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Die häufigsten Fragen zum TOC beantwortet

Shimadzu-laborwelt: Die häufigsten Fragen zum TOC beantwortet
Was ist der TOC?

Der TOC ist ein Summenparameter in der chemischen Analyse. In einem Analysenwert wird die gesamte Konzentration des aus organischen Verbindungen stammenden Kohlenstoffs angegeben. „TOC“ ist die Abkürzung für „total organic carbon“ (gesamt organischer Kohlenstoff).

Was ist ein Summenparameter?
In einem Summenparameter werden verschiedene Verbindungen einer Stoffgruppe oder Verbindungen mit gleichen Eigenschaften als Summe (ein Analysenwert) gemeinsam erfasst.

Worin wird der TOC bestimmt?
Der TOC wird in Flüssigkeiten, vornehmlich im Wasser bestimmt, aber auch in verschiedenen Feststoffen, wie Böden oder Abfällen. Er gilt als Maß der Verunreinigung durch organische Komponenten in der jeweiligen Matrix.

Wie wird der TOC bestimmt?
Grundsätzlich gilt: die organischen Verbindungen werden zu Kohlenstoffdioxid oxidiert und das entstehende CO2 mit einem geeigneten Detektor erfasst. Es haben sich zwei verschiedene Oxidationstechniken durchgesetzt: die nasschemische UV-Oxidation und die katalytische Verbrennungsoxidation. Neben den unterschiedlichen Oxidationstechniken gibt es 3 verschiedene TOC-Bestimmungsmethoden: Differenzmethode, Additionsmethode und die Direktmethode (auch NPOC-Methode genannt).

Wie funktioniert die nasschemische UV-Oxidation?
Bei der nasschemischen UV-Oxidation wird die Probe in einem Reaktor in Anwesenheit von Persulfat-Ionen bei einer erhöhten Temperatur (z.B. 80°C) mit UV-Licht bestrahlt. Dabei entstehen OH-Radikale, die die organischen Substanzen zu CO2 umsetzten.

Wie funktioniert die katalytische Verbrennungsoxidation?
Bei der katalytischen Verbrennungsoxidation wird die Probe in sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei hohen Temperaturen (z.B. 680°C) auf einem Katalysator (z.B. Platin-Katalysator) verbrannt und zu Kohlenstoffdioxid umgesetzt.

Wie wird das CO2 bei der TOC-Analyse detektiert?
Die zumeist verwendete Detektionsart, um in TOC-Analysatoren das CO2 zu detektieren ist die NDIR-Technik (non dispersiv infrared). Ein NDIR-Detektor besteht u.a. aus drei wichtigen Komponenten:
a.) Die Lichtquelle dir IR-Licht emittiert.
b.) Die Mess-Zelle durch die das Mess-Gas strömt
c.) Der Messsensor

Warum gibt es verschiedene TOC-Bestimmungsmethoden?
Bei der Bestimmung des organischen Kohlenstoffs (TOC) muss der anorganische Kohlenstoffanteil entweder (rechnerisch) berücksichtigt oder vor der Bestimmung eliminiert werden. Wenn er eliminiert wird, z.B. durch ansäuern der Probe und anschließendem Ausgasen (Carbonate und Hydrogencarbonate werden als CO2 ausgetrieben), muss dem Umstand Rechnung getragen werden, dass es auch leichtausblasbare organische Substanzen gibt, die bei der Probenvorbereitung entweichen können. Was bedeuten die Abkürzungen der Parameter im TOC-Kohlenstoff-Modell?
TC (total carbon): Die Summe aus organisch und anorganisch gebundenen Kohlenstoff sowie elementarem Kohlenstoff.
IC (inorganic carbon ) oder auch TIC (total inorganic carbon): Die Gesamtmenge an Kohlenstoff aus Kohlendioxyd, Kohlenmonooxid, Cyaniden, Cyanaten und Thiocyanaten. TOC-Analysatoren erfassen beim TIC in der Regel nur die Salze der Kohlensäure (Carbonate und Hydrogencarbonaten) sowie gelöstes CO2.
TOC (total organic carbon): Die Gesamtmenge an organischem Kohlenstoff in gelöster oder suspendierter Matrix. Ebenso elementarer Kohlenstoff, Cyanate und Thiocyanate.
NPOC (non purgeable organic carbon): nicht ausblasbarer organischer Kohlenstoff
POC (purgeable organic carbon): ausblasbarer organischer Kohlenstoff

Wie funktioniert die Differenzmethode zur Bestimmung des TOC?
Bei der Differenzmethode werden die zwei verschiedene Parameter TC und IC einzeln bestimmt. Der TOC wird durch Differenzbildung berechnet. TOC = TC – TIC
TC: Die Bestimmung des Gesamtkohlenstoffanteils erfolgt durch Oxidation (thermisch oder nass-chemisch) und anschließender Detektion des entstandenen Kohlendioxids.
TIC: Die Bestimmung des anorganischen Kohlenstoffanteils durch Ansäuern der Probe mit einer Mineralsäure bei Raumtemperatur und anschließender Detektion des ausgetriebenen Kohlendioxids.

Wo liegen die Grenzen der TOC-Differenzmethode?
Der Anteil des anorganischen Kohlenstoffs (TIC) darf im Vergleich zum TOC nicht zu hoch sein. Durch die Fehlerfortpflanzung kann sich für den errechneten TOC-Wert eine zu hohe Unsicherheit ergeben. Die EN 1484 empfiehlt, dass der TOC-Wert bei Anwendung der Differenzmethode größer oder gleich dem IC-Wert sein soll (TOC ≥ TIC).
Beispiel:
TC – Gehalt = 100 mg/l (RSD = 2%) ± 2 mg/l (98 – 102 mg/l)
TIC – Gehalt = 98 mg/l (RSD= 2%) ± 1,96 mg/l (96,04 – 99,96mg/l)
TOC = 2 mg/l ± 3,96mg/l (- 1,96 – 5,96 mg/l)
Durch die Fehler-Fortpflanzung beträgt der Gesamt-Fehler in diesem Beispiel ± 3,96 mg/l. Nach der Differenzmethode ist hier der Fehler des Gesamtergebnisses größer als der errechnete TOC – Gehalt.

Wie funktioniert die Additionsmethode zur Bestimmung des TOC?
Bei der Additionsmethode werden die beiden Parameter POC und NPOC einzeln – hintereinander -bestimmt. Der TOC wird durch Addition beider Ergebnisse berechnet: TOC = POC + NPOC
Zur POC-Bestimmung wird die Probe angesäuert und anschließend mit einem Trägergas ausgeblasen. In diesem Schritt werden sowohl das CO2 aus den Carbonaten und Hydrogencarbonaten wie auch die ausblasbaren organischen Substanzen (POC) ausgetrieben. Eine CO2-Falle (z.B. mit LiOH gefüllt) bindet das CO2 aus dem Gasgemisch (aus dem TIC stammend), die flüchtigen organischen Substanzen passieren die Falle und gelangen auf den Katalysator, werden dort zu Kohlenstoffdioxid oxidiert und anschließend detektiert (= POC). Im nächsten Schritt wird ein Aliquot der angesäuerten und ausgeblasenen Probe auf den Katalysator injiziert. Das hieraus entstehende CO2 entspricht dem NPOC. Die Summer beider Konzentrationswerte ergeben den TOC.

