Operatives Monitoring von Gewässerschwebstoffen
Monitoring von Metallen, PCBs, Zinnorganika und PAK in Schwebstoffen
Mobile Durchlaufzentrifuge
Untersuchungskonzept
Nicht alle Stoffe, die die Wasserqualität beeinträchtigen, liegen in gelöster Form vor. Viele Spurenstoffe adsorbieren bevorzugt an Schwebstoffpartikeln, wie z.B. viele Schwermetalle, zinnorganische Verbindungen, polychlorierte Biphenyle (PCB) und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Auch Mikroorganismen akkumulieren viele Verbindungen und tragen so als Biomasse zusätzlich zur Anreicherung im Schwebstoff bei. Bei der chemischen Analyse von Wasserproben würden diese Stoffe nur unzureichend erfasst, so dass die Untersuchung des Schwebstoffs als partikuläre Phase im Gewässer erforderlich ist. Die Abtrennung der Schwebstoffe vom Wasser erfolgt mit Hilfe einer mobilen Durchlaufzentrifuge. Die mit hohem Zeiteinsatz gewonnen Schwebstoffproben (die Entnahme einer 100 g-Probe kann bis zu 8 Stunden dauern) werden im Labor mit aufwändigen chemischen Verfahren analysiert.
Notwendig sind diese Untersuchungen aufgrund der Vorgaben der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL), die für einige Parameter die Einhaltung von auf Feststoff bezogenen Qualitätsnormen vorschreibt. In Hessen werden gemäß des Monitoringkonzeptes der EG-WRRL regelmäßig 4 bis 12-mal im Jahr die 13 Überblicksüberwachungsmessstellen beprobt. Sie gehören zu einem bundesweit festgelegten Messnetz an größeren Flüssen und umfassen jeweils ein Einzugsgebiet von etwa 2.500 km². Neben den vorwiegend feststoffgebundenen Spurenstoffen werden viele weitere Parameter untersucht.
Darüber hinaus wird pro Jahr an bis zu 20 Messstellen ein operatives Monitoring durchgeführt. Die hierbei beprobten Gewässer zeichnen sich in der Regel durch einen höheren Anteil an gereinigtem Abwasser am Gesamtabfluss aus und sind somit stärker mit Schadstoffen belastet. Pro Jahr werden jeweils vier Proben entnommen. Zusätzlich wurden einige Proben an Bächen mit einem eher niedrigen Abwasseranteil entnommen, um den Einfluss der Kläranlageneinleitungen auf die Schadstoffkonzentration verifizieren zu können.
Ergebnisse
Dargestellt und bewertet werden im Folgenden ausschließlich die Ergebnisse des operativen Monitorings. Die kompletten Ergebnisse und eine Bewertung der Messungen an den Überblicksüberwachungsmessstellen finden sich hier.
Die Ergebnisse des operativen Monitorings sind tabellarisch zusammengefasst. Rot markiert sind alle Werte (Mittelwerte und Maxima), die oberhalb der Qualitätsnorm liegen. Tatsächlich bewertungsrelevant sind i.d.R. nur die Mittelwerte. Bei den prioritären Stoffen sind für einzelne Parameter zusätzlich Bewertungen der sog. zulässigen Höchstkonzentration (ZHK) vorgeschrieben. Überschreitungen der ZHK sind orange hinterlegt. Die Karten geben einen zusätzlichen Überblick über die Fließgewässerqualität in Hessen. Bewertet und entsprechend eingefärbt ist hier jeweils der gesamte Wasserkörper, der oberhalb einer beprobten Messstelle liegt.
Die höchsten Belastungen sind vor allem in den Gewässern zu finden, die einen hohen Abwasseranteil aufweisen, wie z.B. der Schwarzbach. Eine detaillierte Auswertung ist im Kapitel 4.1.2.2 des Bewirtschaftungsplans zu finden.
Metalle: Die Ergebnisse zu den Metalluntersuchungen sind in drei Tabellen aufgegliedert. Die Metalle des Anhangs VIII WRRL (Arsen, Chrom, Kupfer und Zink im Schwebstoff mit Qualitätsnorm; Ergebnisse 2004-2011), die Prioritären Schwermetalle (Blei, Cadmium, Nickel und Quecksilber in Wasser und Schwebstoff mit Umweltqualitätsnormen für Wasser; Ergebnisse 2004-2011 und die übrigen Metalle der Liste II ohne Qualitätsnorm ( Ergebnisse 2004-2011) sind getrennt aufgeführt.
