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Trinkwasserverordnung und Verteilung von Bacs in der Umwelt Tag 2.

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Präsentation zum Thema: "Trinkwasserverordnung und Verteilung von Bacs in der Umwelt Tag 2."—  Präsentation transkript:

1 Trinkwasserverordnung und Verteilung von Bacs in der Umwelt Tag 2

2 Wasser Knappheit auf der Welt

3 Vorraussagen für Wasserressourcen in Europa

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, Bevölkerungswachstu m

5 Wasserdargebot und Wassernutzung in Deutschland

6 Entwicklung spezifischer Wasserverbrauchs ausgewählter Verbraucher

7 Wasserverluste nach UN-Daten

8 Sources of Drinking Water

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

12 Verteilung der Nitratgehalte im Grundwasser gegliedert nach der dominierenden Landnutzung im Umfeld von Grundwassermessstellen

13 Häufigkeitsverteilung der Veränderungen der Mittelwerte der Nitratgehalte zwischen dem Überwachungszeitraum 1992 bis und dem Überwachungszeitraum 2000 bis 2002

14 Entwicklung des Nährstoffüberschusses auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche in Deutschland (Hoftorbilanz)

15 Trends in water quality in the Lake Constance

16 Gesamt-Phosphor-Konzentration im Bodensee (Obersee) während der Durchmischungsphase ( )

17 Pestizide

18 Häufigkeitsverteilungen der PSM-Befunde in oberflächennah verfilterten Messstellen im Grundwasser Deutschlands in den Zeiträumen 1990 bis 1995 und 1996 bis 2000

19 Häufigkeitsverteilungen von Atrazin im oberflächennahen Grundwasser Deutschlands (BG = Bestimmungsgrenze)

20 Untersuchungsergebnisse 2003

21 Organische Schadstoffe

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

23 Nr der in CAS registrierten organischen Verbindungen Chemical Engineering News 09/09

24 Contaminant cycles: River-drinking water

25

26 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?

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

28 Frage? Welche Bedingungen würden sie an Trinkwasserqualität stellen?

29 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.)

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

31 Teil I: Allgemeine Anforderungen an Wasser für den menschlichen Gebrauch ParameterGrenzwert (Anzahl(100 ml) Escherichia coli (E. coli)0 Enterokokken0 Coliforme Bakterien0 Teil II: Anforderungen an Wasser für den menschlichen Gebrauch, das zur Abfüllung in Flaschen oder sonstige Behältnisse zum Zwecke der Abgabe bestimmt ist ParameterGrenzwert Escherichia coli (E. coli)0/250 ml Enterokokken0/250 ml Pseudomonas aeruginosa0/250 ml Koloniezahl bei 22 Grad C100/ml Koloniezahl bei 36 Grad C20/ml Coliforme Bakterien0/250 ml Mikrobiologische Parameter

32 Teil I Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Hausinstallation in der Regel nicht mehr erhöht ParameterGrenzwert /AnforderungBemerkungen Benzol0,001 mg/l Cyanid0,05 mg/l 1,2-Dichlorethan0,003 mg/l Fluorid1,5 mg/l Nitrat50 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 Pflanzenschutz-mittel und Biozid- Produkte insgesamt 0,0005 mg/l Quecksilber0,001 mg/l Tetrachlorethen und Trichlorethen 0,01 mg/l Arsen0,01 mg/l Benzo-(a)-pyren0,00001 mg/l Chemische Parameter

33 ParameterGrenzwert /AnforderungBemerkungen Blei0,01 mg/l Cadmium0,005 mg/l Kupfer2 mg/l Nitrit0,5 mg/l Polyzyklische aromat- ische Kohlenwasser- stoffe 0,0001 mg/l Vinylchlorid0,0005 mg/l Ammonium0,5 mg/l Eisen0,2 mg/l Färbung (spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) 0,5 mg/l Geruchsschwellenwert 2 bei 12 Grad C 3 bei 25 Grad C Geschmack Für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung Elektrische Leitfähigkeit myS/cm bei 20 Grad C Mangan0,05 mg/l Oxidierbarkeitmg/l O 2 Sulfat240 mg/l

34 Aufbereitungsziele und Gegenstände konkreter Maßnahmen

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

36 36 Biofilm Centre Die letzten Meter bis zum Wasserhahn Hans-Curt Flemming Biofilm Centre, Universität Duisburg-Essen

37 37 Biofilm Centre Wie kommt das Trinkwasser ins Haus? Dr. C. Donner, RWW Mülheim Endverbraucher

38 38 Biofilm Centre Multi-Barrieren-Prinzip in der Aufbereitung Mülheimer Verfahren, entwickelt zur Aufbereitung belasteter Rohwässer Inzwischen weltweit für ähnliche Situationen angewandt Man kann aus jedem Wasser Trinkwasser machen Das ist nur eine Frage des Aufwands (s. Raumfahrt) Abbildung: Dr. C. Donner, RWW Mülheim

