DVGW-Forschungsberichte - Wasser
Das Ziel des Projektes SCOUT besteht darin, für eine breitere Gruppe von Wasserversorgern konkrete technische Lösungsmöglichkeiten zu spezifischen Einzelthemen zu identifizieren. Zielgruppe sind innovative Wasserversorgungsunternehmen, die für konkret anstehende Aufgabenstellungen moderne Lösungen suchen. Die vorliegende Studie befasst sich mit Sensortechnologien zur Qualitätsüberwachung in der Wasserversorgung. Diese enthält einen aktuellen Überblick aktueller Entwicklungen einschließlich einer Einschätzung des technischen Reifegrades. Die Studie untergliedert sich in die Bereiche online-Sensoren und Schnelltests für mikrobiologische und chemisch-physikalische Parameter. Hierzu wurden aktuelle Produktentwicklungen im Sensorbereich diskutiert und nach der TRL-Kategorisierung (Technology-Readiness-Level) bewertet. Angrenzende Anwendungsbereiche wurden ebenfalls berücksichtigt.
Das Ziel des DVGW-Innovations-Scouting Wasser besteht darin, für eine breitere Gruppe von Wasserversorgern konkrete technische Lösungsmöglichkeiten zu spezifischen Einzelthemen zu identifizieren. Zielgruppe sind innovative Wasserversorgungsunternehmen, die für konkret anstehende Aufgabenstellungen moderne Lösungen suchen. Ziel der vorliegenden Studie war es, aktuelle internationale Aktivitäten in der Wasserforschung zu beobachten und auszuwerten, um einen Überblick über die Forschungsaktivitäten im Bereich Trinkwasser zu erhalten. Dabei waren Forschungsthemen zu erfassen, die sich aktuell stark entwickeln. Zusätzlich wurden Fragestellungen identifiziert, die in der Forschung bisher unterrepräsentiert sind.
Das Ziel des Projektes SCOUT besteht darin, für eine breitere Gruppe von Wasserversorgern konkrete technische Lösungsmöglichkeiten zu spezifischen Einzelthemen zu identifizieren. Zielgruppe sind innovative Wasserversorgungsunternehmen, die für konkret anstehende Aufgabenstellungen moderne Lösungen suchen. Die vorliegende Studie befasst sich mit der Verwertung von Reststoffen aus der Wasseraufbereitung. Die Verwertung wird in Deutschland maßgeblich durch das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz sowie das Bodenschutzgesetz bestimmt. Dementsprechend wird eine Umstellung der Deponierung auf Verwertung gefordert, was entsprechende Handlungsmaßnahmen seitens der Wasserversorgungsunternehmen erfordert. Aus Sicht der Wasserversorger besteht insbesondere ein Bedarf für Lösungen mit Umgang aus den Rückständen der Flockung. Hierfür bestehen bereits Lösungsansätze in den Niederlanden. Diese werden in der vorliegen-den Studie betrachtet und Handlungsoptionen für Deutschland diskutiert.
Inhalte DVGW-Forschungsbericht W 201917: Mit der Novellierung der Düngeverordnung wird der Einsatz stabilisierter Harnstoffdünger als übergeordnete Maßnahme für einen effizienten Düngemitteleinsatz erstmals im gesetzlichen Rahmen festgeschrieben. Nach § 6 Abs. 2 DüV darf Harnstoff als Düngemittel ab dem 01.02.2020 nur noch ausgebracht werden, soweit ihm ein Ureasehemmstoff zugegeben ist oder dieser unverzüglich, jedoch spätestens innerhalb von 4 Std. nach der Aufbringung eingearbeitet wird. Da Harnstoff nach wie vor der preisgünstigste mineralische Stickstoffdünger ist, ist davon auszugehen, dass dadurch die Anwendung von Ureasehemmstoffen in Mineraldüngern spürbar zugenommen hat. In dem Forschungsvorhaben INHIBIT wurde das Verhalten dieser in der Landwirtschaft eingesetzten Düngemittelzusatzstoffe in der Umwelt näher betrachten. Im Hinblick auf den Grundwasserschutz und die Belange der Wasserversorgungswirtschaft war es ein Untersuchungsziel, die Chancen für eine Verminderung der Nitrateinträge in das Grundwasser, aber auch Risiken