Schwermetallbilanzen für Lahn und Neckar

1. Schwermetallbilanzen für Lahn und Neckar Institut für Siedlungswasserwirtschaft Universität Karlsruhe (TH) Vortrag bei der Abschlusspräsentation des BMBF-Verbundprojektes NIEDERSCHLAG Die gesammelten Vorträge sind veröffentlicht in : Schadstoffe im Regenabfluss IV- Abschlusspräsentation des BMBF-Verbundprojektes NIEDERSCHLAG, Schriftenreihe des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft Universität Karlsruhe (TH), Band 96, Oldenbourg Verlag, München.

2. Abbildung übernommen von Brombach 1999

3. Zu berücksichtigende Eintragspfade nach IKSR Hofabläufe und Abdrift Landwirtschaft Erosion Oberflächenabfluß Boden Drainagen Atmosphärische Deposition Direkteintrag Trennkanalisation Trenn-systeme Verkehr Baumaterialien Versiegelte Fläche Mischw.-überl. Misch-systeme Mischw. ungekl. Gewerbe Oberflächengewässer Nicht angeschl. Einwohner Haushalte Kläranlagenabläufe Kommunale Kläranlagen Geogener Background Geogene Quellen Direkteintrag Schiffahrt Schiffahrt Industrieeinleitungen Direkteinleiter

4. Dichte Siedlungsbereiche Lockere Siedlungsbereiche Industrie Ackerfläche Grünland Laubwald Nadelwald Satellitenbild zur Flächennutzung im Neckareinzugsgebiet

5. Gebietsgrößen und aggregierte Flächennutzung für Lahn und Neckar Wald Grünland Ackerland Siedlungs- und Verkehrsflächen Neckar (EZG gesamt 13.957 km²) Lahn (EZG gesamt 5.927 km²) Sonstige 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Anteil an der Gesamtfläche [%]

6. Anteil Einwohner ohne KA mit SK [%] Bilanzierungsrelevante Kenngrößen der Einzugsgebiete von Lahn und Neckar Merkmale Lahn Neckar Einwohnerdichte [E/km²] 197 373 Anschlußgrad Kläranlage [%] 93 99 Ausbaugrad Mischwasserbehandl. [%] n. bekannt 78 Anteil Mischsystem [%] 90 97 Anteil Trennsystem [%] 10 3 6 0,3 Jahresniederschlag [mm] 580 - 970 800 - 1600

7. 30000 10000 8772 23964 9000 25000 6637 8000 20000 15894 7000 5268 6000 15000 10646 Pb [kg/a] 5000 7569 10000 3036 5248 4000 2792 5000 3000 1566 258 1369 28 2000 555 0 112 1000 0 Immission Regenauslässe Gesamt Emission Diffuse Emissionen KA-Ablauf TW + RW Kanalisation ohne KA Gesamte Punktemissionen Mischwasserentlastungen Immission Regenauslässe Gesamt Emission Diffuse Emissionen KA-Ablauf TW + RW Kanalisation ohne KA Gesamte Punktemissionen Mischwasserentlastungen Bleifrachten Lahngebiet Neckargebiet

8. 48639 16000 12498 50000 11893 14000 11297 45000 40000 12000 28818 35000 10000 24621 7326 30000 Cu [kg/a] 8000 18315 25000 20000 6000 3114 15000 4000 5595 4198 1124 10000 604 328 622 89 2000 5000 0 0 Immission Immission Regenauslässe Regenauslässe Gesamt Emission Gesamt Emission Diffuse Emissionen KA-Ablauf TW + RW Diffuse Emissionen Kanalisation ohne KA KA-Ablauf TW + RW Kanalisation ohne KA Gesamte Punktemissionen Mischwasserentlastungen Gesamte Punktemissionen Mischwasserentlastungen Kupferfrachten Lahngebiet Neckargebiet

9. Einwohnerspezifische Jahresfracht Lahn [g/(E·a)] 4,37 9,86 Neckar [g/(E·a)] 2,02 4,68 Spezifische Einträge aus den Siedlungsgebieten im Lahn und Neckargebiet Cu Pb Flächenspezifische Jahresfracht Lahn [kg/(km²·a)] 0,89 2,01 Neckar [kg/(km²·a)] 0,76 1,76

