<p> <p>In Deutschland werden jährlich rund 8,3 Milliarden Kubikmeter kommunales Abwasser behandelt und in Gewässer eingeleitet. Die damit verbundenen Einträge von Chemikalien und Nährstoffen beeinträchtigen die Wasserqualität. Ein neues interaktives Werkzeug verknüpft Daten zu Abwasserbehandlung und Gewässerschutz. So können bundesweit Gewässer mit erhöhten Belastungen identifiziert werden.</p> </p><p>In Deutschland werden jährlich rund 8,3 Milliarden Kubikmeter kommunales Abwasser behandelt und in Gewässer eingeleitet. Die damit verbundenen Einträge von Chemikalien und Nährstoffen beeinträchtigen die Wasserqualität. Ein neues interaktives Werkzeug verknüpft Daten zu Abwasserbehandlung und Gewässerschutz. So können bundesweit Gewässer mit erhöhten Belastungen identifiziert werden.</p><p> <p><strong>Kläranlagen schützen die Gewässer</strong></p> <p>In Deutschland werden jährlich rund 8,3 Mrd. Kubikmeter kommunales Abwasser behandelt und in die Gewässer eingeleitet. Kommunale Kläranlagen leisten „End of Pipe“ einen unverzichtbaren Beitrag zum Schutz unserer Gewässer. Sie halten viele Chemikalien aus Haushalten, Industrie und Gewerbe mit gutem Wirkungsgrad zurück. </p> <p>Das behandelte Abwasser enthält jedoch nach wie vor ein breites Spektrum an Chemikalien, die ein Risiko für die Gewässer, ihre Lebensgemeinschaften und mit Blick auf die Trinkwassergewinnung auch für die menschliche Gesundheit bergen.</p> <p><strong>Erhöhtes Risiko durch Trockenheit</strong></p> <p>Der Anteil von behandeltem kommunalen Abwasser in Gewässern ist regional sehr unterschiedlich. In Gewässern mit geringem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/abfluss">Abfluss</a> oder in Regionen mit hoher Einwohnerdichte kann der Anteil von behandeltem Abwasser hoch sein. Hinzu kommt, dass zunehmende und länger anhaltende Trockenperioden bereits jetzt zu häufigeren und extremeren Niedrigwassersituationen in den Gewässern führen. Bei nahezu gleichbleibendem Zufluss aus kommunalen Kläranlagen steigt so der Anteil von behandeltem Abwasser in den Gewässern und damit auch das Risiko für höhere stoffliche Belastungen mit den entsprechenden Folgen für die Wasserqualität und die Lebensgemeinschaften.</p> <p><strong>Interaktives Werkzeug verbindet Emissionen und Immissionen</strong></p> <p>Um dieses Risiko bundesweit besser abschätzen zu können, wurde ein interaktives Werkzeug (<a href="https://stoffeintraege-more.de/klarwasser/">Abwasserbehandlung</a>) entwickelt. Es verknüpft Informationen zu Emissionen aus kommunalen Kläranlagen (den Chemikalien, die in Gewässer eingeleitet werden), und Immissionen (den Chemikalien, die tatsächlich in den Gewässern nachweisbar sind). Das Werkzeug ist öffentlich zugänglich. Es ist auch als Verlinkung über die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Themenseite <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/fluesse/nutzung-belastungen/gewaesserschutz-benoetigt-effiziente">Gewässerschutz benötigt effiziente Abwasserbehandlung</a> erreichbar. </p> <p>Das Werkzeug bietet statische Informationen zum kommunalen Abwasseranteil in Gewässern, zu Verdünnungsverhältnissen der Kläranlageneinleitungen und Angaben zu kommunalen Kläranlagen, die im Kontext der neuen EU-Kommunalabwasserrichtlinie (2024/3019) beispielsweise