Online-Biomonitoring-Systeme bieten die Möglichkeit einer Echtzeit-Überwachung des Abwassers mit Organismen und ermöglichen es Kläranlagenbetreibern sofort auf akute Verschmutzung im Abwasser zu reagieren. Bislang liegen jedoch nur sehr wenige Informationen über die Eignung von Online-Biomonitoring-Systemen für eine solche Überwachung vor. Ein angewandtes Projekt der Eawag, der Fachhochschule Nordwestschweiz und des Oekotoxzentrums soll das nun ändern…
Sie dachten, Abwasser landet in der Kläranlage? Falsch. Immer wieder wird es weitgehend ungefiltert in Gewässer geleitet, manchmal samt Toilettenpapier. Hören Sie hier die Geschichte …
AZV Südholstein ermöglicht Betriebsbesichtigung über Internet Per Video gibt es ab jetzt spannende Einblicke in die Abwasserreinigung im Klärwerk Hetlingen. Da während der Pandemie keine Besuchergruppen kommen können, bietet der Abwasser-Zweckverband (AZV) Südholstein seine Betriebsbesichtigungen auf diese neue Art an. Der digitale Besuch dauert rund 16 Minuten.
Durch den Erklärfilm führen zwei Mitarbeitende, die beim AZV vor wenigen Jahren ihre Ausbildung zur Fachkraft für Abwassertechnik abgeschlossen haben. Oguzhan Özen und Marie Lohde waren sofort bereit, sich vor die Kamera zu stellen und ihren Arbeitsplatz vorzuführen. „Der Dreh hat Spaß gemacht. Mit dem Film können wir auch anderen zeigen, wie das Abwasser wieder sauber wird und dass unser Job ziemlich spannend ist“, sagt Oguzhan. „Dreharbeiten sind cool, aber auch harte Arbeit! Manche Szenen haben wir ganz schön oft wiederholt, bis es richtig gepasst hat. Außerdem musste ja immer erst die ganze Ausrüstung an den verschiedenen Orten aufgebaut werden“, ergänzt Marie. Viereinhalb Tage haben die Dreharbeiten im Sommer 2020 – mit Corona-bedingtem Abstand und den gebotenen Hygieneregelungen – im Klärwerk, im Kanalnetz und an der Elbe gedauert.
Das Video richtet sich vorrangig an Schülerinnen und Schüler ab Klasse 5. Normalerweise kommen bis zu 50 Besuchergruppen pro Jahr ins Klärwerk, die meisten davon Schulklassen. Seit gut einem Jahr sind die Besichtigungen aufgrund der Corona-Vorsichtsmaßnahmen nicht mehr möglich. „Als klar wurde, dass wir in absehbarer Zeit keine Werksführungen mehr anbieten können, haben wir uns diese Alternative überlegt. Genauso, wie das Abwasser weiterhin ins Klärwerk fließt, möchten wir auch stetig das Wissen über unsere Arbeit weitergeben“, sagt Christine Mesek, Verbandsvorsteherin des AZV Südholstein. Ein Vorteil der Videos: Mit dem kleinen Team konnte auch in Anlagenteilen gefilmt werden, die Besuchergruppen aus Sicherheitsgründen nicht betreten dürfen – zum Beispiel die Rechenanlage zur Entfernung von Feststoffen aus dem Abwasser oder das Blockheizkraftwerk.
Die Stiftung der Sparkasse Südholstein hat das Videoprojekt finanziell unterstützt. Normalerweise übernimmt sie seit über 15 Jahren Anfahrtskosten für Gruppen, die mit dem Bus per Sonderfahrt ins Klärwerk an der Elbe kommen. „Weiterbildung und Wissensvermittlung für Kinder und Jugendliche ist uns wichtig. Im Klärwerk Hetlingen erleben die Besucher unmittelbar, wie Abwasserreinigung funktioniert und warum die Ressource Wasser geschützt werden muss. Im Film ist das anschaulich vermittelt“, so Dr. Stephan Kronenberg, Geschäftsführer der Stiftung der Sparkasse Südholstein.
Mit den Dreharbeiten wurde das Filmunternehmen CineCoast aus Moorrege beauftragt. Gründer Max Schröter hat bereits im Jahr 2015, noch während seiner Schulzeit, an einem Kurzfilm über das Klärwerk mitgewirkt. Inzwischen hat er seine eigene Firma eröffnet und zahlreiche Projekte in der Region auf den Bildschirm gebracht.
Der Erklärfilm ist pünktlich zum Weltwassertag fertig geworden. Das Motto des Aktionstags ist in diesem Jahr „Wert des Wassers“. Im AZV-Video wird klar, dass die Abwasserreinigung aufwändig, aber auch dringend notwendig ist, um den Wert der Ressource Wasser zu erhalten.
