Trinkwasserverordnung und Verteilung von Bacs in der Umwelt

Präsentation zum Thema: "Trinkwasserverordnung und Verteilung von Bacs in der Umwelt"—  Präsentation transkript:

1 Trinkwasserverordnung und Verteilung von Bacs in der Umwelt
Tag 2

2 Wasser Knappheit auf der Welt
2. „International IWRM“

3 Vorraussagen für Wasserressourcen in Europa
Adapting densely populated, (currently water-rich) regions to the conditions of water scarcity 2100 2003

4 Wasser als strategisches Zukunftsthema
Wasser essentielle Ressource für Mensch, Gesundheit, Gesellschaft Nutzung als Trinkwasser, Landwirtschaft, Industrie Wirtschaftsfaktor lokal und global (‚virtuelles Wasser‘) Quantitative und qualitative Verfügbarkeit zunehmend bedroht Klimawandel, geänderte Land-nutzung, Umweltverschmutzung, Bevölkerungswachstum

5 Wasserdargebot und Wassernutzung in Deutschland
Quelle: Umweltbundesamt

6 Entwicklung spezifischer Wasserverbrauchs ausgewählter Verbraucher
Quelle: UBA WASSERVERSORGUNG

7 Wasserverluste nach UN-Daten
Quelle: UBA WASSERVERSORGUNG

8 Sources of Drinking Water
U.S. Environmental Protection Agency

9 Die Bedeutung des Grundwassers
>70 % des Trinkwassers in D wird aus Grundwasser gewonnen ‚Verstecktes‘ Ökosystem im Untergrund ‚Ecosystem Services‘: Abbau & Rückhalt von Schadstoffen Reinigung und Speicherung des Wassers Erhalt von Ökosystemen an Oberfläche Thermische Energie, Wärme & Kühlung

10 Nitrat

11 Überblick über die Nitratgehalte im Grundwasser der Bundesrepublik Deutschland für das Jahr 2002
Quelle: BMU Nitratgehalt im Grundwasser

12 Verteilung der Nitratgehalte im Grundwasser gegliedert nach der dominierenden Landnutzung im Umfeld von Grundwassermessstellen Quelle: Umweltbundesamt Nitratbericht an die EG

13 Häufigkeitsverteilung der Veränderungen der Mittelwerte der Nitratgehalte zwischen dem Überwachungszeitraum 1992 bis und dem Überwachungszeitraum 2000 bis 2002 Quelle: BMU Nitratbericht an die EG

14 Entwicklung des Nährstoffüberschusses auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche in Deutschland (Hoftorbilanz) UBA <Nährstoffe> Stand:

15 Trends in water quality in the Lake Constance
Source: Federal Environment Agency 2004

16 Gesamt-Phosphor-Konzentration im Bodensee (Obersee) während der Durchmischungsphase (1951-2005)
Quelle: Internationale Gewässerschutzkommission für den Bodensee Binnengewässer

17 Pestizide

18 Häufigkeitsverteilungen der PSM-Befunde in oberflächennah verfilterten Messstellen im Grundwasser Deutschlands in den Zeiträumen 1990 bis 1995 und 1996 bis 2000 Quelle: „ 2. Bericht zur Grundwasserbeschaffenheit – Pflanzenschutzmittel“ (LAWA, 2004) Pflanzenschutzmittelfunde im Grundwasser

19 Häufigkeitsverteilungen von Atrazin im oberflächennahen Grundwasser Deutschlands (BG = Bestimmungsgrenze) Quelle: „ 2. Bericht zur Grundwasserbeschaffenheit – Pflanzenschutzmittel“ (LAWA, 2004); Entwicklung der Grundwasserbelastung durch Pflanzenschutzmittel

20 Untersuchungsergebnisse 2003
Quelle: Umweltbundesamt Entwicklung der Grundwasserbelastung durch Pflanzenschutzmittel

21 Schwermetalle

22 Geogen bedingte Hintergrundwerte von Arsen für die wichtigsten hydrogeologischen Einheiten Deutschlands Quelle: Umweltbundesamt mit Daten der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), Kunkel et. al 2004 Teil 2 Pflanzenschutzmittel (PSM ): Arsen

