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Diese Seite drucken ...diffuse Belastungen

Die Richtlinie 2000/60/EG - die Wasserrahmenrichtlinie - fordert in Anhang II Nummer 1.4, signifikante diffuse Fließgewässerbelastungen, die von Siedlungen, Industrie und Gewerbe sowie von der Landwirtschaft oder sonstigen menschlichen Tätigkeiten herrühren, zu ermitteln. Diffuse Belastungen sind Belastungen, deren Quelle man örtlich nicht eindeutig bestimmen kann, die insofern flächen- oder linienhaft auf Gewässer einwirken und bei denen Stoffe in der Regel ungezielt in Gewässer gelangen.

 

Es liegt in der Natur diffuser Belastungen, dass sie sich nicht leicht fassen lassen; umso schwieriger erscheint es, zwischen signifikanten und insignifikanten diffusen Belastungen zu unterscheiden. In einem nur schütter besiedelten Agrarland wie Mecklenburg-Vorpommern ist anzunehmen, dass diffuse Belastungen vor allem von der Landwirtschaft, weniger von Industrie, Gewerbe, Siedlungen oder Verkehr ausgehen; daher konzentriert sich die Bestandsaufnahme in Mecklenburg-Vorpommern darauf, die diffusen Belastungen aus der Landwirtschaft abzuschätzen. Wie im Kapitel „punktuelle Fließgewässerbelastungen“ ausgeführt ist, betrachtet die mecklenburg-vorpommersche Wasserwirtschaftsverwaltung daneben als diffuse Belastungen auch Abwassereinleitungen aus Kleinkläranlagen, d. h. aus meist von Privatleuten betriebenen Grundstückskläranlagen, bei denen am Tag weniger als 8 m³ Abwasser (entspricht etwa dem Abwasser von bis zu fünfzig Einwohnern) anfällt.
 

 
Diffuse Belastungen kann man nicht wie punktuelle am Eintragsort messen. In der Regel lassen sich diffuse Belastungen daher nur mittelbar aus Stoffbilanzen bestimmen. In solche Stoffbilanzen gehen verschiedene, mehr oder minder genaue Modellansätze ein, so dass die Ergebnisse der Stoffbilanzen immer nur geschätzte Werte für diffuse Belastungen wiedergeben können. Ein oft angewandtes Bilanzmodell hat das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei Berlin entwickelt. Nach den Ergebnissen dieses Bilanzmodells teilen sich für das Jahr 2000 die Einträge von Stickstoff und Phosphor, die nach jetziger Kenntnis in bedeutenderen Mengen diffus in die Fließgewässer gelangen, im mecklenburg-vorpommerschen Ostseeeinzugsgebiet beispielsweise wie folgt nach den Quellen auf:

 

Quelle

Anteil am Stickstoffeintrag

[%]

Anteil am Phosphoreintrag

[%]

diffuse Quellen

davon:

95,3

91,0

  Grundwasserzufluss

26,6

27,1

  Dränagen

56,6

8,6

 atmosphärische Deposition

6,0

3,0

  Erosion

2,6

42,7

  Oberflächenabfluss

0,4

2,3

  urbane Flächen

3,1

7,3

Punktquellen

davon:

4,7

9,0

  Kläranlagen

4,7

9,0

industrielle Direkteinleiter

0,0

0,0

Summe

100,0

100,0

 

Die Ergebnisse für das mecklenburg-vorpommersche Ostseeeinzugsgebiet dürften sich näherungsweise auf das ganze Land übertragen lassen. Haupteintragspfade des Stickstoffes in die Fließgewässer sind in Mecklenburg-Vorpommern folglich das Grundwasser und landwirtschaftliche Dränagen, Haupteintragspfade des Phosphors Grundwasser und Erosion. Der im Grundwasser enthaltene Stickstoff und Phosphor geht zum guten Teile auf landwirtschaftliche Düngung zurück so wie der durch Erosion eingeschwemmte Stickstoff und Phosphor auf Landbestellung. Nach dem Bilanzmodell sind 71,8 % der Stickstoff- und 54,3 % der Phosphoreinträge diffusen Belastungen aus der Landwirtschaft zuzurechnen; die landwirtschaftlichen Einträge entsprechen etwa dem fünffachen Wert des angenommenen natürlichen Hintergrundes beim Stickstoff und etwa dem zweifachen Wert beim Phosphor. Der natürliche Hintergrund bezeichnet den Eintrag von Stickstoff und Phosphor, der natürlicherseits ohne das Einwirken des Menschen in die Fließgewässer erfolgte.