Bei den prioritären Metallen wurden die Umweltqualitätsnormen für Jahresdurchschnitt und für die zulässige Höchstkonzentration nicht überschritten. Für Nickel sind weniger Daten für die Wasserphase verfügbar, da hier die Ergebnisse der Zentrifugenproben nicht in die Auswertung eingeflossen sind. Die Zentrifuge, mit der die Probenahme erfolgt, enthält eine Chrom-Nickel-Legierung, die die Ergebnisse verfälschen können. Quecksilber wurde wegen der niedrigen geforderten Bestimmungsgrenze in Wasser in einem gesonderten Messprogramm gemessen. Daher sind in die Auswertung nur Ergebnisse ab 2010 und nur von einigen Messstellen eingeflossen. Umweltqualitätsnormen für Quecksilber sieht die Richtlinie 2008/105/EG zur Begrenzung der Belastungen in der Nahrungskette nur für Biota vor.
Die Qualitätsnorm für Zink wird häufig überschritten, besonders in Gewässern mit hohem Abwasseranteil. Die hohen Werte treten daher im hessischen Ried mit seinen wasserarmen Bächen bei gleichzeitig hoher Bevölkerungsdichte und im Ballungsraum Frankfurt auf. Die Nidda wird hauptsächlich über die Usa stark mit Zink belastet. An der Usa ist die Mineralwassereinleitung in Bad Nauheim maßgeblich; neben Zink und Kupfer werden hier auch große Mengen Arsen eingetragen.
PCB: Ausgewertet wurden hier nur die DIN-Kongenere (PCB 28, PCB 52, PCB 101, PCB 138, PCB 153, PCB 180). Belastungsschwerpunkte sind wieder Schwarzbach und Landgraben als Gewässer mit hohem Abwasseranteil, sowie Gewässer im Bereich von Frankfurt. In abwasserarmen, kleinen Gewässern (Ahne, Wälze, Aar oder Fanggraben) sind die PCB-Konzentrationen eher gering.
- Ergebnistabelle: Polychlorierte Biphenyle in hessischen Fliessgewässern 2005 - 2011
- Karte: Polychlorierte Biphenyle 2005 - 2011
Zinnorganika: Da Zinnorganika, z.B. Tributylzinn (TBT), hauptsächlich an Schwebstoff gebunden und nicht im Wasser gelöst vorliegen, die Umweltqualitätsnormen für TBT jedoch für die Wasserphase gilt, erfolgt die Bewertung nach einer Umrechnung (über den Schwebstoffgehalt) in die Wasserphase. Überschreitungen der Qualitätsnormen kommen lediglich bei TBT oder Dibutylzinn (DBT), im Hegwaldbach und im Winkelbach vor. In abwasserarmen, kleinen Gewässern sind nur geringe Konzentrationen an Zinnorganika nachzuweisen. Die hohen Konzentrationen in der Aar beruhen auf einer Messung bei Hochwasser und sind nicht repräsentativ.
- Ergebnistabelle: Zinnorganika in hessischen Fliessgewässern 2005-2011
- Karte: Zinnorganische Verbindungen
PAK: Hier wird, wie bei TBT, der Gehalt in der Wasserphase, für den Umweltqualitätsnormen existieren, aus dem gemessenen Gehalt im Schwebstoff berechnet. Überschreitungen der Umweltqualitätsnorm wurden in nahezu allen untersuchten Wasserkörpern für die Summe aus Benzo(g,h,i)perylen und Indeno(1,2,3-cd)pyren festgestellt. Zu Umweltqualitätsnormüberschreitungen kam es außerdem bei der Summe aus Benzo-(b)fluoranthen und Benzo(k)fluoranthen in einigen Gewässern im Bereich von Frankfurt (Eschbach, Sulzbach). PAK sind auch in kleinen Gewässern mit niedrigem Abwasseranteil zu finden.
- Ergebnistabelle: Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe in hessischen Fließgewässern 2005-2011
- Karte: PAK 2005 - 2011
Weitere Informationen zu Herkunft und Umweltverhalten der einzelnen Stoffe sind im Bericht zu den Orientierenden Messungen zu finden.