Die Verwendung von Produkten (wie Putzmittel, Wandfarben) sowie von Gegenständen (wie Fahrrad, Auto, Kleidung, Pfannen) in urbanen Gebieten ist mit dem Eintrag einer Vielzahl von Stoffen in das Abwasser und schließlich in Gewässer verbunden. Eine Bestandsaufnahme zeigt: viele Stoffe werden in Kläranlagen zurückgehalten, andere passieren sie oder gelangen direkt über die Kanalisation ins Gewässer. In einem von Ländern und Bund finanzierten Projekt wurden Schadstoffe, darunter auch eine Auswahl an Bioziden, in verschiedenen urbanen Abwasserströmen untersucht. Für 30 der untersuchten Stoffe, wie einzelne Metalle, Vertreter der PFC , PAK und Biozide, konnten deutschlandweit anwendbare einheitliche Emissionsfaktoren für kommunale Kläranlagen abgeleitet werden. Die Emissionsfaktoren basieren auf mittleren Ablaufkonzentrationen. In der Anwendung erlauben sie flächendeckend eine zuverlässige Quantifizierung der mittleren Emissionssituation bezogen auf kommunale Kläranlagen. Damit ist eine erste Einschätzung der Relevanz der Einträge aus kommunalen Kläranlagen für diese Stoffe möglich. Die untersuchten Stoffe waren unterschiedlich häufig im Ablauf der kommunalen Kläranlagen, der Regenklär- und Regenüberlaufbecken zu finden. Während einzelne Stoffe nie oder nur im Einzelfall im Ablauf der Kläranlagen oberhalb der analytischen Bestimmungsgrenze gefunden wurden (zum Beispiel Bifenox, Quinoxyfen, Brodifacoum und Diclosan), konnte eine Vielzahl an Stoffen häufig nachgewiesen werden. Dazu gehören die Metalle Nickel, Blei, Cadmium und Quecksilber, Vertreter der PFC wie PFOS , der Weichmacher DEHP, Vertreter der PAK sowie Biozide wie zum Beispiel Diuron, Terbutryn, Triclosan und DEET. Viele Stoffe werden zu hohen Anteilen in den Kläranlagen zurückgehalten, während einige Stoffe die Kläranlage zum Teil vollständig passierten. Dazu gehörten beispielsweise verschiedene Biozide, die als Materialschutzmittel eingesetzt werden. Auch konnte im Projekt gezeigt werden, dass Einleitungen aus Regenklär- und Regenüberlaufbecken weitere wichtige Eintragspfade im urbanen Raum darstellen. Über diese Pfade können Substanzen in die Gewässer gelangen, die in Kläranlagen größtenteils eliminiert werden. An 49 ausgewählten Kläranlagen, zwei Regenklärbecken und sechs Regenüberlaufbecken wurden über ein Jahr hinweg Langzeitmischproben der Abläufe auf insgesamt 77 Einzelstoffe aus unterschiedlichsten Anwendungsgebieten untersucht. Auf fünf Kläranlagen wurden zusätzlich der Zulauf und die Schlammströme beprobt, um Informationen zum Verhalten der Stoffe zu gewinnen. Fazit und Ausblick Das deutschlandweit einheitliche Untersuchungsprogramm hat einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Kenntnisse zu Emissionen von prioritären Stoffen und ausgewählten Biozid-Wirkstoffen aus kommunalen Kläranlagen geliefert. Darüber hinaus konnte die Datenbasis zu Stoffkonzentrationen in Regenklär- und Regenüberlaufbecken erweitert werden. Die im Vorhaben erzeugte Datenbasis und die Erkenntnisse aus den Auswertungen der Daten bieten eine Reihe von Schnittstellen zu weiteren aktuellen politischen Prozessen. So könnten die Ergebnisse unter anderem in die Umsetzung der Spurenstoffstrategie des Bundes einfließen. Zudem wurden auf einer Abschlussveranstaltung am 14. November 2019 in Leipzig die Ergebnisse des Vorhabens präsentiert und mit Vertreter*innen aus Bund und Ländern und den Kläranlagen diskutiert. Detaillierte Informationen und die ausführlichen Ergebnisse zu diesem Vorhaben können den folgenden zwei in der Reihe UBA -Texte veröffentlichten Abschlussberichten entnommen werden: UBA-Texte 169/2020: „Belastung der Umwelt mit Bioziden realistischer erfassen - Schwerpunkt Einträge über Kläranlagen“ UBA-Texte 173/2020: „Prioritäre Stoffe in kommunalen Kläranlagen – Ein deutschlandweit harmonisiertes Monitoring“ Das Umweltbundesamt bringt die Forschung in diesem Bereich weiter voran. So befasst sich ein weitergehendes Projekt im Rahmen des Umweltforschungsplans mit der Fragestellung der „Weiterentwicklung der deutschlandweiten Bilanzierung der Einträge von Spurenstoffen und Bewertung von Reduzierungsmaßnahmen“ (FKZ 3719 21 202 0), welches im Jahr 2019 gestartet ist.
