StraMoS: Probennahme Strategien für unterschiedliche Aspekte des Monitorings von Spurenstoffen in Gewässern
Projektleitung
Ottavia Zoboli
Forschungseinrichtung
Technische Universität Wien
Projektnummer
101876Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft
Allgemeine Projektinformationen
Abstract (deutsch)
Im Rahmen dieses Projektes soll eine verbesserte Wissensbasis geschaffen werden, damit sowohl im internationalen Kontext zukünftiger Konzepte auf EU-Ebene als auch im nationalen Kontext eine zielgerichtetere Diskussion über eine effiziente und auf konkrete Ziele abgestimmte Monitoringstrategien für Spurenstoffe in Gewässern geführt werden kann. Um das zu gewährleisten geht das Projekt der zentralen Forschungsfrage nach: "Welche Unterschiede in mittleren, sowie maximalen Konzentrationen und Jahresfrachten können sich in Gewässern im Zuge eines einjährigen Gewässermonitorings mit unterschiedlichen Beprobungsstrategien für Spurenstoffe ergeben?"
Um das zu untersuchen werden Monitoringstationen an Wulka und Nodbach für ein Jahr betrieben. Es werden Trübung, Leitfähigkeit und Wasserstand kontinuierlich gemessen, sowie der Abfluss aus den Pegelmessungen des Amtes der burgenländischen Landesregierung übernommen bzw. aus den dortigen Messungen abgleitet. Zudem werden in einem Beprobungsrhythmus von 14 Tagen Stichproben entnommen und über zwei parallellaufende automatische, gekühlte Probennehmer über 14 Tage integrierte Proben gezogen. Dabei wird in einem Fall eine zeitproportionale und im anderen Fall eine wasserstandsproportionale Beprobung umgesetzt.
Anhand der über drei unterschiedlichen Probenahmenkonzepten ermittelten Konzentrationswerte werden mittlere und maximale Jahreskonzentrationen sowie Jahresfrachten errechnet und miteinander verglichen. Zudem werden immer neben den aus allen Proben ermittelten Werte auch Berechnungen auf Basis von lediglich jeweils 12 Werten pro Jahr durchgeführt werden, um so auch die Variabilität innerhalb eines Beprobungskonzeptes bei unterschiedlichen Beprobungszeitpunkten evaluieren zu können.
Die Parameterauswahl für die Analyse der Gewässerproben besteht aus etwa 4 Arzneimittel, etwa 4 Pflanzenschutzmitteln, etwa 6 Metalle und 5-10 PFAS. Die Arzneimittel repräsentieren dabei überwiegend gelöst transportierte Parameter, die weitgehend aus den Kläranlagenabläufen stammen, Pflanzenschutzmittel sind durch einen zeitlich variablen Einsatz und damit auch Gewässereintrag charakterisiert. Metalle stehen für Stoffe, die überwiegend diffuse eingetragen und partikulär transportiert werden und PFAS für Stoffe mit einem multiplen Eintragsverhalten.
Schlagwörter (deutsch)
Spurenstoffe, Monitoring, Probenahme, Wasserqualität
Titel (englisch)
Sampling strategies for different aspects of the monitoring of micro-pollutants in water bodies
Abstract (englisch)
Within the framework of this project, an improved knowledge base will be established so that both in the international context of future concepts at the EU level and in the national context, a more targeted discussion can be held on efficient monitoring strategies for trace substances in water bodies that are aligned with concrete objectives. To ensure this, the project addresses the central research question: "What differences in mean, as well as maximum, concentrations and annual loads can arise in water bodies in the course of one-year water body monitoring with different sampling strategies for trace substances?"
To investigate this, monitoring stations will be operated at Wulka and Nodbach for one year. Turbidity, conductivity and water level will be measured continuously, and the discharge will be taken from the water level measurements of the Office of the Burgenland Provincial Government or derived from the measurements there. In addition, samples will be taken in a sampling rhythm of 14 days and composite samples will be taken over 14 days by two automatic, cooled samplers running in parallel. In one case, time-proportional sampling is implemented, and in the other, water level-proportional sampling is implemented.
