3.3.3 Gefährdungspotenzial Huminstoffe

stoffe sowie deren Metaboliten durch abgestimmte Messstellenauswertung an ausgewählten Indikatormessstellen, Fachliche Begleitung bei der Durchführung von Gefährdungsanalysen und Risikoabschätzungen im Einzugsgebiet von Trinkwassergewinnungsanlagen, Abstimmung von Gefährdungssteckbriefen für Einzugsgebiete mit spezifischer Nutzung unter Berücksichtigung von Anforderungen, die sich aus der nationalen Umsetzung der novellierten EU-Trinkwasserrichtlinie (RL 2020/2184/EU) ergeben.

Aufgabenträger der öffentlichen Wasserversorgung

Bei erkennbaren Beeinträchtigungen der Rohwasserqualität sind insbesondere folgende Maßnahmen umzusetzen:

Durchführung von Gefährdungsanalysen und Risikoabschätzungen im Einzugsgebiet von Trinkwassergewinnungsanlagen und Information der unteren Wasserbehörden zur Prüfung der Anpassung der Trinkwasserschutzgebietsverordnungen im Ergebnis der Analysen, Monitoringprogramme/Probenahmepläne mit risikobasiertem Ansatz gemäß novellierter TrinkwV (in Umsetzung der RL 2020/2184/ EU), unter Vorbehalt der Genehmigung des zuständigen Gesundheitsamtes, bei eigener Probennahme und -analyse: Nutzung des PMTModells115 des UBA zur Identifikation von persistenten, mobilen und toxischen Stoffen im Rahmen der EU-Verordnung REACH zur Selektion von relevanten chemischen Substanzen, die ein hohes Gefährdungspotenzial für die Trinkwassergewinnung darstellen, Information der zuständigen Behörde über auffällige PSM- und Biozidprodukt-Wirkstoff-Befunde.

Landestalsperrenverwaltung

Die Landestalsperrenverwaltung als Betreiber von Trinkwassertalsperren und damit Gewinnungsanlagen bewirtschaftet die Talsperren auf Basis der allgemein anerkannten Regeln der Technik. Hierzu gehört u. a. die Erstellung des Risikomanagements gemäß DIN 15975-2. Bei festgestellten Risiken im Einzugsgebiet werden die zuständigen unteren Wasserbehörden von der Landestalsperrenverwaltung informiert. Mit der zuständigen unteren Wasserbehörde werden gemeinsame Kontrollbegehungen der Wasserschutzgebiete durchgeführt. Die Meldung über Stoffeinträge, die eine Gefährdung der Wasserversorgung verursachen könnten, erfolgt gemäß den vertraglich festgelegten Meldewegen mit dem jeweiligen Wasserversorgungsunternehmen.

IST-Zustand – Status quo

Huminstoffe entstehen aus den Abbauprodukten von Pflanzen im Boden. Sie können in Oberflächengewässer transportiert werden und verändern ab einer bestimmten Menge die Färbung des Wassers. Huminstoffe sind in der Trinkwasseraufbereitung nur begrenzt entnehmbar, führen zur Instabilität des Aufbereitungsprozesses und können kanzerogene Verbindungen mit Desinfektionsmitteln eingehen.

Erhöhte Konzentrationen spiegeln sich in erhöhten Gehalten für den gelösten organischen Kohlenstoff (DOC) wider. Seit zwei Jahrzehnten werden steigende DOC-Konzentrationen in sächsischen Talsperren, aber auch in Gewässern Nordeuropas und Nordamerikas beobachtet. Eine Auswertung der LTV zeigt, dass in Sachsen von 23 Trinkwassertalsperren 13 Trinkwassertalsperren von steigenden Huminstoffkonzentrationen betroffen sind bzw. in den kommenden Jahren betroffen sein werden. Gegenwärtig betrifft die DOC-Problematik insbesondere den Raum Südsachsen mit fünf Trinkwassertalsperren (Carlsfeld, Muldenberg, Werda, Sosa und Eibenstock). Steigende DOC-Einträge führen bei Nichtanpassung der Aufbereitung im Wasserwerk zu einer Reduzierung der Aufbereitungskapazitäten. Insbesondere infolge Starkregenereignissen ist mit hohen Frachten von DOC zu rechnen, die die Aufbereitungskapazität über einen längeren Zeitraum stark beeinträchtigen können, sodass dringender Handlungsbedarf besteht. Zur Steuerung und fachspezifischen Begleitung von Forschungsvorhaben, Maßnahmenentwicklung und konkreten Vollzugsfragestellungen

