Mittwoch, Januar 27, 2021
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Meldungen zur Spurenstoff-Elimination

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Januar 2021
ARA Glarnerland/CH: Pilotversuch
Mikroverunreinigungen.de im neuen Layout von Hydro-Ingenieure übernommen
Elimination von Spurenstoffen durch granulierte Aktivkohle-Filtration (GAK)
Umweltminister fordern Förderung der 4. Reinigungsstufe
Inbetriebnahme der ersten Ozonung in der Westschweiz auf der ARA Porrentruy
ARA-Ausbau Schweden
MS2field: Mikroverunreinigungen mobil messen

 


ARA Glarnerland/CH: Pilotversuch

Die knapp 4-jährigen Pilot- und volltechnischen Versuche auf der ARA Glarnerland wurden diesen Frühling beendet. Nebst Unter-suchungen zur GAK Filtration und der Verfahrenskombination GAK mit Teilozonung in einer ersten Phase, wurde in einer zweiten Phase auch die Kombination GAK mit zusätzlicher PAK-Dosierung eingehend untersucht. Der Schlussbericht ist hier verfügbar.

https://micropoll.ch/Mediathek/newsletter-n17/

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Mikroverunreinigungen.de im neuen Layout von Hydro-Ingenieure übernommen

Eine über viele Jahre gewachsene Wissensplattform des AOL verfolgte das Ziel, kurze und kompakte Informationen u.a. zu den Betriebserfahrungen des erfolgreichen Einsatz von granulierter Aktivkohle der Fachwelt zur Verfügung zu stellen.

Als Ergänzung oder Alternative zu den Schweizer- oder deutschen Infoforen zeigten die Klicks auf die Videos der Homepage, wie wichtig der Erfahrungsaustauch zu betrieblichen Fragestellungen ist (www.micropoll.ch; www.koms-bw.de). Diese Erfahrungen des AOL wurden um aktuelle Projektvorstellungen und Fachvorträge der Hydro-Ingenieure zum Thema der 4. Reinigungsstufe ergänzt und in ein neues Layout überführt. Wir freuen uns, Ihnen die Ergebnisse unter www.mikroverunreinigungen.de/ vorzustellen und wünschen viel Spaß. So gesehen ist „fast“ alles beim Alten geblieben, der Wissensaufbau und -transfer zum Thema Spurenstoffe und deren Elimination aus dem Abwasser war und bleibt das Hauptanliegen.

Bei weiteren Fragen stehen Ihnen gerne Frau Dr.-Ing. Sarah Zydorczyk und Dipl.-Ing. Klaus Alt unter 0211 4499118 / 0211 4499155 gerne zur Verfügung.

http://www.hydro-ingenieure.de/mikroverunreinigungen-de

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Elimination von Spurenstoffen durch granulierte Aktivkohle-Filtration (GAK)

Grosstechnische Untersuchungen auf der ARA Furt, Bülach

Zielsetzung und Aufgabenstellung
Um die GAK-Filtration und die Kombination von GAK-Filtration mit vorgeschalteter Ozonung mit anderen Verfahren vergleichen zu können, wurde das Projekt auf der ARA Furt in Bülach lanciert. Durch die breite Unterstützung vieler Partner wie kantonalen Umweltämtern, verschiedener ARA-Betreiber bzw. Wasserwirtschaftsverbände wie auch der Industrie und Beratungsbüros im Bereich Abwasser wurde das Projekt organisiert und finanziert.

Der Lead zur Organisation und Durchführung hatte die Eawag. Ganz bewusst wurde das Projekt bzw. dessen Verlauf anhand der Ergebnisse und Erfahrungen weiterentwickelt. Neuen Projekterkenntnissen wurden mit neuen Fragestellungen Rechnung getragen und mit einer Vielzahl von weiteren Experimenten untersucht. Ein Beispiel hierfür ist die Erkenntnis, dass die hydraulische Aufenthaltszeit des Abwassers bzw. dessen Kontaktzeit mit der Aktivkohle zentral für die Effizienz des Verfahrens ist. Aber es wurden auch praxisorientierten Fragestellungen nachgegangen wie z.B.: Ist eine Reaktivierung von mit kommunalem Abwasser beladene GAK mit hoher Standzeit möglich und ist dies auch in der Schweiz machbar?

