Dossier: Spurenstoffe im Wasserkreislauf – Vierte Reinigungsstufe und Herstellerverantwortung in der Diskussion

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Die Wasserwirtschaft warnt vor der zunehmenden Belastung der Gewässer durch Schadstoffe und insbesondere Spurenstoffe. Diese chemischen Substanzen, die in geringsten Konzentrationen vorkommen, stehen seit einigen Jahren im Interesse von Wissenschaft und Wasserwirtschaft, denn aufgrund der Fortschritte in der Analytik können Wissenschaftler heute geringste Stoffkonzentrationen in der Umwelt nachweisen. Spurenstoffe bzw. Mikroverunreinigungen gelangen durch den Gebrauch von Alltagsprodukten, aber auch durch Chemieunfälle und illegale Einleitungen in die Gewässer.

Im Fokus stehen unter anderem die Pflanzenschutzmittel. Wissenschaftler unter Leitung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ)sprechen sich dafür aus, Umweltrisiken von Pflanzenschutzmitteln wegen der Gewässerbelastung neu zu bewerten.

Eine Studie des Umweltbundesamtes (UBA) sieht im Wasserrecht Regelungsbedarf zu Pestiziden; es bestünden Regelungsdefizite.

Ein weiteres Thema sind Phoshate aus Wasch- und Reinigungsmitteln, zu deren Verbleib ebenfalls das Umweltbundesamt forscht.

Die Bundesregierung bereitet derzeit erste Maßnahmen vor, um Flüsse und Seen in Deutschland besser vor Spurenstoffen zu schützen. In einer einjährigen Pilotphase sollen im Rahmen von Runden Tischen erste Maßnahmen entwickelt und testweise umgesetzt werden.

Auch auf regionaler Ebene bleiben die Spurenstoffe im Blickpunkt.

So sind Bäche im Schweizer Kanton St. Gallen laut einer Messkampagne besonders stark durch Spurenstoffe belaste. 

Im Hessischen Ried wird die Dikegulac-Konzentration im Grundwasser einer Modellierung zufolge über die Jahre immer weiter abnehmen. 

Für das Hessische Ried gibt es eine Spurenstoffstrategie, in deren Rahmen sechs Kläranlagen mit einer vierten Reinigungsstufe ausgestattet werden sollen. Ein Dialogforum, das im Juni 2021 seine Arbeit aufgenommen hat, soll den Umsetzungsprozess weiterhin begleiten und den Fachaustausch von Wasserbehörden, Kommunen, Wasserversorgern, Umweltverbänden, Industrie und Landwirtschaft sowie Akteuren aus dem Gesundheitswesen zum Thema Minderung von Spurenstoffeinträgen ermöglichen.

Anlässlich des Weltwassertags am 22. März 2021 wurde bekannt, dass das Umweltbundesamt (UBA) die Arbeiten zur Spurenstoffstrategie des Bundes in einem neu gegründeten Spurenstoffzentrum weiter vorantreiben wird. Das in Leipzig angesiedelte Zentrum soll gemeinsam mit einem Expertengremium weitere relevante Spurenstoffe identifizieren.

Viele Spurenstoffe gelangen mit dem Abwasser in die Kläranlagen. Die heute in Kläranlagen eingesetzten biologischen Aufbereitungsverfahren können zwar einige organische Spurenstoffe im Abwasser relativ gut beseitigen. Andere Substanzen dagegen, darunter auch Arzneimittel, werden nicht oder nur ungenügend entfernt. Daher werden bundesweit Verfahren der vierten Reinigungsstufe erprobt, die Spurenstoffe zum Beispiel durch Ozon oder Aktivkohle aus dem Abwasser entfernen.

Hier stellt sich unter anderem die Frage, ob die generelle Einführung einer vierten Reinigungsstufe in kommunalen Kläranlagen sinnvoll ist. In der Diskussion ist bei dem Thema aber auch, ob eine Stärkung des Verursacherprinzips dem Gewässerschutz dienlich wäre.

Dafür spricht sich der DVGW aus: Im Hinblick auf den Gewässerschutz sei das Verursacherprinzip konsequent anzuwenden und die Verantwortung der Hersteller über den gesamten Lebenszyklus ihrer Produkte zu verankern.

Die AöW ist dafür, das Verursacherprinzip auch bei den Kosten für die vierte Reinigungsstufe zu verankern. 

 

Eine Deloitte-Studie im Auftrag des europäischen Wasserverbands EurEau kommt zu dem Schluss, dass die Umweltbelastung durch Mikroverunreinigungen europaweit besser reduziert werden könnte, wenn die EU die bestehenden Rechtsvorschriften konsequenter umsetzen würde.

