Kupfer und Zink aus landwirtschaftlicher Flächennutzung?

Dienstag, 27. Juni 2017

Kupfer und Zink aus landwirtschaftlicher Flächennutzung?

Schwermetalle aus landwirtschaftlicher Flächennutzung? Ursachenanalyse von Kupfer- und Zinkeinträgen im Einzugsgebiet der Ems (NRW)

Bei der Bilanzierung der Kupfer und Zinkfrachten der Oberflächengewässer ergab sich insbesondere im landwirtschaftlich geprägten Münsterland eine erhebliche Differenz zwischen den Frachten, die bekanntermaßen aus dem Herkunftsbereich der Siedlungswasserwirtschaft stammen und dem, was Immissionsmessungen im Gewässer an tatsächlichen Frachten ergaben.

Projektdaten

TitelSchwermetalle aus landwirtschaftlicher Flächennutzung? Ursachenanalyse von Kupfer- und Zinkeinträgen im Einzugsgebiet der Ems (NRW)
AbkürzungKupfer und Zink aus landwirtschaftlicher Flächennutzung?
Durchführende InstitutionenForschungszentrum Jülich GmbH; 52425 Jülich
ProjektleitungBezirksregierung Münster; Dez. 54
Statusabgeschlossen 2013

Anlass

Bei der Bilanzierung der Kupfer- und Zinkfrachten der Oberflächengewässer ergab sich insbesondere im landwirtschaftlich geprägten Münsterland eine erhebliche Differenz zwischen den Frachten, die bekanntermaßen aus dem Herkunftsbereich der Siedlungswasserwirtschaft stammen und dem, was Immissionsmessungen im Gewässer an tatsächlichen Frachten ergaben. 

In der Ems am Pegel Rheine (Landesgrenze zu Niedersachsen) wurden in einer sehr groben Abschätzung Jahresfrachten von 5 t Kupfer bzw. 28 t Zink ermittelt. Aufgrund der Zusammenstellung „Entwicklung und Stand der Abwasserbeseitigung in NRW“ 14. Aufl. (MUNLV 2010)  konnte für die Ems abgeschätzt werden, dass etwa 1 t Kupfer und 4 t Zink aus der kommunalen Abwasserbeseitigung (inkl. Indirekteinleiter) stammen. Diese allerdings sehr grobe und mit erheblichen Ungenauigkeiten behaftete Abschätzung bietet für 20% (Kupfer) bzw. 15% (Zink) der Schwermetallfracht der Ems an der Landesgrenze die Erklärung über die Einträge aus kommunalen Kläranlagen. 

Nach den Ergebnissen der UBA Studie 45/2010 sind im Einzugsgebiet der Ems (D) jeweils ca. 1/5 der Kupfer- und Zink-Immissionen Punktquellen (also den Einleitungen aus Kommunen und Gewerbe) zuzuschreiben, der Rest stammt aus diffusen Quellen (z.B. Landwirtschaft oder Straßenverkehr).

Ziele

Für das Einzugsgebiet der Ems in Nordrhein-Westfalen (ca. 4.100 km2) und seine Teilregionen sollten die langjährigen mittleren Einträge der Schwermetalle Kupfer und Zink in die Oberflächengewässer bilanziert werden. Dabei waren sämtliche relevanten diffusen und punktuellen Quellen einzubeziehen. Es wurden landwirtschaftliche und urbane Einträge, Einträge durch Verkehr und atmosphärische Deposition sowie geogene Gehalte betrachtet. Die diffusen Eintragspfade über Grundwasser, Dränagen, natürlichen Interflow, Abschwemmung und Bodenabtrag wurden dabei flächendifferenziert modelliert, z. B. im Rasterformat zwischen 10 und 100 m. Die Modellergebnisse wurden mit Messergebnissen aus den Medien Boden und Wasser validiert. Weitergehende Detailanalysen zum betrieblichen Schwermetallkreislauf und zum Verhalten von Schwermetallen im Boden dienten der Plausibilisierung der Modellergebnisse. Auf Basis der Bilanzergebnisse wurden Problemregionen und Handlungsgebiete identifiziert und ausgewiesen.