In der Phase 1 des Projektes (siehe dazu Abschnitt 4.4) wurden erste Erfahrungen im Umbau von Sandfilterzellen in GAK-Filterzellen gewonnen und erste Betriebserfahrungen mit den GAK-Filterzellen erworben. Die zeitliche Entwicklung des Rückhalts von organischem Kohlenstoff und von Mikroverunreinigungen in den GAKFilterzellen wurde analysiert und die Einflussfaktoren auf die Elimination identifiziert. In der Phase 2 wurde zusätzlich eine Teil-Ozonung vorgeschaltet, um diese Verfahrenskombination mit der reinen GAK-Filtration zu vergleichen (siehe dazu Abschnitt 5.2). Verschiedene Ozondosierungsstrategien wurden angewandt. Auch wurde die geringstmögliche Ozondosis zum Erreichen des Qualitätsziels in einer Vollozonung durch stufenweise Erhöhung der Ozondosis identifiziert. Die MVElimination der reaktivierten GAK wurde ebenfalls untersucht. In Abschnitt 4 werden die einzelnen Fragestellungen und die entsprechenden Einzeluntersuchungen im Detail aufgeführt.

https://micropoll.ch/ 

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Umweltminister fordern Förderung der 4. Reinigungsstufe

Wenn die Nachrüstung von Kläranlagen mit einer 4. Reinigungsstufe sinnvoll ist, soll diese finanziell gefördert werden. Auf diese Position haben sich die Umweltminister der Länder Mitte November auf der 95. Umweltministerkonferenz (UMK) verständigt. Die Umweltminister fordern den Bund auf, zu prüfen, mit welchen Mitteln und in welcher Form ein „Nationales Gewässerschutzprogramm” zur finanziellen Förderung durch die EU oder durch den Bund ermöglicht werden kann. Gleichzeitig betonen die Umweltminister, dass eine 4. Reinigungsstufe nicht die ausschließliche Lösung sein kann. Die UMK bittet den Bund, die im Spurenstoffdialog abgeleiteten Maßnahmen zur Vermeidung des Eintrages von Mikroschadstoffen in die Umwelt an der Quelle zu intensivieren. Beispielhaft führt die UMK die Zulassung, Herstellung, Anwendung von Arzneimitteln sowie die fachgerechte Entsorgung von Altmedikamenten an. Auch die Hersteller von Stoffen sollen gebeten werden, ihren Beitrag zu leisten. Aber auch die Wasserwirtschaft ist gefordert. Bei der Ausgestaltung eines Nationalen Gewässerschutzprogrammes soll auch berücksichtigt werden, inwieweit hydromorphologische Maßnahmen die Resilienz der Gewässer verbessern können. Eine Ausweitung auf alle Maßnahmen der Wasserrahmenrichtlinie wäre sehr zu begrüßen, heißt es dazu abschließend im UMK-Beschluss.

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Inbetriebnahme der ersten Ozonung in der Westschweiz auf der ARA Porrentruy

Die ARA des Verbands « Syndicat inter-communal pour l’épuration des eaux de Porrentruy et environs » (SEPE, 25’000 EW) hat im Juni 2020 eine neue Reinigungsstufe zur Spurenstoffelimination in Betrieb genommen. Sie ist die erste ARA in der Westschweiz mit einer Ozonung und anschliessender Filtration Die neue Reinigungsstufe ist auf einen Durchfluss von 300 l/s und eine Ozonmenge von 4 kgO3/h dimensioniert. Sie besteht aus einem Ozonreaktor mit einem Volumen von 170 m3 und 4 Filterzellen mit einer Fläche von 27 m2.

Ein ausgeklügeltes hydraulisches Konzept ermöglicht den Betrieb im Freispiegel trotz dem geringen verfügbaren Höhenunterschied. Die Ozonung konnte wie geplant und innerhalb des Budgets umgesetzt werden. Sie kann stabil betrieben werden und ein Reinigungseffekt über 80% wird erreicht. Momentan laufen diverse Tests um die Anlage zu optimieren. Eine aktuelle Übersicht zur Umsetzung der Spurenstoffelimination auf ARA finden Sie hier ARA Ausbau – VSA Micropoll