39 Kilometerlanges Verteilungsnetz – wie kann eine Aufkeimung verhindert werden? 39 Biofilm Centre 1. Desinfektion (Chlor, Ozon, UV) Probleme: Desinfektionsnebenprodukte Geschmack/Geruch, Resistenz Cl 2 + H 2 O HOCl + HCl 2. Ohne Chemie: Nährstoff-Elimination durch Biofiltration Probleme: Neue Nährstoffe (z.B. Werkstoffe) aufwendiger Langsamsandfilter Schmutz -decke Bakterien auf Sand

40 40 Entfernung von assimilierbarem organischem Kohlenstoff während der Aufbereitung Gimbel, 1995 Biofilm Centre AOC-Entnahme durch Langsamsandfilter

41 Das Innere von Wasserleitungen Korrosionspustel, Gussrohr 15 Jahre PVC, 28 Jahre Prof. U. Szewzyk, TU Berlin Innere Oberfläche Gussrohr, 99 Jahre Biofilm Centre

42 Wie viele Mikroorganismen sind in unserem Trinkwasser? 42 Biofilm Centre Trinkwasser ist nicht steril – und muss es auch nicht sein! Bakterien-Zahlen in Trinkwasser: abhängig von Methode DEV-Methode: 1-10 KBE/ml (20/37 °C, 1 d) HPC auf R2A: KBE/ml (20 °C, 7 d) Gesamtzellzahl mit DAPI, Acridin-Orange: 10 3 – 10 4 /ml Anzahl der KBE: Teilmenge der Gesamtzellzahl

43 Verantwortung bei der Wasserverteilung Trinkwasser-Gewinnung, -Aufbereitung, -Verteilung Trinkwasser- installation Verantwortlich: Wasserversorgungs- unternehmen (WVU) § 14 (1) TrinkwV Verantwortlich: Betreiber (Hausbesitzer) § 8 TrinkwV Aber: Image des WVU hängt von Wasserqualität am Zapfhahn ab! Dr. B. Bendinger, Außenstelle DVGW, TU Hamburg-Harburg Hausanschluss Biofilm Centre Wasseruhr

44 Häufigste Reaktion: 44 Biofilm Centre So genau will ich´s gar nicht wissen…

45 45 Trinkwasser-Installation: Grauzone der Überwachung Risikofaktoren: Viele verschiedene, oft ungeprüfte Werkstoffe Totstellen Unregelmäßige Verbrauchs- Charakteristik Viel weniger Kontrolle: 4 Jahre nach Einführung der neuen TrinkWV sind immer noch weniger als 50 % der öffentlichen Gebäude überprüft Biofilm Centre

46 46 Beispiele für Kontaminationsfälle Schule, Neuinstallation: –P. aeruginosa: > KBE pro 100 mL Schule, alte Installation –Legionella: > KBE pro 100 mL Verwaltungsgebäude, Neuinstallation –P. aeruginosa: ~ 200 KBE pro 100 mL Sporthalle, alte Installation –Legionella: > KBE pro 100 mL Asyl, alte Installation –Legionella: > KEB pro 100 mL Zahlreiche Fälle aus Krankenhäusern Betrifft nicht nur Kunststoff, sondern auch Metalle! Biofilm Centre

47 Verteilung von Bacs in der Umwelt

48 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. Transport & Fate of Microorganisms

49 Suspended cellsAttached cellsReference 20% 80% Wolters & Schwartz, % 80% Matthess, 1973 <1%>99% Marxsen, % % Harvey, et al Köbel-Boelke et al., 1988b Hazen et al., – 10 5 * Pedersen & Ekendahl, 1992 <10%>90% Godsy et al., %99.99% Albrechtsen, Alfreider et al., DVWK, 1997 Where are the bacteria ?

50 Biofilms – a complex habitat

51 Eine Mikrokolonie aus einem Abwassersandfilter

52 Besiedelung eins Sedimentkorns Der gleiche Partikel aus einem Tiefseesediment einmal im Phasenkontrast und einmal im Fluoreszenzbild. Entnommen aus garten.dewww.mikrobiologischer- garten.de In einem oligotrophen Sediment gibt es keinen klassischen Biofilm!

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

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55 An example from ecology. What drives and limits natural attenuation processes in aquifers? High resolution multi-level well Depth [m bls] A Toluene [mg l -1 ] A C BB bssA/16S rRNA genes Lower plume fringe Upper plume fringe Plume core 0.75 Sulfate [mg l -1 ] δ 13 C [] Bacterial 16S rRNA genes [cp g -1 ] 16S rRNA catabolic gene ratios Toluene 13 C SO 4 2- Oil Degradation hot spots

56 GroupHabitatTroph y Abundance [cm -3 ] BacteriaCaves, Karstic systems-10 2 – 10 4 Sediments in caves-10 4 – 10 8 Groundwater from deep granitic and basalt systems -/ Groundwater from porous aquifers up to 10 7 Sediments saturated zone up to Sediments unsaturated zone Archaea present FlagellatesGroundwater from porous aquifers-10 0 – up to 10 5 Sediments saturated zone up to 10 8 AmoebaeSediments saturated zone – 10 0 CiliatesGroundwater from porous aquifers-rare + FungiSediments saturated zone rare VirusesGroundwater from porous aquifers-present + Number of microbes

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

58 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?


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