschland im Mittel der Jahre 2012 bis 2016 (Quelle: UBA 2020)

<>