23 Verteilung der Arsengehalte an den Messstellen des Grundwassermessnetzes (1999 bis 2003)
Quelle: Umweltbundesamt mit Daten der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) Teil 2 Pflanzenschutzmittel (PSM ): Arsen

24 Verteilung der natürlichen Hintergrundgehalte von Blei in wichtigen Hydrogeologischen Einheiten Deutschlands Quelle: Umweltbundesamt mit Daten der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), Kunkel et. al 2004 Teil 2 Pflanzenschutzmittel (PSM ): Blei

25 Verteilung der Bleiwerte an den Messstellen des Grundwassermessnetzes (1999 bis 2003)
Quelle: Umweltbundesamt mit Daten der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) Teil 2 Pflanzenschutzmittel (PSM ): Blei

26 Organische Schadstoffe

27 The discovery and production of new organic chemicals has grown exponentially

28 Nr. 50 000 000 der in CAS registrierten organischen Verbindungen
Chemical Engineering News 09/09

29 Contaminant cycles: River-drinking water

30 Contaminant cycles: River-drinking water

31 Enrichment of transformation products along a german river
Why Bayern? We are at the beginning of the chain But we are part of it! Scientific demand: how can we brake up the cycle?

32 Nicht direkt giftige Stoffe (z.B. Sulfat)

33 Verteilung der natürlichen Hintergrundgehalte von Sulfat in wichtigen Hydrogeologischen Einheiten Deutschlands Quelle: Umweltbundesamt mit Daten der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), Kunkel et. al 2004 Teil 2 Pflanzenschutzmittel (PSM ): Sulfat

34 Verteilung der Sulfatwerte an den Messstellen des Grundwassermessnetzes (1999 bis 2003)
Quelle: Umweltbundesamt mit Daten der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) Teil 2 Pflanzenschutzmittel (PSM ): Sulfat

35 Zukünftige Gefahren Diffuse Quellen Nitrat Pestizide
Micropollutants (Pharmaka, Röntgenkontrastmittel) Punktquellen BTEX (Benzen, Toluen, Ethylbenzen, Xylen) Chlorierte Kohlenwasserstoffe

36 Frage? Welche Bedingungen würden sie an Trinkwasserqualität stellen?

37 Meine Bauchantwort Welche Bedingungen würden sie an Trinkwasserqualität stellen? Oxisch (aerob?) Kein Eisen, Mangan etc. Niedriger DOC Keimfrei? (keine pathogenen Mikroorganismen und Viren) Geruch und Geschmack einwandfrei Keine Schadstoffe pH Normaler Gehalt an gelösten Mineralien (Carbonat etc.)

38 Trinkwasserverordnung (BGB Stand 2001)
Nachweisprinzip Indikatorprinzip Auszug der einzelnen Grenzwerte aus der TW-Verordnung

39 Grenzwert (Anzahl(100 ml)
Mikrobiologische Parameter Teil I: Allgemeine Anforderungen an Wasser für den menschlichen Gebrauch Parameter Grenzwert (Anzahl(100 ml) Escherichia coli (E. coli) Enterokokken Coliforme Bakterien Teil II: Anforderungen an Wasser für den menschlichen Gebrauch, das zur Abfüllung in Flaschen oder sonstige Behältnisse zum Zwecke der Abgabe bestimmt ist Grenzwert 0/250 ml Pseudomonas aeruginosa Koloniezahl bei 22 Grad C 100/ml Koloniezahl bei 36 Grad C 20/ml

40 Chemische Parameter Teil I
Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Hausinstallation in der Regel nicht mehr erhöht Parameter Grenzwert /Anforderung Bemerkungen Benzol 0,001 mg/l Cyanid 0,05 mg/l 1,2-Dichlorethan 0,003 mg/l Fluorid 1,5 mg/l Nitrat 50 mg/l Die Summe aus Nitratkonzentration in mg/l geteilt durch 50 und Nitritkonzen-tration in mg/l geteilt durch 3 darf nicht größer als 1 mg/l sein Pflanzenschutz-mittel und Biozid- Produkte 0,0001 mg/l Produkte insgesamt 0,0005 mg/l Quecksilber Tetrachlorethen und Trichlorethen 0,01 mg/l Arsen Benzo-(a)-pyren 0,00001 mg/l

