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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.
Systeme, Subsystem e und Schnittgrößen in der S iedlungsentwässerung
ATV-A217.skd geändert am 12.04.99 von Std
RÜB 3 (P lanung)Fangbeckenim Hauptschluss,derzeitRegenüberlauf
System I Kanalisation und natürliches G ewässer
Klär-anlage
ober
irdis
cher
Abf
luss
System II K analisation
System 0 F lussgebiet
System III cunvorentlastetes E inzugsgebiet
Trinkwasserim port
Gewerbe-gebietTrennsystem
Gebiet 1
Diffuse Quellen
RÜB 1 (Bestand)Fangbeckenim Hauptschluss
RÜ
Gebiet 3
Gebiet 2
Fre
mdw
asse
r
Exf
iltra
tion
Durch-fluss-messung
Diffuse Quellen
Gewässer
System 00 Strom gebiet
Nordsee
Fernwirkeingriff
System III aK läranlage
Nieder-schlag
System III bSchlüsselbecken
Gebiet 4RÜB 4 (Bestand)Durchlaufbecken im Hauptschluss
Wasserstands-messung
M
Klär-anlage
Abbildung übernommen von Brombach 1999
Tre
nn
-sy
ste
me
Bo
de
n
Mis
ch-
syst
em
e
Ob
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läch
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ge
wä
sse
r
Hofabläufe und Abdrift
Erosion
Oberflächenabfluß
Kläranlagenabläufe
Trennkanalisation
Mischw. ungekl.
Mischw.-überl.
Drainagen
Direkteintrag
Nicht angeschl. Einwohner
Landwirtschaft
Atmosphärische Deposition
Verkehr Baumaterialien
Gewerbe
Haushalte
Kommunale Kläranlagen
Geogene Quellen Geogener Background
SchiffahrtDirekteintrag Schiffahrt
Direkteinleiter Industrieeinleitungen
Zu berücksichtigende Eintragspfade nach IKSR
Ve
rsie
ge
lte
Flä
che
Dichte SiedlungsbereicheLockere SiedlungsbereicheIndustrieAckerfläche GrünlandLaubwaldNadelwald
Satellitenbild zur Flächennutzung im Neckareinzugsgebiet
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Anteil an der Gesamtfläche [%]
Sonstige
Siedlungs- undVerkehrsflächen
Ackerland
Grünland
Wald
Neckar (EZG gesamt 13.957 km²)Lahn (EZG gesamt 5.927 km²)
Gebietsgrößen und aggregierte Flächennutzung für 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
Anteil Einwohner ohne KA mit SK [%] 6 0,3
Jahresniederschlag [mm] 580 - 970 800 - 1600
Bilanzierungsrelevante Kenngrößen der Einzugsgebiete von Lahn und Neckar
8772
6637
1369
5268
3036
1566
555 112
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Pb
[kg/
a]
Imm
ission
Gesam
t Em
ission
Diffuse
Em
ission
en
Gesam
te P
unkte
miss
ionen
KA-Abla
uf T
W +
RW
Misc
hwas
sere
ntlas
tung
en
Regen
auslä
sse
Kanali
satio
n oh
ne K
A
23964
15894
5248
106467569
2792
258 28
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Imm
ission
Gesam
t Em
ission
Diffuse
Em
ission
en
Gesam
te P
unkte
miss
ionen
KA-Abla
uf T
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sere
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en
Regen
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sse
Kanali
satio
n oh
ne K
A
Lahngebiet Neckargebiet
Bleifrachten
11297
12498
604
11893
7326
3114
1124328
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Cu
[kg/
a]
Imm
ission
Gesam
t Em
ission
Diffuse
Em
ission
en
Gesam
te P
unkte
miss
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KA-Abla
uf T
W +
RW
Misc
hwas
sere
ntlas
tung
en
Regen
auslä
sse
Kanali
satio
n oh
ne K
A
48639
28818
4198
24621
18315
5595
622 89
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
Imm
ission
Gesam
t Em
ission
Diffuse
Em
ission
en
Gesam
te P
unkte
miss
ionen
KA-Abla
uf T
W +
RW
Misc
hwas