Wie funktioniert die Direktmethode oder NPOC-Methode zur Bestimmung des TOC?
Bei der Verwendung der Direkt- oder NPOC-Methode gilt die Annahme, dass keine bzw. keine nennenswerten Mengen an flüchtigen bzw. ausblasbaren organischen Verbindungen in der Probe enthalten sind. Der TOC wird in dieser Annahme als NPOC direkt bestimmt. Dazu wird die Probe mit einer Mineralsäure angesäuert und ausgegast. Dabei werden Carbonate und Hydrogencarbonate vollständig zu Kohlenstoffdioxid umgesetzt. Dann wird Kohlenstoffdioxids aus der Probenlösung durch ein Spülgas ausgetrieben. Es erfolgt die direkte Messung des NPOC (wie des TC) durch Oxidation zu CO2 und anschließender Detektion. Der TOC entspricht dem NPOC. TOC = NPOC

Was ist der TNb?
Der TNb ist ein Summenparameter aus der chemischen Analyse. Er vereint in einem Analysenwert den gebundenen Stickstoff, d.h. aus Nitrat, Nitrit, Ammonium und organischen stickstoffhaltigen Verbindungen. Die Abkürzung bedeutet „total bound nitrogen“ (gesamt gebundener Stickstoff). Elementarer Stickstoff (N2) wird dabei nicht erfasst.

Worin wird der TNb bestimmt?
Der TNb ist ein Parameter der vornehmlich im Wasser untersucht wird. Er gilt als Maß für die Verunreinigung von Wasser durch Stickstoffverbindungen. Am häufigsten wird er in der Abwasser -Analytik eingesetzt.

Wie funktioniert die Bestimmung des TNb?
Die Bestimmung des TNb kann simultan zur TOC-Bestimmung erfolgen – und zwar unter Verwendung der katalytischen Verbrennungsoxidation. Bei der Verbrennung der Wasserprobe entsteht aus den Stickstoffverbindungen bei Temperaturen von mehr als 700°C (z.B. 720°C) NO, das zur Quantifizierung detektiert wird. Moderne TOC-Analysatoren werden dafür mit speziellen TN-Modulen zur Bestimmung des TNb ausgestattet.

Wie wird der TNb detektiert?
Bei der Verbrennung der Stickstoffkomponenten entsteht NO. Dieses kann auf unterschiedliche Art und Weise detektiert werden. Es hat sich aber ein Detektions-Verfahren durchgesetzt, das auch in den entsprechenden Normen (EN 12260 und ISO 20236) beschrieben wird: die Chemilumineszenz-Detektion. Dabei wird das im Mess-Gas enthaltene NO mit Ozon vermengt; es entsteht NO2. Bei dieser Reaktion werden Lichtquanten freigesetzt (Chemilumineszenz) die am CLM-Detektor erfasst werden.
Quelle: https://shimadzu-laborwelt.de/die-haeufigsten-fragen-zum-toc-beantwortet/

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Nachweis von Polioviren in Abwasserproben

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Im Rahmen des Abwassermonitorings des Robert Koch-Instituts (RKI) wurden in mehreren deutschen Städten Schluckimpfstoff-abgeleitete Polio-Viren nachgewiesen.

Aus diesem Anlass und angesichts bestehender Impflücken in Baden-Württemberg hat das Sozialministerium die Bevölkerung im Rahmen einer Pressemitteilung dazu aufgerufen, den Impfstatus zu überprüfen und gegebenenfalls notwendige Impfungen nachzuholen.

Das Robert Koch-Institut empfiehlt für medizinisches Personal und Mitarbeitende im öffentlichen Gesundheitsdienst folgende Maßnahmen:
– Erhöhte Wachsamkeit in Hinblick auf Poliomyelitis-typische Symptome, insbesondere akute schlaffe Lähmungen (acute flaccid paralysis, AFP), sofern sie nicht traumatisch bedingt sind.
– Unverzügliche Meldung an das zuständige Ge­sundheitsamt bereits bei Verdacht auf Poliomyelitis gemäß § 6 IfSG. Weiteres Vorgehen dann mit dem Gesundheitsamt absprechen. Diagnostik gemäß RKI-Ratgeber (siehe „Weitere Informationen“).
– Nutzung der unentgeltlichen Diagnostik auf Enteroviren inklusive Polioviren mit Hilfe des Labornetzwerks für Enterovirusdiagnostik (LaNED) für alle pädiatrischen und neurologi­schen Kliniken zur differenzialdiagnostischen Abklärung von viralen Meningitiden bzw. En­zephalitiden sowie akuten schlaffen Lähmun­gen. Einsendescheine können per E-Mail an EVSurv@rki.de mit Angabe der gewünschten Menge und der Klinikadresse kostenlos angefor­dert werden.
– Händehygiene: Polioviren werden mit dem Stuhl ausgeschieden und vorwiegend durch Kontaktinfektion (Stuhl-Hand-Mund) übertra­gen. Deshalb ist wie immer auf eine gute Händehygiene zu achten.
– Überprüfung des Impfstatus gegen Polio, ggf. Vervollständigung oder Auffrischung entspre­chend den aktuellen STIKO-Empfehlungen, ins­besondere
a) bei Kindern, Jugendlichen und bei Erwachsenen ohne vollständige Grundimmuni­sierung bzw. Auffrischimpfung,
b) bei Geflüch­teten, die in Gemeinschaftsunterkünften leben, sowie
c) bei Personen mit einem beruflichen Risiko, z. B. in Gemeinschaftsunterkünften, in medizinischen Einrichtungen mit engem Kon­takt zu Erkrankten sowie in Laboren mit Infektionsrisiko.

https://www.aerztekammer-bw.de/nachweis-von-polioviren-in-abwasserproben-248125476684981a
https://www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Archiv/2024/Ausgaben/49_24.pdf?__blob=publicationFile
https://sozialministerium.baden-wuerttemberg.de/de/service/presse/pressemitteilung/pid/nachweis-von-polioviren-im-abwasser-vier-deutscher-staedte

Richtlinie (EU) des europäischen Parlaments und des Rates über die Behandlung von kommunalem Abwasser im Ministerrat veröffentlicht

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Die novellierte Kommunalabwasserrichtlinie wurde am 12. Dezember 2024 im Amtsblatt der Europäischen Union veröffentlicht.
Sie tritt 20 Tage später, also am 1. Januar 2025 in Kraft.

Mit Inkrafttreten der novellierten Kommunalabwasserrichtlinie am 1. Januar 2025 müssen die wesentlichen Regelungen der Richtlinie bis zum 31. Juli 2027 in nationales Recht umgesetzt worden sein. Die Hersteller müssen die erweiterte Herstellerverantwortung erst zum Ende des Jahres 2028 übernehmen.

Zur Richtlinie: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=OJ:L_202403019


Die Kläranlage der Zukunft versorgt die Landwirtschaft

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Mit neuen Verfahren können Kläranlagen zu einer kommunalen Kreislaufwirtschaft und zum Klimaschutz beitragen. Dies zeigt das durch das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und Umwelttechnik BW koordinierte Verbundprojekt RoKKa: Auf der Kläranlage der Stadt Erbach (Donau) haben zehn Projektpartner sieben Pilotanlagen betrieben, um Phosphor- und Stickstoffverbindungen für die Düngemittelproduktion zurückzugewinnen, CO2 aus dem Faulgas als Rohstoff für neue Produkte zu nutzen und Lachgasemissionen auf der Kläranlage zu reduzieren.

Kläranlagen reinigen unser Abwasser – in Deutschland über 9 Milliarden Kubikmeter pro Jahr. Dabei entfernen sie nicht nur organische Verunreinigungen, sondern auch große Mengen an Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor. So sorgen Kläranlagen dafür, dass natürliche Gewässer intakt bleiben, wenn das gereinigte Abwasser eingeleitet wird. Doch mit der konventionellen Abwasserreinigung gehen die wichtigen Pflanzennährstoffe verloren: Stickstoffverbindungen werden unter hohem Energieverbrauch zu molekularem Stickstoff umgewandelt, der als Gas in die Atmosphäre entweicht. Phosphor wird zumeist in Form von nicht pflanzenverfügbaren Eisen- oder Aluminiumphosphaten gefällt und mit dem Klärschlamm entsorgt – obwohl die natürlichen Phosphatvorkommen für die Produktion von Düngemitteln knapper werden.

