Persistente, hydrophile Marker für den Nachweis von häuslichen Abwässern in Oberflächengewässern

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: F431-1337

Schlüsselwörter (Deutsch)

Ökosysteme

Fremdstoffe

Mikroorganismen

Gewässer

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Natürliche Gewässer erfüllen eine Vielzahl von Funktionen. Sie dienen als wertvolle Ökosysteme, Trinkwasserressourcen und Wasserreservoire für die landwirtschaftliche Bewässerung, werden aber auch zu Erholungszwecken genutzt und sind daher in hohem Masse schützenswert. Durch verschiedene private, gewerbliche, industrielle und landwirtschaftliche Aktivitäten gelangen jedoch regelmässig Fremdstoffe und pathogene Mikroorganismen in die Gewässer.

Häusliche Abwässer beispielsweise können sowohl Oberflächengewässer wie auch Grundwasser beeinträchtigen. Eine kontinuierliche Belastung von Oberflächengewässern erfolgt durch die Einleitung "gereinigter" Abwässer aus kommunalen Abwasserreinigungsanlagen. Bei starken Niederschlägen gelangen zudem ungereinigte Abwässer aus Regenüberläufen und Regenbecken in die Vorfluter. Grundwasser andererseits kann durch lecke Kanalisa­tionsleitungen oder durch Infiltration von Fliessgewässern belastet werden. In diesem Kontext sind folgende Fragen im Zusammenhang mit Minimierung des Eintrags von Schadstoffen relevant:

· Wie können Verunreinigungen durch häusliche Abwässer von Verunreinigungen aus anderen Quellen (Industrie, Landwirtschaft, Verkehr, etc.) unterschieden werden?

· Wie kann die Belastung von Oberflächengewässern und von Grundwasser durch häusliche Abwässer quantifiziert werden?

· Wie wichtig sind direkte Einträge von ungereinigten Abwässern aus Regenüberläufen und Regenbecken (Hochwasserentlastungen) in Oberflächengewässer?

Hilfreich für die Beantwortung dieser Fragen sind sogenannte Indikatoren oder Marker, die repräsentativ für häusliche Abwässer sind. Häufig werden Fäkalbakterien als Indikatoren verwendet, deren Zuverlässigkeit aber vermehrt in Frage gestellt wird. Gründe hierfür sind die kurze und variable Lebensdauer der Bakterien und ihre nicht ausschliessliche Spezifität für häusliche Abwässer. Alternativ zu biologischen Indikatoren werden vermehrt anthropogene, chemische Markersubstanzen diskutiert.

Dieses Projekt ist eingebettet sowohl in die Strategie der Abteilung Stoffe, Boden, Biotechnologie, welche die Früherkennung von Kontaminationen in der Umwelt umfasst, wie in die Strategie der Abteilung Wasser welche sich im Projekt Strategie MikroPoll mit anthropogenen Mikroverunreinigungen, welche vor allem aus Kläranlagenabläufen stammen befasst.

Projektziele (Deutsch)

Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist die Suche nach einem hydrophilen, persistenten Marker, welcher den Belastungsgrad von Oberflächengewässern und auch von Grundwasser nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ anzeigt. Ein solcher Marker vervollständigt ein bereits vorhandenes Set von Markerverbindungen (NTA, EDTA [nicht spezifisch genug], Koffein [wird langsam abgebaut], Bor [Analysemethode nicht ausreichend empfindlich]), womit eine Art Toolbox für die Beantwortung verschiedenster Fragen zur Verfügung steht.

Folgende Leistungen sollen erbracht und folgende Ziele sollen erreicht werden:

· Literaturrecherche und Auswahl potenzieller persistenter, hydrophiler Marker

Aktualisierung einer im Frühling 2001 erstellten Literaturübersicht. Anschliessend wird eine Auswahl von hydrophilen, persistenten Verbindungen getroffen. Zentrale Kriterien für die Auswahl sind nebst den chemisch-physikalischen Eigenschaften die Herkunftsspezifität, ein gleichmässiger Eintrag in die Gewässer und die analytische Erfassbarkeit.

· Entwicklung/Anpassung analytischer Methoden zur Bestimmung ausgewählter Marker in häuslichem Abwasser und in natürlichen Gewässern

Entwicklung einer hinreichend empfindlichen analytische Methode, die es erlaubt, den/die ausgewählten Marker sowohl in Abwasser wie auch in Oberflächengewässern und Grundwasser erfassen zu können. Für hydrophile Verbindungen bietet sich primär LC-MS-MS an (Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie).

· Eliminationsverhalten in Kläranlagen: Analyse von flussproportionalen Proben aus dem Zulauf resp. Ablauf verschiedener Kläranlagen, allenfalls ergänzt durch Belebtschlamm­inkubationen

· Monitoring in Schweizer Seen: Validierung der Eignung des/der Marker(s)

Wird die Verbindung in Abwasserreinigungsanlagen nicht biologisch abgebaut, kann dieses auch für natürliche Gewässer angenommen werden. Hingegen muss mit geeigneten Experimenten im Labor gezeigt werden, dass der Marker nicht durch andere Abbauprozesse (chemischer oder photochemischer Abbau) eliminiert wird.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Ist abgeschlossen