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Organic micropollutants in small river systems. Occurrence, fate and effects

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die Anzahl anthropogener organischer Chemikalien nimmt kontinuierlich zu und damit auch ihre reichhaltigen Anwendungen in, beispielsweise, industriellen und häuslichen Anwendungen, der Landwirtschaft und medizinischen Gebrauch. Viele dieser Verbindungen sind persistent (e.g., Flammschutzmittel, Beschichtungen), bioaktiv (e.g., Pestizide, Arzneimittel) oder bioakkumulierend (e.g., polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, per- und polyfluorierte Alkylverbindungen) und stellen somit ein Risiko für die Umwelt mit potentiell weitreichenden Folgen dar. Diese organischen Mikroschadstoffe können über verschieden Quellen in die Umwelt eingetragen werden, wie beispielsweise dem Abfluss von landwirtschaftlichen, urbanen und industriellen Oberflächen, Kläranlagen, Überlauf von Regenrückhaltebecken oder werden gar absichtlich in der Umwelt verbreitet, wie im Falle von Pestiziden. Diese Quellen können einen punktuellen oder eher diffusen Eintrag aufweisen und sind oftmals nicht einfach auszumachen und zu charakterisieren. Flüsse integrieren punktuelle und diffuse Eintragsquellen in ihrem gesamten Einzugsgebiet und beherbergen darüber hinaus wichtige Transport- und Transformationsprozesse. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, ein detailliertes Verständnis des Auftretens und der (toxischen) Auswirkungen organischer Mikroverunreinigungen in Flüssen zu erlangen, das zur Vorhersage ihres Schicksals in der Umwelt erforderlich ist. In dieser Doktorarbeit untersuchte ich das chemische und toxikologische Profil der Ammer in Süd-Deutschland, unter verschiedenen hydrologischen Bedingungen. Die Ammer ist charakteristisch für kleine Flüsse in Karstsystemen dicht besiedelter Länder der gemäßigten Klimazone. In Feldstudien habe ich mit einer Kombination aus chemischer Analytik (Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung) und umweltrelevanten in-vitro Biotests, Eintragsquellen und das Schicksal organischer Mikroschadstoffe auf Einzugsgebietsebene identifiziert und charakterisiert. Um verschiedene Eintragsquellen und Prozesse im Fluss kenntlich zu machen wurden organischer Indikatorverbindungen, basierend auf Anwendung, Umweltrelevanz, Auftreten in ähnlichen Studien und Abbaubarkeit, ausgewählt. Die angewandte, bioanalytische Test-Batterie wurde ferner durch die Entwicklung eines in-vitro Biotests, welcher zwei verschiedene Wirkmechanismen der Mitochondrientoxizität in Umweltproben zu messen vermag, ergänzt. Unter Trockenwetter-Bedingungen identifizierte ich mittels chemischer Analytik und in-vitro Biotests eine Kläranlage als die Haupteintragsquelle organsicher Mikroschadstoffe, welche das chemische und toxikologische Profil der Ammer dominierte. Unterschiedliche Eintragsquellen organischer Mikroschadstoffe wurden aufgedeckt, dominiert von der Kläranlage als Haupteintragsquelle von Arzneimitteln, Bioziden und Chemikalien aus industriellen und häuslichen Anwendungen. In einem 8 km langem Teilstück der Ammer, unterhalb der Kläranlage, sanken die Konzentrationen der detektierten Verbindungen und die biologischen Effekte und es wurden Verdünnungs- und Verlustprozesse enthüllt. Aufgrund ihres geringen Abflusses erbrachten die Zuflüsse nur einen geringen Beitrag zum Gesamtfluss der detektierten Verbindungen und der Mischungseffekte. Darüber hinaus zeigten sie ein unterschiedliches chemisches und toxikologisches Profil. Während eines Regenereignisses zeigte die Ammer ein gänzlich anderes chemisches und toxikologisches Profil. Die Anzahl, Konzentrationen und Massenflüsse organischer Mikroschadstoffe und damit einhergehender Effekte waren wesentlich höher als unter Trockenwetter-Bedingungen. Suspendierte Partikel stellten sich während eines Regenereignisses als wichtige Transportvektoren, von Effekten und von hydrophoben Zielsubstanzen heraus. Der Eintrag organischer Mikroschadstoffe konnte dabei auf Regenrückhaltebeckenüberlauf, landwirtschaftliche und urbane Gebieten und die Kläranlage zurückgeführt werden. Demzufolge können Änderungen der hydrologischen Bedingungen das Auftreten und eine Erhöhung der Schadstoffkonzentrationen, -massenflüsse und damit einhergehender Effekte und eine steigende Bedeutung des Partikel-vermittelten Transports hervorrufen, welche ein Risiko für die aquatische Umwelt darstellen können und in der gegenwärtigen Risikobewertung und -bewältigung nicht berücksichtigt werden. Obwohl beide Ansätze, chemische Analytik und Biotests, unterschiedliche Verbindungen und Verbindungsklassen abdecken zeigten sie ein ähnliches Belastungsprofil der Ammer. In dieser Arbeit habe ich gezeigt, dass das chemische und toxikologische Profil eines Flusses zeitlich und räumlich sehr unterschiedlich ist, insbesondere aufgrund unterschiedlicher hydrologischer Bedingungen, die die Eingangsquellen organischer Mikroschadstoffe und damit ihren individuellen Massenflussbeitrag gewichten. Es ist daher wichtig für die Untersuchung des Schicksals organischer Mikroschadstoffe in Flüssen, von Faktoren, die In-Stream-Prozesse antreiben (z. B. Abbau, Sorption), und für zukünftige regulatorische Überwachungsbemühungen, diese räumlich-zeitlichen Variationen zu berücksichtigen und richtig zu erfassen.