Quelle: https://micropoll.ch/Mediathek/newsletter-n17/

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ARA-Ausbau Schweden

In Schweden sind bereits mehrere Reinigungsstufen zur Spurenstoffelimination in Betrieb: Linköping (Ozonung), Simrishamn (Ozonung + GAK-Filtration) und Degeberga (GAK-Filtration für 2’000 EW). Bald wird in Kivik eine GAK-Filtration für 7’500 EW in Betrieb genommen. Auf dieser Karte sind zudem die Spurenstoff-Projekte dargestellt, die im Bau sind (blau markiert) und für welche Vorstudien erstellt wurden (rot markiert).

https://micropoll.ch/Mediathek/newsletter-n17/

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MS2field: Mikroverunreinigungen mobil messen

Konzentrationsspitzen von Pestiziden können von grosser biologischer und regulatorischer Bedeutung sein, werden aber selten und nur mit hohem Aufwand erfasst. Die neue MS2field-Plattform ist eine der ersten mobilen Messinfrastrukturen, die kontinuierliche und zeitlich hochaufgelöste Messungen von Mikroverunreinigungen in umweltrelevanten Konzentrationen im Feld erlaubt. Wie vielfältig Konzentrationsdynamiken von Pestiziden sein können und in welchem Ausmass Spitzenkonzentrationen mit konventionellen Probenahme- und Messtechniken bisher unterschätzt wurden, macht eine Messkampagne in einem landwirtschaftlich stark geprägten Bach sichtbar.

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Die Oberflächengewässer der Schweiz werden durch eine Vielzahl von organischen Spurenstoffen belastet. Diese Stoffe gelangen aus Siedlungen [1], Industrie und Gewerbe [2] oder aus der Landwirtschaft [3] durch unterschiedliche Transportpfade in die Gewässer. Die quantitative Erfassung dieser Stoffe erfordert eine grosse analytische Breite und Spezifität der Methoden sowie genügend hohe Sensitivität. Um Substanzeinträge in die Umwelt zu erfassen, müssen nicht nur arbeitsaufwendige Probenahmen- und Transporte ins Labor organisiert, sondern auch kostenintensive Labormessungen mit hochmodernen Massenspektrometern durchgeführt werden. Dies führt dazu, dass die Anzahl analysierbarer Proben und damit die zeitliche Auflösung von Messreihen begrenzt ist. Zudem vergehen oft Wochen bis Monate von der Probenahme bis zum Vorliegen der Endergebnisse.
Diese Limitierungen sind sowohl für die Praxis wie die Forschung oft unbefriedigend. Die Konzentrationen unterliegen je nach Quelle und Eintragsweg zum Teil starken zeitlichen Schwankungen. Ökologisch bedeutsame Spitzenkonzentrationen sind deshalb mit traditionellen Probenahme- und Analyseverfahren kaum erfassbar. Eine ungenügende zeitliche Auflösung macht auch eine Unterscheidung von verschiedenen Eintragspfaden oft unmöglich. Die lange Zeitspanne zwischen Probenahme und Vorliegen der Ergebnisse verhindert ausserdem eine zeitnahe Reaktion auf sich schnell ändernde Belastungssituationen.
Um solche Einschränkungen zu überwinden, wurde an der Eawag die mobile, autonome Messplattform MS2field ent­wickelt. Sie erlaubt es, zeitlich hochaufgelöste Messungen von Spurenstoffen vor Ort durchzuführen und Ergebnisse automatisch sofort zur Verfügung zu stellen. In diesem Artikel wird das System vorgestellt und die bisherigen Messkampagnen erläutert. Anhand eines Beispiels wird zudem das Potenzial von MS2field illustriert.