nach Artikel 8(1) mit einer gezielten Mikroschadstoffeliminierung (4. Reinigungsstufe) ausgestattet werden müssen. </p> <p>Mit einem ergänzenden Simulationsmodul können für ein ausgewähltes <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/einzugsgebiet">Einzugsgebiet</a> eines Gewässerabschnitts oder für eine Kläranlage die Auswirkungen sich ändernder Abflussverhältnisse simuliert werden. </p> <p><strong>Bedeutung für die Wasserwiederverwendung</strong></p> <p>Die Kenntnisse zum Abwasseranteil in Gewässern sind auch im Kontext der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/wasser-bewirtschaften/wasserwiederverwendung">Wasserwiederverwendung</a> relevant. Sie helfen abzuschätzen, inwiefern sich saisonale Einleitungsreduzierungen des behandelten Abwassers auf den Abfluss des Gewässerabschnitts und dessen Ökologie auswirken. </p> <p>Diese Informationen verbessern die Einschätzung von Risiken, insbesondere bei der Trinkwassergewinnung über Uferfiltration oder der Entnahme von Bewässerungswasser (indirekte Wasserwiederverwendung).</p> <p>Das Werkzeug wird fortgeschrieben. Die aktuellen Inhalte sind ein erster Entwicklungsschritt. So konnten beispielsweise Abwassereinleitungen in ausländischen Teileinzugsgebieten bei der Ableitung des Anteils behandelten Abwassers bisher nicht berücksichtigt werden. </p> </p><p>Informationen für...</p>
Ein Wasserwerk ist eine Anlage zur Aufbereitung und Bereitstellung von Trinkwasser. Wesentliche Bestandteile sind unter anderem Filter, Pumpen und oft auch ein Wasserspeicher bzw. Wasserbehälter. Dazu kommen Hochbehälter, Armaturen und Schalträume, wo die Verteilung des Trinkwassers in das Leitungsnetz gesteuert und überwacht wird. In größeren Wasserwerken werden auch Laboratorien betrieben, die die chemische und biologische Zusammensetzung des Wassers kontrollieren. Erfolgt die Wasserversorgung aus dem Grundwasser, befindet sich das Wasserwerk meist direkt bei den Brunnen. Das Gelände ist meist als Zone I eines Trinkwasserschutzgebietes ausgewiesen. Auch Grundwasseranreicherungsanlagen, welche zusätzliches Fließwasser aus Flüssen oder Bächen in das Grundwasser einbringen (Uferfiltration), sind häufig Bestandteil eines solchen Wasserwerks.
Untersucht werden seit mehreren Jahren Bakterien, die komplexgebundene Fe(II)- und Fe-(III)-Verbindungen dadurch zur Ausfaellung bringen, das sie bei pH-Werten zwischen 6 und 7,5 den organischen Liganden verwerten. (Frueher als Gruppe der Siderocapsazeen zusammengefasst.) Umweltrelevant ist hierbei die Bildung der organischen Eisenkomplexe, z.B. bei der Uferfiltration oder nach Eindringen organisch belasteten Wassers in Grundwasserleiter. Vorliegende Eisenverbindungen werden dann mobilisiert und nach Zutritt von Sauerstoff in Zusammenwirken mit der Taetigkeit der genannten Bakterien wieder ausgefaellt.
Seit 1964 werden im Auftrag von Wasserwerken mikrobiologische und chemische Untersuchungen zur Uferfiltration im Rahmen von Trinkwasserversorgungsanlagen durchgefuehrt. Wird ein Uferfiltrat infolge zu grosser Belastung mit organischer Substanz anaerob, so entstehen mikrobiologische und chemische Produkte, die ihrerseits nach Mischung dieses Wassers mit sauerstoffhaltigen Hangwasser wiederum oxydiert werden und zur Massenvermehrung von Mikroorganismen fuehren.
