Projektdetails

BML101876
20.02.2023
05.12.2024
beendet
Probennahme Strategien für unterschiedliche Aspekte des Monitorings von Spurenstoffen in Gewässern
-
202.176,00
Programm für Forschung und Entwicklung im BML
nein

beteiligte Personen/Organisationen

RolleLfnrName
Auftraggeber1Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft (bis 31.03.2025)
Auftragnehmer1Technische Universität Wien

zugeordnete Wissenschaftszweige

Wissenschaftszweige
Umweltingenieurwesen, Angewandte Geowiss

Abstract deutsch

Im Rahmen des Projekts wurde untersucht, ob sich die Ergebnisse verschiedener Monitoringansätze hinsichtlich der Abschätzung der durchschnittlichen und maximalen Jahreskonzentrationen von Spurenstoffen in Flüssen und damit der Einhaltung von Umweltqualitätsnormen bzw. der Erhebung jährlicher Frachten signifikant unterscheiden. In einem einjährigen Programm wurden drei Beprobungsmethoden an zwei Standorten im Einzugsgebiet der Wulka verglichen. Die Messstelle am Hauptfluss Wulka zeichnet sich durch ein stark landwirtschaftlich geprägtes Einzugsgebiet und einen erheblichen Einfluss durch kommunale Kläranlagen aus. Das Einzugsgebiet der zweiten Messstelle am Zubringer Nodbach ist ebenfalls landwirtschaftlich geprägt, hat jedoch keine Einleitungen von Kläranlagenabläufen. In 14-tägigen Abständen wurden Stichproben entnommen, während sowohl zeit- als auch volumenproportionale Mischproben über 14 Tage mit zwei parallellaufenden automatischen, gekühlten Probenehmern gesammelt wurden. Untersucht wurden vier Stoffgruppen, die für unterschiedliche Emissions- und Transportdynamiken repräsentativ sind, nämlich Schwermetalle (gelöst und gesamt), Arzneimittel, Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) sowie Pestizide. Für weitgehend kontinuierlich eingetragene Stoffe, wie weit verbreitete Arzneimittel oder gelöste Metalle, kann eine erste Bewertung der Durchschnittskonzentrationen anhand von zwölf Stichproben mit geringer systematischer Abweichung erfolgen. Mischproben sind jedoch vorteilhaft, um die zeitliche Variabilität der Emissionen und der Exposition in Flüssen zu ermitteln. Stoffe mit saisonalem Einsatz, z.B. die meisten betrachteten Pestizide, erfordern besondere Aufmerksamkeit, die durch integrierende Mischproben über einen längeren Zeitraum gewährleistet werden kann. Die Erfassung der Konzentrationen und vor allem der Frachten von Stoffen, die bei bestimmten Ereignissen emittiert bzw. transportiert werden (z.B. einige Pestizide, einige PFAS oder Gesamtmetalle), ist mit Stichproben nur eingeschränkt möglich. Die Verwendung integrierender Proben, insbesondere volumenproportionaler Mischproben, erweist sich in dieser Situation als vorteilhaft. Alternativ kann die gezielte Entnahme von Stichproben bei solchen Ereignissen durch stratifizierte Probenahme in Erwägung gezogen werden. Um Stoffe zu erfassen, die kurzzeitige, impulsartige Emissionen aufweisen (wie das Insektizid Lindan im Untersuchungsgebiet), ist die Verwendung von Mischproben erforderlich.

Abstract englisch

The project investigated whether different monitoring approaches lead to significantly different estimations of annual average and maximum concentrations of trace contaminants in rivers and their compliance with environmental quality standards as well as of annual riverine loads. Through a one-year monitoring programme, three sampling methods were implemented in parallel at two sites located in the catchment of the Wulka river. The monitoring site at the main Wulka river is characterized by an agricultural catchment area with a significant influence from the discharges of municipal wastewater treatment plants. The catchment of the second monitoring station in the tributary Nodbach is similarly characterized by dominant agricultural land use, but it has no wastewater treatment plant discharges. Grab samples were taken at 14-day intervals, while integrated time and volume proportional composite samples were collected over 14 days using two automatic, cooled samplers that ran in parallel. Four groups of trace contaminants were selected to represent different emission and transport dynamics in river catchments: trace metals (total and dissolved), pharmaceuticals, per and polyfluoroalkyl substances (PFAS) and pesticides. For substances introduced predominantly in a continuous way, such as widely used pharmaceuticals or dissolved metals, a first assessment of annual average concentrations can be made using 12 grab samples without severe systematic deviations. Composite samples are advantageous in the case of temporal variability in emissions and riverine concentrations. Substances with seasonal use, such as most pesticides, necessitate particular attention through composite sampling over longer time periods. Concentrations of substances emitted during specific events (e.g. some pesticides, some PFAS, total metals), but even more their loads, are challenging to record using grab samples. The use of integrated samples, particularly volume-proportional composite samples in the context of discharge-driven pollution events, is of significant benefit. An alternative approach is to take grab samples specifically during such events using stratified sampling. If substances are only emitted via pulses for a short period of time (in the project case study area, this is likely applicable to the insecticide lindane), these substances may not be detected at all via grab sampling. In such instances, the use of composite samples is necessary to ensure detection.