MS2Field: Komponenten und Funktionsweise
MS2field ist eine mobile Messplattform, installiert in einem Autoanhänger und aufstellbar an jedem Messstandort mit Anfahrtsmöglichkeit und Stromnetzanschluss. Im Anhänger sind ein Wasserentnahme- mit integriertem Filtrationssystem sowie ein hochauflösendes Massenspektrometer mit einem vorgeschalteten Flüssigchromatografen inklusive eines Probenanreicherungsmoduls eingebaut (Fig. 1).
Das Probenahmesystem pumpt kontinuierlich ca. 10 l/min Wasser aus dem Gewässer. Alle 20 Minuten wird die Filtration durch ein Ventil aktiviert, und 0,75 ml Probenfiltrat werden nach Zugabe der isotopenmarkierten internen Standards in die Dosiereinheit transportiert. Die Anreicherung geschieht nach Dosierung der Probe auf ein Festphasenextraktionssystem. Die angereicherten Stoffe werden anschliessend chromatografisch getrennt, bevor sie mit dem hochauflösenden Massenspektrometer (Orbitrap-Technologie) gemessen werden. Nach Abschluss der Messung werden die Daten automatisch in wenigen Minuten ausgewertet und verschlüsselt via Mobilfunknetz auf einen Datenserver übermittelt. Die Substanzkonzentrationen können per Browser in Echtzeit verfolgt werden [4].
Mit einer Klimaanlage und Sensoren werden Temperatur und Luftfeuchtigkeit kontrolliert und eingestellt. Webkameras mit Bewegungssensoren melden unvorhergesehene Eingriffe ins System und lassen eine visuelle Kontrolle per Remoteverbindung zu. Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) überwacht und kontrolliert die Geräte. Im Fall von Rauch, Wasser auf dem Boden oder Überhitzen des Filtersystems werden die Geräte automatisch abgestellt und eine Warnmeldung via SMS verschickt [4].
Die manuelle Probenahme, Aufbereitung und Messung im Labor werden mit MS2field überflüssig. Die Installation vor Ort dauert etwa zwei Tage, danach sind lediglich einmal pro Woche Kontrolle und Wartung des Systems notwendig [4].

Vor-Ort-Messung– Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
Zeitlich hochfrequente Messungen organischer Mikroverunreinigungen in Gewässern waren bisher wegen des extrem hohen Probenahme- und Analysenaufwands nur über kurze Zeitspannen möglich. Mit dem vollständig automatisierten Mess- und Auswerteablauf von MS2field wird diese Limitierung aufgehoben. Auch weitere Nachteile konventioneller Probenahmestrategien können mit den Vor-Ort-Messungen umgangen werden.
Bisher war zur Erfassung von organischen Mikroverunreinigungen eine manuelle Entnahme oder eine automatisierte Sammlung durch Autosampler nötig. Bei einer manuellen Probenahme ist nicht nur der Kosten- und Zeitaufwand für Anfahrt, Entnahme und Transport zu beachten, sondern auch die Schwierigkeit, Feldkampagnen ausserhalb der regulären Arbeitszeit zu realisieren. Autosampler sind dagegen hinsichtlich der Probenanzahl limitiert.
Der vermutlich gravierendste Nachteil liegt jedoch darin, dass häufig mehrere Tage von der Entnahme bis zur Analyse im Labor vergehen und die Proben zudem teilweise für Wochen oder Monate zwischengelagert werden. Während dieser Zeit besteht insbesondere für leicht abbaubare Substanzen die Gefahr, dass es aufgrund von Abbauprozessen zu Minderbefunden in den Proben kommt, was wiederum Fehlinterpretationen zur Folge hat. Der zeitliche Versatz zwischen Probenahme und Vorliegen des Analysenwertes verhindert ausserdem eine zeitnahe Reaktion auf eventuell kritische Substanzbefunde im Gewässer.
Vorort-Messungen zur Gewässerüberwachung werden deshalb zwar bereits seit langem durchgeführt, dies allerdings nur mit einfachen Sensorsystemen. Aufwendigere Analysengeräte wie Massenspektrometer sind bisher für den mobilen Feldeinsatz kaum verfügbar.
Im MS2field wird ein hochauflösendes Massenspektrometer verwendet. Dieses ermöglicht die Detektion und Quantifizierung einer nahezu unbeschränkten Anzahl Substanzen und erlaubt zudem eine retrospektive Analyse von bekannten sowie unbekannten Substanzsignalen aus dem digitalen Messdatenarchiv [5]. Da die Analyse direkt nach der Probenahme erfolgt, werden auch potenzielle Fehler wie Verwechslung oder Kontamination der Proben eliminiert.
Um die Leistungsfähigkeit des Systems im Feld bei verschiedenen Anwendungen zu evaluieren, wurde MS2field 2019 in drei Messkampagnen an folgenden Standorten getestet: fünf Wochen im Zu- und Ablauf der Kläranlage Fehraltorf-Russikon, fünf Wochen in einem kleinen Fliessgewässer in einem landwirtschaftlich stark genutzten Gebiet und sieben Wochen im Grenzfluss Doubs.

