Trinkwasserverordnung und Verteilung von Bacs in der Umwelt

1. Trinkwasserverordnung und Verteilung von Bacs in der Umwelt Tag 2

2. Wasser Knappheit auf der Welt

3. Vorraussagen für Wasserressourcen in Europa 2100 2003

4. Wasser als strategisches Zukunftsthema • Wasser essentielle Ressource für Mensch, Gesundheit, Gesellschaft • Nutzung als Trinkwasser, Landwirtschaft, Industrie • Wirtschaftsfaktor lokal und global(‚virtuelles Wasser‘) • Quantitative und qualitative Verfügbarkeit zunehmend bedroht • Klimawandel, geänderte Land-nutzung, Umweltverschmutzung, Bevölkerungswachstum

5. Wasserdargebot und Wassernutzung in Deutschland

6. Entwicklung spezifischer Wasserverbrauchs ausgewählter Verbraucher

7. Wasserverluste nach UN-Daten

8. Sources of Drinking Water

9. Die Bedeutung des Grundwassers • >70 % des Trinkwassers in D wird aus Grundwasser gewonnen • ‚Verstecktes‘ Ökosystem im Untergrund ‚Ecosystem Services‘: • Abbau & Rückhalt von Schadstoffen • Reinigung und Speicherung des Wassers • Erhalt von Ökosystemen an Oberfläche • Thermische Energie, Wärme & Kühlung

10. Nitrat

11. Überblick über die Nitratgehalte im Grundwasser der Bundesrepublik Deutschland für das Jahr 2002

12. Verteilung der Nitratgehalte im Grundwasser gegliedert nach der dominierenden Landnutzung im Umfeld von Grundwassermessstellen

13. Häufigkeitsverteilung der Veränderungen der Mittelwerte der Nitratgehalte zwischen dem Überwachungszeitraum 1992 bis 199446 und dem Überwachungszeitraum 2000 bis 2002

14. Entwicklung des Nährstoffüberschusses auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche in Deutschland 1950 - 2000 (Hoftorbilanz)

15. Trends in water quality in the Lake Constance

16. Gesamt-Phosphor-Konzentration im Bodensee (Obersee) während der Durchmischungsphase(1951-2005)

17. Pestizide

18. Häufigkeitsverteilungen der PSM-Befunde in oberflächennah verfilterten Messstellen im Grundwasser Deutschlands in den Zeiträumen 1990 bis 1995 und 1996 bis 2000

19. Häufigkeitsverteilungen von Atrazin im oberflächennahen Grundwasser Deutschlands(BG = Bestimmungsgrenze)

20. Untersuchungsergebnisse 2003

21. Organische Schadstoffe

22. The discovery and production of new organic chemicals has grown exponentially

23. Nr. 50 000 000 der in CAS registrierten organischen Verbindungen Chemical Engineering News 09/09

24. Contaminant cycles: River-drinking water

25. Contaminant cycles: River-drinking water

26. Enrichment of transformation products along a german river • Why Bayern? • We are at the beginning of the chain • But we are part of it! • Scientific demand: how can we brake up the cycle?

27. Zukünftige Gefahren Diffuse Quellen • Nitrat • Pestizide • Micropollutants (Pharmaka, Röntgenkontrastmittel) Punktquellen • BTEX (Benzen, Toluen, Ethylbenzen, Xylen) • Chlorierte Kohlenwasserstoffe

28. Frage? • Welche Bedingungen würden sie an Trinkwasserqualität stellen?

29. Meine Bauchantwort • Welche Bedingungen würden sie an Trinkwasserqualität stellen? • Oxisch (aerob?) • Kein Eisen, Mangan etc. • Niedriger DOC • Keimfrei? (keine pathogenen Mikroorganismen und Viren) • Geruch und Geschmack einwandfrei • Keine Schadstoffe • pH • Normaler Gehalt an gelösten Mineralien (Carbonat etc.)

30. Trinkwasserverordnung (BGB Stand 2001) • Nachweisprinzip • Indikatorprinzip • Auszug der einzelnen Grenzwerte aus der TW-Verordnung

31. Mikrobiologische Parameter

32. Chemische Parameter

34. Aufbereitungsziele und Gegenstände konkreter Maßnahmen

35. Zusammenstellung der eingesetzten Verfahren und der Aufbereitungsziele A = Austausch an Grenzflächen; B = Biologische Verfahren; D = Dosierung von Stoffen; F = Fällung/Flockung; S = Separation; BS = Bestrahlung