Dass Kläranlagen nicht nur Abwasser reinigen, sondern vielmehr zu einer klimaschonenden Kreislaufwirtschaft beitragen können, zeigt nach drei Jahren Forschung, Entwicklung und Betrieb das Projekt »RoKKa – Rohstoffquelle Klärschlamm und Klimaschutz auf Kläranlagen«. Auf der Kläranlage Erbach (Donau) haben zehn Projektpartner zukunftsweisende Verfahren zur Rückgewinnung von Rohstoffen aus Abwasser pilotiert und über mehrere Monate erprobt. Insgesamt wurden dazu sieben innovative Demonstrationsanlagen betrieben, die sich auch als eigenständige Module auf bestehende Kläranlagen integrieren lassen.

Klärschlamm als Rohstoffquelle
RoKKa macht sich die Klärschlammfaulung zunutze, bei der organische Stoffe aus dem Abwasser vergärt werden, um Biogas als erneuerbaren Energieträger zu produzieren. Seit 2016 setzt auf der Kläranlage Erbach eine Hochlastfaulung den anfallenden Schlamm schneller und effizienter zu Faulgas um als herkömmliche Verfahren. Nach der Faulung wird der Schlamm entwässert, um sein Volumen zu verringern. Bei diesem Filtrationsschritt entsteht ein Schlammwasser, das reich an den Pflanzennährstoffen Phosphor und Stickstoff ist. »Da sich Stoffe umso besser zurückgewinnen lassen, je höher sie konzentriert sind, setzen wir genau hier in RoKKa an«, erklärt Dr.-Ing. Marius Mohr, Projektleiter von RoKKa und Leiter der Abteilung Wassertechnologien, Wertstoffgewinnung und Scale-up am Fraunhofer IGB.
Erhöhter Energieverbrauch und Lachgasemissionen durch Stickstoff-Rückbelastung
Üblicherweise wird das nährstoffreiche Filtrat der Schlammentwässerung zurück in die Belebungsbecken der Kläranlage geleitet. »Doch diese Nährstoff-Rückbelastung steigert bekanntermaßen den Energieverbrauch für die Belüftung der biologischen Reinigungsstufen«, erläutert Jürgen Schmidtke, Gesamtprojektleiter Wasserwirtschaft bei der baden-württembergischen Landesagentur Umwelttechnik BW und Koordinator von RoKKa.

In den Belebungsbecken bauen Mikroorganismen unter Verbrauch von Sauerstoff nicht nur die organischen Kohlenstoffsubstanzen zu Kohlenstoffdioxid (CO2) und Biomasse um, sondern auch die Stickstoffverbindungen. Häufig führt die Stickstoff-Rückbelastung zu einer erhöhten Emission von Lachgas (N2O), dessen klimaschädliche Wirkung rund 265-mal so stark ist wie die von CO2. Zudem wächst das Risiko, dass die Konzentration von Ammonium oder Nitrat im Ablauf der Kläranlage steigt, was die Umweltbelastung erhöht. Mittels großtechnischer Messungen konnte die Universität Kassel in RoKKa nun aufzeigen, dass eine Rückgewinnung von Stickstoff aus dem Schlammwasser sowie die daraus resultierende Verringerung der Stickstoff-Rückbelastung in den Hauptstrom der Kläranlage eine Minderung der Lachgasemissionen bei der biologischen Stickstoffelimination bewirkt.

Produkte der Kläranlagen-Bioraffinerie: Düngemittel, Pflanzenstärkungsmittel und Grundstoffe
Anstatt zurück ins Belebungsbecken gelangt das nährstoffreiche Filtratwasser in RoKKa daher nach einer Feststoffabtrennung zunächst in die ePhos®-Anlage, einem vom Fraunhofer IGB entwickelten Verfahrensmodul zur Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff. »Mit ePhos® wird Phosphor elektrochemisch als Magnesium-Ammonium-Phosphat ausgefällt, auch Struvit genannt. Das hierfür benötigte Magnesium wird in einer Elektrolysezelle über eine Opferanode aus Magnesium zudosiert, welche sich im fortwährenden Prozess verbraucht«, erklärt Mohr das innovative Prinzip. Das Produkt Struvit kann als regional erzeugter Phosphordünger in der Landwirtschaft genutzt werden. Voraussetzung für den effizienten Einsatz dieses Verfahrens sind möglichst hohe Konzentrationen an gelöstem Phosphat im Schlammwasser. Dies ist durch den Betrieb einer biologischen Phosphorelimination (Bio-P) auf der Kläranlage gewährleistet.
Um weiteren Stickstoff aus dem Schlammwasser zurückzugewinnen, kamen zwei Membranverfahren zum Einsatz. Ein Verfahren wurde vom Fraunhofer IGB entwickelt, ein weiteres von der Firma SolarSpring GmbH. Auch das hierbei entstehende Ammoniumsulfat kann direkt als regionaler Dünger Verwendung finden. In den RoKKa-Pilotanlagen waren die in der Produktlösung erreichten Ammoniumkonzentrationen zwar noch gering. »Wir konnten jedoch zeigen, dass sich die Ammoniumsulfat-Lösung weiter aufkonzentrieren lässt, um ein wirtschaftlich nutzbares Produkt zu erhalten«, so Mohr.

Alternativ wurden die Nährstoffe mit dem Schlammwasser einem neuartigen Flachplatten-Airlift-Photobioreaktorsystem des Fraunhofer IGB zur Mikroalgenkultivierung zugeführt. Neben Stickstoff und Phosphor benötigen diese photosynthetischen Einzeller Licht und CO2, um wachsen zu können. So wird auch der CO2-Kreislauf geschlossen, denn dieses stammt aus dem Biogas, das bei der Klärschlammfaulung im Faulturm entsteht. Es besteht zu etwa zwei Dritteln aus energiereichem Methan und zu einem Drittel aus Kohlenstoffdioxid. Mit einem neuen Verfahren der Deukum GmbH wird CO2 mithilfe einer Aminosäurelösung abgetrennt und über eine Elektrodialyse-Vorrichtung zurückgewonnen. Zurück bleibt hochreines Biomethan, das direkt ins Erdgasnetz eingespeist werden könnte.
Die Algen bilden während ihres Wachstums pflanzenstimulierende Polysaccharide, sogenannte Beta-Glucane. Diese können Pflanzen bei der Abwehr von Pilzinfektionen wie Mehltau unterstützen und chemische Pflanzenschutzmittel ersetzen, beispielsweise im Weinbau. Zusätzlich wandelt in RoKKa eine Elektrosyntheseanlage CO2 in Ameisensäure um, einen vielseitig einsetzbaren Grundstoff der chemischen Industrie.

RoKKa: Erfolgreiches Update für die Kläranlage
RoKKa zeigt eindrucksvoll, wie bestehende Kläranlagen modernisiert und nachhaltiger gestaltet werden können, um ihre Klimabilanz zu verbessern und wertvolle Rohstoffe zurückzugewinnen. Neue Ansätze wie das Nährstoffrecycling mindern nicht nur den Einsatz fossiler Rohstoffe, sondern auch den Energieverbrauch. Gleichzeitig vermeidet die Implementierung von Verfahren zur Stickstoffrückgewinnung klimaschädliche Lachgas-Emissionen. »Ausgebaut zu Bioraffinerien leisten Kläranlagen wertvolle Beiträge zur Rohstoffsicherheit und zum Klimaschutz und tragen damit zur Resilienz und zu nationalen Klima- und Nachhaltigkeitszielen bei«, resümiert Schmidtke.
Ziel der Initiatoren ist es nun, die Projektergebnisse auch großtechnisch umzusetzen. Aus diesem Grund war von Beginn an die Kläranlage Ulm-Steinhäule im Projekt involviert. Mit einer Ausbaugröße von 440.000 Einwohnerwerten ist sie prädestiniert für die Übertragung auf einen größeren Maßstab. »Derzeit wird der Bau einer Hochlastfaulung geplant. Als direktes Resultat des RoKKa-Projekts wird auch gleich eine Stickstoffrückgewinnung mitgedacht, um die Rückbelastung der Kläranlage zu minimieren«, verrät Mohr. Derweil stehen die einzelnen Verfahrensmodule wie Ultrafiltration, ePhos® und Stickstoffrückgewinnung interessierten Kläranlagen für Tests mit realem Abwasser am Fraunhofer IGB oder vor Ort zur Verfügung.

