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Grundwassergefährdung durch undichte Kanäle

Dr. Wolfgang Leuchs

Abteilungsleiter „Wasserwirtschaft, Gewässerschutz“, LANUV NRW

Vortrag, gehalten beim

4. Deutschen Tag der Grundstücksentwässerung am 19.11.2012 in Dortmund

rp-online

2/24Dr. W. Leuchs - Grundwassergefährdung durch undichte Kanäle, 4. DTG am 19.11.2012

Inhalt

1. Einführung

2. Rechtliche und fachliche Grundlagen

3. Ergebnisse der Literaturauswertung

4. Ergebnisse der Datenbankauswertung

5. Schlussfolgerungen


2. Rechtliche Grundlagen Wasserhaushaltsgesetz (WHG):

� § 5, Abs.1 Nr.1 WHG: Jede Person ist verpflichtet, bei Maßnahmen, mit denen Einwirkungen auf ein Gewässer verbunden sein können, die …erforderliche Sorgfalt anzuwenden, um eine nachteilige Veränderung der Gewässereigenschaften zu vermeiden,

� § 47 (1) Nr.1 WHG: Das Grundwasser ist so zu bewirtschaften, dass eine Verschlechterung seines mengenmäßigen und chemischen Zustands vermieden wird.

� § 60 (1) WHG: Abwasseranlagen sind so… zu betreiben und zu unterhalten , dass die Anforderungen an die Abwasserbeseitigung eingehalten werden (vgl, § 55 (1) WHG: Abwasser ist so zu beseitigen, dass das Wohl der Allgemeinheit nicht beeinträchtigt wird). …Abwasseranlagen dürfen nur nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik … betrieben und unterhalten werden.

� § 61 (1) WHG: Wer Abwasser …in eine Abwasseranlage einleitet, ist verpflichtet, das Abwasser…..durch eine geeignete Stelle untersuchen zu lassen..(Selbstüberwachung).

� § 61 (2) WHG: Wer eine Abwasseranlage betreibt, ist verpflichtet, ihren Zustand…selbst zu überwachen

Entwurf der Grundwasserverordnung (Verordnungsentwurf des Bundes Januar 2011):

� §13a E-GrwV regelt in Konkretisierung des § 48 (Reinhaltung des Grundwassers) Schadstoffeinträge in das Grundwasser. Danach sind sog. Geringfügigkeitsschwellenwerte (Werte der TrinkwV oder ökotoxikologisch abgeleitete Werte) unmittelbar nach Eintritt der Stoffe in das Grundwasser (Ort der Beurteilung) einzuhalten.


2. Fachliche Grundlagen

Bodenzone

GwMst

1. Grundwasserleiter

Grundwassernichtleiter

Mischkonzentration von Grundwasser verschiedener Herkunftsgebiete

Ort der Beurteilung



Grundwasserqualität

Verkehr

Kanäle

Altlasten

Landwirtschaft, Kleingärten

Industrie

Gewerbe

Hoch-/Tiefbau

Baumaterial

Komm. / industr.Wesentliche Belastungs-faktoren des urbanen Grundwassers



Typische Indikatoren

Belastungsfaktoren des urbanen Grundwassers

Kanäle.

Baumaterial

Chlorid, PSM, Metalle, PAK, KW

Nitrat, Chlorid, PSM, (Keime)

Ammonium, Kalium, Bor, Chlorid, DOC, CKW, Temp., Arzneimittel, Keime etc., Industriechemikalien

Altdeponien: Ammonium, Bor, Chlorid, Sulfat…Altstandorte: CKW, KW, BTX,

CN, PAK, Sulfat, Metalle

pH, Chlorid, Sulfat, Metalle, Metalloide,PAK, PSM

Anorganische und organische Grund-chemikalien, (Neben) Produkte



Typische Indikatoren

Wesentliche Belastungs-faktoren des urbanen Grundwassers

• Eindeutige Lagebeziehung GwMessstelle / Schadensquelle ermitteln

• Betrachtung eindeutiger oder mehrerer Indikatoren

• Statistische Verfahren (Cluster-, Faktoren-, Diskriminanz-, Varianzanalyse)

Voraussetzungen für die Ursachenanalyse von Grundwasserverunreinigungen



Exfiltrationsstudien� Kanalteststrecke in Rastatt (Klinger 2007)

Kolmation:

Verringerung Exfiltrationsrate

Höchste Exfiltrationsrate nach Schadenseintritt und nach Niederschlagsereignissen

Eindringen von Biomasse

Anreicherung von Schwermetallsulfiden

Nitrat , Ammonium,Bor, Chlorid > TrinkwVΣ Pharmaka 11 µg/L

� Versuchs-Grundleitung in Unterfranken (Thoma 2011)- Exponentielle Abnahme der Exfiltrationsrate am Anfang, Wiederanstieg, Absinken

- Positive Korrelation zwischen Exfiltrationsrate und Bodentemperatur

- Kolmationsschicht dünner als bei öffentlichen Kanälen- Anreicherung von Abwasserinhaltsstoffen unterhalb Leckage: org. C, Stickstoff,

Phosphor, Kupfer, Zink und Blei



Exfiltrationsstudien� Laborsäulenversuche mit Abwasserbeaufschlagung (Gallert et al. 2001, An

2007)

An (2007):

• ungesättigte/gesättigte Versuchsvarianten

• Redoxstatus abhängig von Perkolationsrate

• im anaeroben Milieu Überstau; mikrobielles Gas zerstört Kolmationsschicht, höherer Duchfluss

• Durchbruch von Stoffen/Keimen

Mechanisch vorgereinigtes Abwasser

Sand

iger

Bod

en

Gallert et al. (2001):

