Meilenstein 2-1: Datenauswertung zum Eintrag von prioritären und prioritär gefährlichen Stoffen – Auswahl der zu betrachtenden Substanzen

Entwicklung eines Stoffflussmodells und Leitfadens zur Emissionsminderung von Mikroschadstoffen im Hinblick auf die

Gewässerqualität

KontaktFritsche, Gerold / Institut für Siedlungswasserwirtschaft, AG AbwasserbehandlungGerold.Fritsche@tu-dresden.de / +49 351 463-36971 / www.tu-dresden.de/TUD/bu/umwelt/hydro/isi

ZielstellungDie Auswahl einer Stoffliste für das Projekt „MikroModell“ bildet die Grundlage für das chemische und hydrobiologische Monitoring anden Referenzstandorten Chemnitz, Dresden und Plauen. Für die drei Einzugsgebiete wurde anhand der Gewässergütedaten desLfULG die Belastungssituation der Fließgewässer mit prioritären und prioritär gefährlichen Stoffen überprüft. Dazu standen für dieChemnitz (vgl. Abbildung 1), die Elbe (vgl. Abbildung 2) und die Weiße Elster (vgl. Abbildung 3) eine Reihe von Messstellen im Ober-und Unterlauf der Kläranlagen zur Verfügung.

Messstellen ElbeOberlauf der KAPirna, links & rechtsPillnitz, links & rechtUnterlauf der KAGohlis, links & rechtsScharfenberg, links & rechts

Messstellen ChemnitzOberlauf der KAVor KA Glösa

Unterlauf der KAGöritzhain

Göritzhain, Brücke

Messstellen Weiße ElsterOberlauf der KAWeischlitzPegel, StraßbergUnterlauf der KAUnterhalb PlauenPlauen, Brücke BarthmühleUnterhalb Elsterberg

Abbildung 2: Fließgewässerabschnitt der Elbe mit der KA Dresden-Kaditz (rot)

Abbildung 1: Fließgewässerabschnitt der Chemnitz mit der KA Chemnitz-Heinersdorf (rot)

Abbildung 3: Fließgewässerabschnitt der Weißen Elster mit der KA Plauen (rot)

Neben der Vorbereitung des Monitorings bietet die Liste der zu betrachtenden Substanzen die Möglichkeit, eine ökonomische undrechtliche Bewertung hinsichtlich einzelner Stoffe bzw. relevanter Stoffgruppen durchzuführen. Zudem können Gruppen vonHauptemittenten prioritärer und prioritär gefährlicher Stoffe definiert werden. In den jeweiligen Einzugsgebieten der Kläranlagenkönnen mit Hilfe der Stoffliste und durch die Sichtung der Indirekteinleiterkataster potentielle Einzelemittenten ermittelt werden.Dies bildet die Grundlage für die Konzipierung entsprechender Vermeidungs- oder Verminderungsmaßnahmen an der Quelle.

Auf der Basis von verschiedenen Informationsquellen (vgl. Abbildung 4)wurde eine Gesamtstoffliste von 159 Stoffen zusammengestellt. JederStoff wurde hinsichtlich der Überschreitung von Umweltqualitätsnormen inden Fließgewässern untersucht (vgl. Abbildung 4). Grundlage für dieAuswertung bilden die Gewässergütedaten des LfULGs für die obenaufgezeigten Messstellen (vgl. Abbildung 1, 2, 3) in den Jahren 2008 bis2014. Darüber hinaus konnte durch einen frachtbezogenen Vergleich derKläranlagenausläufe mit den Fließgewässern eine Reihe von besonderskläranlagenrelevanten Substanzen ausgemacht werden.

Hinsichtlich der UQN-Auswertung wurden 42 Stoffe mitmindestens einer Überschreitung der 100%igen UQNidentifiziert. In der frachtbezogenen Betrachtung konnten18 Substanzen mit einer erhöhten Relevanz festgestelltwerden. Aufgrund der beschränkten Methodenverfügbarkeitund z.T. sehr niedriger Analysevorgaben mussten 20 Stoffeausgeschlossen werden. Im Gegenzug wurden 12Arzneimittel und der Süßstoff Acesulfam der Listehinzugefügt. Die Liste der zu betrachtenden Substanzenumfasst im Ergebnis 53 Stoffe (vgl. Tabelle 1).