Abwasser – Abbild der Gesellschaft
Von Mitte Februar bis Anfang April wurden an der Kläranlage Fehraltorf-Russikon zuerst Messungen im Rohabwasserzulauf direkt nach dem Sandfilter (zwei Wochen) und anschliessend für drei Wochen im Ablauf des Nachklärbeckens durchgeführt.
Durch die 20-minütigen Messintervalle konnten erstmals Dynamiken von Mikroverunreinigungen im Abwasser sichtbar gemacht werden, die bisher nur teilweise erahnt werden konnten. Obwohl es sich um ein relativ kleines Einzugsgebiet handelt und man darum grosse kurzfristige Schwankungen erwarten würde, konnten für häufig eingenommene Arzneimittel überraschend systematische Tagesgänge beobachtet werden. Der Blutdrucksenker Candesartan ist ein gutes Beispiel dafür (Fig. 2). Die berechneten Frachten entsprechen rund 100 typischen täglichen Dosen. Im Gegensatz dazu traten bei dem Antibiotikum Clarithromycin in einer Woche nur wenige einzelne Peaks auf. Diese könnten einzelnen WC-Spülungen von wenigen Patienten entsprechen und wären in Sammelproben wegen Verdünnung nicht nachweisbar gewesen (nicht abgebildet).
Zwei weitere interessante Beispiele sind das Herbizid Mecoprop und das Biozid Diuron. Beide werden ihrer Verwendung wegen vor allem bei Regenwetter erwartet. Dies trifft für Mecoprop zu, das in Bitumenbahnen auf Flachdächern als Durchwurzelungsschutz eingesetzt wird [6] (Fig. 2): Ein wesentlicher Peak trat kurz nach dem Beginn des einzigen Regenereignisses in der Messperiode auf. Erhöhte Diuronkonzentrationen wurden hingegen ausschliesslich an Werktagen beobachtet, was eher auf eine industrielle Verwendung hindeutet.

Fluss – Einfluss des Karstes?
Von Ende August bis Anfang Oktober 2019 wurden organische Mikroverunreinigungen im Doubs bei Saint-Ursanne gemessen. Der Fluss fliesst im Jura durch Karstgebiet. Inwieweit das komplexe karsthydrologische Abflussregime die Gewässerqualität des Doubs beeinflusst, ist bisher wenig bekannt [7, 8]. Starkregenereignisse, Gewitter und Schneeschmelze können im Karst zu einem schnellen Abtrag von Nährstoffen und Pflanzenschutzmitteln von den landwirtschaftlichen Nutzflächen ins Gewässer führen. Daneben gelangen auch mit dem gereinigten Abwasser aus Kläranlagen Schadstoffe in den Doubs. Bei bisherigen Untersuchungen wurden keine erhöhten Konzentrationen von Mikroverunreinigungen festgestellt. Allerdings basierten alle bisherigen Messkampagnen auf Wochenmischproben und waren damit nicht geeignet, kurzzeitige Konzentrationsspitzen zu erfassen.
Mit MS2field wurden 17 gebietsspezifische Pflanzenschutzmittel sowie typische abwasserstämmige Substanzen kontinuierlich über Wochen hinweg gemessen. Figur 3 demonstriert die Zuverlässigkeit der Daten über eine solche längere Messperiode: Die Wiederfindungsrate des Blutdrucksenkers Candesartan lag in allen aufdotierten Doubs-Proben über sieben Wochen hinweg zwischen 80 und 120%.
Während der Messperiode traten keine kurzzeitigen Konzentrationsspitzen der untersuchten Stoffe im Doubs auf [9]. Abwasserstämmige Mikroverunreinigungen wiesen stabile Konzentrationsverläufe auf, wie die Messungen von Candesartan demonstrieren (Fig. 3): Die Konzentration lag über den gesamten Messzeitraum zwischen 15 und 30 ng/l. Dagegen wurden selbst während Regen­ereignissen keine der untersuchten Pflanzenschutzmittel nachgewiesen. Folglich schien im Untersuchungszeitraum der Einfluss von schnellen Oberflächeneinträgen aus landwirtschaftlichen Flächen auf die Gewässerqualität gering zu sein.