Von Schulen kann der Film gern für den Unterricht genutzt werden. Natürlich ersetzt dies keinen echten Besuch im Klärwerk, bei dem die Größe der Anlagen klar wird und bei dem die „Klärwerkslotsen“ des AZV nicht nur das Gelände zeigen, sondern auch Fragen beantworten. Während der Pandemie ist das Video aber eine Alternative und später eine gute Ergänzung zum Besuch vor Ort. Bei Fragen stehen die Mitarbeitenden aus der Umwelt- und Nachhaltigkeitsbildung des AZV Südholstein gern zur Verfügung.
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Ausgedehnte Aquakulturflächen entlang der Küsten sind in Südostasien sehr verbreitet. Eine neue Studie zeigt, dass vom Menschen produzierter Stickstoff durch die Einleitung großer Mengen ungeklärter Abwässer ins angrenzende Küstenmeer gelangt. Dort führt er nicht nur zu Eutrophierung, sondern landet auch in der Nahrungskette.
In vielen Ländern Südostasiens ist der Export von Fisch oder Shrimps aus Aquakultur ein wichtiger Wirtschaftsfaktor. Über viele Kilometer reihen sich dort an den Küsten die Aquakulturbecken aneinander. Ihr Abwasser wird meist ungefiltert ins Meer geleitet.
Auf Hainan, einer tropischen Insel im Südchinesischen Meer und größte Sonderwirtschaftszone Chinas, werden in den Aquakulturanlagen vor allem Zackenbarsche und Shrimps gezüchtet. Ein Forscherteam des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) untersuchte dort in einer Lagune die Abwässer aus den Aquakulturanlagen sowie ihre organischen Abfallstoffe und verfolgte deren Weg in das angrenzende Küstenmeer.
Ein großes Problem in der Aquakulturwirtschaft ist, dass relativ ungezielt gefüttert wird. Zudem wird für die intensive Zucht sehr protein- und fetthaltiges Futter benötigt. Größtenteils besteht es aus industriell hergestellten Futterpellets. Überschüssiges Futter sammelt sich im Beckenwasser an. Zusammen mit den Ausscheidungen der Fische wird der organische Abfall mit den Abwässern ins Küstenmeer ausgeleitet. Er ist reich an Stickstoff, der ein Bestandteil von Proteinen ist.
„Eine weltweit beobachtete negative Folge des hohen Eintrags von Stickstoff aus Landwirtschaft und Aquakultur ist die Überdüngung der Küstengewässer, die sich in exzessiven Algenblüten manifestiert“, berichtet Tim Jennerjahn, Biogeochemiker am ZMT und Leiter der Studie. „Unklar ist jedoch in vielen Fällen, ob und wie dieser Stickstoff sich auf andere Organismen in der Nahrungskette auswirkt.“
Um den Weg der Abfallstoffe vor Hainan zu verfolgen, nahm das Team sowohl Wasserproben aus den Anlagen und den Küstengewässern, als auch Gewebeproben von Vertretern der verschiedenen Nahrungsstufen, darunter Algen und Seegras, Wirbellose wie Muscheln und Krabben und auch diverse Fischarten. Dabei fielen vor allem hohe Anteile des schweren Stickstoff-Isotops N15 auf, die sowohl im Wasser als auch in den untersuchten Lebewesen nachgewiesen werden konnten. In der Lagune war bei allen Organismen das N15-Isotop in deutlich größeren Mengen vorhanden als bei ihren Artgenossen im offenen Meer.
Industriell produzierte Pellets enthalten einen relativ hohen Anteil an dem N15-Isotop. Als Bestandteil von Proteinen ist Stickstoff essenziell für Lebewesen. Das N15-Isotop wird jedoch langsamer verwertet und reichert sich daher in Tieren und Pflanzen an. Finden sich größere Mengen davon in ihrem Gewebe, weist das auf Stickstoff hin, der vom Menschen produziert wurde.
In China sind die Teichflächen der Aquakultur mittlerweile auf mehr als 15.000 Quadratkilometer angewachsen. Die ZMT-Forschenden rechneten den vor Hainan gemessenen Stickstoffeintrag aus Aquakulturteichen hoch und kamen so für ganz China auf ein Ergebnis von 510.000 Tonnen pro Jahr. Dies entspricht etwa drei Prozent des jährlichen weltweiten Stickstoffeintrags durch Flüsse und ist damit eine global relevante Größe.
Bisher wurde jedoch noch kaum untersucht, inwieweit sich ein Übermaß an Stickstoff in den Organismen negativ auswirkt. Für die Seegräser von Hainan fand die ZMT-Doktorandin Esther Thomsen heraus, dass sich die Stickstoffkonzentration in den Blättern erhöht. Dies wiederum führt zu einer geringeren Stabilität der Blätter und abbrechenden Blattspitzen.
