BUWAL-Ausschreibung "Strategie Schadstoffreduktion und Ressourcenschonung"
Folgende 9 Projekte werden im Rahmen der Ausschreibung unterstützt:
Projekt 1
Methodenentwicklung zum Effektmonitoring in aquatischen Ökosystemen
Projektleitung: Katja Knauer, Universität Basel, Programm MGU - Mensch Gesellschaft Umwelt
Laufzeit: 2005-2007
Ansprechpartner
Beauftragte: Katja Knauer (Tel: 061 267 04 10, e-mail: katja.knauer@unibas.ch)
BUWAL: Christoph Studer (Tel: 031 322 68 60, e-mail: christof.studer@bafu.admin.ch) und
Paul Liechti (Tel: 031 322 93 63, e-mail: paul.liechti@bafu.admin.ch).
Zusammenfassung
Das Ziel des Projekts ist es, Wirkungen durch Mikroverunreinigungen (MV) mit hoher Umweltrelevanz zu erkennen und zu priorisieren. In unserem Forschungsprojekt wird dazu ein Instrument entwickelt und in-situ getestet, das die nachteiligen Wirkungen von Umweltbelastungen auf eine begrenzte Auswahl von Arten der aquatischen Biozönose erfasst.
Eine biologische Erfassung der Wirkungen von MV zielt auf eine integrierte Überwachung. Die Bestimmung der Umweltrelevanz von MV mit einer spezifischen chemischen Analytik ist dagegen wegen der Vielzahl von Einzelsubstanzen und zu berücksichtigender Konzentrationsschwankungen äusserst aufwendig, insbesondere bleiben unbekannte MV unerfasst.
Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens steht der Biomarker "oxidativer Stress" als Antwort von Organismen auf Umweltbelastungen z. B. MV. Nach Stand der Forschung viel versprechend sind zum einen die beiden Enzyme Superoxiddismutase und Katalase, die sich bereits in vielfältigen Testverfahren zum "oxidativen Stress" bewährt haben, deren hinreichende Sensitivität für in-situ Tests jedoch noch erforscht werden muss. Viel versprechend sind zum anderen die reaktiven Sauerstoffspezies, da sie sich einfach und summarisch bestimmen lassen, was allerdings bislang nur mit Zelllinien im Labor erfolgt ist und mit anderen Organismen und in-situ getestet werden muss. Diese drei Methoden zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei einfacher Anwendbarkeit zuverlässige Ergebnisse bringen.
Als Testorganismen werden Wasserpflanzen, Fischzelllinien und Invertebraten (optional) gewählt. Zuerst sind im Labor Versuche mit Einzelsubstanzen sowie mit Wasserproben aus Oberflächengewässern geplant, um die Antwort des Biomarkers zu charakterisieren und geeignete Expositionszeiten für einen in-situ Einsatz zu bestimmen. Danach werden die ausgewählten Organismen in-situ exponiert und die Antwort des Biomarkers bestimmt. Mit dem so entstehenden Prototyp des angestrebten Testverfahrens sollen anschliessend erste Erfahrungen in-situ gesammelt werden.
Projekt 2
Ökotoxikologische Untersuchungen zur Erkennung des Gefahrenpotentials von pharmazeutischen Mikroverunreinigungen
Projektleitung: Prof. D. Dietrich, Universität Konstanz, AG Umwelttoxikologie
Laufzeit: 2006-2007
Ansprechpartner
Beauftragter: Prof. D. Dietrich (0049 753 188 35 18).
BUWAL: Bettina Hitzfeld (Tel: 0041 31 323 17 68, e-mail: bettina.hitzfeld@bafu.admin.ch),
Christoph Studer. (Tel: 0041 31 322 68 60, e-mail: christof.studer@bafu.admin.ch) und Paul Liechti (Tel: 031 322 93 63, e-mail: paul.liechti@bafu.admin.ch).
