ermittlung von hintergrundkonzentrationen in grenzgewässern · april 2017 | referat...
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1 | 04. Dezember 2014 | Kerstin Jenemann
Eröffnungsveranstaltung – Vita-Min
Ermittlung von
Hintergrundkonzentrationen in Grenzgewässern
Freiberger Mulde
bei Nossen
Foto: Rohde
2 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Ermittlung von
Hintergrundkonzentrationen
Veranlassung
❙ Zahlreiche Überschreitung
von Umweltqualitätsnormen für Schwermetalle und Arsen
❙ Ursachen
❙ Anthropogene Belastungen
❙ Aber auch
Geogene Besonderheiten,
die nicht saniert werden sollen
und können
Ziel
❙ Realistische Bewertung
der Belastungen
3 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Rechtliche Grundlagen
❙ Die Regelung geht auf die und Anhang I Teil B Nr. 3a der Richtlinie
2008/105/EG über Umweltqualitätsnormen im Bereich der Wasserpolitik
zurück, die besagt:
Die Mitgliedsstaaten können bei der Beurteilung der
Überwachungsergebnisse anhand der Umweltqualitätsnormen folgende
Faktoren berücksichtigen:
a) natürliche Hintergrundkonzentrationen von Metallen und ihren
Verbindungen, wenn diese die Einhaltung der Umweltqualitätsnorm
verhindern …
❙ Oberflächengewässerverordnung – OGewV vom 20. Juli 2016
Anlage 9 Nr. 3.3
Ist für Schadstoffe nach Anlage 6 oder 8 die natürlichen Hintergrund-
konzentration im zu beurteilenden Oberflächenwasserkörper größer als
die Umweltqualitätsnorm, so legt die zuständige Behörde eine abweichende
Umweltqualitätsnorm unter Berücksichtigung der Hintergrundkonzentration für
diesen Oberflächenflächenwasserkörper fest.
4 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Technische Anleitung zur
Oberflächengewässerverordnung
❙ Definition
❙ Die natürliche Hintergrundkonzentration (HGK) für Metalle/ Halbmetalle
beschreibt einen Zustand, der frei von anthropogenen Belastungen ist.
❙ Anwendung
❙ Die JD-UQN in Regionen mit geogen bedingten Überschreitungen wird
auf das 90-Perzentil der im Einzugsgebiet vorkommenden Werte
festgelegt, wobei anthropogen beeinflusste Messpunkte auszuschließen
sind.
❙ Nordrhein-Westfalen (NW), Sachsen (SN), Sachsen-Anhalt (ST) und
Thüringen (TH) haben in vertiefenden Untersuchungen, … ergänzende,
hochauflösende Datensätze erarbeitet und regionalspezifische Hinter-
grundkonzentrationen hergeleitet.
5 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Quellen
von Schwermetallbelastungen
Lithogen Chalkogen
Anthropogen Geogen
Bergbau
(Altbergbau)
punktuell ?
diffus ?
Pedogen
Wasser
Schweb
Sediment
Quelle: TU Bergakademie Freiberg
Institut für Mineralogie
6 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Lithogene Komponente
Granit Glimmerschiefer Phyllit Gneise
Zwickauer Mulde Schwarzwasser Freiberger Mulde
Quelle: TU Bergakademie Freiberg
7 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde | 16.03.2011 | Referat Oberflächen- und Grundwasser; Fr.
Rohde
7
Chem
nitzZ
scho
pau
Zsc
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Flöh
a
Aue
Glauchau
Schneeberg
Flöha
Schwarzenberg
Johanngeorgenstadt
Annaberg-Buchholz
Marienberg
Zwickau
Chemnitz
Freiberg
Ag Co Ni
U As Co
Ag Co U
U Zn Sn
Fe
Ag Co U
Ag U Sn
Ag Pb Zn As Cd
Sn W
Fe Mn Sn
km
20151050
Erzgebirgische Mineralisationen und
Bergbaureviere
im oberen/mittleren Einzugsgebiet
der Mulde
TU Bergakademie FreibergInstitut für Mineralogie
Fluorit -Quarz-Assoziation
Hämatit-Baryt-Assoziation
Karbonat-Antimonit-Assoziation
Karbonat-Antimonit/ Quarz-A rsenid-A ssozia tion
Karbonat-Sulfid-Assoziation
Kassiterit-Sulfid-Assoziation
Quarz-Hämatit-Assoziation
Quarz-S ulf id-Assoziation
Quarz-Wo lframit-Assoziation
Zwic
kauer
Mulde
Fre
iberger Mulde
Baryt-Fluorit-Assoziation
N
chalkogen
8 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Aufbereitung/
Verhüttung
Pochwerke
Wäschen
Spülsandhalden
Hütten
Schlackenhalden
Hüttenrauch
Spülhalde in Ehrenfriedersdorf (vor Sanierungsbeginn)
Foto: A. Greif
Anthropogen Chalkogen Bergbau – Aufbereitung - Verhüttung
Bergbau
Gruben
Schächte
Stolln
Bergehalden
Pingen
punktuelle und diffuse Quellen
Amalgamierwerk Halsbrücke (JOBST u. a. 1993)
Erze
Quelle: TU Bergakademie Freiberg
9 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Wie werden regionale
Hintergrundkonzentrationen abgeleitet?