Offensichtlich ist aber, dass die stickstoffreichen Abwässer durch die Eutrophierung das Artengleichgewicht in den Küstenökosystemen massiv stören. Das Forscherteam konnte vor Hainan ein drastisches Seegras- und Korallensterben beobachten. „Das zeigt, welch gewaltige Auswirkungen der Eintrag stickstoffhaltiger Aquakulturabwässer in die Küstenmeere auf die Ökologie hat – den Verlust von Biodiversität und ganzer Ökosysteme inklusive ihrer für den Menschen bedeutsamen Ökosystemleistungen“, so Jennerjahn.
Originalpublikation: Herbeck, L.S., U. Krumme, I. Nordhaus, T.C. Jennerjahn (2021). Pond aquaculture effluents feed an anthropogenic nitrogen loop in a SE Asian estuary. Science of the Total Environment 756: 144083. Zur Studie
Sequentiell biologisch abbaubare Geotextilfilter für technisch-biologische Ufersicherungen an Binnenwasserstraßen Projektziele Die Entwicklung eines biologisch abbaubaren Geotextils aus nachwachsenden Rohstoffen zur Anwendung als temporärer Filter für technisch-biologische Ufersicherungen an Binnenwasserstraßen, das heißt für umweltfreundliche Ufersicherungen unter Verwendung von Pflanzen, ist das Ziel im Forschungsprojekt »Bioshoreline«. Der neuartige Geotextilfilter soll im Anfangszustand nach Einbau der Ufersicherung den Boden im Uferbereich zurückhalten, bis die Pflanzenwurzeln ausreichend gewachsen sind und die Filterfunktion übernehmen können. Der Geotextilfilter baut sich parallel nach und nach vollständig ab. Das Projektteam BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH, FKuR Kunststoff GmbH, Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und Fraunhofer UMSICHT führt dafür eine Mischung aus schnell abbaubaren Naturfasern und biobasierten, langsam abbaubaren synthetischen Fasern in einem Geotextilvlies zusammen und testet insbesondere die technischen Eigenschaften und biologische Abbaubarkeit. Mit dieser Entwicklung erschließt das Projektteam ein neues Anwendungsgebiet für biobasierte und biologisch abbaubare Kunststoffe.
Nutzen An Binnenwasserstraßen führt der Schiffsverkehr zu einer wechselnden hydraulischen Belastung der Ufer. Mit Einführung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) sollen die bisher überwiegend technisch gesicherten Ufer durch die Verwendung von Pflanzen langfristig naturnäher gestaltet werden.
Für den Anfangszustand, bis die verwendeten Pflanzen ausreichend Wurzeln gebildet haben, sind in der Regel zusätzliche Befestigungen und Maßnahmen zur Gewährleistung der Uferstandsicherheit erforderlich. Dazu gehören auch temporäre Geotextilvliese, die in den ersten drei Jahren nach Einbau die Filterstabilität im Uferbereich gewährleisten. Diese müssen den Boden zurückhalten und eine ausreichende Durchlässigkeit und Festigkeit besitzen und dabei gleichzeitig gut durchwurzelbar sowie langfristig biologisch abbaubar sein, um die Durchgängigkeit für Kleinstlebewesen im Uferbereich nicht dauerhaft einzuschränken. Wenn geeignete Filtervliese zur Verfügung stehen, kann damit die Anwendbarkeit naturnäherer Ufersicherungsmaßnahmen an Binnenwasserstraßen erhöht werden.
Geotextilfilter schließt Forschungslücke Bisher für technisch-biologische Ufersicherungen getestete biologisch abbaubare Vliese sind unter den gegebenen Belastungen nicht ausreichend stabil und bauen sich zu schnell ab. Alternativen aus Kunststoff sind zwar stabil und langlebig, bleiben aber dauerhaft im Boden erhalten. Eine geeignete Lösung, die alle Anforderungen erfüllt, fehlt bislang.
Mit der Entwicklung eines biologisch abbaubaren Geotextilfilters aus nachwachsenden Rohstoffen schließen die Verbundpartner des Projekts »Bioshoreline« diese Lücke. Der Geotextilfilter, der alle erforderlichen Anforderungen erfüllen soll, wird aus verschiedenen schnell abbaubaren Naturfasern und langsam abbaubaren industriell geschaffenen Fasern zusammengesetzt, wobei die technischen Anforderungen für mindesten drei Jahre erfüllt werden.