Der Umweltausschuss des Europaparlaments (ENVI) erklärte Anfang März 2020 in einer Entschließung, dass die EU Maßnahmen für eine vernünftigere Verwendung und Entsorgung von Arzneimitteln ergreifen sollte, um Risiken für die Umwelt und die öffentliche Gesundheit zu minimieren. Gleichzeitig forderte er neue Maßnahmen zur Bekämpfung der Umweltbelastung durch Arzneimittel. Hintergrund ist die im März 2019 von der Europäischen Kommission vorgelegte Arzneimittel-Strategie.

Eine im Auftrag des BDEW erstellte Studie der Hochschule Ruhr-West schlägt vor, die Hersteller über ein Fondsmodell an der Finanzierung entsprechender technischer Maßnahmen zu beteiligen, um die Einträge von Medikamenten in die Gewässer zu reduzieren.

Der Bundesrat spricht sich für mehr Gewässerschutz und die Verringerung von Arzneimitteleinträgen in Gewässer aus, was auf die Zustimmung des Verbandes kommunaler Unternehmen stößt. 

Ebenfalls mit Blick auf den Gewässerschutz will Hessen über den Bundesrat erreichen, dass der Einsatz von gelöstem und flüssigem Plastik in Waschmitteln und Kosmetika drastisch reduziert wird.

Wasserversorger in Baden-Württemberg warnen: An mehr als 60 Prozent der baden-württembergischen Wasserschutzgebiete sind chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittelrückstände nachzuweisen. Das geht aus einer aktuellen Erhebung der Grundwasserdatenbank Wasserversorgung hervor, wie der Verband für Energie- und Wasserwirtschaft Baden-Württemberg (VfEW) mitteilte.

Die Internationale Gewässerschutzkommission für den Bodensee (IGKB) hat darauf hingewiesen, dass sich durch Gewässerschutzmaßnahmen die Belastung des Bodensees durch Spurenstoffe reduzieren lasse. Das hat das Spurenstoff-Monitoring der IGKB ergeben. Die Konzentrationen von Spurenstoffen im See seien niedriger als in seinen Zuflüssen.

Auswirkungen von Pestizideinträgen in Gewässer als Folge starker Niederschläge sollen nach dem Willen der Grünen im Bundestag künftig mit zusätzlichen Studien im Rahmen von Zulassungsverfahren untersucht werden. Die Grünen sehen hier Mängel in den Pestizidzulassungsverfahren.

Die Grünen im Bundestag üben auch grundsätzliche Kritik an der Gewässerpolitik in Deutschland: Die Gewässer in Deutschland seien immer unterschiedlicheren Belastungen ausgesetzt – etwa durch Nitrat und Pestizide aus der industriellen Landwirtschaft oder Spurenstoffe wie Arzneimittelrückstände.

Auch der Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU) rät, bei Antibiotikaeinträgen an der Quelle anzusetzen. Bereits der Eintrag von Antibiotika in die Umwelt und die Gewässer ist zu verringern, so das Beratergremium der Bundesregierung.

Beiflüssigen und festen Kunststoffzusätzen in Kosmetika und anderen Pflegeprodukten setzt die Länderkammer auf eine freiwillige Selbstverpflichtung der Hersteller. Diese Forderung nach dem Verursacherprinzip findet die Zustimmung des BDEW

Der Umweltverband BUND fordert im Hinblick auf die Einträge von Mikroplastik ein mit konkreten Zeitvorgaben versehenes Verbot.

Nach Ansicht von Dr. Josef Klinger, Geschäftsführer des TZW: DVGW-Technologiezentrums Wasser, ist das Gesundheitsrisiko von Mikroplastik über den Eintragspfad Trinkwasser hingegen vernachlässigbar. Mikroplastik werde bei der Wasseraufbereitung nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik entfernt, sagte Klinger im EUWID-Interview.

Ein juristisches Vorgehen gegen den Bau von Kunstrasenplätzen als Eintragsweg für Mikroplastik ist derzeit offenbar noch nicht möglich: Denn Mikroplastik, das durch Abrieb von Kunstrasen frei wird, stellt momentan noch keinen gesundheits- oder umweltschädlichen Stoff im Sinne der REACH-Verordnung der EU dar, heißt es in einem Beschluss des Verwaltungsgerichts Stuttgart.

Das Umweltbundesamt (UBA) hat sich dem Thema der Duftstoffe aus Wasch- und Reinigungsmitteln, die in die Kläranlagen gelangen, gewidmet. Sie sollten nach Auffassung des UBA systematisch recherchiert und dokumentiert werden.