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Der Handkommentar erläutert das Wasserhaushaltsgesetz kompakt, wissenschaftlich fundiert und sehr anwenderfreundlich. Neben einer ausführlichen Berücksichtigung der Rechtsprechung (auch der Instanzgerichte) werden die europarechtlichen Vorgaben des Wasserhaushaltsrechts vertieft dargestellt.

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Herausforderung Regenwasser 2019-2020
GWF-Praxiswissen, Band GWF Edition
2019, 80 S., 297 x 210 mm, Softcover
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DWA-Themen, Band T2/2017
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Die Niederschlagsmessung mit Hilfe der Radartechnik hat seit den 90er Jahren stetig zugenommen. Dazu haben nicht nur die technischen Entwicklungen, sondern auch die zunehmenden Anforderungen der Nutzer beigetragen. In zahlreichen Projekten wurden bis heute gute Grundlagen für Vorsorgemaßnahmen und Handlungsoptionen für die Stadt- und Raumplanung, den Bevölkerungsschutz, die Wasserwirtschaft, die Energiewirtschaft und die Landwirtschaft entwickelt, um durch Starkregen besonders gefährdete Gebiete zu identifizieren und Grundlagen für deren Entwicklung bereitzustellen. Das Themenheft stellt den aktuellen Stand der Radarprodukte des Deutschen Wetterdienstes für die Niederschlagserfassung vor und bewertet und erläutert die Möglichkeiten und Grenzen von mit Radar erfassten Niederschlagsinformationen. Abschließend wird eine Übersicht über die Anwendungen der Radarprodukte in der Wasserwirtschaft gegeben.

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Tobias Schmitt
Dürre als gesellschaftliches Naturverhältnis
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Dürren gelten oftmals als Ursache für Hungerkatastrophen und Armut - die humanitäre Katastrophe wird als Ergebnis der Naturkatastrophe verstanden. Gesellschaftliche Ursachen treten so in den Hintergrund oder werden gar nicht erst benannt. Eine Dürre als gesellschaftliches Naturverhältnis zu begreifen und damit die Prozesse der sozialen Herstellung der Dürre in den Blick zu nehmen, erscheint hingegen gewagt, wenn nicht gar zynisch. Tobias Schmitt verfolgt in der Studie dennoch genau diesen Ansatz. Er betrachtet die Dürreverhältnisse im Nordosten Brasiliens als historisches und gesellschaftliches Produkt von Diskursen, Institutionalisierungen, Eigentums- und Produktionsverhältnissen und zeigt die Praktiken ihrer (Re-)Produktion auf. Eine zentrale Rolle spielen hierbei die postkolonialen Machtverhältnisse: Sie prägen die gesellschaftlichen Naturverhältnisse, etwa die Verteilung von Wasser mittels Stauseen und Kanälen oder die Regelung des Zugangs zu Wasser in Gesetzen und Partizipationsprozessen. In diesem Zusammenhang nimmt Schmitt aber auch die Widerstandspraktiken gegen die hegemoniale Naturaneignung und ihre Durchsetzungspotenziale in den Blick.