Ergebnis Bisher wurden in mehreren Optimierungsschritten Prototypen der Geotextilfilter hergestellt und charakterisiert, so dass diese den Vorgaben der Bundesanstalt für Wasserbau zur Sicherung der Ufer entsprechen. Dazu fand zunächst eine Auswahl geeigneter Rohstoffe statt. Die Verarbeitungseigenschaften und die biologische Abbaubarkeit der synthetischen Fasern mussten dafür angepasst und die Verarbeitungsbedingungen zur Herstellung erarbeitet werden. Für die Auswahl passender Fasern für die Prototypen wurden neben den verschiedenen Zusammensetzungen und den damit einhergehenden unterschiedlichen Abbauzeiten auch die Verarbeitungseigenschaften zu Vliesen untersucht.
Die generelle Durchwurzelbarkeit der hergestellten Geotextilfilter wurde vom Projektpartner BAW mit Weidenspreitlagen als Bepflanzung in speziellen Versuchskästen nachgewiesen. Allerdings wurden dabei mit Geotextil im Vergleich zu den Kästen ohne Geotextil weniger und kürzere Wurzeln und Sprosse innerhalb von sechs Monaten festgestellt. Derzeit finden bei der BAW und bei Fraunhofer UMSICHT Durchwurzelungsversuche mit der neuesten Generation der optimierten Prototypen statt. In den Versuchskästen von Fraunhofer UMSICHT wird dabei zusätzlich die Uferneigung mit je zwei verschiedenen Hangneigungen (1:2 und 1:3) und Substraten (Sand und Mutterboden) nachgebildet. Sensoren messen kontinuierlich Bodenfeuchtigkeit, Temperatur und UV-Eintrag. Zudem wird der pH-Wert des Bodens bestimmt.
Eine Installation dreier verschiedener Geotextilprototypen an der Versuchsstrecke der BAW am Rhein bei Worms wird im Laufe des Jahres stattfinden. Hier werden die neuen Vliese unter Wasserstraßenbedingungen getestet. In regelmäßigen Zeitabständen werden die Geotextilproben hinsichtlich der technischen Eigenschaften und des biologischen Abbaus untersucht. Anschließend erfolgt auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse aus Freiland- und Durchwurzelungsversuchen eine weitere Optimierung.
Xenobiotika werden durch den Menschen in die Stoffkreisläufe der Natur eingebracht. Es sind Hormone, Schmerzmittel, Antibiotika sowie chemische Substanzen, die natürlich in der Umwelt nicht vorkommen. Die bestehenden dreistufigen kommunalen Wasser- und Abwasserreinigungsanlagen sind nur teilweise in der Lage, diese Frachten zu eliminieren, viele Xenobiotika gelangen so über das Wasser in die Umwelt.
Die Auswirkungen auf bestimmte Wasserorganismen und Tiere wurden schon umfangreich publiziert. Einige Länder haben bereits Maßnahmen zur Entfernung der Xenobiotika veranlasst, die Einführung einer vierten Reinigungsstufe an den Kläranlagen steht europaweit zur Diskussion.
Im Projekt XenoKat wird an einem Biofiltersystem auf der Basis immobilisierter Pilz-Enzyme zur Entfernung von Xenobiotika aus belasteten Wässern geforscht. Die Enzyme der Basidiomyceten (Pilze) können beim Abbau vorwiegend ringförmiger Verbindungen wichtige biokatalytische Leistungen erbringen. Sie werden von den Pilzen (genetisch unverändert) produziert und mittels biotechnologischer Verfahren isoliert. In einem zu entwickelnden Filtersystem sollen sie in immobilisierter Form auf hochporösen Trägern Xenobiotika oxidieren und reduzieren und so schneller zum Abbau beitragen…
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Mit der Publikation innovativer Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung wollen die Herausgeber (TU Dresden, TechnologieZentrumDresden GmbH, GWT-TUD GmbH und IHK Dresden) einen Beitrag für eine erfolgreiche Verwertung leisten.
Klärschlamm auf der Scholle: Einst propagiert, jetzt gefürchtet
Abwasserreinigungsanlagen wurden ihren Restmüll los. Bauern bekamen Gratisdünger. Heute sind Böden mit gefährlichen PFAS belastet.
Der neuste Fall: Die Stadt Bern wollte auf der freien Fläche des sogenannten «Viererfelds» für 3000 Menschen ein Vorzeigequartier bauen lassen. Jetzt zeigten Bodenproben, dass im Boden toxische Altlasten stecken. Man fand per- und polyfluorierte Alkylverbindungen, sogenannte Ewigkeitschemikalien oder PFAS. Sie stammen höchstwahrscheinlich vom Klärschlamm, mit dem der Boden vor zwanzig bis vierzig Jahren gedüngt wurde.