 

Bezieht man die Jahresfrachten, die das Bilanzmodell errechnet, auf die in dem Modell zu Grunde gelegten Einzugsgebietsgrößen, so ergibt sich ein mittlerer gesamter Stickstoffeintrag von rund 890 kg N/(km²·a), wovon die Landwirtschaft rund 640 kg N/(km²·a) beisteuert. Für Phosphor ermittelt das Modell einen mittleren gesamten Eintrag von 40 kg P/(km²·a) und davon einen landwirtschaftlichen Eintrag von 22 kg P/(km²·a). Die angenommenen mittleren Hintergrundeinträge belaufen sich auf rund 130 kg N/(km²·a) und 11 kg P/(km²·a). Auf anthropogene nichtlandwirtschaftliche Quellen entfallen somit 120 kg N/(km²·a) und 7 kg P/(km²·a), davon wiederum auf diffuse nichtlandwirtschaftliche Quellen etwa 80 kg N/(km²·a) und 3 kg P/(km²·a).

 

Die in der Tabelle aufgeführten Ergebnisse des Bilanzmodells verdeutlichen - wie das Kapitel „punktuelle Fließgewässerbelastungen“ ausführt -, dass die punktuellen Belastungen aus Kläranlagen nach den umfangreichen Kläranlagenbau- und Kläranlagenausbaumaßnahmen der 90er Jahre in Mecklenburg-Vorpommern in der gewässerschutzpolitischen Bedeutung hinter die diffusen Belastungen zurücktreten. Nach dem Bilanzmodell haben die punktuellen Quellen nur noch einen Anteil von 5,5 % an dem anthropogen eingetragenen Stickstoff und von 12,3 % an dem anthropogen eingetragenen Phosphor.

 

In Ergänzung zu den Ergebnissen des Bilanzmodells werden im Zuge der Bestandsaufnahme Daten von Gütemessstellen hinsichtlich der Stickstofffrachten ausgewertet. Die dabei betrachteten Stickstoffspenden in kg N/(km²·a) sind nicht mit den oben genannten Einträgen in kg N/(km²·a) gleichzusetzen. Die Einträge geben an, was absolut an Stickstoff in die Fließgewässer gelangt, während die an einer Messstelle erfassten Spenden anzeigen, was an dem betrachteten Gewässerquerschnitt tatsächlich an Stickstoff abgeführt wird. In den Spenden schlagen sich also die im Fließgewässerkontinuum ablaufenden Abbau- und Retentionsvorgänge des Stickstoffes mindernd nieder.

 

Für die betrachteten Messstellen liegen Frachtberechnungen auf Basis monatlicher Werte für Konzentration und Abflussmenge vor. Die Abflussermittlung erfolgt für Referenzpegel, wobei der Bezug zur Messstelle durch entsprechende Korrekturfaktoren hergestellt wird. Als Bezugszeitraum wird die für die Bestandsaufnahme aktuellste fünfjährige Reihe von 1995 bis 1999 gewählt. Für die Auswertung werden die Jahresfrachten für den genannten Zeitraum gemittelt, weil die jährlichen Stickstofffrachten abflussbedingt (bzw. niederschlagsbedingt) erheblich schwanken. Die Stickstofffrachten liegen bei den untersuchten Messstellen im Betrachtungszeitraum in niederschlagsarmen Jahren bis zu 75 % unter dem Fünfjahresmittel, bei hohen Jahresabflüssen hingegen bis zu 100 % über dem Mittelwert. Da man davon ausgehen kann, dass die jährlichen aus punktuellen Einleitungen stammenden Stickstoffeinträge relativ konstant sind, lassen sich diese Schwankungen bereits als deutlicher Beleg werten, dass die Stickstofffrachten zum überwiegenden Teil auf eine flächenhafte Stickstoffauswaschung zurückzuführen sind.