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en
Regen
auslä
sse
Kanali
satio
n oh
ne K
A
Lahngebiet Neckargebiet
Kupferfrachten
Spezifische Einträge aus den Siedlungsgebieten im Lahn und Neckargebiet
CuPb
Lahn [kg/(km²·a)] 2,010,89
Neckar 1,760,76[kg/(km²·a)]
Flächenspezifische Jahresfracht
Lahn 9,864,37
Neckar [g/(E·a)] 4,682,02
[g/(E·a)]
Einwohnerspezifische Jahresfracht
8772
6637
1369
5268
3036
1566
555 112
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Pb
[kg/
a]
Imm
ission
Gesam
t Em
ission
Diffuse
Em
ission
en
Gesam
te P
unkte
miss
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KA-Abla
uf T
W +
RW
Misc
hwas
sere
ntlas
tung
en
Regen
auslä
sse
Kanali
satio
n oh
ne K
A
23964
15894
5248
106467569
2792
258 28
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Imm
ission
Gesam
t Em
ission
Diffuse
Em
ission
en
Gesam
te P
unkte
miss
ionen
KA-Abla
uf T
W +
RW
Misc
hwas
sere
ntlas
tung
en
Regen
auslä
sse
Kanali
satio
n oh
ne K
A
Lahngebiet Neckargebiet
Bleifrachten
1. Die Einträge aus unbefestigten Einzugsgebietsanteilen konntengebietsspezifisch nur für den Pfad Erosion ermittelt werden.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
[kg/
a]
Pb Cu Cd x10
diffuse Einträge nach Mohaupt et al. 1998 (Oberfläche, Dränage, Grundwasser)diffuse Einträge nach Vink et al. 1998 (Oberfläche, Dränage, Grundwasser)
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
3. Die Eingangsdaten für einen Emissions-/Immissionsvergleich sind bei Schwermetallen mit einem unterschiedlichen Zeitbezug versehen.
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
400.000
450.000
500.000
Sch
we
bst
off
e [
t/a
]
1994 1995 1996
4. Die Eingangsdaten für eine Emissionsberechnung sind auf Aktualität zuprüfen.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Kanalisation ohne KA 28 89 1 28 89 1
Regenauslässe 258 622 30 258 622 30
Mischwasserentlast. 2792 5595 305 2792 5595 305
KA-Ablauf TW + RW 7569 18315 339 2537 9921 373
Pb[kg/a]
Cu [kg/a]
Cd [kg/a]
Pb[kg/a]
Cu [kg/a]
Cd [kg/a]
a) Kläranlagenpfad auf Basis von einwohnerspezifischen Frachten
b) Kläranlagenpfad auf Basis von Ablaufkonzentrationen
Frachten im Neckargebiet unter Berücksichtigung der diffusen Einträge und der aktuellen Ablaufkonzentrationen kommunaler Kläranlagen
BleiP
b [
kg/a
]
23964
15894
5248
10646
7569
2792258 28
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Imm
ission
Gesam
t Em
ission
Diffuse
Em
ission
en
Gesam
te P
unkte
miss
ionen
KA-Abla
uf T
W +
RW
Misc
hwas
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ntlas
tung
en
Regen
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sse
Kanali
satio
n oh
ne K
A
Bilanz alt Bilanz neu23964
15798
10184
56142537 2792
258 28
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Imm
ission
Gesam
t Em
ission
Diffuse
Em
ission
en
Gesam
te P
unkte
miss
ionen
KA-Abla
uf T
W +
RW
Misc
hwas
sere
ntlas
tung
en
Regen
auslä
sse
Kanali
satio
n oh
ne K
A
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Cd Cu Pb
Kanalisation ohne KA
Regenauslässe
Mischwasserentlastungen
KA-Ablauf TW + RW
Diffuse Emissionen
Bedeutung der verschiedenen Eintragspfade im Neckareinzugsgebiet
Zielsetzung der durchgeführten Arbeiten:
„Quantifizierung des Austrags anthropogener Schadstoffe aus Stadtgebieten vor dem Hintergrund der Regenwasserbehandlung und der
integralen Gewässerbewirtschaftung“
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.