Abwasser und Umweltschutz: Laupen feierte ihre aufgerüstete Kläranlage
Am Hirsriedweg 36A gewährte die Gemeinde am 20. September Einblicke in die Zukunft der Wasserreinigung. Die Gemeinde Laupen öffnet am 20. September ihre Abwasserreinigungsanlage (ARA) Sensetal für einen Tag der offenen Tür. Wie die Gemeinde auf ihrer Website schreibt, ist die vierte Reinigungsstufe der Anlage nun fertiggestellt. Dies wird als bedeutender Schritt für den Umwelt- und Gewässerschutz dargestellt.
Ein wichtiger Meilenstein wurde am 11. Juni 2025 erreicht: die erste Lieferung der Pulveraktivkohle (PAK) für die 4. Reinigungsstufe traf ein.
Damit wurde ein bedeutender Schritt in Richtung einer noch effektiveren Abwasserreinigung vollzogen. Die PAK wird künftig gezielt eingesetzt, um Spurenstoffe wie Arzneimittelrückstände, Pestizide und andere organische Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser zu entfernen.
Durch die Zugabe von PAK in den Reinigungsprozess können selbst kleinste Schadstoffmengen zuverlässig gebunden und anschließend zusammen mit dem Klärschlamm aus dem Wasserkreislauf entfernt werden. Der Beginn des PAK-Einsatzes markiert somit den Start einer neuen Phase im Betrieb der 4. Reinigungsstufe – zum Schutz unserer Gewässer und für eine nachhaltige Abwasserbehandlung.
Blatten: Wenn es die neue Kläranlage trifft, wäre das eine Katastrophe
Nach dem Bergsturz in Blatten besteht auch für Gemeinden weiter unten im Tal Gefahr. Einzelne Häuser werden evakuiert, auch oberhalb werden weitere Personen ausgeflogen. In Kippel hält sich die Angst vor Überschwemmungen in Grenzen, da das Dorf grösstenteils deutlich über dem Bachbett der Lonza liegt. Nahe dem Fluss befinden sich ein momentan geschlossener Campingplatz, eine Kläranlage und ein Elektrizitätswerk. Der Zugang zur Lonza ist abgesperrt, wie der 20-Minuten-Reporter vor Ort berichtet. «Wir haben keine Angst, dass es uns im Dorf direkt trifft, aber die neu gebaute Kläranlage und Elektrizitätswerk könnte es treffen. Das wäre natürlich eine Katastrophe» sagt Albert (73) aus Kippel. Die Anlagen seien erst vor wenigen Jahren für etwa 30 Millionen Franken gebaut worden, sagt ein weiterer Anwohner.
In den nächsten Jahren baut die ProRheno AG die kommunale ARA Basel aus (Projekt EABA). Mit dieser Investition ist es künftig möglich, Stickstoff und organische Spurenstoffe weitgehend aus dem Abwasser zu entfernen.
Da immer mehr Stoffe den Weg ins Abwasser finden, enthält dieses zunehmend Mikroverunreinigungen, die trotz der Abwasserreinigung nicht vollständig eliminiert werden können. Mit der neuen eidgenössischen Gewässerschutzverordnung setzt der Bund zeitgemäss neue Grenzwerte für organische Spurenstoffe fest. Diese Stoffe sollen so gut wie möglich aus dem Abwasser entfernt werden. Unter diesen Vorzeichen beschloss die ProRheno AG schon im Jahre 2008, ihre kommunale Kläranlage ARA Basel aufzurüsten.
Im März dieses Jahres wurde das Auslaufbauwerk im Rhein einer gründlichen Inspektion unterzogen. Ein erfahrener Taucher begab sich vor Ort um den Zustand des Bauwerks detailliert zu überprüfen und zu dokumentieren.
Ein Highlight dieser Inspektion sind die einzigartigen Filmaufnahmen, die einen exklusiven Blick auf das Bauwerk ermöglichen. Wir laden euch herzlich ein, diese faszinierenden Aufnahmen anzusehen.
Das «Graffland» heisst alle willkommen, die sich mit der Spraydose austoben wollen. Doch nicht jedes Sujet ist erlaubt. So muss sich ein Graffitikünstler, eine Graffitikünstlerin wohl das Paradies vorstellen: 3000 Quadratmeter Platz, wettergeschützte Wände, Leitern, Gerüste, Hebebühnen, Dispersion zum Grundieren, alles steht gratis zur Verfügung. Spraydosen können vor Ort im Shop erworben werden. Vor allem aber: Hier lässt es sich in Ruhe arbeiten, ohne Angst vor der Polizei. Denn im neu eröffneten «Graffland» in Opfikon ZH ist sprayen ganz legal.
Das Ziel der ersten Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA) im 20. Jahrhundert lautete: Abfallvolumen verringern und Siedlungshygiene verbessern. Moderne KVA beseitigen nicht nur Abfälle, sie gewinnen daraus auch Energie und Rohstoffe. Damit spielen KVA eine wichtige Rolle in den heutigen Stoff- und Energiekreisläufen.