Zusammenfassung
Lange Zeit wurde die chemische Verunreinigung des Wassers hauptsächlich mit industriellen Abwässern und dem übermäßigen Einsatz von Pestiziden in Verbindung gebracht. Inzwischen wurde erkannt, dass auch Produkte aus der Human- und Veterinärmedizin zu einer Gefährdung aquatischer Ökosysteme führen können. Arzneimittelwirkstoffe werden vom Zielorganismus entweder in Form von Metaboliten und Konjugaten oder aber unverändert wieder ausgeschieden; auf diesem Wege sowie durch die unsachgemäße Entsorgung ungebrauchter Arzneimittel gelangen die bioaktiven Substanzen mit dem Abwasser in Kläranlagen. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass viele dieser Verbindungen dort nur unvollständig abgebaut werden und dass bestimmte Arzneimittelwirkstoffe nicht nur in Kläranlagenabläufen, sondern auch in Oberflächengewässern und zum Teil sogar in Grund- und Trinkwasser detektierbar sind. Obwohl pharmazeutische Produkte zu den toxikologisch am besten untersuchten Stoffen zählen, ist ihr ökotoxikologisches Potential, insbesondere im Hinblick auf chronische Folgen bei einer Exposition mit niedrigen Konzentrationen, noch weitgehend unerforscht. Zu den vielen bereits im Wasser nachgewiesenen Wirkstoffen gehören Bezafibrat, Diclofenac, Fluoxetin und Ibuprofen. Die genannten Substanzen wurden für dieses Projekt ausgewählt, da sie in relativ hohen Konzentrationen im Wasser nachgewiesen wurden (Bezafibrat, Diclofenac, Ibuprofen) beziehungsweise eine endokrine Wirkung auch bei geringen Mengen (Fluoxetin) nicht ausgeschlossen werden kann. Das vorliegende Projekt beabsichtigt mittels subchronischen und mechanistisch ausgelegten Tests mit Moskitofischen (G. affinis) und Zebrafischen (D. rerio) die molekulare Wirkungsweise von Leitsubstanzen wie Fluoxetin und Diclofenac, als Stellvertreter von Pharmakawirkungsklassen (SSRI, COX-2-Inhibitor), zu erarbeiten. In einem zweiten Schritt werden Biomarker (kritische Schlüsselelemente) im Toxizitätsmechanismus von Fluoxetin und Diclofenac auf deren Übertragbarkeit auf Pharmaka mit gleichem Wirkungsspektrum (Fluvoxamin bzw. Ibuprofen) untersucht und hiermit die Nutzbarkeit dieser Biomarker auf deren Anwendung in Schnelltests zur Überprüfung von Pharmakawirkungsklassen (SSRI, COX-2-Inhibitor) ermittelt. Zur Untersuchung der mechanistischen Basis der Toxizitätswirkung kommen die allerneuesten biochemischen und molekularbiologischen Methoden (Bsp. RNA Interference, Mikrochips, etc.) zur Anwendung.
Projekt 3
Vorschlag eines neuen Organisationsmodells zur Förderung einer nachhaltigen Siedlungswasserwirtschaft in der Schweiz unter Berücksichtigung der Akzeptanz in der Bevölkerung
Projektleitung: O. Chaix, BG Bonnard & Gardel - Ingenieure und Berater, 3000 Bern 5
Laufzeit: 2005-2006
Ansprechpartner
Beauftragter: Olivier Chaix (Tel: 031 31 380 11 11, e-mail: olivier.chaix@bg-21.com).
BUWAL: Sébastien Lehmann (Tel: 031 324 76 94, e-mail: sebastien.lehmann@bafu.admin.ch)
und Paul Liechti (Tel: 031 322 93 63, e-mail: paul.liechti@bafu.admin.ch).
