Dr. Sebastian Maaßen hat als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) zu Fragen der Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser geforscht.
S. Maaßen
Springer Professional: Das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) in Müncheberg führt unter anderem Untersuchungen zum Erhalt von Feuchtgebieten beziehungsweise zur Wiedervernässung von Mooren im Land Brandenburg durch. Wie wichtig ist der Erhalt dieser Gebiete für die intakte Funktion des Naturhaushalts und wie beeinträchtigt ist letzterer?
Sebastian Maaßen: Moore sind bedeutende Kohlenstoffspeicher und spielen deshalb eine große Rolle bei der Eingrenzung des Klimawandels Außerdem übernehmen intakte Moore wichtige Funktionen als Senke für Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor, als Wasserspeicher sowie als Lebensraum zur Erhaltung der Biodiversität. Im nordostdeutschen Tiefland haben Moore zumeist ihre landschaftsökologischen Funktionen verloren, hervorgerufen durch Entwässerung zur Torfgewinnung und zur landwirtschaftlichen Nutzung.
Das ZALF ist Partner im BMBF-Verbundvorhaben MULTI-ReUse. Worum geht es in diesem Projekt?
Ziel von MULTI-ReUse ist die Erstellung und Validierung von Qualitätskriterien von modular aufbereitetem Abwasser zur Wiederverwendung in den Sektoren Landwirtschaft, Industrie und Siedlungswasserwirtschaft. Hauptarbeiten am ZALF sind die Erstellung eines Anforderungskatalogs für Qualitätskriterien zur Verwendung von gereinigtem Abwasser in der Landwirtschaft im nationalen, EU- und internationalen Rahmen sowie die Erstellung einer Marktanalyse zur Identifizierung von ausgewählten internationalen Zielmärkten für die landwirtschaftliche Wasserwiederverwendung.
In der Pilotanlage Biesenbrow (Uckermark) wurden mehrjährige Versuche zur Wiedervernässung von Mooren mit gereinigtem Abwasser durchgeführt. Mit welchem Erfolg?
In der Pilotanlage Biesenbrow wurde in einem dreijährigen Experiment eine Mischung aus Flusswasser und gereinigtem Abwasser auf eine ehemals degradierte, wiedervernässte Niedermoorfläche geleitet. Aus zwei Gründen wurde das gereinigte Abwasser mit Flusswasser verdünnt: um eine Grundwasserverunreinigung auszuschließen und gleichzeitig die notwendige Wassermenge für die Wiedervernässung bereitzustellen. Das Experiment zum Verhalten von Spurenstoffen in kohlenstoffreichen, aber sauerstoffarmen Mooren wurde durch ein hydrologisches, physiko-chemisches, mikrobiologisches und ökotoxikologisches Monitoring begleitet. Anhand der Untersuchungsergebnisse konnten wir schlussfolgern, dass die 3-jährige Bewässerung unter Verwendung von gereinigtem Abwasser zu keinen signifikant negativen Einwirkungen auf den Boden und das Grundwasser geführt hat. Die Niedermoorfläche übt eine positive Wirkung auf den Rückhalt von Spurenstoffen aus. Somit wäre es denkbar, degradierte Moorflächen zum Beispiel zum Zwecke des Fließgewässerschutzes als Pufferstreifen für eine Nachreinigung von Klärwerksabflüssen einzubinden.
Sie haben einen neuen Ansatz erprobt, nämlich geklärtes Abwasser für die Wiedervernässung zu nutzen. Mit der Umnutzung des untersuchten Feuchtgebiets für eine effektive Nachreinigung konnten sie feststellen, dass sich der Gehalt an Spurenstoffen im geklärten Abwasser nach Passage der natürlichen Reinigungsstufe verringert hatte. Für welche Stoffe gilt dies, in welchem Maße und auf welche Mechanismen führen sie die Effekte zurück?
Torfböden degradierter Niedermoore bieten gute Voraussetzungen für einen anaeroben mikrobiellen Abbau organischer Spurenstoffe durch hohe Verweilzeiten des Grundwassers, hohe Gehalte an organischem Kohlenstoff sowie hohe mikrobielle Aktivitäten. Die Hauptprozesse für eine Reduzierung organischer Spurenstoffe sind mikrobieller Abbau, Bodensorption, Pflanzenaufnahme, Photolyse und Verdünnung.
Von insgesamt 67 untersuchten Spurenstoffen im gereinigten Abwasser wurden 15 im Grundwasser, in sehr geringen Mengen, nachgewiesen. Bei Spurenstoffen wie Diclofenac, Metoprolol und Bezafibrat kann von einem eher geringfügigen Rückhalt bzw. Abbau ausgegangen werden. Hier wurden Konzentrationen in der Höhe einer berechneten Vermischungskonzentration im Grundwasser gefunden, wobei für Diclofenac sowie Metoprolol auch eine geringfügige Sorption am Torf nachgewiesen wurde.
Bei anderen Spurenstoffen (zum Beispiel Acesulfam, Diatrizoat und Carbamazepin) ist eine Akkumulation beziehungsweise ein Abbau im dem anaeroben Milieu des Torfbodens mit hohen Aufenthaltszeiten wahrscheinlich. Hier lagen die Konzentrationen im Grundwasser deutlich unterhalb der Vermischungskonzentration. Für Carbamazepin sowie für Benzotriazol wurde auch die höchste Sorption am Torfboden ermittelt.
Laufen die in einem Feuchtgebiet stattfindenden Prozesse hinsichtlich der Spurenstoffelimination möglicherweise effektiver ab, als bei einer vierten Reinigungsstufe im Klärwerk und was macht den Unterschied?
Hierzu sind weitergehende stoffspezifische Untersuchungen zur Biodegradation erforderlich. An der Pilotanlage Biesenbrow wurden keine Prozessstudien für Einzelsubstanzen durchgeführt. Ein eindeutiger Vorteil der Nachreinigung in degradierten Niedermooren ist die gleichzeitige Wiedervernässung und die damit einhergehende Moorrenaturierung.