Spitzenkonzentrationen im landwirtschaftlichen Bach 
Der untersuchte Bach entwässert ein kleines, landwirtschaftlich stark genutztes Einzugsgebiet. Frühere Messkampagnen hatten hier bereits eine hohe Pestizidbelastung dokumentiert [3, 10]. Da der Bach zudem im Rahmen des NAWA-Trend-
Programms untersucht wurde, bot sich eine gleichzeitige Messkampagne mit MS2field an. Diese Konstellation erlaubte einerseits einen direkten Vergleich mit dem etablierten Probe- und Analysevorgehen, andererseits konnten die Messwerte auch mit früheren Daten in Bezug gesetzt und das Verständnis für Quellen und Eintragspfade im Gebiet weiter verbessert werden.
Die Messkampagne wurde von Ende Mai bis Anfang Juli 2019 durchgeführt. Dabei wurden circa 3000 Proben gemessen und der Konzentrationsverlauf von etwa 30 Pflanzenschutzmitteln in Echtzeit auf dem Dashboard visualisiert (Fig. 1, rechts).
Anschliessend an die automatisierte Auswertung wurden aus den Analysedaten 60 weitere Substanzen vertieft untersucht. Von diesen wurden 32 während des Messzeitraums in dem Bach nachgewiesen. Die Wiederfindungsrate aller detektierten Substanzen lag in 75% der Fälle zwischen 70 und 130% (80% bei Substanzen mit eigenem isotopenmarkiertem Standard), was die hohe Genauigkeit und Präzision der MS2field-Messungen bestätigt. Da im Rahmen von NAWA Trend parallel zu den MS2field-Messungen vom Kanton 3,5-Tages-Mischproben gesammelt und untersucht wurden, konnte ein direkter Vergleich der beiden Messdatenreihen durchgeführt werden. Trotz unterschiedlicher Probenahmestrategie und Messtechnik stimmten die Konzentrationen für alle untersuchten Substanzen in beiden Datensätzen sehr gut überein, was die Zuverlässigkeit der mit MS2field erzeugten Daten ein weiteres Mal bestätigte.

Veränderte ökotoxikologische Bewertung von Konzentrationsspitzen 
Im April 2020 wurden für 19 Pestizide und 3 Arzneimittel substanzspezifische chronische und akute numerische Anforderungen in der Gewässerschutzverordnung (GSchV) verankert. Die akuten Anforderungswerte (AQK) dürfen zu keinem Zeitpunkt im Gewässer überschritten werden, um so aquatische Organismen vor akut toxischen Schädigungen zu schützen. Diese Vorgaben werden im Rahmen von NAWA Trend mit 3,5-Tages-Mischproben überprüft.
Inwieweit sich die Bewertung der Gewässerqualität nach den Kriterien der GSchV für akut toxische Schädigungen verändert, wenn statt dieser 3,5-Tages-Mischproben zeitlich hochaufgelöste Messungen herangezogen werden, kann an den Konzentrationsmessungen des Insektizids Thiacloprid im untersuchten Bach gezeigt werden. Thiacloprid schwankte über den gesamten Messzeitraum sehr stark (Fig. 4). Die Konzentration veränderte sich innerhalb weniger Stunden und Tage um mehrere Grössenordnungen, und das AQK von 80 ng/l wurde häufig um ein Vielfaches (bis zu 30-fach) überschritten. Demgegenüber wird das AQK kaum oder nicht überschritten, wenn für die Beurteilung 3,5-Tages-Mischproben genutzt werden. Kurzzeitige Maximalkonzentrationen werden in den Mischproben während des Sammelzeitraums verdünnt, womit es zu einer deutlichen Unterschätzung des akuten Risikos kommt.
Auch bei anderen Pestiziden kam es zu einer Unterschätzung dieses Risikos durch 3,5-Tages-Mischproben. In Figur 5 sind Unterschätzungsfaktoren für mehrere Substanzen, die während des Untersuchungszeitraums im Bach detektiert wurden, dargestellt (s. Box). Abhängig vom Pestizid und der damit verbundenen Konzentrationsdynamik sowie der Detektionsfrequenz übertrafen im Extremfall die maximalen Höchstkonzentrationen der 20-minütigen Messung den Konzentrationsmittelwert in einer 3,5-Tages-Mischprobe bis um das 170-Fache.
Das Erfassen von Spitzenkonzentrationen ist für eine ökotoxikologische Bewertung relevant. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei einigen Pestiziden kurze Expositionsspitzen von weniger als einer Stunde schon negative Auswirkungen auf aquatische Organismen haben können [11]. Weiterhin kann bei wiederholtem Auftreten von Spitzenkonzentrationen eine zweite, gleich hohe Konzentration grössere Auswirkungen haben als die erste, da sich die Organismen in der Zwischenzeit noch nicht erholen konnten [12]. Dieses Risiko wird in Mischproben übersehen, kann mit den zeitlich hochaufgelösten MS2field-Messungen aber abgedeckt werden.