Zusammenfassung
Der Stand der Siedlungsentwässerung in der Schweiz ist weit fortgeschritten. Ein qualitativ hochstehender technischer Gewässerschutz wurde erreicht. Neue Herausforderungen wie z.B. Mikroverunreinigungen sowie die sinkende Bereitschaft zur Finanzierung neuer Aufgaben stellen aber heute die Nachhaltigkeit dieses Gewässerschutzes in Frage, umso mehr als keine Kostenreduktion in Aussicht steht. Vor diesem Hintergrund muss die Siedlungsentwässerung professionalisiert und sämtliche mögliche Wege zur Beherrschung der Kosten ausgenützt werden. Mit der heutigen Organisation der Siedlungsentwässerung ist dies in der Schweiz nur sehr beschränkt möglich. Das vorliegende Projekt setzt sich zum Ziel, ein neues "ideales" Organisationsmodell für die Siedlungsentwässerung in der Schweiz zu entwerfen. Es soll auf durchschnittliche Schweizer Verhältnisse zugeschnitten sein und den Gewässerschutz unter Berücksichtigung der Akzeptanz in der Bevölkerung nachhaltig gewährleisten. Um die Erfahrungen im benachbarten Ausland optimal auszunützen wird das Projekt in enger Zusammenarbeit mit mehreren ausländischen Experten durchgeführt. Die Arbeiten werden in 5 Phasen unterteilt:
1. Situationsanalyse Schweiz: Stand der Forschung und laufende konkrete Umsetzungsprojekte;
2. Situationsanalyse im benachbarten Ausland: Stand der Forschung und Fallstudien;
3. Erste Synthese: Bilanz und Wahl eines "idealen" Organisationsmodells für die Schweiz;
4. Untersuchung und Beschreibung dieses Organisationsmodells;
5. Zweite Synthese: konkretes Organisationsmodell für die Schweiz.
Mit dem Schlussbericht, dem Endresultat des Projektes, sollen zwei Ziele verfolgt werden:
Mit dem Vorschlag einer Organisationsreform soll er die strategischen Überlegungen des BUWAL, der Kantone, der VSA und anderer Organisationen unterstützen und fördern, um den Nutzen der für den Gewässerschutz investierten Mittel mit der Unterstützung der Bürger nachhaltig zu erhöhen;
Er soll als konkrete Arbeitsgrundlage für Gruppen von Gemeinden dienen, die sich mit einer gründlichen und professionellen Neuorganisation der Siedlungsentwässerung auf die künftigen Herausforderungen im Gewässerschutz vorbereiten wollen.
Der Bericht wird für ein nicht wissenschaftliches Zielpublikum von Entscheidungsträgern geschrieben. Wird mit dem Projekt eine Diskussion zur Neuausrichtung der Organisation der Siedlungsentwässerung in der Schweiz auf Bundes- und Kantonseben ausgelöst, so ist das Ziel des Projektes erreicht.
Projekt 4
Biozide als Mikroverunreinigungen in Abwasser und Gewässern "BIOMIK"
Projektleitung: L. Morf und K. Sprecher, GEO Partner AG Umwelt Management, 8050 Zürich, D. Bürgi, Friedlipartner AG, 8050 Zürich
Laufzeit: 2005-2007
Ansprechpartner Beauftragter: Leo Morf (Tel: 01 311 27 28, e-mail: morf@geopartner.ch).
BAFU: Eduard Back (Tel: 31 322 64 93, e-mail: eduard.back@bafu.admin.ch), Hans Hosbach Tel: 031 322 54 36, e-mail: hans.hosbach@bafu.admin.ch) und Paul Liechti (Tel: 031 322 93 63, e-mail: paul.liechti@bafu.admin.ch).
Zusammenfassung
Bei zahlreichen Biozidanwendungen ist eine relevante Emission in das aquatische System gegeben, die Biozide treten als Mikroverunreinigungen in Abwasser und Gewässer auf. Biozide sind zudem - einsatzbedingt - biologisch aktive Substanzen und können somit eine potentielle Gefährdung für Mensch und Umwelt darstellen. Daher wird dieser Produktbereich in der europäischen Biozidrichtlinie 98/8/EG und im Vernehmlassungsentwurf der schweizerischen Biozidprodukteverordnung (VBP) geregelt.