In Nordrhein-Westfalen werden über kommunale Kläranlagen im Wesentlichen die zwei Duftstoffe OTNE und HHCB in Gewässer eingetragen. Das haben das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (Lanuv) NRW und das Institut für Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen in Proben von acht NRW-Gewässern nachgewiesen. Untersucht wurden insgesamt 29 Proben aus der Emscher, Erft, Lippe, Rhein, Ruhr, Sieg, Wupper und dem Dortmund-Ems-Kanal.

Die Entfernung von Kunststoff einschließlich Mikroplastik aus Abwasser durch Kläranlagen mit biologischer Reinigungsstufe ist dem UBA zufolge sehr erfolg­reich - bei Mischwasserabschlägen und Abwasser aus der Trennkanalisation müsse die Behandlung aber verbessert werden.

Mikroplastik wird zunehmend in Gewässern nachgewiesen. In Bayern wurden nun vor allem sekundäre Mikroplastik-Partikel im Chiemsee, Starnberger See, Ammersee und Altmühlsee festgestellt.

Bei einem anderen möglichen Eintragspfad für Schadstoffe, den Unfällen auf Biogasanlagen, setzt die Behörde mit Blick auf den Gewässerschutz auf eine eigene Verordnung.

Das UBA hat darüber hinaus bekannt gegeben, dass die Belastung des Grundwassers mit Pflanzenschutzmitteln und deren relevanten Abbauprodukten rückläufig ist. Das habe eine Datenauswertung von über 14.000 Messstellen für den Zeitraum 2013 bis 2016 ergeben. Der Rückgang liege vor allem daran, dass bestimmte Wirkstoffe nicht mehr zugelassen seien. Die Belastung mit noch zugelassenen Stoffen sei dagegen gleichbleibend hoch. 

Wissenschaftler des Schweizer Wasserforschungsinstituts Eawag haben herausgefunden, dass das von Pyrethroid- und Organophosphat-Insektiziden ausgehende Risiko für Gewässerorganismen das aller anderen Pflanzenschutzmittel übertreffen kann.

Das Eidgenössische Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) hat die Schweizer Gewässerschutzverordnung angepasst, um Gewässer besser vor Pestiziden und andere Mikroverunreinigungen zu schützen. Für 12 Pestizide gelten künftig strengere Grenzwerte.

Der Bundesrat hat die Bundesregierung aufgefordert, den Einsatz von Glyphosat in Privatgärten und öffentlichen Einrichtungen, wie etwa Kitas und Parkanlagen, umgehend zu verbieten. Dem UBA zufolge hat die Zahl der Grundwasseruntersuchungen auf Glyphosat in den vergangenen Jahren deutlich zugenommen. Glyphosat liegt laut UBA auf Rang 20 der in Deutschland am häufigsten gefundenen Pflanzenschutzmittel im Grundwasser. 

Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben derweil eine einfache Methode entwickelt, um Glyphosat aus Wasser zu entfernen. Es ist ihnen gelungen, das Herbizid an magnetische Eisenoxidpartikel zu binden. Die Partikel konnten dann mithilfe eines Magneten aus dem Wasser gefiltert werden.

Die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) hat ihrerseits vor einer zunehmenden Belastung des Grundwassers durch Arzneimittelrückstände gewarnt. Die Situation werde sich mit steigendem Arzneimittelkonsum verschärfen, erklärte die OECD und verwies auf ihren Bericht „Pharmaceutical Residues in Freshwater“, der Ende September 2019 erscheint. 

Von Bedeutung ist auch das Verhalten der Verbraucher. Eine Kampagne in NRWsetzt beim Problembewusstsein der Bevölkerung an. 

Bundesweit kommen verstärkt zusätzliche Reinigungsstufen auf Kläranlagen zum Einsatz. So erhält die Kläranlage Tübingen eine Ozonungsanlage, die Spurenstoffe aus dem Abwasser herausfiltert.

Baden-Württemberg will den Ausbau der vierten Reinigungsstufe zur Spurenstoffelimination auch in den kommenden Jahren weiter vorantreiben.

Zahlreiche Forschungsprojekte befassen sich aktuell mit Spurenstoffen. Eine Studie der RWTH Aachen mit Beteiligung des Oekotoxzentrums in Dübendorf zeigt, dass gelöste Hormone zurück in die Wassersäule gelangen können, wenn Flusssedimente aufgewirbelt werden.

Der Wasserverband Eifel-Rur (WVER) hat im Rahmen des Forschungsprojekts "DemO3AC" festgestellt, dass sich Spurenstoffe bei einer bedarfsgerechten Dosierung von Ozon in der vierten Reinigungsstufe einer Kläranlage zu über 80 Prozent reduzieren. Im Projekt "DemO3AC" werden seit Januar 2018 auf der WVER-Kläranlage Aachen-Soers Spurenstoffe mit Ozon eliminiert.