durch den Eintrag dieser Wirkstoffe für den Gewässerschutz, darzustellen. Dabei standen vorrangig die möglichen Eintragspfade über die (ungesättigte) Bodenzone und die (gesättigte) Uferfiltration im Fokus. Der Einsatz dieser Wirkstoffe in der Landwirtschaft kann potenziell zu einem flächenhaften Eintrag dieser Stoffe ins Grund- und Oberflächengewässer führen. So ist das Umweltverhalten der eingesetzten Wirkstoffe einerseits bislang nur unzureichend bis nicht dokumentiert. Ge-rade bei den stärker polaren und wasserlöslichen Vertretern dieser Gruppen ist – bei ausreichender Persistenz und durch ihre potenzielle Mobilität im Wasserkreislauf – eine Trinkwasserrelevanz nicht auszuschließen. Bisherige Nachweise einzelner Wirkstoffe auch in deutschen Oberflächengewässern und im Grundwasser unterstreichen dies. Mögliche Metaboliten sind (noch) nicht bekannt bzw. es ist zu erwarten, dass diese analytisch nicht oder nur schwer erfassbar sind. Die bisher vorliegenden wenigen Studien weisen auch hier auf eine mögliche Belastungssituation hin. Andererseits zeigen Studien zur Düngewirksamkeit von Nitrifikations- und Ureasehemmern und der Verminderung der Nitratauswaschung eine große Spannbreite von keinen messbaren Wirkungen bis zu einer Minderung der Stickstoffverluste von bis zu 50% auf. Gesichert dagegen ist allein die Verminderung der gasförmigen N-Verluste bei der Anwendung von Harnstoff und Gülle beim Einsatz von Nitrifikations- und Ureasehemmern. In dem Forschungsvorhaben wird das Verhalten dieser in der Landwirtschaft perspektiv zu-nehmend eingesetzten und teils neuartigen Stoffen in der Umwelt näher betrachtet, um die Risiken im Hinblick auf den Grundwasserschutz und auf die Belange der Wasserversorgungs-wirtschaft abzuschätzen. Neben der Schaffung einer einheitlichen und konsistenten Datenbasis zur Beschreibung der Ausgangslage und des Wissensstandes anhand von verfügbarer Literatur, wurden die methodischen Grundlagen zur Untersuchung der Stoffe in Bodeneluaten weiterentwickelt. Ziel war es hierbei, eine erste Bewertung des Verlagerungsverhaltens der Wirkstoffe zu ermöglichen. Die im Forschungsvorhaben durchgeführten Experimente auf unterschiedlichen Größenskalen bilden zudem eine wichtige Grundlage, um Wissenslücken zum Umweltverhalten der Wirkstoffe, die sich aus der Literaturrecherche ergeben haben, zu schließen und eine weiterführende Datenbasis zu erarbeiten. Darüber hinaus erwies sich der rechtliche Rahmen (Zulassung und Zuständigkeiten) als wesentlicher Baustein bei der wasserwirtschaftlichen Einordnung der Inhibitoren. So ist derzeit das EU-weite Zulassungsverfahren im Umbruch. Mit Inkrafttreten der neuen EU-Verordnung sollen harmonisierte Anforderungen an Sicherheit, Qualität und Kennzeichnung erreicht werden. In diesem Zusammenhang wurde durch das UBA 2021 eine „Fachtagung zur Umweltbewertung von Düngemittelzusatzstoffen“ veranstaltet. Wesentliche Schwerpunkte der Fachtagung waren: Gefährdungspotenziale, Risikoabschätzung, Regulierungsmöglichkeiten und Überwachungskonzepte. Wichtige Ergebnisse dazu wurden von der Fachtagung übernommen und im Kontext des Forschungsvorhabens diskutiert. Eine generalisierte Empfehlung für oder gegen den Einsatz von Stickstoffinhibitoren in Verbindung mit Düngeanwendungen ist nach dem Ergebnis dieser DVGW-Forschungsberichtes W 201830 weder auf Grundlage der im Projekt durchgeführten Untersuchungen noch auf Basis der Erkenntnisse aus der Literaturrecherche uneingeschränkt möglich. Die Ergebnisse zeigen, dass mögliche Risiken und Chancen, die sich aus ihrer Nutzung für die Wasserversorgung ergeben können, wirkstoffspezifisch und in Abhängigkeit von den Bedingungen vor Ort abgewogen werden müssen.