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Heinz Brendelberger, Peter Martin, Matthias Brunke, Hans J. Hahn
Grundwassergeprägte Lebensräume
Limnologie Aktuell, Band 14
Eine Übersicht über Grundwasser, Quellen, das hyporheische Interstitial und weitere grundwassergeprägte Habitate
2015, XI, 266 S., 55 Abb., 12 Tabellen. 240 mm, Softcover
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Die Autoren stellen die wichtigsten grundwassergeprägten Lebensräume umfassend vor und grenzen diese voneinander ab. Grundwasser spielt eine zentrale Rolle im Landschaftswasserhaushalt, weil es verschiedene Gewässer einer Region miteinander verbindet. Grundwasser ist deshalb das größte zusammenhängende Ökosystem der Erde. Seine Schnittstellen zu oberirdischen Lebensräumen zeichnen sich durch intensive biologische Aktivität und biogeochemische Umsetzungen sowie durch großen Artenreichtum aus. Solche Zentren der Biodiversität, z. B. das oberflächennahe Grundwasser, Quellen, das hyporheische Interstitial oder Flussauen, sind typische Übergangslebensräume (Ökotone). Die Spezialisten dieser Lebensräume unterscheiden sich in ihrer Morphologie, Biologie und Ökologie oft deutlich von denen anderer Süßwasser-Lebensräume. Die grundwassergeprägten Habitate erfüllen zudem zahlreiche wichtige Ökosystemdienstleistungen (u. a. als Trinkwasser, Retentionsraum für Hochwasser, CO2-Speicher), die jedoch gleichzeitig durch verschiedene Gefährdungen (Überdüngung, Eintrag von Schadstoffen, Entwässerung, globale Erwärmung) bedroht sind. Mögliche und reale Gefährdungen des Grundwassers werden ausführlich behandelt, die bestehenden gesetzlichen Bestimmungen zu deren Schutz werden kompakt zusammengefasst und erläutert.

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Hochwasser-Kolloquium vom 24.Okt.1991 in Bad Liebenzell. 3.Bericht zum Hochwasser
Bauforschung, Band T 2487
1992, 70 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Am 24.10.1991 veranstalteten der Wasserwirtschaftsverband Baden-Württemberg e.V. und der Regionalverband Nordschwarzwald in Bad Liebenzell das Kolloquium "Hochwasserbewirtschaftung in der Region Nordschwarzwald am Beispiel von Enz und Nagold". Ziel des Kolloquiums war es, die unterschiedlichen Interessenlagen im Flußgebiet der Nagold zum Hochwasserschutz aufzuzeigen. Zentrale Frage war die Diskussion, ob es realistische Alternativen zu dem Großprojekt eines Hochwasserspeichers gibt. Anlaß hierzu war die Aufarbeitung der Hochwasserereignisse von 1990 durch den Regionalverband Nordschwarzwald. Zur Verbesserungd des Hochwasserschutzes im Nagoldtal standen dabei 3 Vorschläge zur Überprüfung an: 1. Waldachspeicher als Einzelmaßnahme, 2. Flutmuldenkonzept, 3. Lokale Ausbau- und Schutzmaßnahmen. Vom beauftragten Ingenieurbüro Wald und Corbe konnte eindrucksvoll nachgewiesen werden, daß das Prinzip der dezentralen Maßnahmen nach Vorschlag 3 am wirkungsvollsten ist. Auf den Bau eines ökologisch und ökonomisch fraglichgen Wasserrückhaltebeckens an der Waldach kann somit verzichtet werden. (-y-)

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Wolfgang Hartl
Pestizidrückstände in Boden- und Grundwasserproben des Bezirkes Gänserndorf
Bauforschung, Band T 2322
1989, 45 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Umweltbundesamt hat in Zusammenarbeit mit Landwirten aus dem Bezirk Gänserndorf, einem der fruchtbarsten und landwirtschaftlich am intensivsten genutzten Gebiet Österreichs, Untersuchungen auf Pestizidrückstände (Pflanzenschutzmittelrückstände) in Boden und Grundwasser durchgeführt. Boden- und Grundwasserproben wurden auf jene Pestizide untersucht, deren Anwendung im Bezirk Gänserndorf allgemein üblich und weit verbreitet ist. Es handelt sich dabei um die Fungizide Bayleton 25 (Triadimefon), Vigil (Diclobutrazol) und Tilt 250 EC (Propiconazol) sowie um die Herbizide 2,4-D, 2,4-DP, MCPA und MCPP. In den Bodenproben wurden relativ hohe Werte mit bis zu 35 ppb Fungizidwirkstoff und bis zu 5 ppb Fungizidwirkstoff bedeutet, daß 15 Wochen nach der Applikation noch max. 80% der bei der Spritzung ausgebrachten Wirkstoffmenge in den obersten 20 cm Boden gefunden wurden. Aus diesen Bodenrückstandswerten konnten jedoch keine unmittelbaren Bodenschädigungen abgeleitet werden. Demgegenüber kam es bei den Herbiziden zu teilweise sehr starken Überschreitungen der EG-Grenzwerte für Trinkwasser. 9 von 11 Grundwasserproben lagen bezüglich der 2,4-D-Rückstände und alle Grundwasserproben bezüglich der 2,4-DP-Rückstände über dem EG-Trinkwassergrenzwert für pestizide Einzelwirkstoffe von 0,1 ppb. Die in der EG erlaubte Gesamtkonzentration für pestizide Wirkstoffe im Trinkwasser (0,5 ppb) wurde in allen Grundwasserproben überschritten. (-y-)

