Schwermetallbilanzen fr Lahn und Neckar Institut fr Siedlungswasserwirtschaft
Schwermetallbilanzen für Lahn und Neckar Institut für Siedlungswasserwirtschaft Universität Karlsruhe (TH) Vortrag bei der Abschlusspräsentation des BMBF-Verbundprojektes NIEDERSCHLAG Die gesammelten Vorträge sind veröffentlicht in : Schadstoffe im Regenabfluss IV- Abschlusspräsentation des BMBF-Verbundprojektes NIEDERSCHLAG, Schriftenreihe des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft Universität Karlsruhe (TH), Band 96, Oldenbourg Verlag, München.
Abbildung übernommen von Brombach 1999
Zu berücksichtigende Eintragspfade nach IKSR Hofabläufe und Abdrift Landwirtschaft Boden Erosion Oberflächenabfluß Drainagen Atmosphärische Deposition Kommunale Kläranlagen Geogene Quellen Schiffahrt Direkteinleiter Trennsysteme Mischw. -überl. Mischw. ungekl. Nicht angeschl. Einwohner Kläranlagenabläufe Geogener Background Direkteintrag Schiffahrt Industrieeinleitungen Oberflächengewässer Haushalte Trennkanalisation Mischsysteme Gewerbe Versiegelte Fläche Verkehr Baumaterialien Direkteintrag
Satellitenbild zur Flächennutzung im Neckareinzugsgebiet Dichte Siedlungsbereiche Lockere Siedlungsbereiche Industrie Ackerfläche Grünland Laubwald Nadelwald
Gebietsgrößen und aggregierte Flächennutzung für Lahn und Neckar Wald Grünland Ackerland Siedlungs- und Verkehrsflächen Neckar (EZG gesamt 13. 957 km²) Lahn (EZG gesamt 5. 927 km²) Sonstige 0 5 10 15 20 25 30 35 Anteil an der Gesamtfläche [%] 40 45 50
Bilanzierungsrelevante Kenngrößen der Einzugsgebiete von Lahn und Neckar Merkmale Lahn Neckar Einwohnerdichte [E/km²] 197 373 Anschlußgrad Kläranlage [%] 93 99 n. bekannt 78 Anteil Mischsystem [%] 90 97 Anteil Trennsystem [%] 10 3 Anteil Einwohner ohne KA mit SK [%] 6 0, 3 580 - 970 800 - 1600 Ausbaugrad Mischwasserbehandl. [%] Jahresniederschlag [mm]
is na l Ka n ne oh e KA ss lä us 5000 at io en W R un g en a eg R st + on en 15000 tla TW si n Lahngebiet er en as s uf bl a is m on e 10000 ch w is -A te on si is Em 20000 KA nk Pu us e 30000 te am on 9000 M G es m 0 iff si 1000 112 t. E 555 D 1566 is 3036 m 5268 am e KA ss 6637 Im ne oh lä us en 1369 at io n en a 8772 G es is na l Ka un g 4000 eg W 5000 R st R 6000 tla + en on 7000 er en as s TW si n 2000 uf bl a is 3000 ch w is -A on on e si si is m is Em te m nk Pu us e on si is m 8000 KA te am t. E am Im 10000 M G es iff D G es Pb [kg/a] Bleifrachten Neckargebiet 23964 25000 15894 10646 5248 7569 2792 258 0 28
is na l ne oh e KA ss lä us n W R 4198 at io n + un ge en a eg R st la en t er TW on en si n 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 as s uf bl a -A is m on on e si is Em te nk Pu us e on Lahngebiet Ka ch w is KA te am m 45000 40000 35000 M G es iff 0 328 si 1124 t. E 3114 D 8000 is 7326 m 12000 am 604 KA 11893 Im ne e 4000 oh ss lä us n 6000 at io n en a un ge W R 12498 G es is na l eg + 10000 R st TW la en t er on en si n on e 2000 as s uf bl a is m te on si is Em on 11297 Ka ch w is -A KA nk Pu us e m si is m 14000 te am iff t. E am Im 16000 M G es D G es Cu [kg/a] Kupferfrachten Neckargebiet 48639 50000 28818 24621 18315 5595 622 89
Spezifische Einträge aus den Siedlungsgebieten im Lahn und Neckargebiet Pb Cu Flächenspezifische Jahresfracht Lahn [kg/(km²·a)] 0, 89 2, 01 Neckar [kg/(km²·a)] 0, 76 1, 76 Einwohnerspezifische Jahresfracht Lahn [g/(E·a)] 4, 37 9, 86 Neckar [g/(E·a)] 2, 02 4, 68