Energiespeicher und Rohstofflager Der Ofen ist das Herz der KVA. Einmal entfacht, lodert das Feuer bei rund 1000 Grad Celsius – ohne zusätzlichen Brennstoff. Die enorme Hitzeentwicklung wandelt Limeco in Strom und Wärme um, und zwar zusehends effizienter: Seit 2021 erhöhte sich die ENE von 0,63 auf 0,80. Die ENE ist das Mass für die energetische Nettoeffizienz, mit der eine KVA die im Abfall enthaltene Energie in nutzbare Wärme und Strom umwandelt. Den vom kantonalen Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) geforderten Zielwert von 0,65 hat Limeco zwei Jahre früher als geplant erreicht. Aktuelle Kennzahlen und Betriebsdaten finden Sie im Geschäftsbericht.
Basel: Wie die ProRheno Amphibien im Winter unterstützt
Hunderte Amphibien, welche durch den Abwasserstrom zur ProRheno gelangen, werden in liebevoller Handarbeit aus den Klärbecken gerettet und anschliessend in ein Biotop in die Natur zurück gebracht.
In den kalten Wintermonaten unterstützen die Mitarbeitenden der ProRheno Frösche, Kröten und Molche bei ihrem Winterschlaf, indem sie die Tiere in einen Kühlschrank gefüllt mit Laub, Kies und Sand betten. Die Amphibien werden vorgängig gezählt und sortiert. Im Frühjahr werden sie dann wieder in die Umwelt ausgesetzt.
Aus den Befragungen im Rahmen des Projekts «Übersichtsstudie zum Einsatz von Biotests zur Beurteilung von Abwässern aus Industrie und Gewerbe» hat sich ergeben, dass seitens der Industrie ein Bedarf besteht für die Entwicklung eines angepassten biologischen Abbautests für Industrieabwasser. Ziel ist die schnelle Identifikation und Beurteilung von Abwasser-strömen mit möglichen problematischen Abwasserinhaltsstoffen. Grosse Betriebe aus der chemisch-pharmazeutischen Industrie führen heute routinemässig den Zahn-Wellens-Test (OECD 302b) zum Teil in Kombination mit einem Nitrifikationshemmtest (DIN EN ISO 9509) durch, um die biologische Abbaubarkeit ihrer Abwasserströme zu charakterisieren. Unter anderem basierend auf den Resultaten dieser Tests wird die Abwasserbehandlung oder die Entsorgung des jeweiligen Abwasserstroms definiert. Da die meisten Industriebetriebe ihr Abwasser in eine kommunale Abwasserreinigungsanlage einleiten, dienen die Resultate der biologischen Abbautests (i) dem Schutz der ARA vor toxischen Stössen, (ii) der Grundlage für die Prognose der Einhaltung der DOC-Grenzwerte im Ablauf der ARA und (iii) als Vorbehandlung für anschliessend durchzuführende Biotests.
Bei der praktischen Durchführung der Zahn-Wellens-Tests führt die Zeitdauer von 28 Tagen und der daraus resultierende lange Platzbedarf zu einer Herausforderung für die betroffenen Betriebe. Um die Toxizität der Industrie-abwasserproben untersuchen zu können, ist ebenfalls ein schneller biologischer Abbautest notwendig.
Die Arbeitsgruppe Umwelt- und Wassertechnologie der FHNW von Professor Michael Thomann entwickelt daher einen zeiteffizienten, robusten und anwendungs-orientierten Abbautest. Dieser Abbautest soll als Entscheidungsgrundlage bezüglich der Einleitung von Industrieabwasser auf die ARA dienen. Daher muss er breit abgestützt und vergleichbar mit den bisher durchgeführten Tests sein. Dieses Projekt wird im Auftrag des BAFU und in enger Zusammenarbeit mit den Behörden und der Industrie durchgeführt.