 

Zur Gegenüberstellung von diffusen Einträgen und punktuellen Einträgen aus Kläranlagen mit Ausbaugrößen von mindestens fünfzig Einwohnerwerten werden die bekannten Stickstoffeinträge der Kläranlagen von den mittleren Stickstofffrachten abgezogen. Trotz der einseitigen Vernachlässigung der gewässerinternen Abbauleistungen bezüglich dieser punktuellen Einträge liegen die Anteile der punktuellen Einleitungen überwiegend deutlich unter 10% der mittleren Stickstofffrachten.

 

Unter Einbeziehung der jeweiligen Einzugsgebietsgrößen lassen sich flächenbezogen Stickstoffspenden ermitteln. Erwartungsgemäß zeigt sich in den Ergebnissen eine deutliche Abhängigkeit der ermittelten Spenden von der Größe des Einzugsgebietes, die offensichtlich auf Abbauprozesse im Verlauf der Fließstrecken zurückzuführen sind. Der Trend lässt sich veranschaulichen, wenn man die Messstellen nach Einzugsgebietsgrößen gruppiert und jeweils die mittleren Stickstoffspenden in kg N/(km²·a) abzüglich der punktuellen Einträge aus Kläranlagen mit Ausbaugrößen von mindestens fünfzig Einwohnerwerten darstellt.



In ähnlicher Weise kann man tendenziell eine Abhängigkeit der mittleren, minimalen und maximalen Stickstoffspenden in kg N/(km²·a) - abzüglich der punktuellen Einträge aus Kläranlagen mit Ausbaugrößen von mindestens fünfzig Einwohnerwerten - von den Anteilen ackerbaulich genutzter Flächen erkennen.



An der Schwankungsbreite der Spenden innerhalb der Messstellengruppierung nach ähnlichen Nutzungsanteilen werden allerdings die Grenzen des hier verfolgten überschlägigen Ansatzes deutlich. Es sind zukünftig vertiefende Betrachtungen erforderlich, die neben den reinen Nutzungsanteilen die Flächenkonfiguration zum Gewässernetz sowie gewässerinterne Abbauprozesse berücksichtigen. Dennoch lässt sich das Bild weiter differenzieren. Dazu werden die mittleren Stickstoffspenden [kg N/(km²·a)] der nach Ackeranteilen gruppierten Messstellen - abzüglich der punktuellen Einträge aus Kläranlagen mit Ausbaugrößen von mindestens fünfzig Einwohnerwerten - in drei Einzugsgebietsgrößenklassen untergliedert dargestellt.



Im Ergebnis der Auswertung kann man drei grundlegende Zusammenhänge herausstellen:

  • Es besteht eine positive Korrelation zwischen dem Anteil an ackerbaulicher Nutzung im Einzugsgebiet der Messstelle und den mittleren Stickstoffspenden.
  • Mit zunehmender Einzugsgebietsgröße nehmen die mittleren Stickstoffspenden ab. Hier werden offensichtlich die gewässerinternen Abbauleistungen mit zunehmender Gewässernetzlänge wirksam.
  • Die punktuellen Einträge aus Kläranlagen mit Ausbaugrößen von mindestens fünfzig Einwohnerwerten spielen eine untergeordnete Rolle. Trotz Vernachlässigung der gewässerinternen Abbauprozesse liegen die Frachtanteile dieser Kläranlagen an 91 % der betrachteten Messstellen unter 10 %, an 62 % der Messstellen sogar unter 5 % der gesamten Stickstofffracht.
     