Unter der Federführung des Entsorgungsverbands Saar (EVS) startet im Januar 2021 ein grenzüberschreitendes Projekt zur Problematik von Mikroschadstoffen im urbanen Wasserkreislauf. Mit „CoMinGreat (competence platform for micro-pollutants in the greater region) – Konzeption einer Mikroschadstoff-Plattform für die Großregion“ – soll die Zusammenarbeit zwischen Saarland, Rheinland-Pfalz, Luxemburg, Wallonie und Lothringen im Bereich Mikroschadstoffe strukturiert und ausgebaut werden.

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, mit dem Steroidhormone effizient aus dem Wasser entfernt werden können. Das innovative Filtrationssystem kombiniere eine Polymermembran mit aktiviertem Kohlenstoff, teilte das KIT mit. Damit könne der für Trinkwasser vorgeschlagene Richtwert von einem Nanogramm Östradiol – dem physiologisch wirksamsten Östrogen – pro Liter erreicht werden.

Eine österreichische Studie hat ergeben, dass die Emissionsmodelierung sich zur Darstellung von Spurenstoffen in Gewässern eignet. Zu diesem Ergebnis kommt das Projekt „Stoffbilanzmodellierung für Spurenstoffe auf Einzugsgebietsebene (Stobimo Spurenstoffe)“ des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus (BMNT).

Forscher des Schweizer Wasserforschungsinstituts Eawag haben herausgefunden, dass Flohkrebse Rückstände des Schmerzmittel-Wirkstoffs Diclofenac in Gewässern in eine gefährliche Substanz umwandeln können. Demnach reichern die Wassertierchen Diclofenac-Methyl-Ester an. Diese Substanz sei toxischer als Diclofenac selbst, gab die Eawag bekannt.

Mit der Entfernung von Mikroplastik aus dem Abwasserstrom beschäftigen sich aktuell der Abwasserverband Braunschweig und die zur Veolia-Gruppe gehörende Stadtentwässerung Braunschweig. Der Verband und das Unternehmen beteiligen sich an dem Forschungsprojekt REPLAWA zur Verringerung des Eintrags von Plastik in Gewässer.

Einem Schweizer Forscherteam ist es gelungen, den Einfluss eines einzelnen Pharmaherstellers auf die Wasserqualität unterhalb von Kläranlagen nachzuweisen. Das berichtet das Schweizer Wasserforschungsinstitut Eawag. Weil der Konzentrationsverlauf der Substanzen von typischen Produktionszyklen abhängig sei, könne zwischen Industrieabwasser und häuslichem Abwasser unterschieden werden. Dies sei auch noch weit stromabwärts möglich, teilte die Eawag mit.

Im Schweizer Kanton St. Gallen sind zahlreiche kleine Fließgewässer in einem schlechten Zustand. Besonders betroffen seien stark verbaute Bäche sowie Bäche, deren Einzugsgebiet in einem intensiv genutzten Landwirtschaftsgebiet liegt oder durch Industrie, Siedlungs-, und Verkehrsflächen beeinflusst wird, teilte der Kanton mit. Aktuellen Untersuchungen des kantonalen Amtes für Wasser und Energie (AWE) zufolge ist vor allem bei Pestiziden eine Grenzwertüberschreitung zu beobachten.

Das baden-würtembergische Umweltministerium hat sich Ende August 2019 zur großflächigen Belastung des Bodens und des Grundwassers in Mittelbaden durch poly- und perfluorierte Chemikalien (PFC) geäußert. Nach Ansicht des Ministeriums ist die Verunreinigung nicht nur in qualitativer, sondern auch in quantitativer Hinsicht ein Problem. Eine großflächige Sanierung der belasteten landwirtschaftlichen Fläche von derzeit 877 Hektar sei mit verhältnismäßigen Mitteln nicht möglich. 

Der Wasserversorger vor Ort sieht unterdessen seine Befürchtungen bestätigt: Das betroffene Grundwasservolumen entspreche in etwa der Größe des Ammersees in Bayern. Das TZW habe auf Basis des Grundwassermodells des Landes Baden-Württemberg ausgerechnet, dass in den betroffenen Gebieten bereits mindestens 130 Millionen Kubikmeter Wasser PFC-haltig sind.

Wissenschaftler des niederländischen Forschungsinstituts KWR, des Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri in Mailand, der Universität Antwerpen und der Universität Jaume I in Castellón de la Plana wollen das Vorkommen von Drogen im Abwasser näher untersuchen. Während des Corona-Lockdowns im März 2020 ist beispielsweise der Kokainkonsum in Amsterdam um ein Viertel zurückgegangen, hat das KWR festgestellt.

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