Eine wesentliche Voraussetzung zur Planung von Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität in der Obersauer ist eine genaue Kenntnis der Belastungslage der Oberflächengewässer. Ländliche Regionen mit geringer Bevölkerungsdichte werden im regulatorischen Monitoring nicht sehr eng beprobt und die gemessene Stoffpalette ist in der Regel auf die Mikroschadstoffe reduziert, die reguliert sind. Zudem liegt das Einzugsgebiet der Oberstausees zu zwei Drittel auf belgischem Territorium, wo ein anderes Monitoringprogramm durchgeführt wird. Im QualiSûre-Projekt wurde deshalb ein einheitliches Monitoring von Kläranlagen und Oberflächengewässern mit einer erweiterten Stoffpalette durchgeführt.
Die Siedlungswasserwirtschaft im Einzugsgebiet ist durch relativ kleine dezentrale Kläranlagen unterschiedlichen Typs (Belebtschlammverfahren, Pflanzenkläranlagen) gekennzeichnet. Viele Anlagen haben Kapazitäten deutlich unter 500 Einwohnergleichwerte. In Belgien gibt es außerdem Gebiete mit individueller Klärung von Wohneinheiten. Die kleinen Anlagen sind gekennzeichnet durch einen unstetigen Zufluss von Mikroschadstoffen wie Medikamente, Haushaltchemikalien und Biozide, weil einfach die kritische Masse an Einleitern fehlt. Daher ist es wichtig einen längeren Zeitraum zu beobachten, um einen Mittelwert zu finden. Passivsammler sind dafür sehr gut geeignet, weil sie kontinuierlich den Stofffluss aufnehmen und so eine Rückrechnung über den Beobachtungszeitraum erlauben. Da ein Schwerpunkt des Projekts auch auf dem Impakt von Mischkanalisationsentlastungen liegt, ist es von Interesse die Zusammensetzung des Abwassers in ländlichen Regionen in Abwesenheit von bedeutenden gewerblichen Einleitern zu ermitteln. Diese Frachten werden dann auch in Überlaufsituationen emittiert. Zu diesem Zweck wurden über jeweils zweimal eine Woche die Ein-und Ausläufe von sieben Kläranlagen im Einzugsgebiet (4 Luxemburger, 3 Belgische). Dabei handelte es sich ausschließlich um Belebtschlamm-Kläranlagen, weil die Methode der Bilanzierung mit Passivsammlern für diesen Typ der Abwasserbehandlung entwickelt wurde. Der Fokus lag auf der einwohnernormalisierten Fracht für die einzelnen Stoffe. Die Palette der Schadstoffe umfasste Medikamente, Haushaltchemikalien, Biozide und Reifenadditive. Insgesamt wurden 45 Substanzen analysiert.
Abb.1 zeigt die Reihenfolge der gefundenen Substanzen als normierte Frachten im Einlauf aller Kläranlagen als Verteilungen (Boxplots). Unter den größten Frachten liegen Stoffe wie Koffein, Paracetamol, das Flammschutzmittel TCPP und Ibuprofen. Die meisten dieser Substanzen werden in Belebtschlamm-Anlagen zu einem hohen Anteil abgebaut. Wird ungeklärtes Abwasser eigeleitet oder springen bei Regen Mischwasserkanalisationen an, gelangen diese Stoffe auch in die Oberflächengewässer. Dabei können die wöchentlichen gemessenen Einlauf-Frachten relativ unterschiedlich sein: Abb.2 zeigt die normierten Frachten für die einzelnen Kläranlagen. Die Zahl über den Balken entspricht der gemessenen Belastung der Kläranlage in Einwohnergleichwerten (auf der Basis der Ptot-Fracht).
Im Herbst 2024 wurden an 12 Stationen im Einzugsgebiet die Oberflächengewässer mit Passivsammlern beprobt. Die Expositionszeit betrug 2 mal 14 Tage. Die erste Periode entsprach Trockenwetter während in der zweiten Periode ein Regenereignis von 52 mm stattfand (Abb.3).
Abb.4 zeigt die normalisierten Frachten für die jeweiligen Perioden über das Längsprofil der Sauer. In der Regel sind die Frachten bei Regenwetter wesentlich höher als bei Trockenwetter. Besonders ausgeprägt ist dies bei Substanzen wie Ibuprofen welches im Prinzip sehr gut in Kläranlagen abgebaut wird. Die Substanz wird aber auch bei Trockenwetter in solchen Segmenten gefunden, an denen ein großer Anteil von Individualkläranlagen vorhanden ist (Belgien) oder nur mechanisch geklärt wird (Berlé). Bei Diclofenac ist der Unterschied nicht so groß, weil diese Substanz in Belebtschlammanlagen nur zu etwa 30-40 % abgebaut wird.
Der Impakt der Emissionen auf die Gewässer wird über die Überschreitung der chronischen Umweltqualitätsnormen (UQN) erfasst. Die UQN können je nach Stoff sehr unterschiedlich sein. Für Ibuprofen ist er z.B. 11 ng/L, für Diclofenac 50 ng/L un für TCPP 260‘000 ng/L. Diese Werte werden nach einheitlichen EU-Kriterien berechnet und z.B. vom Ökotoxzentrum in Dübendorf publiziert (www.oekotoxzentrum.ch). Der Risikoquotient ist definiert über Konzentration/UQN. Falls dieser größer als 1 ist, gibt es mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Impakt auf die Fließgewässer. Individuelle Risikofaktoren sind auch aufsummierbar, um den Gesamtimpakt abzuschätzen. In Abb. 5 sind die summierten Risikoquotienten für beide Messperioden dargestellt. Dieser überschreitet in vielen Fällen sowohl bei Trockenwetter und mehr noch bei Regenwetter den Schwellenwert von 1. Da der Abfluss im Herbst relativ hoch war, wurden mit den gemessenen Frachten der Risikoquotient beim mittleren Niedrigwasser (MNQ) als worst case berechnet. In diesem Szenario sind fast alle Standorte impaktiert. Die großen Treiber des Impakts sind Ibuprofen und Diclofenac. Je nach Abflusssituation kann ihr Anteil wechseln, wie an den Tortendiagrammen der Station Surré ersichtlich. Während Trockenwetter wird der Impakt von Diclofenac dominiert, im Regenfall bestimmt Ibuprofen das Bild. Auch einige Biozide tauchen dann auf (MCPA, Diuron). Auffällig ist auch der Impakt des Insektizids Imidacloprid, welches bei Haustieren gegen Flöhe und Zecken eingesetzt wird und hauptsächlich aus dem Abwasser stammt.
Für einen detaillierteren Einblick in die Untersuchungen: Technischer Bericht zum Monitoring (auf Englisch).