Chemische Belastung Ursache für beeinträchtigte Fischgesundheit

Präsentation zum Thema: "Chemische Belastung Ursache für beeinträchtigte Fischgesundheit"—  Präsentation transkript:

1 Chemische Belastung Ursache für beeinträchtigte Fischgesundheit und den Fischfangrückgang ? Marc J-F Suter, EAWAG

2 Beobachtet Effekte rasche toxische Wirkung Unfälle (Jauche, Leckagen)
Tod, auffällige Verhaltensänderung akut subakut Exposition über mehrere Wochen saisonal (Pestizide, Dünger) Reizwirkung, Teilausfall von Organen, hormonelle Effekte, vergrösserte Organe chronisch Auftreten nach Monaten bis Jahren Exposition ganzjährig (Haushalt, Gewerbe, Sediment, Deponie) sichtbare genetische Schäden, Tumore

3 Fischsterben in der Schweiz: 1989 – 1998: 1679 Fälle
Anzahl Fälle sagt nichts über Ausmass aus!! C Friedl (2000), BUWAL

4 Quellen und Entsorgungswege von Umweltchemikalien
Siedlung Haushalt biologische Einträge, Reinigungsmittel + Kosmetika, Pharmazeutika, Bau- + Gartenchemie -> ARA, KVA, Deponie, diffus Mist/Gülle, Dünger, Pestizide, Pharmazeutika -> diffus, ARA Landwirt-schaft Kunststoffe, Farben, Metalle, Detergenzien, Biozide etc. -> KVA, Deponie, ARA Industrie Motorenöle, Autoreifen, Kunststoffe, Verbrennungsprodukte, Bauchemikalien etc. -> diffus, KVA, Deponie flächen-deckende Nutzung

5 Stoffe mit tiefer Wirkkonzentration
persistent, anreichernd, toxisch akkumulieren in der Nahrungskette wenn zudem toxisch schädlich auch bei niedrigen Konzentrationen Bsp: Flammschutzmittel, PFOS Krebs erzeugend, mutagen, embryotox. hochreaktiv, reagieren mit Zellbestandteilen genetische Schäden, Krebs Bsp: PAK, PCB, Nitrit -> Nitrosamine Tumore in Fischen in der CH praktisch nicht beobachtet -> Einfluss auf Population klein Umwelt-hormone wirken direkt / indirekt auf Hormonsystem sehr tiefe Wirkkonzentrationen Bsp: nat./synthetische Steroidhormone, Nonylphenol, Azolfungizide

6 Stoffe mit beabsichtigter biologischer Wirkung
Pestizide reduzieren Nahrungsangebot der Fische verringern Zoobenthosdiversität -> diffuser Eintrag und punktuell Biozide Fischgifte reduzieren Nahrungsangebot der Fische Bsp: alkylierte quaternäre Ammonium-verbindungen, PS-hemmende Algizide 850 Biozide in der EU bekannt, wird bald stark zurückgehen Pharma-zeutika Human- und Veterinärmedizin, Mast -> gelangen über Ausscheidungen ins Wasser Bsp: Antibiotika, Lipidsenker, Kontrastmittel

7 weitere Problemstoffe
toxisch ab bestimmten Konzentrationen Grenzwerte in GewässerschutzVO Abschwemmung v. landw. Nutzflächen Abwasser Schwer-metalle Nitrit Fischlarven und Brütlinge reagieren empfindlicher als ältere Tiere Bildung von Nitrosaminen Regenentlastung, Pannenfall

8 Nitrit- / Ammoniumspitzen im Ablauf einer ARA
Konzentration [mg/L] Amt für Umweltschutz Kt SG, Juni 2002 Regenereignisse Ammonium Nitrit Richtwert Nitrit Richtwert: in GewässerschutzVO Anhang 3, Anforderung für kommunale ARA-Effluent Einleitung Zielvorgabe (BUWAL) ist für Salmonidengewässer und abhängig vom Chloridgehalt (je mehr Cl, desto höhere Zielvorgabe), 0.1 mg/L bei > 20 mg/L Cl-; - Messkampagne 2002 und 2003 in den Ausläufen von insgesamt 6 ARA - Messintervall 2 Minuten - Probenvorbereitung mit Ultrafiltrationseinheit - gemessene Parameter: . Ammonium (Sonde ionensensitiv) . Nitrit (fotometrisch) Kommentar zur beiliegenden Abbildung: ARA ist mit ca. 40'000 EWbio belastet, Einleitung in sehr schwachen Vorfluter, ARA gilt als voll nitrifizierend, Anteil Industrieabwasser eher gering Im Diagramm sichtbar sind: - regelmässige deutliche tägliche Nitrit-Schwankungen infolge der Belastungsschwankungen Tag-Nacht bei Trockenwetter - einzelne deutliche Nitrit-Peaks bei Trockenwetter infolge Belastungsstössen im Zulauf und/oder infolge Zugabe von Faulwasser (z.B. Montag 1. Woche, Freitag 2. Woche) - sehr deutliche Peaks für Ammonium und Nitrit, verbunden mit erhöhter Trübung, bei erhöhter hydraulischer Belastung durch Regen. Die Regenereignisse am Donnerstag und am Montag der 2. Woche waren nicht ausgeprägt, die Regenentlastungen waren jeweils nicht angesprungen. - Als vorläufiges Ergebnis wird festgestellt: . ARA können im Auslauf im Tagesgang deutliche Nitrit-Schwankungen aufweisen. . Die Konzentration von Nitrit-N kann kurzzeitig auf ein Mehrfaches des Richtwertes gemäss GSchV von 0.3 mg/l ansteigen. . Dies gilt auch für voll nitrifizierende ARA. . Die Schwankungen im Auslauf werden durch Belastungsschwankungen im Zulauf bei der Schmutzfracht und/oder durch hydraulische Belastungsschwankungen ausgelöst. . Nitrit wird auf ARA in der Regel an Momentanproben gemessen. Diese werden bestenfalls täglich, eher jedoch 2-3 mal wöchentlich entnommen. . Über mögliche und offenbar durchaus wahrscheinliche Schwankungen beim Nitrit im Tagesgang im Ablauf von ARA bestehen daher in der Praxis kaum Kenntnisse. . Nitrit gilt als Fischgift. Eine kritische Belastung im Gewässer liegt gemäss BUWAL Modul Chemie je nach Chlorid-Konzentration bereits ab 0.05 bis 0.1 mg/l vor. . Aus diesen Erkenntnissen kann gefolgert werden, dass insbesondere ARA an schwachen Vorflutern hinsichtlich Nitrit- Schwankungen im Tagesgang im Ablauf vermehrt untersucht werden sollten. . In kritschen Situationen müssen Massnahmen beim ARA-Betrieb oder auch beim Ausbaustand getroffen werden. Zielvorgabe Nitrit