Die Registrierung und Zulassung der Biozidprodukte wird über die Beurteilung einzelner Wirkstoffe erfolgen, für die von den Herstellerfirmen Grundlagedaten zur Verfügung gestellt werden müssen. Die Bereitstellung der Grundlagedaten und die Beurteilung durch die Behörde ist sowohl zeitlich als auch finanziell limitiert. Um in Zukunft solche Abklärungen zielgerichtet und mit vertretbarem Aufwand durchführen zu können, sollen in diesem Projekt Methoden entwickelt, Grundlagedaten bereitgestellt und Prioritäten gesetzt werden.
In einem ersten Teilprojekt werden die Biozidprodukte und Wirkstoffe beurteilt und priorisiert. In einem anschliessenden zweiten Teilprojekt werden Stoffflüsse für eine ausgewählte relevante Stoffgruppe quantifiziert, Datenlücken eruiert und der Handlungsbedarf aufgezeigt. Das Projekt baut auf vorhandene Ansätze (EU Risk Assessment, EUSES, Stoffflussanalysen). Die betroffenen Akteure aus Industrie, Wissenschaft und Behörde werden bei der Durchführung des Projekts involviert. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse dienen als Entscheidungsgrundlage für die Gestaltung und Durchführung der geplanten "Strategie zur Verringerung der Schadstoffbelastung der Gewässer und zur Ressourcenschonung".
Projekt 5
Priorisierung von Umwandlungsprodukten von Mikroverunreinigungen
Projektleitung: M. Scheringer, Institut für Chemie-/Bioingenieurwissenschaft, ETH-Hönggerberg, 8093 Zürich, Gruppe für Sicherheit und Umweltschutz in der Chemie und K. Fenner, Institut für Gewässerschutz und Wassertechnologie, EAWAG, 8600 Dübendorf, Gruppe für organische Umweltchemie
Laufzeit: 2005-2006
Ansprechpartner
Beauftragter: Martin Scheringer (Tel: 01 632 30 62, e-mail: scheringer@tech.chem.ethz.ch) und Kathrin Fenner (Tel: 044 823 50 85, e-mail: kathrin.fenner@eawag.ch).
BUWAL: Christoph Studer (Tel: 031 322 68 60, e-mail: christof.studer@bafu.admin.ch) und Paul Liechti (Tel: 031 322 93 63, e-mail: paul.liechti@bafu.admin.ch).
Zusammenfassung
Die vorgesehene Studie befasst sich mit der Frage, wie das Expositionspotential von in der Umwelt gebildeten Umwandlungsprodukten (auch: Umweltmetaboliten) von gewässerrelevanten Mikroverunreinigungen im Vergleich zu den Ausgangsverbindungen zu beurteilen ist. Das Ziel ist, Umweltmetaboliten untereinander und im Vergleich zur Ausgangsverbindung zu priorisieren. In diesem Projekt erfolgt die Beurteilung primär aufgrund des Expositionspotentials (Mobilität, Persistenz, relative Mengen und Konzentrationen) der Umwandlungsprodukte. Dies ist ein erster wichtiger Schritt, um in einer späteren Phase in Kombination mit einer Abschätzung des ökotoxikologischen Gefährdungspotentials das Risiko durch Umweltmetaboliten zu bewerten und auf die Metabolitenfrage zugeschnittene Messkampagnen zu planen. Die Priorisierungsmethode soll für Pestizide entwickelt und in einem zweiten Schritt auf weitere gewässerrelevante Substanzklassen mit vergleichsweise schlechter Datenlage angewandt werden. Das Projekt wird zudem eine Übersicht über die Güte und Verfügbarkeit von Substanz- und Metabolitendaten für die verschiedenen Substanzklassen geben, und die im Projekt gesammelten Metabolitendaten werden genutzt werden, um Methoden zur Vorhersage von Abbaupfaden und Abbauraten zu prüfen.
Projekt 6
Zustand, Kosten und Investitionsbedarf in der Schweizerischen Siedlungsentwässerung
Projektleitung: M. Maurer, EAWAG, 8600 Dübendorf; (B. Truffer, EAWAG, 6047 Kastanienbaum)
Laufzeit:2005
Ansprechpartner
Beauftragter: {Bernhard Truffer (Tel: 041 349 21 15, e-mail: bernhard.truffer@eawag.ch).}
Max Maurer (Tel. 01 823 53 86, e-mail: max.maurer@eawag.ch).
