Für eine bessere Wasserqualität europäischer Flüsse

Viele europäis­che Flüsse enthal­ten Chemikalien-Cock­tails, die Algen und Wassertieren nicht gut bekom­men. Zwar wer­den die Konzen­tra­tio­nen bes­timmter Schad­stoffe in den EU-Gewässern überwacht. Doch es gibt Zweifel, ob die richti­gen Schad­stoffe im Fokus der Unter­suchun­gen ste­hen und welche Rolle Abbaupro­duk­te und Schad­stoffmis­chun­gen dabei spie­len. Im europäis­chen Pro­jekt Solu­tions haben Wis­senschaft­lerin­nen und Wis­senschaftler unter Leitung des UFZ Werkzeuge, Meth­o­d­en und prak­tis­che Lösun­gen erar­beit­et, mit denen vor­rangig zu behan­del­nde Schad­stoffe erkan­nt, das Risiko der Chemikalien­cock­tails bew­ertet und dazu beige­tra­gen wer­den kann, die Schad­stoff­be­las­tung zu minimieren.

Lösun­gen zu find­en, wie die vie­len Stoffe überwacht und gem­anagt wer­den kön­nen, die als kom­plexe Mis­chun­gen in unseren Gewässern vorkom­men und die dort unsere Ökosys­teme und unsere Gesund­heit gefährden – das war das ambi­tion­ierte Ziel, mit dem das EU-Pro­jekt Solu­tions 2013 ges­tartet ist. Mehr als 100 Wis­senschaft­lerin­nen und Wis­senschaftler haben dafür neue Meth­o­d­en und Mod­elle entwick­elt und getestet, mit denen die Überwachung der Wasserqual­ität angepasst wer­den kann. Sie haben rel­e­vante Schad­stoffe iden­ti­fiziert und Empfehlun­gen erar­beit­et, die das Regel­w­erk der Europäis­chen Wasser­rah­men­richtlin­ie (WWRL) verbessern kön­nen. Zudem haben sie große Fall­stu­di­en durchge­führt, mit denen über­prüft wer­den kon­nte, inwieweit die erar­beit­eten Meth­o­d­en, Mod­elle und Werkzeuge funk­tion­ieren. Laut Pro­jek­tko­or­di­na­tor Dr. Wern­er Brack vom Helmholtz-Zen­trum für Umwelt­forschung (UFZ) kon­nten damit alle wesentlichen Ziele des Pro­jek­ts erre­icht werden.

Überwachung, Bewertung und Management verbessern

Derzeit sind in der EU-Wasser­rah­men­richtlin­ie 45 Schad­stoffe, soge­nan­nte pri­or­itäre Schad­stoffe, gelis­tet. Sie dür­fen in einem Gewäss­er mit guter Wasserqual­ität nicht oder nur in geringem Maße vorkom­men. Demge­genüber ste­hen allerd­ings mehr als 100.000 ver­schiedene chemis­che Sub­stanzen, die wir täglich benutzen und die in unsere Umwelt und Gewäss­er gelan­gen. Die meis­ten Sub­stanzen wer­den bei der Bew­er­tung der Gewässerqual­ität nach der derzeit­i­gen EU-Wasser­rah­men­richtlin­ie also gar nicht berück­sichtigt. „Das gegen­wär­tige Mon­i­tor­ing ist teuer, ignori­ert den größten Teil der Schad­stoffe und läuft den eigentlichen Prob­le­men hin­ter­her. Denn die meis­ten pri­or­itären Schad­stoffe sind längst vom Markt und durch andere sehr ähn­lich wirk­ende chemis­che Sub­stanzen erset­zt. Neue Stoffe auf die Liste zu bekom­men, ist ein lang­wieriger poli­tis­ch­er Prozess“, kri­tisiert Wern­er Brack. Außer­dem beschränkt sich die WRRL bis­lang nur auf die Prü­fung von Einzel­stof­fen. Schad­stoffe wirken in der Umwelt aber nicht einzeln, son­dern in Kom­bi­na­tion, und kön­nen sich dadurch in ihrer Wirkung gegen­seit­ig ver­stärken. „Nicht das Vorkom­men eines Schad­stoffes ist auss­chlaggebend, son­dern seine Wirkung im Gewäss­er“, sagt Brack. Deshalb empfehlen die Solu­tions-Wis­senschaftler, die Überwachung der Gewässerqual­ität von der chemis­chen Ana­lytik einzel­ner Schad­stoffe auf effek­t­basierte Meth­o­d­en – wie etwa biol­o­gis­che Wirkung­stests – umzustellen. So wür­den alle Stoffe mit der­sel­ben Wirkung erfasst, auch Stof­fgemis­che. Und teure chemis­che Ana­lytik wäre nur noch erforder­lich, falls bes­timmte Wirkschwellen über­schrit­ten wer­den. Für ihren Vorschlag haben die Forsch­er vorhan­dene biol­o­gis­che Testver­fahren geprüft und auf dieser Basis eine Test­bat­terie aus organ­is­mis­chen und sehr spez­i­fis­chen zell­basierten Test­sys­te­men entwick­elt. Diese Test­bat­terie kann sowohl akut tox­is­che Effek­te auf Wasseror­gan­is­men als auch Langzeitwirkun­gen z.B. auf die Repro­duk­tion von Organ­is­men detek­tieren. Für die Unter­schei­dung zwis­chen prob­lema­tisch und unprob­lema­tisch wur­den außer­dem entsprechende Gren­zw­erte for­muliert. Dass dieser effek­t­basierte Ansatz funk­tion­iert und hil­ft, nicht nur die Stoffe, son­dern auch die Quellen aus­find­ig zu machen, zeigte sich laut Pro­jek­tko­or­di­na­tor Brack nicht zulet­zt in den zahlre­ichen Fall­stu­di­en an europäis­chen Flüssen wie Donau und Rhein, die wichtiger Bestandteil der fün­fjähri­gen Pro­jek­tar­beit waren.

Die Solu­tions-Wis­senschaft­lerin­nen und ‑Wis­senschaftler haben außer­dem zahlre­iche Mod­elle entwick­elt und verbessert, mit denen es möglich wird, die Verteilung, den Trans­port und den Abbau von Schad­stof­fen sowie deren Risiko abzuschätzen und damit die Umweltüberwachung zu unter­stützen. Um die Konzen­tra­tio­nen tausender Stoffe in den europäis­chen Flussge­bi­eten vorher­sagen zu kön­nen, haben sie die Mod­elle wie Wag­gons in einem Eisen­bahnzug verknüpft. „Dass wir damit auf dem richti­gen Weg sind, zeigt die oft verblüf­fend hohe Übere­in­stim­mung von mod­el­lierten und gemesse­nen Werten“, sagt Wern­er Brack, „auch wenn das nicht darüber hin­wegtäuschen darf, dass es weit­er­hin viele Unsicher­heit­en gibt.“ Die sind v.a. den fehlen­den Dat­en zu Pro­duk­tion­s­men­gen und zur Nutzung viel­er Stoffe geschuldet, was dazu führt, dass die Wis­senschaftler derzeit an vie­len Stellen ihre Mod­elle nur mit Schätzun­gen füt­tern kön­nen. Trotz­dem zeigen sie schon jet­zt, dass Chemikalien neben den Nährstof­fen ein wichtiger Fak­tor für den schlecht­en ökol­o­gis­chen Zus­tand viel­er europäis­ch­er Gewäss­er sind. Die Mod­elle kön­nen helfen, Stoffe auszu­son­dern, die mit hoher Wahrschein­lichkeit kein Prob­lem für die Gewäss­er darstellen.