• CSB-Abbau 71 -78 %

• Durchbruch von coliformen Keimen



Grundwasseruntersuchungen Karlsruhe (Trauth et al. 1999)

Konzentrationserhöhungen im Stadtgebiet durch Abwassereinfluss bei den Parametern:

Temperatur, DOC, Kalium, Phosphat, AmmoniumChlorid, Hydrogenkarbonat, Bor, EDTA / NTA, AOX

selten Überschreitung der Grenzwerte der Trinkwasserverordnung im Stadtgebiet

Beispiel Bor im westlichen Messstreifen



Grundwasseruntersuchungen Rastatt (Wolf 2006)

Schadenszustand Kanalisation bekannt

Mittlere Bor-Konzentration pro Grundwassermessstell e





Mittlere Ioxithalaminsäure-Konzentration pro Grundwa ssermessstelle





Ergebnisse:

Kanalbeeinflusste Messstellen mit erhöhten Konzentrationen bei den Parametern:

Ammonium, Bor Chlorid, Natrium, Kalium, EDTA, Arzneimittel, iodierte Röntgenkontrastmittel,

sowie

E.coli, Fäkalstreotokokken, Enterokokken (hohe zeitliche Variabilität)



Grundwasseruntersuchungen Darmstadt (Beier 2008)

Lage des Untersuchungsgebietes mit Anordnung der Messstellen quer zur Strömungsrichtung des Grundwassers



Grundwasseruntersuchungen Darmstadt (Beier 2008)

Ergebnisse (u.a.):

Abwassereinfluss bei CSB, Chlorid, Hydrogenkarbonat, Sulfat, Ammonium, Stickstoff, Bor, Kalium, EDTA… feststellbar

z.T Überschreitung der Grenzwerte der TrinkwV im Stadtgebiet

Kalium



Grundwasseruntersuchungen (Ergebnisse verschiedener Studien im Vergleich):

Humanarzneimittel in µg/L

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10

Sulfamethoxazol

Car

bam

azep

in

Baden-Württemberg

Leipzig

Baden-Württ.

Rastatt

Österr.

Linz

Baden-Württemberg: LFU 2002

Leipzig: Musolff et al. 2007

Rastatt: Wolf 2006

Österreich: Schramm et al. 2006

Linz: Fenz et al. 2005

n=105; 11 > BG

n=14; 14 > BG

n=105; 13 > BG

n=51; 17 > BG

n=38; 20 > BG

n=45; 31 > BG

UQN-Vorschlag UBA, ökotox. EC


0,001 0,01 0,1 1 10 100

EDTA

Bisphenol-ABisphenol-A

Coffein

GalaxolidIohexol

Amidotrizoe-säure

Iomeprol

DarmstadtKarlsruheRastatt

LeipzigBaden-Württemberg

LeipzigÖsterreichLeipzig

RastattRastatt

RastattBaden-Württemberg

n=114; 30 > BG

n=105; 21 > BG

n=114; 3 > BG

n=114; 4 > BG

n=14; 14 > BG

n=38; 25 > BG

n=13; 13 > BG

n=14; 14 > BG

n=105; 26 > BG

Grundwasseruntersuchungen (Ergebnisse verschiedener Studien im Vergleich):

organische Spurenstoffe in µg/L


Baden-Württemberg: LFU 2002

Leipzig: Musolff et al. 2007

Rastatt: Wolf 2006

Karlsruhe: Trauth et al. 1999

Darmstadt: Beier 2008

Österreich: Schramm et al. 2006

VWTW

GOWTW



Datengrundlage (Landesgrundwasser-Datenbank HYGRIS C)� Messstellen aus der landesweiten Grund- und Rohwasserüberwachung und

� Messstellen von Dritten (z.B. Wasserversorgern)� Parameterumfang: Haupt- und Nebenbestandteile, Metalle, PSM, regional

problemorientiert (CKW, PFT, EDTA), keine xenobiotischenAbwasserindikatoren

Anzahl untersuchter Messstellen:


Bor-/Kalium-Konzentrationen in Abhängigkeit vom Nutzungseinfluss4. Ergebnisse der Datenbankauswertung


SPSS-Boxplot-Diagramm


Bor Kalium

Grundwasser zeigt unter Bebauung/Besiedlung signifikant höhere Konzentrationen an Bor, Kalium (Natrium, Chlorid) als unter Wald. Unterschiede bei Ammonium sind nicht signifikant


Weitere Hinweise:

Tendentiell erhöhte Funde abwassertypischer Inhaltsstoffe auch

� bei größeren Flurabständen

� in tieferen Schichten des ersten Grundwasserstockwerks

� im Rohwasser von Wassergewinnungsanlagen mit Landnutzungseinfluss „Besiedlung“ im Einzugsgebiet



Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

� Abwassertypische Indikatorstoffe sind im Grundwasser von Siedlungsgebieten regelmäßig festzustellen

� Besonders relevant sind Stoffe mit ökotoxischen und humantoxischen Umweltwirkungen in niedrigen Konzentrationen (viele organische Spurenstoffe)

� Grenzwertüberschreitungen der TrinkwV kommen auch für klassische Parameter in Einzelfällen vor

� Nicht untersuchte Kontaminanten sind zu erwarten

� Persistente Viren sind nicht auszuschließen

� Punktuelle, kleinräumige Schadstofffahnen können sich im Abstrom von Gebieten mit hoher Schaddichte zu größeren Fahnen vereinen.

� Die Regenerationszeiten von Grundwasser sind sehr lang (Jahrzehnte); die Schadensquellen sind sanierbar, Grundwasserschäden nicht.

� Viele Einzugsgebiete von Trinkwassergewinnungsanlagen sind besiedelt.

Funktionstüchtige, dichte Kanäle sind Voraussetzung für den nachhaltigen Schutz des Grundwassers und der Trinkw asserressource


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

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