Das Projekt "Untersuchung zur Leistungsfaehigkeit von Stauraumkanaelen mit untenliegender Entlastung hinsichtlich des Stoffrueckhaltes bei Mischwasserabfluss" wird/wurde gefördert durch: Ministerium für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft Nordrhein-Westfalen. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft.Zunaechst wurden Erkenntnisse ueber die hydrodynamischen und Transportvorgaenge in Mischwasserspeicher zusammengetragen und auf ihre Relevanz hinsichtl. der Stauraumkanaele ueberprueft. Diese theoret. Untersuchung ist im Hinblick auf eine numerische Simulation ausgerichtet. Basis ist die Grundlagenforschung Stauraumkanaele (DFG Ri 657/2-3) im SFB Hydrologie bebauter Gebiete sowie Erfahrungen des Inst. f. Wasserbau u. Wasserwirtschaft im Bereich der Erosions- u. Transportuntersuchungen in Fliessgewaessern (DFG Ru 465/4-1). Es wurde das physikalische Modell eines SKU in der Versuchshalle des IWW mit versch. geometrischen, hydraulischen und stofflichen Randvorgaben eingesetzt. Es konnten detaillierte Rueckschluesse ueber den instationaeren Fuellungsprozess, das Entlastungsereignis und den Entleerungsprozess gewonnen werden. Diese Versuche sind, bedingt durch Modellgesetze, nur eingeschraenkt quantitativ auf Grosstechnische Anlagen uebertragbar, vermitteln, jedoch ein qualitatives Bild der Vorgaenge. In Zusammenarbeit mit der Univ. of Sheffield wurden hydrodynamische, sowie Transportuntersuchungen an einem Entlastungsbauwerksmodell durchgefuehrt. Diese Ergebnisse stehen in Uebereinstimmung mit denen vom Labormodell des IWW und mit den numerischen Modellen. Es zeigte sich, dass die Ausbreitungsvorgaenge in den Stauraumkanaelen stark dreidimensionaler Auspraegung sind und das bis dahin in einigen Labortests erfolgreich eingesetzte 2D numerische breitengemittelte Modell nicht praxistauglich war. So musste im 2D-Modell zu einer korrekten Modellierung der Ausbreitungsvorgaenge ein Dispersionkoeffizient fuer die seitliche Verteilung bestimmt werden, was zu der angestrebten Uebertragbarkeit und der Sensitivitaetsanalyse im Widerspruch stand. Es wurde entschieden, ein bereits entwickeltes 3D-Modell (PASTIS) zu verwenden, das auf die Besonderheiten in der Modellierung der Stauraumkanaele angepasst wurde. In der Uebergangsphase wurde zu Testzwecken ein kommerzielles 3D-Finite-Differenzen-Modell (FLUENT) mit Erfolg eingesetzt. Die Ergebnisse dieser Tests waren Grundlage zielgericht. Entwicklung am institutseigenen 3D-Modell hinsichtl. des Einsatzes an den Stauraumkanaelen. Nach dem Umbau und der Testphase wurden versch. Geometrien von Stauraumkanaelen diskretisiert und das Modell kalibriert. Die Kalibrierung des numerischen Modells wurde mit Hilfe der Messdaten (DBV, MIS, PIV), die am physikalischen Modell des IWW gewonnen werden konnten durchgefuehrt. Das Modell wurde in einer Verifikation belegt. In der Sensitivitaetsanalyse wurde nach den gewonnenen Erkenntnissen ein numerischer Kanalprototyp, modelltechnisch aehnl. einem natuerlichen Stauraumkanal, in versch. geometrischen Ausfuehrungen mit einem Spektrum an hydrodynam. Randbedingungen und mit Wasserinhaltsstoffen untersch. physikalischer Eigenschaften belastet. Mit den Ergebnissen konnten eingeschr. Bemessungs- und Gestaltungsvorschlaege fuer Stauraumkanaele mit untenliegender Entlastung abgeleitet werden.