Modellierung von Schadstoffflüssen in Flusseinzugsgebieten: Forschungsbericht 29865402
Gespeichert in:
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Umweltbundesamt
2004
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| Schriftenreihe: | Texte / Umweltbundesamt
2004,19 Umweltforschungsplan des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit |
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| Beschreibung: | Literaturverz. S. 157 - 174 |
| Beschreibung: | 174 S. graph. Darst. 30 cm |
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Titel: Modellierung von Schadstoffflüssen in Flusseinzugsgebieten
Autor: Heß, Oliver
Jahr: 2004
1 EINLEITUNG, STAND UND FRAGESTELLUNG_7
1.1 Einleitung.7
1.2 Stand der Expositionsanalyse.8
1.3 Fragestellung.12
2 DATENGRUNDLAGEN UND ABSCHÄTZUNGSMETHODEN ^_15
2.1 Datengeber.16
2.2 Teileinzugsgebiete.16
2.3 Digitales Gewässernetz.19
2.4 Flussabschnittsdaten.20
2.4.1 Abflüsse.20
2.4.2 Fließgeschwindigkeiten und Wassertiefen.29
2.4.3 Seen.33
2.4.4 Flussabschnittslängen.36
2.5 Einleiter.37
2.5.1 Indirekteinleiter.39
2.5.2 Direkteinleiter.39
2.6 Monitoring.40
2.7 Verdünnung der Abwässer.41
2.7.1 Verdünnungssituation im Rheingebiet.43
2.7.2 Verdünnungssituation im Elbegebiet.46
2.7.3 Bewertung.46
3 SUBSTANZEN_;_49
3.1 Verbrauchsdaten.49
3.2 Bor.52
3.2.1 Berechnungsgrundlagen ßrGREAT-ER.54
3.3 EDTA.55
3.3.1 Berechnungsgrundlagen ßrGREAT-ER.57
3.4 HHCB.58
3.4.1 Berechnungsgrundlagen fir GREAT-ER Simulationen.„.59
3.5 DiclofenacundParacetamol.-.60
3.5.1 Berechnungsgrundlagenßr die GREAT-ER Simulationen.64
3.6 DiURON.65
3.6.1 Berechnungsgrundlagen ßr GREAT-ER Simulationen.------.68
3.7 Ammonium - Stickstoff.-.~.70
3.7.1 Berechnungsgrundlagen ßr GREAT-ER Simulationen.„. 71
4 ERGEBNISSE UND DISKUSSION DER ANWENDUNGSSTUDffiN-----------------_75
4 \ Bor . „. _.-._. ~ 77
4.1.1 Rhein.77
4.1.2 Elbe.87
4.2 EDTA.89
4.2.1 Rhein.89
4.2.2 Elbe.94
4.2.3 Gesamtbetrachtung.96
4.3 HHCB.97
4.3.1 Rhein.97
4.3.2 Elbe.'.104
4.4 DlCLOFENAC UND PARACETAMOL.106
4.4.1 Rhein.,.706
4.4.2 Elbe.111
4.5 DlURON.115
4.5.1 Rhein.,.115
4.6 Ammonium.120
4.6.1 Elbe.120
4.6.2 Rhein.725
zusammenfassende diskussion_135
5.1 Aussagekraft der Messwerte.135
5.2 Kalibrierung.137
5.3 Anwendung auf klassische ,down The drain'Chemikalien.139
5.4 Ausweitung/Anwendung auf Diuron.140
5.5 Ausweitung auf den Güteparameter NH»+.141
SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK_143
6.1 GREAT-ER als Analyseinstrument.143
6.2 great-er als werkzeug für ein immissions- und belastungsmanagement.145
6.3 Bildung von Substanzklassen.148
6.4 Schlussbetrachtung.„.153.
LITERATUR_157
Abbildung 1: Lage der Untersuchungsgebiete in Deutschland.17
Abbildung 2: Gewässernetz und Kläranlagen des Rheingebiets.18
Abbildung 3: GREAT-ERCatchments des Elbe-Einzugsgebiets.19
Abbildung 4: Messwerte vs. Abschätzungen der Abflusskennwerte Q5 und MQ im Rheingebiet.28
Abbildung 5: Messwerte vs. Abschätzungen der Abelusskennwerte Q5 und MQ im Elbegebet.28
Abbildung 6: FLIEßGESCHWINDIGKEITEN im Elbe-Hauptlauf (Regression vs. ElbeInKa).32
Abbildung 7: Wassertiefen im Elbe-Hauptlauf (Regression vs. ElbeInKa).33
Abbildung 8: Abweichung der realen von der mit GIS berechneten Flusskilometrierung.36
Abbildung 9: Verdünnung der Abwässer im Rheingebiet.45
Abbildung 10: Verdünnungssituation im deutschen Elbe-Einzugsgebiet bis Geesthacht.46
Abbildung 11: Photolyseraten in Abhängigkeit von der Wassertiefe.63
Abbildung 12: jährlicher Verlauf der Diuronkonzentrationen.68
Abbildung 13: Screenshot der graphischen Ergebnisdarstellung im Rheingebiet.75
Abbildung 14: Screenshot der graphischen Ergebnisdarstellung im Elbegebiet.76
Abbildung 15: Bor in der Ruhr (Beispiel für die kartographische WETTERVERARBErruNG der