36. Die letzten Meter bis zum Wasserhahn Hans-Curt Flemming Biofilm Centre, Universität Duisburg-Essen Biofilm Centre 36

37. Wie kommt das Trinkwasser ins Haus? Endverbraucher Dr. C. Donner, RWW Mülheim Biofilm Centre 37

38. Multi-Barrieren-Prinzip in der Aufbereitung „Mülheimer Verfahren“, entwickelt zur Aufbereitung belasteter Rohwässer • Inzwischen weltweit für ähnliche Situationen angewandt • Man kann aus jedem Wasser Trinkwasser machen • Das ist nur eine Frage des Aufwands (s. Raumfahrt) Abbildung: Dr. C. Donner, RWW Mülheim Biofilm Centre 38

39. Kilometerlanges Verteilungsnetz – wie kann eine Aufkeimung verhindert werden? 1. Desinfektion (Chlor, Ozon, UV) Probleme: Desinfektionsnebenprodukte Geschmack/Geruch, Resistenz Cl2 + H2O HOCl + HCl 2. „Ohne Chemie“: Nährstoff-Elimination durch Biofiltration Probleme: Neue Nährstoffe (z.B. Werkstoffe) aufwendiger Langsamsandfilter Schmutz-decke Bakterien auf Sand Biofilm Centre 39

40. Entfernung von assimilierbarem organischem Kohlenstoff während der Aufbereitung AOC-Entnahme durch Langsamsandfilter Gimbel, 1995 Biofilm Centre 40

41. Das Innere von Wasserleitungen Korrosionspustel, Gussrohr 15 Jahre Innere Oberfläche Gussrohr, 99 Jahre PVC, 28 Jahre Biofilm Centre Prof. U. Szewzyk, TU Berlin

42. Wie viele Mikroorganismen sind in unserem Trinkwasser? • Trinkwasser ist nicht steril – und muss es auch nicht sein! • Bakterien-Zahlen in Trinkwasser: abhängig von Methode •  DEV-Methode: 1-10 KBE/ml (20/37 °C, 1 d) • HPC auf R2A: 10-1.000 KBE/ml (20 °C, 7 d) • Gesamtzellzahl mit DAPI, Acridin-Orange: 103 – 104/ml • Anzahl der KBE: Teilmenge der Gesamtzellzahl Biofilm Centre 42

43. Verantwortung bei der Wasserverteilung Trinkwasser-Gewinnung, -Aufbereitung, -Verteilung Trinkwasser-installation Hausanschluss Verantwortlich: Wasserversorgungs-unternehmen (WVU) § 14 (1) TrinkwV Verantwortlich: Betreiber (Hausbesitzer) § 8 TrinkwV Wasseruhr Aber: Image des WVU hängt von Wasserqualität am Zapfhahn ab! Dr. B. Bendinger, Außenstelle DVGW, TU Hamburg-Harburg Biofilm Centre

44. Häufigste Reaktion: „So genau will ich´s gar nicht wissen…“ Biofilm Centre 44

45. Trinkwasser-Installation: Grauzone der Überwachung • Risikofaktoren: • Viele verschiedene, oft ungeprüfte Werkstoffe • Totstellen • Unregelmäßige Verbrauchs- Charakteristik • Viel weniger Kontrolle: • 4 Jahre nach Einführung der neuen TrinkWV sind immer noch weniger als 50 % der öffentlichen Gebäude überprüft Biofilm Centre 45

46. Beispiele für Kontaminationsfälle  Schule, Neuinstallation: P. aeruginosa: > 1.000 KBE pro 100 mL  Schule, alte Installation Legionella: > 10.000 KBE pro 100 mL  Verwaltungsgebäude, Neuinstallation P. aeruginosa: ~ 200 KBE pro 100 mL  Sporthalle, alte Installation Legionella: > 10.000 KBE pro 100 mL  Asyl, alte Installation Legionella: > 10.000 KEB pro 100 mL  Zahlreiche Fälle aus Krankenhäusern  Betrifft nicht nur Kunststoff, sondern auch Metalle! Biofilm Centre 46

47. Verteilung von Bacs in der Umwelt

48. Transport & Fate of Microorganisms Figure 1. The subsurface microbial cycle as introduced by Stevens (1997). Geological and hydrological processes, operating on multiple time-scales, move microorganisms into the subsurface, transport them through the subsurface, and may return them to the surface environment. In the subsurface, selective pressures constrain the types of organisms that can survive there.

49. Suspended cells Attached cells Reference 20% 80% Wolters & Schwartz, 1956 20% 80% Matthess, 1973 <1% >99% Marxsen, 1982 0-3.2% 96.8-100% Harvey, et al. 1984 1 101-102 Köbel-Boelke et al., 1988b 1 102-103 Hazen et al., 1991 1 103 – 105 * Pedersen & Ekendahl, 1992 <10% >90% Godsy et al., 1992 0.01% 99.99% Albrechtsen, 1994 1 103 Alfreider et al., 1997 1 103-104 DVWK, 1997 Where are the bacteria ?

50. Biofilms – a complex habitat