Projektergebnisse im Detail und Konsortium
Alle Projektergebnisse, Umsetzungsmöglichkeiten und Produktpotenziale finden Sie in der Abschlussbroschüre des Projekts: https://www.umwelttechnik-bw.de/de/biooekonomie-abwasser
Das Konsortium setzte sich zusammen aus dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB sowie Umwelttechnik BW GmbH, der Stadt Erbach sowie dem Zweckverband Klärwerk Steinhäule (Stadt Ulm), den Unternehmen Deukum GmbH, Nanoscience for life GmbH & Co. KG und SolarSpring GmbH sowie den Universitäten Stuttgart, Kassel und der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau.
Das Projekt wurde von Oktober 2021 bis Oktober 2024 vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) im Rahmen des Programms »Bioökonomie – Bioraffinerien zur Gewinnung von Rohstoffen aus Abfall und Abwasser – Bio-Ab-Cycling« gefördert.

Weitere Informationen:
https://www.igb.fraunhofer.de/de/presse-medien/presseinformationen/2024/die-klae…

Corona, Grippe und Co.: Abwasser-Überwachung als Pandemie-Frühwarnsystem bleibt

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Finanzierung gesichert: Proben aus Kläranlagen bilden Verbreitung von Corona, Grippe und Co. ohne Personen-Tests ab. Die Maßnahme stand auf der Kippe.

Die Überwachung von Corona-, Grippe- und RS-Viren im Abwasser soll in Deutschland trotz der vorläufigen Haushaltsführung im Jahr 2025 weitergehen. „Das Abwassermonitoring wird fortgesetzt“, teilte am Mittwoch ein Sprecher des Bundesgesundheitsministeriums (BMG) laut einem Bericht des Deutschen Ärzteblatts mit.

Die Anschlussfinanzierung wird demnach durch das BMG und das Bundesumweltministerium (BMUV) in Kooperation mit dem Robert-Koch-Institut (RKI) und dem Umweltbundesamt (UBA) sichergestellt.

Abwasser-Monitoring zur Pandemie-Lagebewertung eingeführt
Das Monitoring war während der Corona-Infektionswellen im Zuge des Projekts Amelag (Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung) von RKI und Umweltbundesamt ins Leben gerufen worden.
https://www.telepolis.de/features/Corona-Grippe-und-Co-Abwasser-Ueberwachung-als-Pandemie-Fruehwarnsystem-bleibt-10179624.html?wt_mc=rss.red.tp.tp.atom.beitrag.beitrag

https://www.bundestag.de/resource/blob/848440/484417db3669d04d1980cadb380de056/Abwasser-Covid-19-data.pdf

KARL: Kommt es zum Medikamentenengpass? EU zwingt deutsche Pharmafirmen zu Umbauten in Milliardenhöhe

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Pharma- und Kosmetikunternehmen sollen künftig für die Abwasserreinigung in der EU mehr zahlen. Deutsche Kläranlagen stehen vor Umbaukosten in Milliardenhöhe – eine Klage ist in Vorbereitung.

Brüssel – Über 90 Prozent der in europäischen Gewässern gefundenen Mikroschadstoffe sollen laut Europäischer Union (EU) von Kosmetika wie Make-up und Arzneimitteln stammen. Pharma- und Kosmetikhersteller sollen daher mindestens 80 Prozent der Kosten für die Erweiterung und den Betrieb von Kläranlagen mit einer vierten Reinigungsstufe übernehmen. Doch das stößt deutschen Pharmafirmen sauer auf, denn sie sehen sich nicht als die einzigen Verursacher. Die Umbaukosten der Kläranlagen sollen mehrere Milliarden Euro ausmachen. Der Bundesverband der Pharmazeutischen Industrie bereitet eine Klage gegen die EU-Kommission vor. Außerdem wird eindringlich vor Medikamentenengpässen gewarnt.

https://www.fr.de/wirtschaft/eu-zwingt-deutsche-pharmafirmen-zu-klaerwerks-umbauten-in-milliardenhoehe-nun-folgt-die-klage-zr-93420447.html

Gefährlicher Abfall: Zigarettenkippen schaden Gewässern doppelt

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Zigarettenstummel gehören nicht in die Umwelt. Und doch landen sie dort, oft auch in der Nähe von Gewässern. Wie eine Untersuchung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) gezeigt hat, finden sich in vielen Berliner Gewässern erhebliche Mengen an Nikotin, das auch für Wasserlebewesen giftig ist. Eine neue Studie des IGB zeigt nun, dass einige Organismen indirekt davon profitieren könnten: giftige Cyanobakterien. Denn Zigarettenkippen im Wasser schädigen ihre Parasiten. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Ecotoxicology and Environmental Safety erschienen.

Weltweit werden jährlich etwa 5 Billionen Zigaretten konsumiert, von denen Studien zufolge etwa 90 Prozent (4,5 Billionen) unsachgemäß entsorgt werden. Damit gehören Zigaretten zu den weltweit häufigsten Abfallarten.

Nikotin gelangt vor allem durch Niederschläge in die Berliner Gewässer
Zigarettenstummel werden am Ufer weggeworfen oder sogar im Gewässer entsorgt. Selbst in die Kanalisation geworfene Zigarettenkippen können in Süßwasser-Ökosystemen Schaden anrichten: Denn Nikotin ist sehr gut wasserlöslich. Bei Regen ist bereits nach 30 Minuten etwa die Hälfte der Substanz aus der Kippe gelöst.

Ein Team um IGB-Forscher Dr. Markus Venohr hat im Sommer 2019 die Nikotinkonzentration in verschiedenen Berliner Gewässern gemessen. Die Forschenden beprobten dazu vier Seen, neun Teiche, acht Kanäle und zwei kanalisierte Bäche. „Nach Regenfällen stieg die Nikotinkonzentration in fast allen untersuchten Gewässern deutlich an, am stärksten in den Kanälen mit Anschluss an die Kanalisation, dort im Durchschnitt um das 16-fache. Im Sommer bei Trockenheit waren die Nikotinwerte in Badeseen wie der Krummen Lanke erhöht“, sagt Markus Venohr.

https://www.igb-berlin.de/news/gefaehrlicher-abfall-zigarettenkippen-schaden-gewaessern-doppelt

Meldungen zu Hochwasser

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Zu den Archiv Meldungen aus 2010 bis 2022.

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2023


Hochwasserschutz, Artenvielfalt, Klimaschutz: Wie ein zurückgebauter Deich das Leben an der Elbe verändert und was Deutschland aus diesem Projekt lernen kann

Vor rund zwanzig Jahren begann der BUND, den Deich in Lenzen an der Elbe auf einer Länge von sieben Kilometern nach hinten zu verlegen und die Fläche zu einer Auenwildnis zu entwickeln. Das Ergebnis: Wo einst Sandsäcke nötig waren, schützt heute die Natur selbst vor Hochwasser.
420 Hektar ehemaliges Grünland in der Lenzener Elbaue wurden der Elbe wieder überlassen. Die Fläche ist etwa so groß wie 587 Fußballfelder. Der Rückbau des Deiches und die Auenrenaturierung wurden von 2002 bis 2011 vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) aus Mitteln des Bundesumweltministeriums gefördert. Gut zehn Jahre nach Projektabschluss wurde geprüft, was sich an der Lenzener Elbaue konkret verändert hat. Die Resultate sind nun veröffentlicht.

mehr: https://www.bund.net/themen/aktuelles/detail-aktuelles/news/hochwasserschutz-artenvielfalt-klimaschutz-wie-ein-zurueckgebauter-deich-das-leben-an-der-elbe-veraendert-und-was-deutschland-aus-diesem-projekt-lernen-kann/

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Baustart des Hochwasserschutzes an der Weißen Elster/ Gera-Zwötzen bis Gera-Liebschwitz

Im Stadtgebiet von Gera wird Schritt für Schritt der Hochwasserschutz verbessert. 2013 waren im Einzugsgebiet der Weißen Elster mehrere Städte und Gemeinden vom dem Jahrhundert-Hochwasser betroffen.
egonnen wurde heute mit einem weiteren Abschnitt zum Hochwasserschutz vom Ortsteil Zwötzen, rechte Gewässerseite bis zum Ortsteil Liebschwitz in Gera.