KIT: Dem Gewitter auf der Spur – vom Quellwölkchen bis zur Grundwasserbildung
Messkampagne im Schwarzwald untersucht Wetterextreme, um ihre Ursachen und Folgen besser verstehen und vorhersagen zu können Hagel, Starkregen und Überflutungen sind in den vergangenen Jahren häufiger und in ihren Auswirkungen auf Menschen und Umwelt stärker geworden. Sie sind in Deutschland die Naturereignisse mit dem größten Schadenpotenzial. Um langfristig besser mit diesen Wetterextremen umgehen zu können, untersuchen Forschende in der vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierten Messkampagne „Swabian MOSES“ ihre Entstehungsprozesse und Folgen. Ziel der nun zum zweiten Mal stattfindenden Kampagne ist es, den vollen Lebenszyklus von Gewittern – von ihrer Entstehung über die Intensivierung bis hin zu den unmittelbaren Auswirkungen – zu verstehen. Wie entstehen sommerliche Wetterextreme? Wie wirken sie sich aus? Welche Schäden verursachen sie? Bei der Messkampagne „Swabian MOSES 2023“ gehen Forschende diesen Fragen auf den Grund. Ziel ist es, Wetterextreme besser zu verstehen. Dazu verfolgen sie die Ereignisse koordiniert: Vom ersten Quellwölkchen über die Entwicklung zu einem Gewitter, damit einhergehende Hagelbildung, Starkregen und Überflutungen bis hin zum Schadstoffeintrag in die betroffenen Gewässer. Entwicklung von Gewittern, Starkregen und Hagel in der Region Mit dem „KITcube“, ein europaweit einzigartiges, aus verschiedenen Messinstrumenten bestehendes Atmosphärenbeobachtungssystem, bringt das KIT eine Hauptkomponente in das Forschungsnetzwerk ein. „Mit dem KITcube messen wir unter anderem die Windgeschwindigkeiten in großen Höhen sowie den Niederschlag in hoher Auflösung. Er deckt mit seinem Hauptstandort in Villingen-Schwenningen und sieben Außenstationen das gesamte Messgebiet ab“, sagt der Koordinator der Kampagne, Lutz Beckebanze vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Department Troposphärenforschung (IMK-TRO) des KIT. „Die Messdaten senden wir dann direkt zum Deutschen Wetterdienst. Dieser nutzt sie, um in einem parallelen Wettervorhersagezyklus zu ermitteln, welchen Einfluss die zusätzlichen Beobachtungen auf die Wettervorhersage haben und inwieweit sich ihre Qualität damit verbessern lässt.“ Des Weiteren gehen die Forschenden des KIT in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Bonn, Australien und den USA auf Sturmjagd. Mit speziellen Sonden messen sie die Strömungsverhältnisse in Gewitterwolken, um daraus das Hagelwachstum zu bestimmen. Außerdem messen weitere Arbeitsgruppen des IMK sowohl Aerosole in der Atmosphäre als auch mithilfe eines neuartigen Infraschallmessgeräts kleine Schwankungen des Luftdrucks. Neben dem federführenden IMK-TRO beteiligen sich die zwei weiteren Karlsruher Departments des IMK und das Institut für Wasser und Gewässerentwicklung (IWG) des KIT an der Messkampagne. Die Messkampagne findet von Mai bis September dieses Jahres in einem Gebiet von der Schweizer Grenze bis nach Kirchheim unter Teck statt. Im Bereich des Südschwarzwalds konzentrieren sich die Messungen auf die Entstehung der Gewitter. Diese ziehen meist in Richtung Nord-Ost, sodass im Raum zwischen Rottenburg und Kirchheim besonders viele Wetterextreme ihre schädliche Wirkung zeigen. Entsprechend werden in dieser Region die Wirkungen der Gewitter anhand von Wasserqualität, Bodenfeuchte und Abflussmengen untersucht.
Zu MOSES Die Swabian MOSES Messkampagne ist Teil der Helmholtz-Initiative MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems). In dieser entwickeln und erproben Institute der Helmholtz-Gemeinschaft neue Beobachtungssysteme und Messkonzepte, um die Wechselwirkungen zwischen kurzfristigen Ereignissen wie Wetterextremen und der langfristigen Entwicklung der Umweltsysteme zu untersuchen. MOSES besteht aus flexiblen und mobilen Beobachtungsmodulen und zielt darauf ab, die gesamte Ereigniskette von der Entstehung bis zu den unmittelbaren Auswirkungen zu untersuchen.
Netz von Messstationen dokumentiert Unterschiede bei Wetter und Klima im Stadtgebiet von Freiburg
Daten der Universität Freiburg für alle Stadtteile sind jetzt über eine App in Echtzeit abrufbar
Ein Schwerpunkt des Messnetzes liegt auf der Hitzebelastung der Freiburger Bevölkerung und Unterschieden innerhalb des Stadtgebiets. Die Stadt Freiburg unterstützt das Projekt und will die Messergebnisse auch selbst nutzen
Die Daten bilden die Grundlage für mehrere Forschungsprojekte an der Universität Freiburg zu Klimaforschung und Anpassungsmöglichkeiten von Städten. „Freiburg wird damit zum Testfeld für Stadtklima-Modelle“, sagt Umweltmeteorologe Prof. Dr. Andreas Christen Im Freiburger Stadtteil Zähringen tobt ein Gewitter, im Rieselfeld hingegen fällt kaum ein Tropfen Regen. In Littenweiler kühlt ein angenehmer Höllentäler den heißen Sommerabend, im Industriegebiet Nord ist von dem Wind nichts zu spüren. „Innerhalb einer Stadt wie Freiburg gibt es große Unterschiede bei Wetter und Klima – diese werden bisher aber kaum erfasst und auch in Modellen etwa zu Extremereignissen wie Hitzestress oder Überflutungen wenig berücksichtigt“, sagt Prof. Dr. Andreas Christen, Professor für Umweltmeteorologie an der Universität Freiburg. Das soll nun ein Netz von gut 40 Messstationen im Freiburger Stadtgebiet und der näheren Umgebung ändern. Die gemessenen Daten an den einzelnen Stationen können von der Öffentlichkeit über die App „uniWeather“ abgerufen werden. Entwickelt hat sie der Student Gregor Feigel als Projektarbeit. Sie ist im App Store kostenlos verfügbar (nur für iOS).