Zielsetzung:
Uferfiltration ist eine gängige Methode zur Trinkwassergewinnung bei begrenztem natürlichen Grundwasserangebot und wird in vielen Regionen Deutschlands mit großen Oberflächengewässern, wie z.B. in Berlin, Düsseldorf und Hamburg eingesetzt. Rohwasser, das durch Uferfiltration gewonnen wird, ist gefährdet durch den Eintrag von Schadstoffen aus Oberflächengewässern. Schadstoffe können neben organischen Verbindungen und Schwermetallen auch Krankheitserreger, wie Viren und Bakterien, sein. Die deutsche Trinkwasserverordnung (TrinkwV) beinhaltet aktuell nur Grenzwerte für bestimmte Indikatorbakterien, wie Escherichia coli und Enterokokken. Im aktuell gesetzlich festgelegten Messprogramm für die Trinkwasserqualität sind humanpathogene Viren kein Bestandteil.
Die im Jahr 2021 in Kraft getretene neue EU-Trinkwasserrichtlinie (EU-TWR) sieht vor, somatische Coliphagen als Indikatorviren für Grundwasserverunreinigungen durch humanpathogene Viren zu nutzen, da die Detektion der somatischen Coliphagen deutlich einfacher ist als die der humanpathogenen Viren, wie z.B. Adenoviren. Dabei ist zu beachten, dass somatische Coliphagen keine Krankheitserreger für Menschen sind. Auf Grund des unterschiedlichen Transportverhaltens verschiedener Viren ist jedoch davon auszugehen, dass Indikatorviren und -bakterien nur beschränkt aussagekräftig für humanpathogene Viren sind. U.a. haben unsere Untersuchungen am Rhein und im Uferfiltrat des Wasserwerks Flehe gezeigt, dass die Existenz und das Abbaupotential somatischer Coliphagen nicht in direkter Korrelation zu humanpathogenen Viren, z.B. Adenoviren, stehen muss (Knabe et al., 2023).
Verschiedene Faktoren können dazu führen, dass eine erhöhte Virenbelastung im Oberflächengewässer auftreten und eine Migration in das Rohwasser zur Folge haben kann. Zum einen können hydrologische Veränderungen als Folge des Klimawandels, z.B. häufigere Extremereignisse wie Trockenperioden und besonders Hochwasser (Blöschl et al., 2019), die natürliche Reinigungswirkung der Uferfiltration verringern. Zum anderen können Bevölkerungswachstum, Urbanisierung sowie Landnutzungsänderungen dazu führen, dass die Abwasserbelastung in Flüssen zunimmt (Wen et al., 2017).
Die neue EU-Trinkwasserrichtline (EU-TWR) erfordert zusätzlich zur Einhaltung von Grenzwerten risikobasierte Ansätze für die ereignis-basierte Überwachung der Wasserqualität, wie bspw. das Water-Safety-Plan-Konzept (WSP) der WHO (World Health Organization). Der WSP sieht für einen Wasserversorger die Beschreibung des gesamten Trinkwasserversorgungsystems vor, einschließlich einer Erfassung aller möglichen Eintragsquellen von Gefährdungen für die Trinkwasserqualität. Eine Risikobewertung für jede einzelne Kombination von Gefährdung und Gefährdungsereignis in Form einer Risiko-Matrix nach Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensausmaß, liefert klare Monitoring- und Handlungsprioritäten zur Risikominimierung. Basierend auf der neuen EU-TWR werden Wasserversorger zeitnah vor dem Problem stehen, zum Teil komplexe Risikobewertungen durchführen zu müssen. Das bedeutet, dass eine Vielzahl an Gefährdungsereignissen im Hinblick auf die Eintrittswahrscheinlichkeit einer Gefahrenquelle einzustufen ist.
Ziel des Projektes ist es, Wasserwerksbetreibern eine wissenschaftlich fundierte Bewertung des Risikos und Transports humanpathogener Viren bei der Uferfiltration unter Berücksichtigung aktueller gesetzlicher Vorgaben (EU-TWR) und Empfehlungen der WHO zu ermöglichen. Dabei soll insbesondere der Einfluss von Extremwetterereignissen (Starkniederschläge, Hochwasserperioden, Niedrigwasser) und messtechnischen Unsicherheiten in der Risikobewertung berücksichtigt werden. (Text gekürzt)