9 Klar abnehmende Phosphatkonzentrationen in der Schweiz
Rhein mit Nebenflüssen (ohne Aare) Gesamtphosphor [mg/L] jeweils Jahresanfang angegeben Rhein-vBsee: Diepoldsau (vor Bodensee) Glatt bei Rheinsfelden Rhein-VI: Vilage-Neuf (ausgangs CH) Thur bei Andelfingen Rhein RE: bei Rekingen 95% Signifikanz im Trend T und Amplitude Trendanalyse der NADUF-Daten 1974 – 1998, Hari & Zobrist

10 Leicht abnehmende Nitratbelastung in der Schweiz (Rhein bei Rekingen)
Trend Trend Trend /89-93/94-98 Nitratkonzentration [mg/L] gleitendes Mittel (n=11) Trendanalyse der NADUF-Daten 1974 – 1998, Hari & Zobrist

11 Pestizidverbrauch ist abnehmend, aber...
eingesetzte Menge seit 1988 um ~40% zurückgegangen insbesondere bei Insektiziden und Herbiziden Wirkung der neueren Insektizide aber stärker z.B. Pyrethroide 10x stärkere Wirkung aufgrund des abnehmenden Einsatzes kann NICHT auf ein abnehmendes Umweltrisiko geschlossen werden

12 Höchstkonzentrationen von Pestiziden in
Fliessgewässern (ZH , AG 2001) Pestizid PNEC Fisch [µg/L] Qualitätsziel EQS Kt ZH Kt AG Risikoschwelle überschritten? erreicht? Atrazin 20 0.2 1.49 0.66 nein Isoproturon 10 0.3 8.44 10.0 nein (ZH), ja (AG) Diuron 3.3 0.006 1.12 - Diazinon 0.9 0.002 0.30 0.10 Metolachlor 0.1 1.34 0.22 Umweltqualitätsstandard (EQS) PNEC / EQS Werte aus dem Pestizidbericht zu den FN-Testgebieten keine PNEC / EQS Werte vorhanden für: Desethylatrazin, Terbuthylazin, Metamitron, Linuron, Ethofumesat, DEET, Propachlor, Metazachlor

13 Geschätzte hormonelle Aktivität in Flüssen
die gereinigtes Abwasser aufnehmen

14 Geschätzte hormonelle Aktivität entlang der Emme
Fliessstrecke [km] ARA Langnau i.E. ARA Mittleres Emmental ARA Burgdorf-Fraubrunnen Urtenenbach Moossee- 20 40 60 80 0.0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.2 0.1 E2 Äquivalente [ng/l] Q182 Q347 Bumbach ARA Langnau i.E. ARA Mittleres Emmental ARA Burgdorf-Fraubrunnen - ARA Messen ARA Moossee- Urtenenbach Wiler ARA Bibern ARA Ballmoos

15 Rückläufige Nonylphenolkonzentrationen in der Schweiz
Stoff-Verordnung 1986 EU Risikobeurteilung ergab für Gewässer einen PNEC von 0.33ug/L, jetzt EQS; Phase-out 5 Jahre (OSPAR) x überschritten von 220 Proben W Giger et al, EAWAG

16 Schlussfolgerungen Lokale Einträge Diffuse Einträge
hohe Konzentrationen in ARA-Ausläufen bei starken Regenfällen möglich (Bsp: Nitrit, Ammonium) Hormoneffekte im Bereich von ARAs festgestellt Diffuse Einträge erhöhte Konzentrationen von Pestiziden und persistenten Chemikalien nach Regenereignissen aus Landwirtschaft, Siedlungsentwässerung und Sediment Bedeutung für Population unklar

17 Massnahmen Festlegen und Umsetzen von Qualitätsstandards
für relevante Stoffe schädliche Konzentrationen vermeiden (Vorsorgeprinzip) Bessere Überwachung / konsequenter Vollzug des Gewäs- serschutzgesetzes (vor allem wenn Ackerbauanteil >10%) Biolandbau vergrössern, Drainagen überprüfen, Uferrandstreifen, fachgerechte Entsorgung Ersatz schwerabbaubarer Stoffe Bedeutung für Population unklar Optimierung / Sanierung kritischer ARAs Verringerung der Auswirkungen von Regenentlastungen

18 Forschungsbedarf Fehlende Daten über Langzeitwirkung von Chemikalien in Fischen Bedeutung von Mischungen wenig klar Effekte innerhalb der Nahrungskette und auf Populationsebene heute nicht verstanden Bedeutung für Population unklar