BUWAL: Sébastien Lehmann (Tel: 031 324 76 94, e-mail: sebastien.lehmann@bafu.admin.ch) und Paul Liechti (Tel: 031 322 93 63, e-mail: paul.liechti@bafu.admin.ch).
Zusammenfassung
Trotz des vergleichsweise hohen Entwicklungsniveaus der Schweizerischen Siedlungsentwässerung ergibt sich für eine nachhaltige Siedlungsentwässerung ein hoher Investitionsbedarf. Für eine strategische Investitionsplanung in der Schweiz fehlt jedoch eine abgesicherte Datengrundlage zum Zustand der Abwasserinfrastruktur, zur Kostensituation und zum Investitionsbedarf. Die Erstellung einer solchen Datenbasis erscheint besonders schwierig, da raumspezifische Konstellationen zu berücksichtigen, da sich die Kosten- und Investitionsprobleme je nach Siedlungsstruktur, Organisationsmodell und anderen Faktoren stark voneinander unterscheiden.
Ziel dieses Projekts ist es daher, die konzeptionellen Grundlagen zu schaffen, um die Kostensituation, den Zustand der Infrastruktur und den Investitionsbedarf in der schweizerischen Siedlungsentwässerung systematisch zu analysieren. Zu diesem Zweck wird die Gesamtheit der Schweizer Siedlungsentwässerung in verschiedene Raumtypen eingeteilt, die mit ihren spezifischen Kosten- und Investitionsproblemen sowie spezifischen Entwicklungspotenzialen empirisch untersucht und beschrieben werden. Aufbauend auf diese konzeptionelle und empirische Arbeit wird ein fundiertes Untersuchungskonzept für eine repräsentative Umfrage in der Schweizerischen Siedlungsentwässerung entwickelt.
Projekt 7
Verringerung der Schadstoffbelastung durch Pharmaka mittels Urinseparierung und ökotoxikologische Relevanz
Projektleitung: J. Lienert, EAWAG, 8600 Dübendorf
Laufzeit: 2005-2006
Ansprechpartner
Beauftragte: Judit Lienert (Tel: 01 823 55 74, e-mail: judit.lienert@eawag.ch).
BUWAL: Paul Liechti (Tel: 031 322 93 63, e-mail: paul.liechti@bafu.admin.ch) und Christoph Studer (Tel: 031 322 68 60, e-mail: christof.studer@bafu.admin.ch).
Zusammenfassung
Pharmazeutika werden in der Regel im menschlichen Organismus so metabolisiert, dass sie leichter ausgeschieden werden können und somit dominieren die Metaboliten mengenmässig die Ausscheidung. Wir wollen mit dieser Literatur- und Modellierungsstudie herausfinden, ob diese Metaboliten im Vergleich zum ursprünglichen Pharmazeutikum auch bezüglich ihrer ökotoxikologischen Wirkung in der aquatischen Umwelt dominieren. Wir schlagen vor, dies mit einer Modellierung des Gefährdungspotenzials abzuschätzen, welche eine Vorhersage der Toxizität von Stoffen und ihren Metaboliten - alleine und in Mischungen - erlaubt. In einem zweiten Teil, einer Stoffflussanalyse, soll der Ausscheidungsweg von Pharmaka via Urin oder Fäkalien quantitativ erfasst werden. Diese Stoffflussanalyse basiert auf einer Literatur- und Datenbankrecherche von etwa 70-100 Wirkstoffen inklusive ihrer Metaboliten. Wo erhältlich, sollen auch Daten zu Verbrauchsmengen der Pharmaka erfasst werden, um eine gesamthafte Abschätzung der Menge und Stoffflüsse zu ermöglichen.
