Bioakkumulation bei bayerischen Kläranlagen

In kommunalen Kläranlagen werden viele Stoffe abgebaut bzw. zurückgehalten, aber zum Teil nicht vollständig eliminiert. Häufig lassen sich gewässerrelevante Stoffe im gereinigten Abwasser auf Grund der niedrigen Konzentration oder zeitlicher Schwankungen nicht bzw. nicht sicher nachweisen. Um dennoch Hinweise auf Schadstoffe und auch Anhaltspunkte für mögliche Einflüsse des gereinigten Abwassers auf Gewässerorganismen zu erhalten, nutzt man die Bioakkumulation. Bioakkumulation ist die Anreicherung von Substanzen in einem Organismus aus dem umgebenden Medium und über die Nahrung.

In Bayern ist gemäß der Eigenüberwachungsverordnung seit 1995 der Einsatz eines Bioakkumulationsteiches für kommunale Kläranlagen mit einer Ausbaugröße ≥ 100.000 Einwohnerwerten vorgeschrieben. Die Anforderungen an die Errichtung und den Betrieb der Teiche sowie Vorgaben zu den erforderlichen Untersuchungen sind im Merkblatt 4.7/4 des Bayerischen Landesamtes für Umwelt (LfU) festgelegt. Diese Bioakkumulationsteiche werden kontinuierlich mit gereinigtem Abwasser beschickt. Die darin gehälterten Fische ermöglichen es, ergänzend zu den routinemäßigen chemischen Wasseranalysen, sich in Fischen anreichernde Stoffe im Kläranlagenablauf zu erfassen. Eingesetzt werden einsömmerige Karpfen, die von der Dienststelle des LfU in Wielenbach bereitgestellt werden. Nach der Akkumulationszeit von April bis Oktober werden in der Fischmuskulatur die Konzentrationen der Schwermetalle Blei, Cadmium, Chrom, Kupfer, Nickel, Quecksilber untersucht. Die für die Untersuchung nicht benötigten Karpfen werden als Rückstellprobe an das LfU gesandt, wo sie mindestens 10 Jahre lang aufbewahrt werden.

Abbildung 1: Bioakkumulationsteich

Nach den Untersuchungsergebnissen von 2003 bis 2012 zeigen die Bioakkumulationskarpfen aus den großen bayerischen Kläranlagen insgesamt eine geringe Belastung. In der Fischmuskulatur lagen die Konzentrationen der Schwermetalle unter den im Merkblatt 4.7/4 festgelegten Orientierungswerten, die sich auf ökotoxikologische Risikobewertungen, die vom LfU durchgeführt wurden, stützen. Auch jüngere Untersuchungen bestätigen im Wesentlichen diese Befundlage.

Auch die bis 2007 zusätzlich analysierten Werte für polychlorierten Biphenyl-Verbindungen (PCB) sowie von Nonylphenol, Octylphenol und DEHP lagen oftmals nur leicht über der Nachweisgrenze, weswegen die Analytik dieser zusätzlichen Parameter 2008 vollkommen eingestellt wurde.

Die Abbildung 2 zeigt beispielhaft die mittleren Nickelgehalte in der Muskulatur der Karpfen aus den Bioakkumulationsteichen der bayerischen Kläranlagen nach der Exposition der Jahre 2003 bis 2012. Untersuchungsergebnisse, die unterhalb der Bestimmungsgrenze lagen, sind in der Abbildung nicht dargestellt. Die Nickelkonzentrationen lagen alle deutlich unter dem festgelegten Orientierungswert von 0,5 mg/kg Frischgewicht (FG).

Abbildung 2: Mittlere Nickelgehalte in der Karpfenmuskulatur nach der Exposition (2003 bis 2012)

Abbildung 3: Mittlere Kupfergehalte in der Karpfenmuskulatur nach der Exposition (2003 bis 2012)

Die Kupfergehalte in den Bioakkumulationskarpfen schwankten teilweise sehr stark und überschreiten manchmal den Orientierungswert von 1 mg/kg. Bedingt durch die Verwendung, zum Beispiel als Dach- und Fassadenmaterial oder im Kfz-Bereich, ist Kupfer ubiquitär in der Umwelt nachweisbar. Die Kupferkonzentrationen in den Bioakkumulationskarpfen sind somit vermutlich auf diffuse Eintragsquellen zurück zu führen.

Die im LfU aufbewahrten Rückstellproben der Bioakkumulationskarpfen bieten, zusätzlich zur Überprüfung der Schwermetallgehalte, bei auftretenden Umweltbelastungen oder bei Sonderprojekten eine zusätzliche, ggf. auch retrospektive Überprüfungsmöglichkeit von Parametern. So wurden im Rahmen eines Projektes, bei dem die potentielle Belastung verschiedener Umweltmedien mit perfluorierten Chemikalien ermittelt wurde, auch die Biokkumulationskarpfen in die Rückstandsuntersuchung mit einbezogen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind auf der Internetseite des LfU (siehe unten) veröffentlicht.