Ergebnisse).76
Abbildung 16: jährliche Mittelwerte der Borkonzentrationen (C) und Abflussmengen (Q) an den
mündungen von nebenflüssen des rheins von 1995 bis 1999.78
Abbildung 17: Borfrachten aus den Nebenflüssen des Rheins.79
Abbildung 18: Konzentrationsprofile für Bor in der Ruhr in 1996,1997 und 1998.80
Abbildung 19: Konzentrationsprofile für Bor in der Lippe in 1996,1997 und 1998.80
Abbildung 20: Konzentrationsprofile für Bor in der Wupper in 1996,1997 und 1998.81
Abbildung 21: Konzentrationsprofile für Bor in der Sieg in 1996,1997 und 1998.82
Abbildung 22: Konzentrationsprofile für Bor in der Erft in 1996,1997 und 1998.83
Abbildung 23: Simulationsergebnisse mit und ohne zusätzliche Emissionsquellen.86
Abbildung 24: Vergleich der Ergebnisse mit und ohne Berücksichtigung zusätzlicher Boreinträge
durch Grubenentwässerung und Gewerbe/Industrie.87
Abbildung 25: Simulationsergebnisse für Bor im Elbegebet.88
Abbildung 26: Mittelwerte und Mediane der EDTA-Konzentrationen im Mündungsbereich der
gröberen Nebenflüsse.90
Abbildung 27: Simulationsergebnis und Messwerte (1993 und 1998) für EDTA in der Ruhr.91
Abbildung 28: Simulationsergebnb und Messwerte (1993 und 1998) für EDTA in der Sieg_93
Abbildung 29: Simulationsergebnis und Messwerte (1993 und 1998) für EDTA in der Lippe.93
Abbhj ung 30: Simulationsergebnis und Messwerte (1993 und 1998) für EDTA in der Wupper.„. 94
Abbildung 31: EDTA in Saale, Unstrut und Gera.„.-.96
Abbildung 32: HHCB KoNZENTRATioNSPROFtt. der Ruhr.—.—.„.98
Abbildung 33: Jahresgang der HHCB-Konzentrationen an der Station Essen in 1995.99
Abbildung 34: HHCB Konzbotrationspropil der Lhte.---------------------------------------.------.100
Abbildung 35: Vergleich des nach Annahme (A) berechneten und eines unter Reduzierung der
Verbrauchsmengen auf 1/3 simulierten Konzentrationsprofils mtt den vorhandenen
Messdaten.101
Abbildung 36: Ergebnisse der HHCB-Simulation in aggregierter Form.103
Abbildung 37: Vergleich der Simulationsergebnisse für HHCB mit Messwerten.105
Abbildung 38: Simulierte und gemessene Konzentration für Diclofenac in der Ruhr.106
Abbildung 39: Ergebnisse der Simulationen für Diclofenac im Rheingebiet (siehe Text).108
Abbildung 40: Ergebnisse der Simulation für Paracetamol im Rheingebiet.109
Abbildung 41: Simulationsergebnisse Diclofenac.112
Abbildung 42: Paracetamol im Elbe-Einzugsgebiet.113
Abbildung 43: Paracetamol und Diclofenac in Teltowkanal und Holtemme.,.114
Abbildung 44: Konzentrationsprofil für Diuron in der Ruhr bei kontinuierlichen jährlichen
Emissionen.116
Abbildung 45: Konzentrationsprofil für Diuron in der Ruhr, berechnet mit angepassten Abfluss
und Verbrauchsmengen.'.118
Abbildung 46: Kumulierte Darstellung der berechneten Diuronkonzentrationen im
Ruhreinzugsgebiet (Mittelwert und 90-Perzentil) im Vergleich zur Zielvorgabe der LAWA
für Diuron zum Schutz der aquatischen Lebensgemeinschaften.120
Abbiujung 47: Konzentrationsprofil Ammonium für den Elbe-Hauptlauf.121
Abbildung 48: Ammonium im Flusslauf der Saale.123
Abbildung49: Ammonium in der Havel.124
Abbildung 50: NH4-N Konzentrationsprofil der Lippe.127
Abbildung 51: NH4-N Konzentrationsprofil der Wupper.128
Abbildung 52: NH4-N Konzentrationsprofil der Sieg.129
Abbildung 53: NH4-N Konzentrationsprofil der Erft mit Messwerten aus 1998.130
Abbildung 54: NH4-N Konzentrationsprofil der Ruhr.131
Abbildung 55: NH4-N Messwerte 1995 und 1999 in der Ruhr.131
Abbildung 56: Vergleich verschiedener der Konzentrationsprofile für Bor, Diclofenac und
Diuron in der Ruhr.'._.149
Abbildung 57: Vergleich verschiedener der Konzentrationsprofile für Bor, Diclofenac und
Diuron in Nebenflüssen der Ruhr.„.150 |
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