Methodik

Ergebnisse

Tabelle 1: Liste der zu betrachtenden Substanzen im Projekt „MikroModell“

1 Schwermetall Cadmium 7440-43-9 150,00 900,00 O2 Schwermetall Quecksilber 7439-97-6 70,00 XX XX3 Schwermetall Nickel 7440-02-0 4000,00 34000,00 OOXX OOX O4 Insektizid (PSM) p,p-DDT 50-29-3 10,00 OO OO OO5 Fungizid (PSM) Hexachlorbenzen 118-74-1 10,00 50,00 X6 Akarizid (PSM) Dicofol 115-32-2 1,30 OO7 Insektizid (PSM) Dimethoat 60-51-5 70,00 977,00 OO8 Insektizid (PSM) Imidacloprid 105827-78-9 9,00 100,00 OO9 Biozid/Fungizid Irgarol 28159-98-0 2,50 16,00 OO O OOXX

10 Insektizid (PSM) - DDT p,p-DDE 72-55-9 1,00 OO OO OO11 Insektizid (PSM) - DDT o,p-DDD (o,p TDE) 53-19-0 1,00 OO OO12 Insektizid (PSM) - DDT p,p-DDD (p,p TDE) 72-54-8 1,00 OO OO OO13 Herbizid (PSM) Metazachlorsäure 1231244-60-2 400,00 O O14 Herbizid (PSM) Metazachlorsulfonsäure 172960-62-2 400,00 OO OO O15 Herbizid (PSM) Metolachlorsulfonsäure 171118-09-5 200,00 O16 Herbizid (PSM) Dimethachlorsäure - 50,00 350,00 O O17 Herbizid (PSM) Dimethachlorsulfonsäure 30-74-8 50,00 350,00 OOX OOXX OO18 Herbizid (PSM) Terbutylazin, 2-Hydroxy 66753-07-9 1,00 OO19 Herbizid (PSM) Nicosulfuron 111991-09-4 8,70 85,00 OO OOX OOXX20 Perfluorierte Tenside Perfluorooctansulfonat 1763-23-1 0,65 36000,00 OO OO OO21 Perfluorierte Tenside Perfluorooctanat 335-57-1 0,65 36000,00 OO OO OO22 PAK Fluoranthen 206-44-0 6,30 120,00 OOXX OOX OOX23 PAK Benzo(a)pyren 50-32-8 0,17 270,00 OO OO OO24 PAK Benzo(b)fluoranthen 205-99-2 17,00 XX XX XX25 PAK Benzo(ghi)perylen 191-24-2 8,20 XX XX XX26 PAK Indeno(1.2.3-cd)pyren 193-39-5 2,00 OO OO OO27 PAK Benzo(k)fluoranthen 207-08-9 17,00 XX X XX28 PAK Benzo(a)anthracen 56-55-3 2,00 18,00 OOXX OOXX OOXX29 PAK Pyren 129-00-0 2,30 23,00 OOXX OOXX OOXX30 Arzneimittel Ibuprofen 15687-27-1 300 2300031 Arzneimittel Diclofenac 15307-86-5 50 100 OOXX OOXX32 Arzneimittel Paracetamol 103-90-2 100033 Arzneimittel Naproxen 22204-53-1 1700 37000034 Arzneimittel Metoprolol 37350-58-6 64000 7600035 Arzneimittel Sulfamethoxazol 723-46-6 600 270036 Arzneimittel Erythromycin 114-07-8 40 2300 OO37 Arzneimittel Clarithromycin 81103-11-9 60 110 OOXX38 Arzneimittel Ciprofloxacin 85721-33-1 89 363 OOXX O39 Arzneimittel Bezafibrat 41859-67-0 460 7600040 Arzneimittel Gabapentin 60142-96-3 4400041 Arzneimittel Carbamezepin 298-46-4 500 2550000 OO O42 Arzneimittel Metformin 657-24-9 1000000 910000043 Arzneimittel Iomeprol 78649-41-9 - -44 Arzneimittel Fluoxetin 54910-89-3 3245 Lebensmittelzusatzstoff (E 950) Acesulfam 55589-62-346 Arzneimittel 17β-Estradiol* 221093-45-4 0,4** -47 Arzneimittel 17α-Ethinylestradiol* 57-63-6 0,037** -