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Fridtjof Bauer
Die unterirdischen Abflußverhältnisse im Dachsteingebiet und ihre Bedeutung für den Karst-Wasserschutz
Bauforschung, Band T 2315
1989, 84 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Dachstein ist eines der größten Karstmassive Österreichs. Zahlreiche Gemeinden in den Bundesländern Oberösterreich, Steiermark und Salzburg beziehen ihr Trinkwasser aus den Quellen rings um das Gebirge. Diese Trinkwasservorkommen sollen durch eine Schongebietsverordnung vor Beeinträchtigungen, die sich aus verschiedenen Nutzungen (Gletschergebiet, Skipisten, Schutzhütten, Truppenübungsplatz, Land- und Forstwirtschaft) ergeben können, geschützt werden. Um die Einzugsgebiete der Quellen und das unterirdische Abflußverhalten zu erkunden, wurden von der Abteilung Wasserhaushalt von Karstgebieten in den Jahren 1984-1986 insgesamt 19 Einspeisungen mit Fluoreszentracern durchgeführt und nach dem neuesten Stand der Meßtechnik ausgewertet. Dabei wurden die Ergebnisse der bereits im Zeitraum 1953-1960 durchgeführten pionierhaften Sporentriftversuche überprüft und ergänzt. Dem Vergleich der mit diesen beiden Untersuchungsmethoden erzielten Ergebnisse wird in diesem Bericht besonderes Augenmerk geschenkt. (-z-)

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Johannes Grath, Martin Tschulik
Grundwasseruntersuchungen im Bereich der Katastralgemeinde Nonndorf
Bauforschung, Band T 2317
1989, 64 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Aufbauend auf Grundwasseruntersuchungen im Raum des unteren Kamptales wurden seitens des Landes Niederösterreich und des Umweltbundesamtes weitergehende Untersuchungen hinsichtlich der Nitratbelastung des Grundwassers im Gebiet der Kastralgemeinde Nonndorf, Marktgemeinde Gars am Kamp, durchgeführt. Für diese Untersuchungen wurden, zusätzlich zu dem durch die Hausbrunnen gegebenen Meßstellennetz, Grundwassersonden errichtet sowie entsprechende Wasserproben entnommen und analysiert. Die Ergebnisse wurden unter Berücksichtigung vorhandener Kenntnisse über relevante Rahmenbedingungen, wie z.B. der hydrogeologischen Situation und der lokalen landwirtschaftlichen Bewirtschaftungspraxis, ausgewertet und interpretiert. Entsprechend diesen Ergebnissen ist im Gebiet der Katastralgemeinde Nonndorf von einer Überlagerung von Einflüssen aus der Landwirtschaft mit Einflüssen aus unsachgemäßer Abwasserbeseitigung und der Lagerung von Wirtschaftsdünger auszugehen. Die Studie zeigt also, daß im verbauten Bereich durch bauliche Unzulänglichkeiten massive Grundwasserverunreinigungen auftreten können, aufgrund derer eine Versorgung aus Hausbrunnen unmöglich wird. (-z-)

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Manfred Sutterer
Wasserwirtschaftlicher Ressourcenschutz in Regionalplanung und Fachplanung. Referat zur Referendarausbildung im Innenministerium Stuttgart
1985, 20 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Zeitschriftenartikel

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Vidaurre, Rodrigo; Schritt, Hannes
Wirkungsanalyse von Maßnahmen zur Verringerung von Stickstoffeinträgen aus der Landwirtschaft im Rahmen des dezentralen Kooperationsmodells NRW. Teil 1: Landwirtschaftliche Evaluierung
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2021

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Schubert, Malte
Natur und Geschichte erlebbar machen. Über die Revitalisierung eines Gewässers als Naherholungsgebiet.
Stadt + Grün : das Gartenamt, 2020

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Weichel, Thilo
Hochwassergefahren- und -risikokarten - Herausforderungen und Lösungen am Beispiel Sachsen-Anhalt
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2020

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Rademacher, Klaus-Dieter
Rechtliche Grundlagen der Klimaanpassungsforderungen bei der Starkregenvorsorge
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2020

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Goerke, Marcel; Möllers, Kilian
Versickerungsfähige Pflastersteine. Gestaltung eines naturnahen Wasserkreislaufs im urbanen Raum
Neue Landschaft, 2020

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