Dazu erklärt Umweltstaatssekretärin Karin Arndt: „Heute wird ein weiterer Puzzle-Baustein vom Hochwasserschutz im Stadtgebiet Gera gesetzt. Es geht darum, Stadt und Land besser auf die Herausforderungen von Hochwasser vorzubereiten, die die Klimaveränderungen mit sich bringen. Thüringen investiert in den Hochwasserschutz nicht nur in Gera, sondern an vielen Risikogewässern unseres Landes, diese Maßnahmen sind im Landesprogramm Hochwasserschutz gebündelt.“

mehr: https://umwelt.thueringen.de/aktuelles/anzeigen-medieninformationen/medieninformation-baustart-des-hochwasserschutzes-an-der-weissen-elster-gera-zwoetzen-bis-gera-liebschwitz

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GDV-Naturgefahrenstatistik 2024: Hochwasserschäden mehr als verdoppelt

Die deutschen Versicherer verzeichnen einen deutlichen Anstieg bei Elementarschäden. Vor allem in Süddeutschland richteten Überschwemmungen hohe Schäden an.
Starkregen, Überschwemmungen, Sturm und Hagel haben 2024 in Deutschland versicherte Schäden in Höhe von 5,7 Mrd. Euro verursacht – genauso viel wie in 2023. Besonders schwer traf es die Menschen in Süddeutschland. „Allein Starkregenereignisse und Überschwemmungen schlugen mit 2,6 Mrd. Euro zu Buche – rund eine Milliarde Euro mehr als im langjährigen Durchschnitt“, sagt Jörg Asmussen, Hauptgeschäftsführer des GDV. Das geht aus der jährlichen GDV-Naturgefahrenstatistik hervor.

mehr: https://www.gdv.de/gdv/medien/medieninformationen/gdv-naturgefahrenstatistik-2024-hochwasserschaeden-mehr-als-verdoppelt-188734

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So rüsten sich die Gemeinden für zukünftige Hochwasserereignisse

Das vergangene Jahr war von verheerenden Unwettern geprägt. Die Gemeinden Wald am Schoberpass, Mautern, Traboch, Kalwang und Trofaiach bereiten sich schon jetzt auf den kommenden Sommer vor.

Die Bilder der schweren Unwetter und Überschwemmungen, die sich im vergangenen Sommer in der gesamten Steiermark ereignet haben, sind vielen Menschen im Gedächtnis geblieben. Im Bezirk Leoben waren besonders Wald am Schoberpass, Mautern und Kalwang, die kurzzeitig zu Katastrophengebieten erklärt wurden, sowie Traboch und Trofaiach betroffen. Seitdem wurde viel wiederhergestellt und aufgebaut, …

mehr: https://www.kleinezeitung.at/steiermark/leoben/19470095/so-ruesten-sich-die-gemeinden-fuer-zukuenftige-hochwasserereignisse

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Experten: Mehr Schutz vor Hochwasser und Starkregen nötig

Bayern wird immer häufiger von Hochwasser und Überschwemmungen heimgesucht. Schutzmaßnahmen gibt es schon viele – es gibt aber auch noch einiges zu tun, wie in einer Anhörung im Landtag deutlich wird.

mehr: https://www.sueddeutsche.de/bayern/anhoerung-im-landtag-experten-mehr-schutz-vor-hochwasser-und-starkregen-noetig-dpa.urn-newsml-dpa-com-20090101-250206-930-367107

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Experte: Hochwasser wie 2021 hätte heute fast gleiche Folgen

Mehr als drei Jahre nach der Hochwasserkatastrophe fehlt es in NRW weiterhin an ausreichend Schutz. Warum es nur schleppend vorangeht – und welche Rolle dabei ein seltenes Moos in der Eifel spielt.
Mehr als drei Jahre nach der verheerenden Hochwasserkatastrophe wäre Nordrhein-Westfalen bei einem vergleichbaren Ereignis nach Ansicht eines Experten heute kaum besser vorbereitet. „Die Warnsysteme haben sich verbessert, aber beim Hochwasserschutz selbst sind wir noch nicht viel weiter“, sagte der Hochwasserexperte Holger Schüttrumpf von der RWTH Aachen der Deutschen Presse-Agentur. Sollte es noch mal zu einer Katastrophe kommen, würde die Zahl der Todesopfer dank besserer Warnungen wahrscheinlich geringer ausfallen, die Sachschäden jedoch wären wohl genauso hoch.

mehr: https://www.sueddeutsche.de/panorama/papier-schuetzt-nicht-experte-hochwasser-wie-2021-haette-heute-fast-gleiche-folgen-dpa.urn-newsml-dpa-com-20090101-250104-930-334445

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Internationale Flussgebietskommissionen IKSR für den Rhein und IKSMS für Mosel und Saar beraten in Luxemburg über Lösungen für aktuelle wasserwirtschaftliche Herausforderungen

Das Großherzogtum Luxemburg war 2024 Gastgeber der Plenarsitzung der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins (IKSR) und der Vollversammlung der Internationalen Kommissionen zum Schutz der Mosel und der Saar (IKSMS). Beide zwischenstaatliche Kommissionen tagten am 5. und 6. Dezember in Luxemburg-Stadt.
„Der Wechsel von Phasen mit Dürre und Hochwasser sowie der Verlust an Biodiversität zeigen, dass wir in der Wasserwirtschaft vor großen Herausforderungen stehen. Diese können wir als Nachbarstaaten gemeinsam am wirkungsvollsten lösen.“ Mit diesen Worten begrüßte Tom Schaul vom luxemburgischen Ministerium für Umwelt, Klima und Biodiversität die Delegierten und anerkannten Beobachter zusammen mit IKSR-Präsidentin Miriam Haritz und IKSMS-Präsident Marc Hoeltzel.

Die IKSR präsentierte anlässlich ihrer Plenarsitzung einen Bericht über die bisherige Entwicklung der Wassertemperaturen des Rheins seit den 1970er Jahren, einen Bericht über das extreme Niedrigwasser 2022 im Rheineinzugsgebiet sowie den Ergebnisbericht des Workshops „Starkregen und Sturzfluten“. Außerdem haben die Fachleute der IKSR erstmals Empfehlungen für den Fischschutz und Fischabstieg an Wasserkraftanlagen erarbeitet.

mehr: https://www.iksr.org/de/presse/pressemitteilungen/pressemitteilungen-einzeldarstellung/internationale-flussgebietskommissionen-iksr-fuer-den-rhein-und-iksms-fuer-mosel-und-saar-beraten-in-luxemburg-ueber-loesungen-fuer-aktuelle-wasserwirtschaftliche-herausforderungen

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Stellungnahme der agw zum Referentenentwurf der Bundesregierung zum „Entwurf eines Gesetzes zur Verbesserung des Hochwasserschutzes und des Schutzes vor Starkregenereignissen sowie zur Beschleunigung von Verfahren des Hochwasserschutzes“ vom 18.09.2024