41 Parameter Grenzwert /Anforderung Bemerkungen Blei 0,01 mg/l Cadmium 0,005 mg/l Kupfer 2 mg/l Nitrit 0,5 mg/l Polyzyklische aromat- ische Kohlenwasser- stoffe 0,0001 mg/l Vinylchlorid 0,0005 mg/l Ammonium Eisen 0,2 mg/l Färbung (spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) Geruchsschwellenwert 2 bei 12 Grad C 3 bei 25 Grad C Geschmack Für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung Elektrische Leitfähigkeit 2.500 myS/cm bei 20 Grad C Mangan 0,05 mg/l Oxidierbarkeit mg/l O2 Sulfat 240 mg/l

42 Aufbereitungsziele und Gegenstände konkreter Maßnahmen
Quelle: Umweltbundesamt Wasseraufbereitung

43 Zusammenstellung der eingesetzten Verfahren und der Aufbereitungsziele
Quelle: Umweltbundesamt Wasseraufbereitung A = Austausch an Grenzflächen; B = Biologische Verfahren; D = Dosierung von Stoffen; F = Fällung/Flockung; S = Separation; BS = Bestrahlung

44 Verteilung von Bacs in der Umwelt

45 Transport & Fate of Microorganisms
Figure 1. The subsurface microbial cycle as introduced by Stevens (1997). Geological and hydrological processes, operating on multiple time-scales, move microorganisms into the subsurface, transport them through the subsurface, and may return them to the surface environment. In the subsurface, selective pressures constrain the types of organisms that can survive there.

46 Where are the bacteria ? Suspended cells Attached cells Reference 20%
80% Wolters & Schwartz, 1956 Matthess, 1973 <1% >99% Marxsen, 1982 0-3.2% % Harvey, et al. 1984 1 Köbel-Boelke et al., 1988b Hazen et al., 1991 103 – 105 * Pedersen & Ekendahl, 1992 <10% >90% Godsy et al., 1992 0.01% 99.99% Albrechtsen, 1994 103 Alfreider et al., 1997 DVWK, 1997

47 Biofilms – a complex habitat

48 Eine Mikrokolonie aus einem Abwassersandfilter

49 Besiedelung eins Sedimentkorns
Der gleiche Partikel aus einem Tiefseesediment einmal im Phasenkontrast und einmal im Fluoreszenzbild. Entnommen aus In einem oligotrophen Sediment gibt es keinen klassischen Biofilm!

50 c) Topsoil 0,2 GRAVEL 1,6 SAND 3,0 CLAY 4,3 12,4 15,6 SILT 16,0 21,6
22,2 27,4 30,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 3,7

51

52 An example from ecology
An example from ecology. What drives and limits natural attenuation processes in aquifers? Toluene [mg l-1] Sulfate [mg l-1] bssA/16S rRNA genes Oil 10 20 30 40 50 50 100 150 200 250 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 0.0 0.25 0.5 0.75 Upper plume fringe Plume core Lower plume fringe Degradation hot spots Depth [m bls] 16S rRNA catabolic gene ratios Toluene d13C SO42- A A B B C -25 -24 -23 -22 -21 103 105 107 109 δ 13C [‰] Bacterial 16S rRNA genes [cp g-1] High resolution multi-level well

53 Number of microbes Group Habitat Trophy Abundance [cm-3] Bacteria
Caves, Karstic systems - 102 – 104 Sediments in caves 104 – 108 Groundwater from deep granitic and basalt systems -/+ Groundwater from porous aquifers + up to 107 Sediments saturated zone up to 1010 Sediments unsaturated zone Archaea present Flagellates 100 – 102 up to 105 up to 108 Amoebae 10-1 – 100 Ciliates rare Fungi Viruses

54 Microbial communities
Adaptations & Strategies r-stragegists high low changing K-stragegists low high constant reproduction rate resource utilization efficiency migratory tendency population size i-type strategy Based on species richness and functional redundancy s-type strategy Individuals react on environmental changes

55 Hausaufgabe Suchen sie bitte diese Publikation raus
D'Hondt, S., B. B. Jorgensen, et al. (2004). "Distributions of microbial activities in deep subseafloor sediments." Science 306(5705): Interpretation: Was sind die entscheidenden Aussagen des Papers? Wo sehen sie die Relevanz? Entdecken sie Fehler? Was ist die wichtige Aussage für unsere Vorlesung?