Die Bearbeitung erfolgte im Auftrag des Dez. 54 der Bezirksregierung Münster. Die Landwirtschaftskammer NRW, der Westfälisch-Lippischen Landwirtschaftsverband e.V. und das LANUV NRW waren in einem Beirat beteiligt. Die 1. Sitzung des Beirates fand am 29.03.2011 in Münster statt. Das Projekt hatte eine Laufzeit über die Jahre 2011/2012. 

Ergebnisse 

In einer Stakeholder-Veranstaltung am 15.12.2011 wurden die Zwischenergebnisse nach dem 1. Projektjahr vorgestellt (siehe Downloads).

Die Quantifizierung des Gesamteintrages von Kupfer und Zink in die Oberflächengewässer aus allen Quellen für das Einzugsgebiet der Ems (NRW) für den Ist-Zustand (2000-2010) wurden vorgestellt. Die Quantifizierung erfolgte mit dem Modellsystem GROWA-MEPhos. Die für Boden und Grundwasser abgeleiteten Hintergrundwerte entsprechen den Hintergrundwerten für vergleichbare geologische Einheiten und Landnutzungen in anderen Teilen Deutschlands. Die festgestellten Kupfer- und Zinkemissionen entsprechen für die jeweiligen Eintragungspfade den Wertebereich in anderen Regionen Deutschlands und liegen nicht per se höher. Ein schriftlicher Zwischenbericht liegt vor und kann oben eingesehen werden. Der Untersuchungsabschnitt im 2. Projektjahr 2012 wurde, wie beauftragt, abgewickelt. 


Abschlussbericht; Veranstaltung am 01.02.2013 in Münster:

Das Forschungszentrum Jülich (FZJ) stellte am 01.02.2013 die Ergebnisse seiner Untersuchungen vor. Neben einem Rückblick auf die bereits im Dez. 2011 vorgestellten Zwischenergebnisse, erläuterte das FZJ die landwirtschaftlichen Quellen für Kupfer und Zink im Einzugsgebiet der Ems-NRW und bilanzierte den Kupfer- und Zinkumsatz im landwirtschaftlichen Sektor. Hierbei ging das FZJ auch auf die Komponenten: Klärschlamm-/Kompostverwertung und Mineral-/Wirtschaftsdüngereinsatz ein. Die Verlagerung von Kupfer und Zink in den Unterboden und in das Grundwasser wurde betrachtet. Die Datenbasis wurde durch eigene Bodenuntersuchungen im Okt./Nov. 2012 erweitert. Zum Zeitpunkt der Veranstaltung lagen noch nicht alle Ergebnisse vor. Der Abschlussbericht liegt vor und kann oben eingesehen werden.

Hinweise das LANUV zum Abschlussbericht

„Einträge über die Trennkanalisation und das Grundwasser sind die Haupteintragspfade für Kupfer und Zink in die Gewässer im Emseinzugsgebiet. Dabei können die Konzentrationen an Kupfer und Zink im Grundwasser sowohl aus dem natürlichen Gestein als auch den (verlagerten) Einträgen durch mit Kupfer und Zink belasteter Gülle stammen. Einige „Hotspots“ weisen auf landwirtschaftlich beeinflusste Grundwassermessstellen hin. Eine Differenzierung war im Rahmen des Projekts jedoch nicht möglich. Der Anteil der Einträge über die Landwirtschaft wurde demnach nur über die Haupteintragspfade Abschwemmung, Erosion und Dränagen abgebildet. Die Gewässerbelastung im Emsgebiet mit Kupfer und Zink zeigt im zweiten Monitoringzyklus 2009-2011 keine Auffälligkeiten.“