Identifikation von Stoffquellen und Eintragspfaden
Die zeitlich hochaufgelösten Messreihen im untersuchten Bach zeigen unterschiedliche Dynamiken der detektierten Pestizide. Zusammen mit Informationen zu Niederschlag, Wasserstand und Windstärke kann zurückverfolgt werden, durch welche Prozesse die Substanzen in den Bach gelangt sind.
Pestizide können durch Regenereignisse von den Feldern in Oberflächengewässer ausgewaschen werden. Dieser Prozess ist für die meisten Pflanzenschutzmittel der Haupteintragsweg in den hier untersuchten Bach. Figur 6 zeigt, dass die Konzentrationsspitzen von Dimethenamid mit erhöhtem Wasserstand zusammenfallen. Allerdings wurden auch in Trockenzeiten zwei Konzentrationsspitzen des Herbizids erfasst (26. Juni und 6. Juli). Diese könnten darauf hinweisen, dass hochkonzentrierte Spritzmittelreste durch unsachgemässe Handhabung oder beim Waschen der Spritzgeräte in den Bach gelangt sind. Möglicherweise wurde die Substanz aber auch während der Applikation durch Abdrift von Spritzlösung in das Gewässer eingetragen.

Ausblick
Mit den Fähigkeiten der MS2field-Messplattform eröffnen sich mannigfaltige Einsatzmöglichkeiten im Bereich des Abwassermanagements und des Gewässermonitorings. So können neue Informationen zum Eintrag und zur Elimination von Haushalts- und Industriechemikalien bei der Abwasserreinigung gewonnen werden. Ebenso eignet sich MS2field für die Erfassung von Konzentrations- und Eintragsdynamiken von Pflanzenschutzmitteln und Abbauprodukten in Flüssen und Bächen. Dieses Wissen verschafft ein vertieftes Verständnis zu Transportprozessen und Eintragspfaden. Daraus können zielgerichtet wirksame Vermeidungsmassnahmen abgeleitet werden.
Weitere mögliche Anwendungsmöglichkeiten sind Kontrolle und Optimierung der Reinigungsleistung der vierten Reinigungsstufe (Ozon, Aktivkohle) in Kläranlagen. Das plötzliche Auftreten von toxischen Substanzen in Gewässern, welche zur Trinkwassergewinnung verwendet werden, könnte in Echtzeit verfolgt und zur Alarmierung herangezogen werden. Auch eine Langzeitüberwachung von Gewässern hinsichtlich gesetzlicher Anforderungen bei variierenden hydrologischen Verhältnissen ist machbar.
Darüber hinaus erlaubt die kontinuierliche Erfassung der Konzentrationsverläufe für eine sehr breite Pflanzenschutzmittelpalette eine realistischere Beurteilung der toxikologischen Belastung von aquatischen Organismen. In Zusammenarbeit mit Toxikologen könnten daher Modelle ausgearbeitet werden, welche die aquatische Toxizität realitätsnaher darstellen.
Die neuen Möglichkeiten, die MS2field bietet, werden demnächst verschiedene praxisorientierte Projekte ermöglichen. So wird die Plattform eingesetzt, um die Pestizidbelastung in dynamischen Karstgebieten zu untersuchen, die Spurenstoffdynamik von Mischabwasserentlastungen besser zu verstehen und die Einleitung von Industrieabwässern zu analysieren.
Potenzial, um die Leistungsfähigkeit und den Einsatzbereich von MS2field weiter auszubauen, ist vorhanden. So bestehen Möglichkeiten, die Messfrequenz zu erhöhen oder mittels parallel arbeitender Probenaufbereitungsmodule mehrere Stellen – zum Beispiel den Zu- und Ablauf einer Kläranlage – gleichzeitig zu messen. Zudem könnten Energieverbrauch und Grösse der Plattform reduziert werden, um den Einsatz des Geräts noch flexibler zu gestalten.

https://www.aquaetgas.ch/wasser/gew%C3%A4sser/20201012_ag12_ms2field-mikroverunreinigungen-mobil-messen/

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