Im Rahmen des Projektes des DVGW-Forschungsberichts W 210830 wurde die Nachweismethodik für Antibiotikaresistenzen weiterentwickelt. Die derzeitigen Kulturverfahren aus dem klinischen Bereich erfassen Bakterien, die unter Nährstoffreichen Bedingungen wachsen. Es konnte erfolgreich ein Kulturverfahren zur Erfassung von antibiotikaresistenten Umweltbakterien etabliert werden. Mit diesem Verfahren können Cephalosporin-resistente und Carbapenemase-bildende oligotrophe Bakterien in Wasserproben erfasst werden. Diese Resistenzen sind im klinischen Bereich weltweit von hoher Relevanz, da sie die Wirksamkeit der Reserve-Antibiotika einschränken. Durch die weiterführende Untersuchung der gewonnenen Isolate konnten die Bakteriengattungen identifiziert und die Expression von β-Laktamasen belegt werden. Auch die PCR-Methodik zum Nachweis von Antibiotikaresistenzgenen wurde weiterentwickelt. Bei der konventionellen quantitativen PCR (qPCR) werden bislang 100-300 Basenpaar lange Fragmente der Antibiotikaresistenzgene nachgewiesen. Im Rahmen des Vorhabens wurde die Methodik der Long Amplicon (LA)-qPCR weiterentwickelt. Da nur vollständige Gene mit ca. 800-2000 Basenpaaren zur Entwicklung von Resistenzen führen, können somit falsch-positive Befunde minimiert werden. Insbesondere nach der Wasseraufbereitung mittels reaktiver Verfahren wie Ozonung oder UV-Behandlung entstehen kleine Genfragmente. Die Versuche zeigten, dass mittels der LA-qPCR nach der Behandlung deutlich weniger Gene erfasst werden als mit der herkömmlichen Methode. Im Projekt wurde auch der Einsatz der Propidium-Monoazid (PMA)-qPCR zur Erfassung geschädigter Zellen geprüft. Es zeigte sich allerdings, dass die benötigte PMA-Konzentration und die optimalen Inkubationsbedingungen zwischen den Umweltbakterien stark variieren und nicht vereinheitlicht werden können. Daher kann keine Standard-Methode der PMA-qPCR für die Untersuchung von Umweltproben empfohlen werden. Mit den zur Verfügung stehenden Methoden wurde das Vorkommen von antibiotikaresistenten Bakterien und Antibiotikaresistenzgenen im Rohwasser erfasst sowie das Verhalten von Antibiotikaresistenzen bei der Trinkwasseraufbereitung mittels naturnaher/ mikrobiologischer Verfahren, Filtrationsschritten und Desinfektionsverfahren untersucht. Die Untersuchungen zeigten, dass die Aufbereitung zu einer deutlichen Reduktion der antibiotikaresistenten Bakterien und Antibiotikaresistenzgene führt. Daher ist eine Gefährdung des Trinkwassers derzeit nicht zu erwarten, wenn die anerkannten Regeln der Technik eingehalten werden und das Trinkwasser den gesetzlichen hygienisch-mikrobiologischen Anforderungen entspricht. Zur Erfassung des aktuellen Ist-Zustandes und der zeitlichen Entwicklungen sowie für eine abgesicherte Bewertung der Situation wird die zukünftige Durchführung von Monitoring-Programmen mit den etablierten Methoden empfohlen. Eine Verbesserung der Methodik für den Nachweis von Antibiotikaresistenzen in der Umwelt ist notwendig, um den tatsächlichen Grad an Belastung sicher erfassen zu können. Mit den verbesserten Verfahren wurde die Datenbasis in Bezug auf das Vorkommen von Antibiotikaresistenzen im Rohwasser und ihrem Verhalten bei der Trinkwasseraufbereitung ausgebaut. Die Untersuchungen erfolgten im Labor sowie in Proben von mehreren Wasserversorgungsunternehmen, die das Vorhaben aktiv unterstützten.
Forschungsbericht W 201722 01/2022 ‑PDF‑Datei‑
Forschungsbericht W 202121 12/2021 ‑PDF‑Datei‑
Forschungsbericht W 202011 07/2021 englisch