10. 30000 10000 8772 23964 9000 25000 6637 8000 20000 15894 7000 5268 6000 15000 10646 Pb [kg/a] 5000 7569 10000 3036 5248 4000 2792 5000 3000 1566 258 1369 28 2000 555 0 112 1000 0 Immission Regenauslässe Gesamt Emission Diffuse Emissionen KA-Ablauf TW + RW Kanalisation ohne KA Gesamte Punktemissionen Mischwasserentlastungen Immission Regenauslässe Gesamt Emission Diffuse Emissionen KA-Ablauf TW + RW Kanalisation ohne KA Gesamte Punktemissionen Mischwasserentlastungen Bleifrachten Lahngebiet Neckargebiet

11. 18000 16000 14000 12000 10000 [kg/a] 8000 6000 4000 2000 0 Pb Cu Cd x10 diffuse Einträge nach Mohaupt et al. 1998 (Oberfläche, Dränage, Grundwasser) diffuse Einträge nach Vink et al. 1998 (Oberfläche, Dränage, Grundwasser) 1. Die Einträge aus unbefestigten Einzugsgebietsanteilen konnten gebietsspezifisch nur für den Pfad Erosion ermittelt werden.

12. 2. Zur Berechnung industrieller Direkteinleiter fehlt für die Schwermetalle eine zuverlässige Datenbasis. Kühlwasserverbrauch im Neckareinzugsgebiet 1.733 ·106 m³/a Mittlerer Kupferkonzentration im Kühlwasser 7 µg/L Resultierende Jahresfracht ~ 12.000 kg/a Kläranlagenabläufe im Neckareinzugsgebiet 904 ·106 m³/a Mittlerer Kupferkonzentration im Kläranlagenablauf 11 µg/L Resultierende Jahresfracht ~ 10.000 kg/a

13. 3. Die Eingangsdaten für einen Emissions-/Immissionsvergleich sind bei Schwermetallen mit einem unterschiedlichen Zeitbezug versehen.

14. a) Kläranlagenpfad auf Basis von b) Kläranlagenpfad auf Basis einwohnerspezifischen Frachten von Ablaufkonzentrationen 100% 80% 60% 40% 20% 0% Pb Cu Cd Pb Cu Cd [kg/a] [kg/a] [kg/a] [kg/a] [kg/a] [kg/a] 28 89 1 28 89 1 Kanalisation ohne KA 258 622 30 258 622 30 Regenauslässe 2792 5595 305 2792 5595 305 Mischwasserentlast. 7569 18315 339 2537 9921 373 KA-Ablauf TW + RW 4. Die Eingangsdaten für eine Emissionsberechnung sind auf Aktualität zu prüfen.

15. Blei Frachten im Neckargebiet unter Berücksichtigung der diffusen Einträge und der aktuellen Ablaufkonzentrationen kommunaler Kläranlagen 30000 Bilanz alt Bilanz neu 30000 23964 23964 25000 25000 20000 20000 15894 15798 Pb [kg/a] 15000 15000 10646 10184 7569 10000 10000 5248 5614 2792 2792 2537 5000 5000 258 28 258 28 0 0 Immission Regenauslässe Immission Gesamt Emission Diffuse Emissionen Regenauslässe Gesamt Emission KA-Ablauf TW + RW Diffuse Emissionen Kanalisation ohne KA KA-Ablauf TW + RW Kanalisation ohne KA Gesamte Punktemissionen Mischwasserentlastungen Gesamte Punktemissionen Mischwasserentlastungen

16. Bedeutung der verschiedenen Eintragspfade im Neckareinzugsgebiet

17. Zielsetzung der durchgeführten Arbeiten: „Quantifizierung des Austrags anthropogener Schadstoffe aus Stadtgebieten vor dem Hintergrund der Regenwasserbehandlung und der integralen Gewässerbewirtschaftung“

18. Zusammenfassung: • Die grundsätzliche Eignung der entwickelten Berechnungsansätze konntenachgewiesen werden. • Die Übertragbarkeit der aus urbanen Räumen abgeleiteten und regionalisierten Befunde der Phasen I und II konnte anhand der Testgebiete Lahn und Neckar nachgewiesenwerden. • Beim gegenwärtigen Stand der Erkenntnisse bleiben Schwermetallbilanzierungen jedoch mit erheblichen Unsicherheiten verbunden. • Einträge aus den unbefestigten Einzugsgebietsteilen und durch industrielle Direkteinleiter sind bis heute nicht zuverlässig quantifizierbar. • Durch das Projekt NIEDERSCHLAG konnte ein wesentlicher Baustein zu schlüssigen Flußgebietsbilanzierung erarbeitet werden. • Die für die urbanen Eintragspfade vorgelegten Berechnungsansätze liefern Ergebnisse, die in eine zielführenden Maßnahmenplanung eingebunden werden können.