48 Herbizid (PSM) Diuron 330-54-1 200 1800 3,5 % JD < 1 %49 Herbizid (PSM) Isoproturon 34123-59-6 300 1000 2,4 % JD < 1 %50 Herbizid (PSM) Terbutryn 886-50-0 65 340 22,3 % JD; 4,3 % ZHK 1,29 % JD 3 % JD; < 1 % ZHK51 Korrosionsschutzmittel Benzotriazol 95-14-7 30000 120000 < 1 % < 1 % < 1 %52 Korrosionsschutzmittel Tolyltriazol 29385-43-1 75000 200000 < 1 % < 1 % < 1 %53 chem. Grundstoff 4-Nonylphenol (tech) 25154-52-3 300 2000 32 % JD; 4,9 % ZHK 3,38 % JD 8 % JD; 1 % ZHK

Stoffe mit hoher Frachtrelevanz für die drei Kläranlagen (ohne Überschreitung der UQN)

Ausnutzung der vorhandenen UQN in den Gewässern

messtechnisch nicht zu erfassenmesstechnisch nicht zu erfassen

Tracersubstanz zur Modellierung, kein Abbau im Körper

Weiße ElsterNr. Stoffgruppe potentiell problematische StoffeJD_UQN

[ng/l]ZHK_UQN

[ng/l]ChemnitzCAS-Nummer Elbe

O Überschreitung 50 % JD_UQNOO Überschreitung 100 % JD_UQNX Überschreitung 50 % ZHK_UQNXX Überschreitung 100 % ZHK_UQN* ausschließlich Ökotox., keine Analytik und Modellierung** Ökotoxzentrum der Schweiz

Legende

Abbildung 4: Erarbeitung der Stoffliste unter Beachtung der KA-Frachten

Daten des Gewässermonitorings von

Chemnitz, Elbe und Weißer Elster

(2008 – 2014)

Dokumente für Auswahl relevanter Stoffe• 71 Stoffe RL 2013/39/EU• 12 Stoffe RL 2008/105/EU• 16 Stoffe DB 2015/495 EU• 87 Stoffe Monitoring IKSE (2015)• 9 Stoffe OGewV (Drucksache 627/15, Tabelle 4)• 15 Arzneimittel (ISI-SE ↔ klinische Pharmakologie)• 2 zus. Stoffe LfULG (potentiell relevant)

Liste mit 159 Stoffen

Dokumente für Umweltqualitätsnormen

(hierarchisch)1. WRRL und Folgedokumente2. OGewV/Neufassung3. Weitere Quellen nach niedrigstem Grenzwert: u.a. ETOX-Datenbank, Ökotox.-Zentrum (CH)...

Gegenüberstellung von Gewässerdaten, Stoffen u. UQN

Jahresdurchschnittswerte ↔ JD_UQNEinzelmessungen ↔ ZHK_UQN

Anzahl der Messwerte

Zuordnung der JD-UQN und

ZHK-UQN

Festlegung der GesamtlisteMessstellenauswahl

anhand der Kläranlagen(Ober- und Unterlauf)

Vergleich der stofflichen Bezeichnungen zur

automatischen Abfrage

Keine Bestimmung

Keine Messwerte

über 75 % der Jahresmittelwerte unter

Nachweisgrenze (nn)

50 % bzw. 100 % Überschreitung der UQN

für 42 Stoffe

Ausschluss

AusschlussKeine Überschreitungen

(nn < 75 %!)

problematisch

unproblematisch

Diskussion der Stoffe mit IWC (TUD)

Methoden Verfügbarkeit und Anwendung

Relevanz für Indirekteinleiter Dichte der Messdaten

Stoffliste mit 45 Stoffen

zzgl. Acesulfam (Süßstoff)

zzgl. 10 Arzneimittel die nicht überschreiten

∑ 15 Stk.

Ausschluss von 8 Stoffen

ggf. Abgleich

Diskussion mit Projektpartnern

zzgl. 2 Arzneimittel (Hormone - nur „Ökotox“)

zzgl. 6 Stoffe (Frachten KA)

Stoffliste mit 53 Stoffen

Ausschluss

Entwicklung eines Stoffflussmodells und Leitfadens zur Emissionsminderung von Mikroschadstoffen im Hinblick auf die Gewässerqualität