Ziel dieser Studie ist, durch die Synthese von Teil 1 und 2 einen unfassenden Vergleich des ökotoxischen Potenzials verschiedener Pharmaka und ihren Metaboliten in Fäkalien oder Urin zu ermöglichen. Somit kann auch beurteilt werden, wie viel versprechend die Einführung von Urinseparierung bezüglich Mikroverunreinigung in der Umwelt sein könnte. Die hier vorgeschlagene Methode kann ohne weiteres auch auf andere Problemstoffe und Umweltkompartimente ausgedehnt werden.
Projekt 8
Chancen für den Wandel einer regenerativen Abwasserwirtschaft
Projektleitung: P. Hofer und K. Sprecher Ingenieurgemeinschaft GEO Partner AG, 8050 Zürich, M. Wieser und K. Hartmann, Jauslin + Stebler Ingenieure AG, 4132 Muttenz
Laufzeit: 2005-2006
Ansprechpartner
Beauftragter: Kurt Sprecher (Tel: 01 311 27 28).
BUWAL: Sébastien Lehmann (Tel: 031 324 76 94, e-mail: sebastien.lehmann@bafu.admin.ch) und Paul Liechti (Tel: 031 322 93 63, e-mail: paul.liechti@bafu.admin.ch).
Zusammenfassung
Das Projekt will aufzeigen, mit welchen Massnahmen und finanziellen Folgen ein Paradigmenwechsel in der Siedlungsentwässerung, namentlich im Prozess "Transportsysteme", verbunden wäre. Es geht letztlich um die Frage des Nutzens und der Praxistauglichkeit einer neuen Entwässerungsphilosophie im Vergleich zum bestehenden System, wobei auch der Wandel selber machbar sein muss. Die ökonomischen Bewertungen möglicher Abwassertransportsysteme stehen dabei im Vordergrund.
Projekt 9
Umsetzung eines nachhaltigen Siedlungsentwässerungskonzepts am Beispiel der Stadt Winterthur
Projektleitung: P. Hunziker, Gebrüder Hunziker AG Ingenieurunternehmung SIA USIC, 8411 Winterthur
Laufzeit: 2005-2006
Ansprechpartner
Beauftragter: Peter Hunziker (Tel: 052 234 50 15, e-mail: phu@hunzikerwater.ch ) und Ruedi Moser.
BUWAL: Sébastien Lehmann (Tel: 031 324 76 94, e-mail: sebastien.lehmann@bafu.admin.ch) und Paul Liechti (Tel: 031 322 93 63, e-mail: paul.liechti@bafu.admin.ch).
Zusammenfassung
Das Projekt geht stark in die Praxis und behandelt den Aspekt der Umsetzbarkeit und des Nutzens. Am Beispiel der Stadt Winterthur werden verschiedene Varianten zur separaten Fassung und allenfalls Behandlung von hochbelasteten Abwässern untersucht. Dabei erfolgt eine Fokussierung auf ca. 3-5 massgebende Quellen im Einzugsgebiet (z. B. Spitäler, Altersheime, ev. Industrie) jeweils im Vergleich zur totalen Abwasserfracht. Es werden Resultate erarbeitet mit Aussagen zu Kostenfolgen, Auswirkungen auf die Finanzierung der Abwasserentsorgung, Umsetzbarkeit, Auswirkungen und Eingliederungen der Massnahmen auf Unterhalts- und Instandsetzungsplanung von öffentlichen und privaten Bauten. Aufwand und Nutzen der Massnahmen zur Elimination von Mikroverunreinigungen werden anhand von 2-3 ausgewählter unterschiedlicher Stoffgruppen abgeschätzt.
Aufgrund der Forschungsresultate sind Aussagen über Kosten und Nutzen eines neuen Siedlungsentwässerungskonzeptes möglich, welches in einer ersten Etappe massgebende Quellen separat erfasst und behandelt.
Der Begriff Umsetzbarkeit beinhaltet neben der Verfügbarkeit geeigneter Technologie die anfallenden Investitionskosten, den Umbaubedarf und den notwendigen Zeithorizont. Die erarbeiteten Grundlagen bieten ein Argumentarium bei der unumgänglichen Diskussion bezüglich ökologisch und ökonomisch verträglichen Einleitbedingungen und Grenzwerten für Schadstoffgruppen.