Die großräumige länderübergreifende Hochwassersituation in der Jahresmitte 2024, die Hochwasserkatastrophe 2021 in Rheinland Pfalz und Nordrhein-Westfalen, deutlich häufigere lokale Starkregenereignisse aber auch langanhaltende Trockenperioden in den vergangenen Jahren erfordern von der Wasserwirtschaft, den weiteren beteiligten Akteuren, vor allem aber auch von Politik und Verwaltung ein entschlossenes Vorgehen für eine Beschleunigung und Verbesserung des richtigerweise eingeschlagenen Transformationsprozesses hin zu einem effektiven und starken Hochwasserschutz.
In diesem Sinne ist die Novellierung der bestehenden Gesetze im Bereich des Hochwasserschutzes grundsätzlich zu begrüßen. Aus wasserwirtschaftlicher Sicht ist darauf zu achten, …

https://www.agw-nw.de/fileadmin/pdf/Dokumente_extern_2024/agw_stellungnahme_hochwasserschutzgesetziii_entg_041124.pdf

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AöW-Pressemitteilung: AöW fordert nachhaltigen Hochwasserschutz durch Flussgebietspartnerschaften

Berlin. Angesichts zunehmender Hochwasser- und Starkregenereignisse fordert die Allianz der öffentlichen Wasserwirtschaft e.V. (AöW) in ihrem aktuellen Positionspapier die Einrichtung und Förderung von Flussgebietspartnerschaften, um den Hochwasserschutz in Deutschland nachhaltig zu sichern. Die AöW sieht diese Form der Kooperation als wichtigen Beitrag, um Maßnahmen im gesamten Flusseinzugsgebiet koordiniert und effizient umzusetzen. Hochwasserschutz sei eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe, die über die kommunale Ebene hinausreichen müsse. Flussgebietspartnerschaften böten die Möglichkeit, Hochwasserschutzmaßnahmen überregional abzustimmen und so eine ganzheitliche Planung zu fördern.

https://aoew.de/umweltschutz/klimafolgenanpassung/aoew-pressemitteilung-aoew-fordert-nachhaltigen-hochwasserschutz-durch-flussgebietspartnerschaften/

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VKU-Stellungnahme zum Hochwasserschutzgesetz III

Der Klimawandel und die damit einhergehenden extremen Wetterereignisse wie Starkregen und Hochwasser zeigen, dass ein ganzheitlicher und präventiver Ansatz im Hochwasserschutz für die Daseinsvorsorge unerlässlich ist. In seiner Stellungnahme fordert der VKU, dass die Vorgaben zur Starkregenvorsorge präzisiert und die Finanzierung der Maßnahmen sichergestellt wird. Ob und wann das Gesetzgebungsverfahren abgeschlossen wird, ist derzeit kaum vorherzusagen.

Der VKU hat in seinem Positionspapier Hochwasser, Starkregen, Sturzfluten insbesondere auf das notwendige Vorsorge- und Risikomanagement vor dem Hintergrund aktueller Ereignisse hingewiesen und darin gefordert, Planung und Bebauung besser auf die sich ändernden Klimaverhältnisse abzustimmen. Nunmehr greift der vorliegende Referentenentwurf des Hochwasserschutzgesetzes III (HWG III) wesentliche Punkte des VKU-Positionspapiers Starkregenkarten auf.

https://www.vku.de/themen/umwelt/artikel/vku-stellungnahme-zum-hochwasserschutzgesetz-iii/

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Kälteschutz in Hochwassergebieten

Prof. Norbert Gebbeken von der Universität der Bundeswehr München ist Experte für Baustatik. Er gibt Tipps, wie Gebäude in den Hochwassergebieten angesichts der drohenden Kälte geschützt werden können.
Kälte nicht in das Material lassen

„Wenn Wasser gefriert, dehnt es sich um zehn Prozent aus“, so der Bauingenieur Prof. Norbert Gebbeken: „Und diese Ausdehnung kann einen so hohen Druck erzeugen, dass Material oder Bauteile wirklich zerstört werden. Vor allem, wenn Gebäudeteile bereits durchfeuchtet sind. Wenn nun mehrere Tage und Nächte mit Minusgraden um die zehn Grad kommen, muss man versuchen, dass die Kälte nicht in die durchnässten Gebäudeteile eindringen kann. Im ländlichen Raum könne man dazu Stroh- und Heuballen verwenden, ansonsten eignen sich Wärmedämmplatten aus dem Baumarkt. Wenn man diese Wärmedämmplatten von außen an die Bauteile bringt, sodass die niedrigen Temperaturen die Baumaterialien nicht gefrieren lassen, dann kann man eine Menge schützen.“
Bedarf messen

Wer unsicher ist, ob Handlungsbedarf besteht, etwa weil der Keller schon ausgepumpt ist, kann das überprüfen: „Man kann im Baumarkt für wenige Euro ein Feuchtemessgerät kaufen. Bei diesen Geräten ist meistens eine Beschreibung dabei, was eine normale und was eine zu hohe Feuchte ist, sodass man auch im Übergangsbereich dessen, wo Wasser gestanden hat oder noch immer steht, sehen kann, wo etwas abgedämmt werden sollte.“

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Süddeutschland unter Wasser – auch Schweiz betroffen

• Der Süden Deutschlands hat mit einem schweren Hochwasser zu kämpfen.
• Auch in der Schweiz haben starke Niederschläge am Samstagmorgen in der Ost-und Teilen der Innerschweiz sowie im Mittelland zu zahlreichen Überschwemmungen, Erdrutschen und überfluteten Kellern geführt.
• Die Hochwasserlage bleibt angespannt. Denn bereits für Sonntag sind weitere Regenfälle angesagt.
In der Ostschweiz waren am Samstag mehrere Verkehrswege wegen Erdrutschen oder Hochwasser vorübergehend unpassierbar. Betroffen waren einzelne Kantonsstrassen in den Kantonen Zürich, St. Gallen und Thurgau, wie der Touring Club Schweiz (TCS) mitteilte.
Seit Freitagabend gilt am Rhein vom Bodensee bis nach Basel und an der Thur von der Mündung Sitter bis zum Rhein erhebliche Hochwassergefahr.
https://www.srf.ch/news/schweiz/hochwasser-sueddeutschland-unter-wasser-auch-schweiz-betroffen

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Land unter: –Was extreme Überschwemmungen verursacht

UFZ-Forschende haben gezeigt, dass Hochwasser umso extremer ausfallen, je mehr Faktoren dafür eine Rolle spielen.
Wenn Flüsse über die Ufer treten, können die Folgen verheerend sein, wie beispielsweise das katastrophale Hochwasser in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz vor drei Jahren gezeigt hat. Um in Zukunft die Überschwemmungsschäden in Grenzen zu halten und die Bewertung von Hochwasserrisiken zu optimieren, muss besser verstanden werden, welche Variablen in welchem Ausmaß zu extremen Ausprägungen von Überflutungen führen können. Mit Methoden des Erklärbaren Maschinellen Lernens haben Forschende des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) nachgewiesen, dass Überschwemmungen extremer ausfallen, wenn mehrere Faktoren an deren Entstehung beteiligt sind. Die Forschungsarbeit wurde im Fachjournal Science Advances veröffentlicht.
Halle (Juni 2013). Die Saale zählt nach den Ergebnissen der UFZ-Wissenschaftler zu den Flüssen mit einer hohen Hochwasserkomplexität.
Foto: André Künzelmann / UFZ Das Zusammenspiel mehrerer Variablen spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Hochwasser. Fallen die Hochwasser in einem Flusseinzugsgebiet extremer aus, je mehr Variablen beteiligt sind, dann hat dieses eine hohe Hochwasserkomplexität. In Deutschland sind u.a. der Oberlauf der Elbe, die Saale und die Mosel Flusseinzugsgebiete mit einer hohen Hochwasserkomplexität. Zu den Flüssen mit einer niedrigen Hochwasserkomplexität in ihren Einzugsgebieten zählen dagegen z.B. die Havel und die Zusam (Nebenfluss der Donau).

