Kurzsäulenversuche zum Abbau organischer Spurenstoffe in der Infiltrationszone von Berliner Seen

Leon Diehl1, Victoria Burke1, Gudrun Massmann1
1 Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Biologie und Umweltwissenschaften, AG Hydrogeologie und Landschaftswasserhaushalt, Uhlhornsweg 84, 26129 Oldenburg

P 9.4 in Groundwater-surface water-interactions - processes and methods

Die Wasserversorgung der deutschen Metropole Berlin basiert auf dem Prinzip eines teilgeschlossenen Wasserkreislaufs (van Baar, 2015). Hierbei dient die Einleitung geklärten Abwassers in angrenzende Oberflächen­gewässer zum einen der Grundwasser­anreicherung, zum anderen werden jedoch auch Rückstände anthropogener Verunreini­gungen in den Wasserkreislauf zurückgeführt. Zudem wird Berliner Trinkwasser zu etwa 70% über den Prozess der Uferfiltration gewonnen, weshalb die Abbauprozesse in der Untergrundpassage von großer Bedeutung zur Sicherung der Rohwasserqualität sind (Massmann et al., 2004). Eine wichtige Rolle spielt dabei die hyporheische Zone, die als hochreaktiver Übergangsbereich zwischen Oberflächengewässer und Grundwasser gilt (Burke et al., 2014).

Um das Abbauverhalten ausgewählter organischer Spurenstoffe anthropogenen Ursprungs zu untersuchen,  wurden jeweils fünf ungestörte Sedimentkerne mit einer Länge von 12 cm aus dem Infiltrationsbereich der Berliner Uferfiltrationsstandorte Tegeler See und Wannsee entnommen. Im Labor wurden diese unter kontrollierten Bedingungen mit Oberflächenwasser des jeweiligen Sees beschickt. Über einen Zeitraum von 7 Wochen wurden Proben an den Ein- und Ausläufen der Säulen entnommen um die  hydrochemischen Parameter sowie die Spurenstoff­konzentrationen zu bestimmen. Untersucht wurden 10 humanpharmazeutische Ver­bindungen, 6 relevante Metaboliten sowie ein Lebensmittelzusatzstoff. Ziel dieser Untersuchung war es, standortspezifische Unterschiede und Schlüs­sel­parameter hinsichtlich des Spurenstoff­abbaus herauszuarbeiten.

Die Redoxbedingungen während der Versuche ließen sich als oxisch bis nitratreduzierend beschreiben, wobei Unterschiede zwischen den Standorten identifiziert werden konnten. Zudem zeigten sich deutliche Unterschiede hinsichtlich der Phosphatkonzentrationen beider Versuchssysteme.

Die folgenden acht Spurenstoffe zeigten persistentes Verhalten im Rahmen der Untersuchungen: Carbamazepin, 10,11-Dihydro-10,11-Dihydroxycarbamazepin, Ga­ba­­pentin, Primidon, PEMA, Candesartan, Olmesartan und Acesulfam. Währenddessesn konnten für Gabapentin Lactam, Pregabalin, Valsartansäure, Metoprolol, Diclofenac, FAA und Oxipurinol Aubbauratenkostanten - unter der Annahme eines Abbaus 1. Ordnung - abgeschätzt werden. Wenngleich keine standortspezifischen Unterschiede hinsichtlich des Spurenstoffabbaus identifiziert werden konnten, lieferten die Untersuchungen Aussagen zur räumlichen Heterogenität des Spurenstoffabbaus.



Burke, V.; Greskowiak, J.; Asmuß, T.; Bremermann, R.; Taute, T.; Massmann, G., (2014): Temperature dependent redox zonation and attenuation of wastewater-derived organic micropollutants in the hyporheic zone. Science of the Total Environment, 482-483: 53-61.

Massmann, G.; Knappe, A.; Richter, D.; Pekdeger, A., (2004): Investigating the Influence of Treated Sewage on Groundwater and Surface Water Using Wastewater Indicators in Berlin, Germany. Acta hydrochim. hydrobiol., 32: 336-350.

van Baar, P., (2015): Entwicklung und Anwendung von UHPLC-MS Verfahren für organische Spurenstoffe zur Bewertung der Sicherheit der Rohwasserressourcen der Wasserwerke der Stadt Berlin. Technische Universität Berlin.