Messstationen lassen sich in der App auswählen Alle derzeit 42 Stationen messen Lufttemperatur, Feuchte und Niederschlag. Sie übermitteln die Daten alle fünf Minuten per Mobilfunknetz. An 13 der Stationen wird zusätzlich unter anderem Luftdruck, Wind, Sonneneinstrahlung und Strahlungstemperatur erfasst. Mithilfe dieser zusätzlichen Messgrößen kann an den jeweiligen Stationen ebenfalls die so genannte thermische Belastung errechnet werden, also der Hitze- oder Kältestress, dem Menschen dort ausgesetzt sind. „Unser Messnetz hat einen besonderen Schwerpunkt auf Hitze in der Stadt. Das ist in dieser Form einzigartig“, sagt Christen.
In der App lassen sich sowohl die Messstationen in verschiedenen Stadtteilen einzeln auswählen als auch Messgrößen wie etwa Niederschlag oder PET (Physiologisch äquivalente Temperatur), also die Wärmebelastung anzeigen – inklusive einer Grafik für die vergangenen 24 Stunden. Karten zeigen in einer Übersicht über das Stadtgebiet Unterschiede bei den jeweiligen Werten. Die aktuelle Temperatur einer ausgewählten Messstation lässt sich zusätzlich auf dem Sperrbildschirm des Handys ablesen.
Stadt stellt Masten und Strom zur Verfügung Beim Aufbau des Messnetzes haben Christen und sein Team eng mit der Stadt Freiburg zusammengearbeitet, die unter anderem Laternenmasten zur Befestigung sowie den Strom zum Betrieb der Stationen zur Verfügung stellt. Die Stadtverwaltung kann die Daten der Universität zukünftig auch selbst nutzen, um noch zielgenauer extreme Wetterereignisse zu registrieren. Und klimatische Unterschiede innerhalb der Stadt könnten in längerfristige städtebauliche Planungen mit einbezogen werden. Weiter ist geplant, dass die Stadt die Daten in Echtzeit und historisiert über ihre Datenportale allen Interessierten kostenlos verfügbar macht.
Daten für die Forschung Entstanden ist das Messnetz an der Universität Freiburg im Rahmen des 2020 gestarteten EU-Projekts „urbisphere“. „Freiburg wird damit zum Testfeld für Stadtklima-Modelle an mehreren europäischen Universitäten und für Wetterdienste“, sagt Christen, der das Projekt leitet. Die Forschenden nutzen die Daten des Messnetzes, um neue Modelle zu entwickeln, die Klimaveränderungen und Wettervorhersagen kleinräumig auflösen: „Wir brechen die Entwicklungen herunter auf die Eben von Stadtteilen – wie betreffen zum Beispiel Wärmeinseln an heißen Tagen Weingarten und wie Littenweiler?“ Das „urbisphere“-Projekt ist an mehreren europäischen Universitäten angesiedelt und untersucht weltweit Modellstädte. Es läuft noch bis 2027 und wird durch einen Synergy Grant des European Research Council (ERC) der EU mit insgesamt zwölf Millionen Euro gefördert.
Künstliche Intelligenz errechnet Modelle Auch das gemeinsame Projekt „I4C – Intelligence for Cities“ der Universität Freiburg und mehrerer Freiburger Fraunhofer-Institute nutzt die Daten des Messnetzes. Es erforscht mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI), welche Stadtteile besonders Hitze, Hochwasser und Stürmen ausgesetzt sind und wie wir darauf reagieren können. Betrachtungen zu Ethik und Datenschutz beim Umgang mit Künstlicher Intelligenz sind ebenfalls Thema. Das Projekt wird geleitet von dem Informatiker Prof. Dr. Thomas Brox, Professor für Mustererkennung und Bildverarbeitung an der Universität Freiburg, und vom Bundesumweltministerium als „KI Leuchtturm“ gefördert.