Die Lufttemperaturen, die Bodenfeuchte und die Höhe der Schneedecke sowie die tägliche Niederschlagsmenge in den Tagen vor einem Hochwasser – sie alle sind Variablen, die bei der Entstehung von Hochwasser eine wichtige Rolle spielen. Um zu verstehen, welchen Anteil die einzelnen Faktoren an Überschwemmungen haben, haben Forschende des UFZ mehr als 3.500 Flusseinzugsgebiete weltweit untersucht und für jedes von ihnen Hochwasserereignisse zwischen den Jahren 1981 und 2020 analysiert. Das Ergebnis: Lediglich für rund ein Viertel der fast 125.000 Hochwasserereignisse war die Niederschlagsmenge der alleinig ausschlaggebende Faktor. Die Bodenfeuchte war in etwas mehr als zehn Prozent der Fälle entscheidend, Schneeschmelze und Lufttemperatur spielten als alleiniger Faktor nur jeweils bei etwa 3 Prozent eine Rolle. Dagegen waren für etwas mehr als die Hälfte der Überschwemmungen (51,6 Prozent) mindestens zwei Faktoren verantwortlich. Dabei tritt mit etwa 23 Prozent die Kombination aus Niederschlagsmenge und Bodenfeuchte am häufigsten auf.
Allerdings fanden die UFZ-Forschenden bei der Datenanalyse auch heraus, dass drei oder sogar alle vier Variablen gemeinsam für ein Hochwasserereignis verantwortlich sein können. So sind zum Beispiel Temperatur, Bodenfeuchte und Schneedecke immerhin für rund 5.000 Überschwemmungen entscheidend gewesen, während alle vier Faktoren bei etwa 1.000 Hochwasserereignissen bestimmend waren. Und nicht nur das: „Wir konnten auch zeigen, dass die Hochwasserereignisse immer extremer ausfallen, je mehr Variablen dafür ausschlaggebend waren“, sagt Prof. Jakob Zscheischler, Leiter des UFZ-Departments „Compound Environmental Risks“ und Letztautor des Artikels. Lag der Anteil mehrerer Variablen an einem 1-jährlichen Hochwasser bei 51,6 Prozent, waren es bei einem 5-Jahres-Hochwasser 70,1 Prozent und bei einem 10-Jahres-Hochwasser 71,3 Prozent. Je extremer die Hochwasser also ausfallen, desto mehr treibende Faktoren gibt es und desto wahrscheinlicher ist es, dass sie bei der Entstehung des Ereignisses zusammenwirken. Dieser Zusammenhang gilt oft auch für einzelne Flusseinzugsgebiete und wird von den Autoren als Hochwasserkomplexität bezeichnet.
Als Flusseinzugsgebiete mit geringer Hochwasserkomplexität stuften die Forscher zum Beispiel die nördlichen Regionen Europas und Amerikas sowie den Alpenraum ein, weil dort die Schneeschmelze als entscheidender Faktor für die meisten Hochwasser unabhängig von der Abflussmenge dominiert. Ähnliches gilt für das Amazonasbecken, wo oft die hohe Bodenfeuchte infolge der Regenzeit ein wesentlicher Auslöser von Überschwemmungen unterschiedlicher Ausprägung ist. In Deutschland sind zum Beispiel die Havel und die Zusam, ein Nebenfluss der Donau in Bayern, Flusseinzugsgebiete mit einer niedrigen Hochwasserkomplexität. Zu den Regionen mit einer hohen Hochwasserkomplexität in den Flusseinzugsgebieten zählen dagegen vor allem Ostbrasilien, die Anden, Ostaustralien, die Rocky Mountains bis zur US-Westküste sowie die west- und mitteleuropäischen Ebenen. In Deutschland gehören dazu beispielsweise die Mosel und der Oberlauf der Elbe. „Einzugsgebiete in diesen Regionen weisen in der Regel mehrere Überflutungsmechanismen auf“, sagt Jakob Zscheischler. So können Flusseinzugsgebiete in den europäischen Ebenen von Überschwemmungen betroffen sein, die durch das Miteinander von hohen Niederschlägen, Schneeschmelze und hoher Bodenfeuchte verursacht werden.
Entscheidend für die Frage, wie komplex Hochwasserprozesse sind, ist aber auch die Beschaffenheit der Landoberfläche. Denn jedes Flusseinzugsgebiet hat seine eigenen Besonderheiten. Dazu zählten die Forschenden unter anderen den Klima-Feuchtigkeits-Index, die Bodentextur, die Waldbedeckung, die Größe des Flusseinzugsgebiets und das Flussgefälle. „In trockeneren Regionen etwa sind die Mechanismen, die zur Entstehung des Hochwassers führen, heterogener. Für moderate Hochwasser reichen dort schon wenige Tage mit viel Regen, während es für extreme Hochwasser länger auf feuchte Böden regnen muss“, sagt der Erstautor Dr. Shijie Jiang, der mittlerweile nicht mehr am UFZ, sondern am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena tätig ist.
Die Wissenschaftler:innen nutzten für die Analyse das sogenannte Explainable Machine Learning, also erklärbares maschinelles Lernen. „Dabei sagen wir zuerst aus den zehn Treibern – Lufttemperatur, Bodenfeuchte und Schneedecke sowie dem wöchentlichen Niederschlag, der für jeden Tag als einzelner Treiber genutzt wird -, die Abflussmenge und damit die Größe des Hochwassers vorher“, erläutert Jakob Zscheischler. Anschließend wird quantifiziert, welche Variablen und Variablenkombinationen wie viel zu der Abflussmenge eines bestimmten Hochwassers beigetragen haben. Erklärbares maschinelles Lernen nennt sich dieser Ansatz, weil man so versuche, die Black Box des trainierten Modells zwischen Hochwassertreibern und Abflussmenge im Hochwasserfall zu verstehen. „Mit dieser neuen Methodik können wir quantifizieren, wie viele Treiber und Treiberkombinationen relevant für die Entstehung und die Intensität von Überschwemmungen sind“, ergänzt Shijie Jiang.
Helfen sollen die Ergebnisse der UFZ-Forschenden künftig bei der Vorhersage von Hochwasserereignissen. „Unsere Studie leistet einen Beitrag, besonders extreme Hochwasser besser abschätzen zu können“, sagt Klimaforscher Jakob Zscheischler. Denn bislang erfolge die Abschätzung von Hochwasser, indem man weniger extreme Werte extrapoliere und so zu neuen Abschätzungen zur Abflussmenge komme. Das sei aber zu ungenau, da bei sehr extremen Hochwasserereignissen die einzelnen Faktoren einen anderen Einfluss bekommen könnten.

Publikation:
Shijie Jiang, Larisa Tarasova, Guo Yu, Jakob Zscheischler (2024): Compounding effects in flood drivers challenge estimates of extreme river floods. Science Advances, https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl4005
https://www.ufz.de/index.php?de=36336&webc_pm=13/2024

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Operativer Hochwasserschutz beginnt bei der Qualifizierung von Einsatzkräften: RPTU entwickelt Weiterbildungsprogramm

Wie lassen sich Hochwasser- und Starkregenereignisse bewältigen? Hierzu forscht das Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft an der RPTU – aktuell im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekts KAHR (Klima-Anpassung, Hochwasser, Resilienz) zur wissenschaftlichen Begleitung des Wiederaufbaus nach der Flutkatastrophe in Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen. Ein Weiterbildungsprogramm für Einsatzkräfte ist bereits entstanden. Ebenso hat Fachgebietsleiter Professor Dr. Robert Jüpner gemeinsam mit Partnern im Ahrtal wie THW und Feuerwehr das Katastrophenschutz-Netzwerk „H-Kat-Net“ gegründet, um den Wissenstransfer zu fördern.
Das Weiterbildungsprogramm, welches das Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft im Rahmen des KAHR-Forschungsverbundvorhabens bereitgestellt hat, befasst sich mit dem operativen Hochwasserschutz.

