Woher kommen die Verunreinigungen in Gewässern?

Grob geschätzt stammen rund 40% der nachgewiesenen unerwünschten Substanzen in Gewässern aus ARA (Haushalte und Kleingewerbe), 40% aus der Landwirtschaft und 20% direkt aus Industrie und Gewerbe.

Mikroverunreinigungen aus Haushalten

Haushalte, Industrie- und Gewerbebetriebe finanzieren seit Jahrzehnten eine gut funktionierende Siedlungsentwässerung und Abwasserreinigung – nach dem Verursacherprinzip. Mit der laufenden Umsetzung des ARA-Ausbaus wird das Qualitätsproblem bezüglich Mikroverunreinigungen aus Haushalten in den grösseren und mittleren Gewässern grossmehrheitlich gelöst werden. Die Mikroverunreinigungen in den Fliessgewässern können dadurch insgesamt um über 50% reduziert werden. Die VSA-Plattform begleitet die schweizweite Umsetzung und bietet fachliche Unterstützung. Zahlreiche ARA sind in Planung und im Bau, geplant ist nach dem Parlamentsbeschluss vom 30. November 2021 die Aufrüstung von 250 – 300 ARA in den nächsten Jahren, damit können die Mikroverunreinigungen in Gewässern noch weiter reduziert werden.

Unser Gewässerschutzhaus zeigt auf, wie wir im Haushalt, Unterhalt sowie Hausbau und bei Haussanierungen zu sauberem Wasser beigetragen können.

Mikroverunreinigungen aus Industrie und Gewerbe

Industrie- und Gewerbebetriebe leiten ihr Abwasser entweder nach einer betriebsinternen Behandlung direkt in die Gewässer ein oder insbesondere im Falle der kleinen und mittelständischen Unternehmen indirekt über eine kommunale Abwasserreinigungsanlage. Die Auswirkungen von Betriebsabwasser auf die Gewässer waren bis in die 1990er Jahre ein grosses Thema, da Stoffeinleitungen in die Gewässer durch verfärbtes Abwasser, Schaumberge oder Fischsterben sichtbar waren. Seither hat sich die Gewässerqualität durch Anforderungen an die Einleitung von Betriebsabwasser und durch den Ausbau der Kläranlagen deutlich verbessert. Es werden jedoch viele verschiedene organisch-synthetische Stoffe in Betrieben hergestellt und verwendet. Diese Stoffe kommen in den Gewässern als Mikroverunreinigungen vor.

Die konkreten Anforderungen gemäss der Gewässerschutzgesetzgebung können in der Regel eingehalten werden. Auch konnten die Einträge von bekannten Problemstoffen in den letzten Jahren deutlich reduziert werden. Insbesondere grössere Industriebetriebe haben bereits grosse Anstrengungen hinsichtlich des Gewässerschutzes unternommen und reinigen beispielsweise das Betriebsabwasser in einer Vorbehandlung, bevor es in die öffentliche Abwasserreinigungsanlage geleitet wird. In den meisten Betrieben zielen die Behandlungen jedoch auf andere Substanzen ab und reduzieren die Mikroverunreinigungen kaum.

Grosse Herausforderungen stellen hohe Frachten an Einzelstoffen in den grösseren Flüssen wie Rhein und Rhone dar. Obwohl die Einzelstoffbelastung im Nano- bis Mikrogrammbereich pro Liter ist, können bei einzelnen Stoffen bis zu mehreren Kilogramm pro Tag resultieren, die über den Rhein in die Nachbarländer transportiert werden. Es sind aber auch Einzelfälle bekannt, wo mehrere Tonnen eines einzelnen Stoffes über ein Jahr verteilt aus dem gereinigten betrieblichen Abwasser eingeleitet wurden. Solche Einleitungen erfolgen entweder stossweise oder kontinuierlich. Je nach Standort und betrieblichen Tätigkeiten hat es unter den Stoffen Arzneimittelwirkstoffe, Biozide, Lösungsmittel und weitere Stoffe wie Ausgangsstoffe für die chemische Synthese. Es gibt auch Beispiele mit vielen unbekannten Stoffen im gereinigten Betriebsabwasser.