Based on the concentration values determined via three different sampling concepts, mean and maximum annual concentrations as well as annual loads are calculated and compared with each other. Furthermore, in addition to the values determined from all samples, calculations will always be carried out on the basis of only 12 values per year in each case, in order to be able to evaluate the variability within a sampling concept at different sampling times.
The parameter selection for the analysis of the water samples consists of about 4 pharmaceuticals, about 4 pesticides, about 6 metals and 5-10 PFAS. The pharmaceuticals represent predominantly dissolved transported parameters that originate largely from wastewater treatment plant effluents, while pesticides are characterized by variable use over time and thus water discharge. Metals represent substances that are predominantly diffusely discharged and transported in particulate form, and PFAS represent substances with a multiple discharge behavior.
Schlagwörter (englisch)
micro-pollutants, monitoring, sampling, water quality
Projektziele
Das erste Ziel des Projektes ist es, die unterschiedlichen verfügbaren Monitoringstrategien darzustellen und ihre Effektivität zur Erreichung verschiedener Ziele des Monitorings auf Basis in der Literatur vorhandener Informationen zu bewerten. Dabei werden neben den unterschiedlichen Probenahmenkonzepte auch die Parameterauswahl, die Standortauswahl und Beurteilungskonzepte der Wasserqualität behandelt.
Ein weiteres Ziel ist der direkte Vergleich unterschiedlicher Probenahmekonzepte im praktischen Einsatz. Dazu werden an ausgewählten Messstellen unterschiedliche Konzepte ein Jahr lang umgesetzt und die ermittelten mittleren und maximalen Jahreskonzentrationen, sowie die Jahresfrachten vergleichend dargestellt.
Durch die Umsetzung dieser beiden Ziele soll im Rahmen dieses Projektes eine verbesserte Wissensbasis geschaffen werden, damit sowohl im internationalen Kontext zukünftiger Konzepte auf EU-Ebene als auch im nationalen Kontext eine zielgerichtetere Diskussion über effiziente auf konkrete Ziele abgestimmte Monitoringstrategien für Spurenstoffe in Gewässern geführt werden kann.
Praxisrelevanz
Im Kontext der Überarbeitung der prioritäre Stoffe Richtlinie der Europäischen Union und der damit in Verbindung stehenden nationalen "Qualitätszielverordnung Chemie Oberflächengewässer" muss auch die vorherrschende Beprobungsstrategie sowohl auf EU-Ebene als auch national überdacht werden. Dies gilt für Standortauswahl und Beurteilungskonzepte der Wasserqualität, vor allem aber für Beprobungskonzepte. Während eine monatlich Stichproben Entnahme zur Überwachung von Jahresdurchschnittsumweltqualitätsnormen (JD-UQN) und Umweltqualitätsnormen für Zielhöchstkonzentrationen (ZHK-UQN) eine praktikable Vorgabe darstellt, ist die Repräsentativität dieser Strategie zur Überwachung sowohl von chronischer als auch akuter Toxizität fraglich.
Für die praktische Umsetzung von Beprobungskonzepten zur Überwachung des Gewässerzustandes wird im Rahmen dieses Projektes daher der Frage nachgegangen, welche Unterschiede in den Messwerten sich durch eine integrierte Probenahme im Vergleich mit der monatlichen Stichprobenahme ergibt. Dadurch soll geklärt werden, ob bzw. bei welchen Parametern sich deutliche Unterschiede in der Bewertung der Einhaltung von UQN ergeben, und ob sich dadurch eine Dringlichkeit für eine integrierte Probenahme mit deutlich erhöhtem Aufwand ableiten lässt.
Die Praxisrelevanz dieses Projektes ergibt sich daher daraus, dass es den österreichischen Vertreter:innen auf EU-Ebene, aber auch für die nationale Wasserwirtschaft, eine Wissensbasis in die Hand gibt, die eine gute Grundlage für die Planung zukünftiger Konzepte von Monitoring- und Beprobungsstrategien liefert. Die Erkenntnisse können daher in Zukunft genutzt werden technische Anleitungen für Monitoring- und Beprobungskonzepte zur Umsetzung der EU-Wasserrahmenlinie zu entwickeln, welche sowohl den Aufwand für Probenahme und Analytik als auch die zu erwartenden Robustheit der Ergebnisse berücksichtigen kann.