Vorgehensweise
(1) Ermittlung der Einzugsgebiete (Oberflächenwasserkörper - OWK),
für die aufgrund der geologischen/ lagerstättenkundlichen Gegebenheiten mit
umweltrelevanten geogenen Belastungen zu rechnen ist,
❙ Von 646 OWK werden für mindestens 280 OWK HGW erforderlich
(2) Aufnahme der geologischen / lagerstättenkundlichen Situation in den
ausgewählten Gebieten zur Abschätzung der zu erwartenden Elementpalette
(3) Prüfung des primären (bewertungsrelevanten) Datenbestandes von
Wässern und Sedimenten und Einschätzung des geochemischen Inventars
10 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Vorgehensweise
(4) Prüfung des sekundären bzw. Meta-Datenbestandes Bachsedimenten,
Gesteinen und Böden zur Einschätzung des geochemischen Inventars
(5) Prüfung des Vorkommens und der Art von Mineralisationen und
Lagerstätten sowie ihrer Auswirkungen auf das Gewässersystem
(ggf. Altbergbauanalyse)
❙ ca. 900 Stollen in Sachsen
❙ 54 bedeutende wasserlösende Stollen; für 44 liegen Frachtangaben vor
11 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
(6) Ausgleich von Datendefiziten durch Neubeprobungen unter Berücksichtigung der geogenen Gegebenheiten und der Methodik der vorhandenen Datenerhebungen
(7) Ableitung von regionalen (GEBKZ) bzw. lokalen (OWK bzw. OWK Gruppen) Hintergrundkonzentrationen für Teileinzugsgebiete in der wässrigen Phase (gelöst und gesamt) und im schwebstoffbürtigen Sediment
Bach am Teichtellerweg
Hirschbach
Bach am Brettellenweg
Höllengrundbächel
Grundbächel
Nassauer Dorfbach
Steinbach
Roter Fluß
Bach am Trostgrundweg
Bach am Klötzerberg
Clausnitzer Dorfbach
Rachel
Bach vom Bad Mulda
FM23HO
FM1
FM2
FM3
FM4
FM5FM6
FM7
FM8FM9
GimmlitzTsp.
Lichtenberg
Schieferleithebach
Bac
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Hilbersdorfer Bach
Bobritzsch
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THG
Chemnitzbach
Voigtsdorfer Bach
Zethaubach
Helbigsdorfer Bach
Weigmannsdorfer Bach
Bach vom
Weicheltsteich
VGS, HSU
Münzbach
Goldbach
Fischbach
Kleinwaltersdorfer Bach
Bach von Großvoigtsberg
Fre
iber
ger
Mu
lde
FM10
FM11
FM12
FM13FM14
FM
16
FM
17F
M18
FM
19
FM
20
FM15
FM21
FM29MÜ
FM22 FM23
FM24
FM12OB BO11SL
FM19BE
BO
1
BO
2
BO
3
BO
4
BO
6
BO
5
BO
7
BO
8
BO
9
Vorgehensweise
12 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Hintergrundkonzentrationen
12
13 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Ergebnisse
Beispiel Freiberger Mulde
Quellbereich Beginn des
FB-Reviers
Ende des FB-
Reviers Regionale
HGK (P90)
D
Katzenstein Mulden-
hütten Obergruna HGK (P90)
OWK FM1 FM2 FM3
UQN=
40 As mg/Kg 71 195 530 160 21,7
UQN=
0,08-0,25
Cd µg/L
0,288 0,55 4,5 0,85 0,124
14 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
❙ Vorstudien seit 2004
❙ 2007 – 2009 Forschungsvorhaben
❙ Entwicklung der Methodik
❙ Freiberger- und Zwickauer Mulde
❙ 2009 Weißeritz
❙ 2010 Müglitz
❙ 2012 Grenzgewässer, die eigene Oberflächenwasserkörper bilden
❙ Fortschreibung der Methodik
❙ 2013 Zschopau, Flöha, Einzugsgebiet Zwickauer Mulde
❙ 2014 Abschätzung für Spree und Schwarze Elster
Übersicht
Sächsische Studien zur Ermittlung von HGK
15 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Problematik im Grenzgewässerbereich
❙ Bei den untersuchten Einzugsgebieten handelt sich häufig um Gebiete, die
sich zu mehr als der Hälfte auf tschechischem Territorium befinden.
❙ Aus diesen Gebieten können ebenfalls Einflüsse bergbaurelevanter Elemente
aus Mineralisationen und ggf. Bergbauaktivitäten stammen, wie am
Grenzübertritt mehrerer Gewässer beobachtet werden kann.
❙ Daher sind äquivalente Untersuchungen auf tschechischem Gebiet sehr
wünschenswert. Ohne die genaue Herkunft der Elementanreicherungen zu
kennen, sind Aussagen zum Background nicht möglich.
❙ Derzeit kann nur die Annahme getroffen werden, dass die
grenzüberschreitenden Gewässer mit ihren Input als „gegeben geogen“
definiert werden.
16 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
17 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Aufgaben im Projekt
❙ Vervollständigung der Untersuchungen im Grenzgewässerbereich
❙ Analytische Untersuchungen für Metalle, die in Deutschland und
Tschechien geregelte sind sowohl in der wässrigen Phase als auch im
Schwebstoff
❙ Analytische Herausforderung für Silber aufgrund der niedrigen UQN in
Deutschland
❙ Erstellung bzw. Überprüfung der fachlichen Grundlagen
❙ Vorgabe: mindestens 20 Untersuchungen zur Bestimmung
des 90 Perzentils
❙ möglichst einheitlich für beide Länder
❙ Synergieeffekten
zu den Schwellenwerten im Grundwasser
18 | 06. April 2017 | Referat Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie Sylvia Rohde
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Annaberger Bergaltar
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