Stoffbefunde führen zu behördlich angeordneten, betrieblichen Massnahmen. Verschiedene Beispiele zeigen, wie das erfolgreiche Zusammenspiel aus Messung, Quellenidentifikation, Behörde und Betrieb zu einer Abnahme der betrieblichen Stoffeinträge in die Gewässer beiträgt.

Mikroverunreinigungen aus der Landwirtschaft

Die intensiv bewirtschafteten landwirtschaftlichen Kulturflächen liegen genau da, wo sich die für einige Trinkwasserversorgungen wichtigen Grundwasserströme befinden. Pestizide und ihre Abbauprodukte können teilweise ins sensible Grundwasser gelangen. Es sind zwar nicht alle Grundwasserströme belastet, aber heute müssen rund 1 Mio. Einwohnerinnen und Einwohner ein Trinkwasser beziehen, in welchem Pestizid-Konzentrationen von über 0.1 Mikrogramm pro Liter vorkommen. (Literaturhinweis: aqua viva, Fokus: Wasserqualität S. 4)

Aber auch viele kleine und mittelgrosse Fliessgewässer leiden unter zu hohen Pestizideinträgen aus der Landwirtschaft. Die ökotoxikologischen Grenzwerte der Gewässerschutzverordnung werden zum Teil um ein Vielfaches überschritten. Ökotoxikologisch basierte Grenzwerte oder Qualitätskriterien werden europaweit verwendet um die Wasserqualität zu beurteilen. Unterhalb dieser Grenzwerte für bestimmte Stoffe sind keine schädlichen Wirkungen zu erwarten. 

Zudem zeigen Echtzeit-Messungen der Eawag, dass die Maximalkonzentrationen von Pestiziden kurzfristig um das 170-fache höher sein können, als in den im Routinemonitoring erhobenen Werten in Mischproben über zwei Wochen. Für gewisse Pestizide haben bereits Spitzenkonzentrationen von weniger als einer Stunde schädliche Auswirkungen auf aquatische Organismen.

Nährstoffe aus der Landwirtschaft

Im Unterschied zu den Mikroverunreinigungen gibt es auch die Makroverunreinigungen. Darunter versteht man Stoffe in der Grössenordnung von mg/l oder g/l. Klassische Beispiele sind Nährstoffe wie Nitrat oder Phosphat. Sind die Gewässer zu nährstoffreich, so vermehren sich Algen rasant und brauchen dadurch den Sauerstoff im Wasser auf. In überdüngten Seen verlieren so viele Lebewesen ihre Lebensgrundlage.

Die Hauptquelle der Nährstoffeinträge ins Grundwasser ist die Landwirtschaft. Sie gibt rund 36’000 Tonnen Stickstoff pro Jahr direkt ab und belastet als Nitrat das Grundwasser. Die Nitrat-Anforderungsdwerte gemäss der Gewässerschutzverordnung sind im Ackerland bei mehr als 40% aller Grundwassermessstellen seit Jahren überschritten. Das Nitratproblem ist für viele Wasserversorger seit Jahren ungelöst, der Handlungsbedarf entsprechend gross. 

Auf Grund der Schaumteppiche und der sterbenden Seen wurden in der Schweiz in den 1960er und 1970er-Jahren flächendeckend ARA gebaut, welche die Kohlenstoffverbindungen eliminieren. In den 1980er Jahren wurden wegen den nach wie vor zu hohen Phosphor- und Ammoniumkonzentrationen viele ARA weiter ausgebaut. In den 1990er und 2000er Jahren wurde als weitere Reinigungsstufe in vielen ARA die Denitrifikation erstellt. Stickstoff wird heute insgesamt zu rund 50% aus dem Abwasser entfernt, Phosphor etwa zu 90%. Im Vergleich zu andere Ländern wie Deutschland und Österreich (wo die Reinigungsgrad beim Stickstoff 75% beträgt) gibt es noch ein deutliches Verbesserungspotential. Zudem entsteht in der Schweiz noch einen Stickstoffüberschuss von 97’000 Tonnen, von denen 20’000 Tonnen aus kommunale Abwasserreinigunsanlagen kommen. Nach dem Parlamentsbeschluss vom 25.11.2021 sollte die Reinigungsgrad erhöht werden.