is na l Ka n ne oh e KA ss lä us 5000 at io en W R un g en a eg R st + on en 15000 tla TW si n Lahngebiet er en as s uf bl a is m on e 10000 ch w is -A te on si is Em 20000 KA nk Pu us e 30000 te am on 9000 M G es m 0 iff si 1000 112 t. E 555 D 1566 is 3036 m 5268 am e KA ss 6637 Im ne oh lä us en 1369 at io n en a 8772 G es is na l Ka un g 4000 eg W 5000 R st R 6000 tla + en on 7000 er en as s TW si n 2000 uf bl a is 3000 ch w is -A on on e si si is m is Em te m nk Pu us e on si is m 8000 KA te am t. E am Im 10000 M G es iff D G es Pb [kg/a] Bleifrachten Neckargebiet 23964 25000 15894 10646 5248 7569 2792 258 0 28
1. Die Einträge aus unbefestigten Einzugsgebietsanteilen konnten gebietsspezifisch nur für den Pfad Erosion ermittelt werden. 18000 16000 14000 [kg/a] 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Pb Cu Cd x 10 diffuse Einträge nach Mohaupt et al. 1998 (Oberfläche, Dränage, Grundwasser) diffuse Einträge nach Vink et al. 1998 (Oberfläche, Dränage, Grundwasser)
2. Zur Berechnung industrieller Direkteinleiter fehlt für die Schwermetalle eine zuverlässige Datenbasis. Kühlwasserverbrauch im Neckareinzugsgebiet m³/a Mittlerer Kupferkonzentration im Kühlwasser 1. 733 · 106 7 µg/L Resultierende Jahresfracht ~ 12. 000 kg/a Kläranlagenabläufe im Neckareinzugsgebiet 904 · 106 m³/a Mittlerer Kupferkonzentration im Kläranlagenablauf Resultierende Jahresfracht 11 ~ 10. 000 µg/L kg/a
3. Die Eingangsdaten für einen Emissions-/Immissionsvergleich sind bei Schwermetallen mit einem unterschiedlichen Zeitbezug versehen.
4. Die Eingangsdaten für eine Emissionsberechnung sind auf Aktualität zu prüfen. a) Kläranlagenpfad auf Basis von einwohnerspezifischen Frachten b) Kläranlagenpfad auf Basis von Ablaufkonzentrationen 100% 80% 60% 40% 20% 0% Pb [kg/a] Cu [kg/a] Cd [kg/a] Kanalisation ohne KA 28 89 1 Regenauslässe 258 622 30 Mischwasserentlast. 2792 5595 305 KA-Ablauf TW + RW 7569 18315 339 2537 9921 373
Blei Frachten im Neckargebiet unter Berücksichtigung der diffusen Einträge und der aktuellen Ablaufkonzentrationen kommunaler Kläranlagen 30000 23964 25000 20000 15894 15000 7569 5248 258 0 28 5614 2792 2537 5000 258 28 us l KA oh n e äs se en lis at io n na eg e na re nt la st R Ka R + se as ch w M is un g W en TW bl -A KA am te Pu au f nk te m is si on en si on on Em is G es D iff us e m is si on si is am t. E es G as ch w Im m + R W nt la st un ge R n eg Ka en na au lis sl at äs io se n oh ne KA bl -A M is KA se re au f TW on si m is nk Pu am te es G te Em e us iff D en en on is si m is si on on 0 am t. E Im m es 10184 10000 2792 5000 15798 15000 10646 10000 G Bilanz neu 23964 25000 Pb [kg/a] 30000 Bilanz alt
Bedeutung der verschiedenen Eintragspfade im Neckareinzugsgebiet
Zielsetzung der durchgeführten Arbeiten: „Quantifizierung des Austrags anthropogener Schadstoffe aus Stadtgebieten vor dem Hintergrund der Regenwasserbehandlung und der integralen Gewässerbewirtschaftung“
Zusammenfassung: Ø Die grundsätzliche Eignung der entwickelten Berechnungsansätze konnte nachgewiesen werden. Ø Die Übertragbarkeit der aus urbanen Räumen abgeleiteten und regionalisierten Befunde der Phasen I und II konnte anhand der Testgebiete Lahn und Neckar nachgewiesen werden. Ø Beim gegenwärtigen Stand der Erkenntnisse bleiben Schwermetallbilanzierungen jedoch mit erheblichen Unsicherheiten verbunden. Ø Einträge aus den unbefestigten Einzugsgebietsteilen und durch industrielle Direkteinleiter sind bis heute nicht zuverlässig quantifizierbar. Ø Durch das Projekt NIEDERSCHLAG konnte ein wesentlicher Baustein zu schlüssigen Flußgebietsbilanzierung erarbeitet werden. Ø Die für die urbanen Eintragspfade vorgelegten Berechnungsansätze liefern Ergebnisse, die in eine zielführenden Maßnahmenplanung eingebunden werden können.
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