Hierzu Professor Jüpner, der seit dem Hochwasserereignis an der Elbe 2002 regelmäßig selbst Mitglied in Katastrophenstäben war: „Operativer Hochwasserschutz vereint alle vorbereitenden und durchführenden Maßnahmen und Planungen an der Schnittstelle zwischen Katastrophenschutz und Wasserwirtschaft mit dem Ziel, Risiken vorzubeugen und Schäden durch Hochwasser und Starkregen – über die rein wasserwirtschaftliche Hochwasservorsorge hinaus – zu reduzieren. So richtet sich unser Bildungsmodul insbesondere an Personen aus THW-Ortsverbänden, Berufsfeuerwehren, freiwilligen Feuerwehren sowie weitere Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben und ebenso an Verantwortliche in Kommunen und Städten. Wir sind überzeugt, dass eine intensive und fachlich fundierte Vorbereitung der Schlüssel für effektives, koordiniertes und zielführendes Handeln im Einsatzfall ist.“

Dabei spielt der Umgang mit Hochwasser- und Starkregengefahrenkarten zur Lagebeurteilung ebenso eine Rolle wie das Vermitteln von Wissen und Erfahrungen aus der Einsatzpraxis.

Erfahrung mit Bildungsprojekten vorhanden
Es handelt sich dabei nicht um das erste Bildungsmodul, welches Professor Jüpner und seine Arbeitsgruppe konzipiert haben. Bereits seit 2021 bieten sie gemeinsam mit dem Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft an der RPTU und dem Landesfeuerwehrverband Rheinland-Pfalz „BiWaWehr“ als festes Weiterbildungsangebot an. Über 500 Einsatzkräfte von Feuerwehr und THW haben das Training bereits absolviert.

Auf Vorschlag des Umweltbundesamts bewarben sich die Forschenden mit ihrem Bildungsprojekt für die Feuerwehr um den Bundespreis „Blauer Kompass“ 2022 und erreichten die Endausscheidung (20 aus 240 Bewerbungen; Beschreibung der Maßnahme einsehbar in der KomPass-Tatenbank des Umweltbundesamtes).

Regionales Wissen aktivieren
Bilateraler Erfahrungsaustausch zwischen Wissenschaft und Praxis ist ein weiterer Aspekt, der für Professor Jüpner mit Blick auf die Katastrophenvorsorge in Risikogebieten entscheidend ist. Mit „H-Kat-Net“ hat er den Anstoß für ein Katastrophenschutz-Netzwerk für das Ahrtal gegeben, welches er gemeinsam mit zwei THW-Ortsverbänden, dem Kreisverbindungskommando Ahrweiler der Bundeswehr sowie der Feuerwehr Sinzig und dem Brand- und Katstrophenschutz des Landkreises Ahrweiler gegründet hat.

„Mit dem Netzwerk schlagen wir die Brücke zwischen Wissenschaft und Praxis. Wir lernen aus dem Wissen der Einsatzkräfte für die Forschung und können andererseits unsere Forschungsergebnisse direkt dorthin bringen, wo sie gebraucht werden“, unterstreicht der Wissenschaftler. Dabei unterstützen ihn die Partner aus dem KAHR-Projekt – wie etwa der Sprecher des Forschungsverbundvorhabens Professor Dr.-Ing. Jörn Birkmann, der bei der Auftaktveranstaltung am 17. Oktober ein Grußwort sprach und über seine Forschung berichtete.

Über KAHR
Das vom BMBF geförderte Projekt KAHR soll mit neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen die Aufbaumaßnahmen in den von der Flutkatastrophe im Juli 2021 zerstörten Regionen in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz unterstützen. Bis Ende 2024 werden in dem Verbundprojekt mit insgesamt 13 Partnern aus Wissenschaft und Praxis Fragen zur Klimaanpassung, der risikobasierten Raumplanung und zum Hochwasserschutz erarbeitet. Ziel ist es, konkrete Maßnahmen für einen klimaresilienten und zukunftsorientierten Wieder- und Neuaufbau zu schaffen. Weiterführende Informationen unter: https://hochwasser-kahr.de/index.php/de/

Pressekontakt:
Prof. Dr. Robert Jüpner
RPTU Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft
Tel.: 0631/205-3805
E-Mail: robert.juepner@rptu.de

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Verbändebündnis fordert praxisnahe, verursachergerechte und nährstoffeffiziente Düngepolitik

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Ein breites Bündnis aus Verbänden der Bereiche Umwelt, Landwirtschaft und Wasserwirtschaft sowie eine Gewerkschaft machen sich in einem gemeinsamen Appell an die Mitglieder des Vermittlungsausschusses für eine verursachergerechte, bürokratiearme, umwelt- und gewässerschonende Düngepolitik stark.
Anlass ist das noch immer offene Gesetzgebungsverfahren zur Novellierung des Düngegesetzes. Mit dem vom Bundestag bereits beschlossenen Gesetzentwurf sollten Zusagen an die EU-Kommission zum Wirkungsmonitoring in nationales Recht umgesetzt und durch das Zusammenspiel aus Stoffstrombilanz und Monitoring Verursachergerechtigkeit in der Düngepolitik geschaffen werden. Doch mit der Ablehnung des Bundesrates im vergangenen Juli rückt diese dringend notwendige Reform zur Bewältigung der Nährstoffüberschüsse wieder in weite Ferne. Am 2. Oktober 2024 wurde der Vermittlungsausschuss einberufen. Ob und wann dieser eine Kompromisslösung erarbeiten wird, ist bisher nicht bekannt.
Das Bündnis, das auch von Agrarwissenschaftlern unterstützt wird, ruft in seinem Appell die Mitglieder des Vermittlungsausschusses deshalb dazu auf, die Interessen von Landwirtschaft, Umwelt, Gewässerschutz sowie Verbraucherinnen und Verbrauchern zusammenzudenken. Konkret fordert das Bündnis:
Den Gesetzgebungsprozess im Vermittlungsausschuss zeitnah fortzusetzen und eine verursachergerechte Grundlage zur Reduktion der in der Landwirtschaft entstehenden Stickstoff- und Phosphorüberschüsse zu schaffen
Die der EU-Kommission versprochene Monitoringverordnung zügig auf den Weg zu bringen, um kein weiteres Vertragsverletzungsverfahren zu riskieren und sich an die Europäischen Gewässer- und Umweltschutzziele zu halten
Preissteigerungen für Trinkwasser durch wirksame düngepolitische Maßnahmen zu vermeiden
Ein verlässliches, verursachergerechtes und bürokratiearmes Düngerecht auf den Weg zu bringen
Eine bundesweit einheitliche Stoffstrom-/Nährstoffbilanzierung umzusetzen, die z.B. an den in Vorschlag II erarbeiteten Bewertungskriterien des Evaluierungsberichts der Stoffstrombilanzierung orientiert ist.
Den vollständigen Appell mit den Namen der beteiligten Verbände und Gewerkschaften finden Sie im Anhang.
https://www.bdew.de/presse/verbaendebuendnis-fordert-praxisnahe-verursachergerechte-und-naehrstoffeffiziente-duengepolitik/

Studie enthüllt: Mikroplastik schützt Krankheitserreger vor Abwasserreinigung

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Viren schlüpfen durch Kläranlagen
Mikroplastik im Abwasser kann dazu führen, dass Viren und Bakterien in Kläranlagen nicht abgetötet werden. Das zeigt eine Studie aus Norwegen. Eingebettet in eine hauchdünne Schleimschicht auf den kleinen Plastikteilchen schlüpfen die Krankheitserreger durch die Abwasserreinigung von Kläranlagen hindurch.
Eine Studie der Norwegischen Universität für Biowissenschaften, geleitet von Mikrobiologin Ingun Lund Witsø, fand heraus, dass Krankheitserreger wie Noroviren, Adenoviren und das Darmbakterium Escherichia coli auf Mikroplastik überleben. Im Labor konnte das Team auch Bakterien wie Klebsiella pneumoniae und Acinetobacter spp. im gereinigten Abwasser nachweisen.

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0312157