diffuse Belastungen aus der Land-
wirtschaft
Abschließend seien die mutmaßlichen Belastungen überschlagen, die von Kleinkläranlagen ausgehen und die aus praktischen Gründen in der Bestandsaufnahme als diffuse Belastungen betrachtet werden. Für Mecklenburg-Vorpommern liegen Zahlen der Zentralen Stelle für Abwasserabgabe und Wasserentnahmeentgelt vor, die angeben, wie viele Einwohner ihr Abwasser in den Gemeinden dezentral beseitigen. Für das Bezugsjahr der Bestandsaufnahme, das Jahr 2001, sind die Zahlen allerdings leider nicht vollständig. Die Gemeinden, für die Zahlen verfügbar sind, machen eine Fläche von 18.650 km², also rund 80 % der Gesamtfläche Mecklenburg-Vorpommerns, aus; insofern seien die mittleren Angaben dieser Gemeinden im Folgenden hilfsweise als repräsentativ für Mecklenburg-Vorpommern genommen. In den Gemeinden beseitigen im Jahre 2001 nach den Zahlen der Zentralen Stelle rund 228.000 Einwohner ihr Abwasser dezentral; dies entspricht einem mittleren Anteil von 12,2 Einwohnern je Quadratkilometer. Für die einzelnen Gemeinden schwankt der Anteil zwischen 0 und 100 E/km² um diesen Mittelwert. Auf der folgenden Karte sind die Zahl der Einwohner, die ihr Abwasser dezentral beseitigen, bezogen auf die Gemeindefläche für die Gemeinden dargestellt, zu denen Angaben des Jahres 2001 verfügbar sind.

 

Auf die Gemeindefläche bezogene Anzahl der
Einwohner, die ihr Abwasser im Jahre 2001
in Mecklenburg-Vorpommern dezentral beseitigen


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(pdf, 2,3 mb)

 

Das oben angeführte Bilanzmodell rechnet in seinen Ansätzen mit einer einwohnerspezifischen Stickstoffabgabe von 11 g N/(E·d) und einer einwohnerspezifischen Phosphorabgabe von 1,8 g P/(E·d). Nimmt man näherungsweise an, dass in Kleinkläranlagen so gut wie kein Stickstoff eliminiert wird und auch die Phosphorelimination beschränkt ist, so dürften bei einem Ansatz von 12,2 Einwohnern auf einen Quadratkilometer in Mecklenburg-Vorpommern maximal ein Stickstoffeintrag von 49 kg N/(km²·a) und ein Phosphoreintrag von 8 kg P/(km²·a) aus der dezentralen Abwasserbeseitigung in die Umwelt erfolgen. Hält man diese Einträge gegen die diffusen Einträge aus der Landwirtschaft, die das Bilanzmodell ermittelt, so belaufen sich die Einträge aus dezentraler Abwasserbeseitigung zahlenmäßig auf rund 8 % der landwirtschaftlichen Stickstoff- und auf rund 40 % der landwirtschaftlichen Phosphoreinträge. Bei diesem Vergleich ist jedoch zu bedenken, dass Einträge aus dezentraler Abwasserbeseitigung vielfach nicht unmittelbar in Fließgewässer, sondern oft in den Untergrund erfolgen; dagegen sind die Einträge, die das Bilanzmodell für landwirtschaftliche Quellen ausweist, als Einträge in Fließgewässer errechnet. Gerade Phosphor kann bei der Einleitung in den Untergrund und der weiteren Untergrundpassage des Abwassers zu einem guten Teile im Boden festgelegt werden, und so ist nicht anzunehmen, dass der oben errechnete Phosphoreintrag von 8 kg P/(km²·a) aus dezentraler Abwasserbeseitigung in die Umwelt sich auch nur annähernd jemals über den Grundwasserpfad als Eintrag in die Fließgewässer realisierte. In der Bestandsaufnahme lassen sich keine genauen Abschätzungen geben, welche Belastungen absolut von der dezentralen Abwasserbeseitigung auf Fließgewässer ausgehen, doch kann man immerhin aus dem angestellten Vergleich den qualitativen Schluss ziehen, dass die Belastungen deutlich hinter den diffusen Belastungen aus der Landwirtschaft zurückstehen. An dieser Stelle sei auf einen weiteren qualitativen Vergleich zwischen diffuser Belastung aus der Landwirtschaft und aus dezentraler Abwasserbeseitigung im Kapitel „diffuse Grundwasserbelastungen“ verwiesen.

diffuse Belastungen aus dezentraler Abwasserbe-
seitigung

 

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