115 Umweltbundesamt. (2021)

bezogen auf das Aufgabenfeld Huminstoffeintrag wurden folgende Arbeitsgruppen etabliert:

Steuerungsgruppe DOC unter Leitung des SMEKUL mit den Mitgliedern: SMEKUL, LDS, LfULG, LTV und Vertretern betroffener Wasserversorger. Aufgabe und Ziel der Steuerungsgruppe ist die strategische Verknüpfung der vorhandenen Informationen zum Thema DOC und das Zusammenbringen der beteiligten Akteure, um Entscheidungen zur Lösung des Huminstoff-Problems in der Wasserversorgung zu treffen und in die Wege zu leiten AG DOC unter Leitung des LfULG (Referat 43) mit den Aufgaben: Begleitung von Forschungsprojekten sowie Zusammenführung und Auswertung von Messergebnissen der LTV, BfUL sowie bisheriger Forschungsprojekte zum DOC-Anstieg. Mitglieder: LfULG (Referate 42, 43, 61, PG), Staatsbetrieb Sachsenforst (SBS), BfUL, LTV und SMEKUL AG TRIWAMO unter Leitung der LDS mit den Aufgaben: Koordinierung des behördlichen Vollzugs von Moorrevitalisierungsmaßnahmen in Talsperrenschutzgebieten. Mitglieder: LDS, LTV, SBS, LfULG, betroffene Wasserversorger sowie die zuständigen unteren Wasser- und Naturschutzbehörden

Nach aktuell gesicherten Erkenntnissen116 ist der Eintrag von DOC in Gewässer insbesondere von folgenden Faktoren abhängig:

Jahreszeit (DOC-Konzentration im Sommer > als im Winter) hydrologisches Geschehen (DOC-Konzentration nach Starkregenereignissen > als in Trockenphasen) Morphologie (DOC-Austrag aus flachen Einzugsgebieten > als aus stark geneigten) Rückgang des sauren Regens (Anstieg des DOC durch Gesundung der Böden und damit einhergehender gesteigerter mikrobieller Aktivität) teilweise von der Flächennutzung (DOC-Austrag aus Forst > als aus Landwirtschaft) vermutlich Klimawandel/veränderte Niederschlagsverteilung (Steigende Temperaturen und längere Trockenphasen mit vereinzelten Starkregenereignissen führen zu erhöhten DOC Austrägen.)

Die fachlichen Grundlagen der Entstehungs- und Transportmechanismen von Huminstoffen sind jedoch noch nicht eindeutig geklärt. Eine Verallgemeinerung des gegenwärtigen Kenntnisstandes auf beliebige Einzugsgebiete scheint wegen der Komplexität der vermuteten Prozesse und vielfältigen gebietsspezifischen Einflussgrößen zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch verfrüht. Bisher gibt es keinen konsens- und praxistauglichen Ansatz, den seit Jahren anhaltenden Anstieg der Huminstoffgehalte zu verlangsamen oder gar zu stoppen.

Der Umgang mit dem zu beobachtenden Anstieg der Huminstoff- bzw. DOC-Frachten in den Einzugsgebieten von sächsischen Trinkwassertalsperren ist von strategischer Bedeutung für den Freistaat Sachsen, da dieser Auswirkungen auf die Bereitstellung von qualitativ geeignetem Rohwasser als Grundlage für die Trinkwasseraufbereitung hat.

Im Rahmen des Projektes „Belastung von Trinkwassertalsperren durch gelösten organischen Kohlenstoff Prognose, Vorsorge, Handlungsoptionen“ (TALKO) sollten die Ursachen für den DOC-Anstieg in den sächsischen Trinkwassertalsperren gefunden, eine Trendprognose aufgestellt, die Leistungsfähigkeit und Grenzen der Aufbereitung in den Wasserwerken ermittelt und Bewirtschaftungskonzepte aufgestellt werden. Die Ergebnisse des Projektes wurden in der Fachwelt kontrovers diskutiert. Eine Prüfung der Projektergebnisse durch eine fachbehördenübergreifende verwaltungsinterne Arbeitsgruppe (AG DOC), bestehend aus LfULG, SBS und LTV ergab, dass das bisher vorliegende Prozessverständnis nicht ausreichend ist, um daraus Maßnahmen zur DOC-Reduzierung im Einzugsgebiet gesichert ableiten zu könnten. Es wurde eingeschätzt, dass ein umfängliches Prozessverständnis allenfalls langfristig erreicht werden kann. Im Ergebnis kommt die Arbeitsgruppe zu folgenden Schlüssen:

1) Kurz- bis mittelfristig ist die Optimierung bzw. Erweiterung der

Wasseraufbereitungstechnologien in den Wasserwerken das Mittel der Wahl. 2) Neben den prioritären Maßnahmen im Wasserwerk sind alle

Maßnahmen im Einzugsgebiet zu prüfen und zu ergreifen, die zur Verringerung des DOC-Eintrages in die Oberflächengewässer führen können. Dazu gehören z. B. forstliche Maßnahmen oder die Lenkung der Moorrenaturierung sowie Maßnahmen der Talsperrenbewirtschaftung. 3) Generell können Verbesserungspotenziale nur durch eine einzelfallbezogene Betrachtung der betroffenen Talsperren mit ihren

Einzugsgebieten und Wasserwerken identifiziert und ggf. erreicht werden.

116 Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. (2020). Quellstärke von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC) aus Böden.

4) Wesentlich für eine fachlich fundierte Bearbeitung des Themas ist die Bündelung, Vernetzung und ggf. der Ausbau des Überwachungsinstrumentariums sowie der themenbezogenen Expertise im Geschäftsbereich des SMEKUL. Dazu gehören auch die

Vernetzung mit den Forschungseinrichtungen, die Bündelung externer Monitoringaktivitäten sowie der Wissenstransfer zu den

Bewirtschaftern im Einzugsgebiet. 5) Ein insgesamt verbessertes Prozessverständnis kann nur durch eine langfristig angelegte Grundlagenforschung erreicht werden.

Um den im ersten Punkt festgestellten kurz- bis mittelfristigen Handlungsbedarf konkretisieren zu können, wurden im Auftrag des LfULG eine Literaturrecherche zum Kenntnisstand von Wasseraufbereitungsverfahren für DOC-haltige Rohwässer (aus Trinkwassertalsperren) und deren Anwendungspotenzial in sächsischen Wasserwerken sowie im Folgenden die Erarbeitung methodischer, organisatorischer und verfahrenstechnischer Grundlagen zur Optimierung des Flockungsmitteleinsatzes bei der Aufbereitung huminstoffreicher Talsperrenwässer beauftragt. Im Ergebnis der ersten Studie konnte aufgezeigt werden, dass die Flockung in Kombination mit unterschiedlichen Flockenabtrennungsverfahren die am häufigsten eingesetzte Technologie für die DOC-Eliminierung darstellt. In allen sächsischen Talsperrenwasserwerken erfolgt die Aufbereitung durch eine Flockung. Durch den Einsatz höherer Flockungsmittelzugabemengen in Verbindung mit Erweiterungen der Aufbereitungsanlage um zusätzliche Aufbereitungsstufen werden Möglichkeiten zur Optimierung der Flockung und damit der DOC-Eliminierung genannt, deren Umsetzung grundsätzlich als Erstes geprüft werden sollten. Trotz Optimierung kann der Wirkungsgrad der Flockung ausgeschöpft sein, weshalb neben dem klassischen Verfahren folgende Verfahren zur weitergehenden DOC-Eliminierung mit Vor-, Nachteilen und ggf. Praxisbeispielen beschrieben werden:

Ozonung/biologisch arbeitende Aktivkohlefiltration Adsorption an Adsorberharzen (kurzfristig nicht einsetzbar, Pilotvorhaben erforderlich) Nanofiltration (kurzfristig nicht einsetzbar, Pilotvorhaben erforderlich).

In der Entwicklung:

Einsatz von Verfahren zur weitergehenden Oxidation (AOPs), Verfahrenskombinationen Ozon/UV, H2O2/UV und H2O2/Ozon Adsorption an verschiedenen Adsorbenzien wie Nanoeisen und synthetischen Aktivkohlen Einsatz elektrochemischer Verfahren (Elektrocoagulation und Elektrooxidation) Einsatz der Plasmatechnologie (Impulsverfahren OxIDANT).

Da ein DOC-Gehalt von ≤ 3,0 mg/l maßgeblich zur Begrenzung der Desinfektionsnebenproduktbildung erforderlich ist, wird, sofern nach der Flockung keine erhöhte Färbung mehr vorliegt, als Alternative zur weitergehenden DOC-Eliminierung die Umstellung der Desinfektion auf eine UV-Bestrahlung vorgeschlagen. Der DVGW konstatiert, dass für große Talsperrenwasserwerke zur sicheren Huminstoffentnahme neben Flockungstechnologien bisher keine anderen wirtschaftlichen bzw. praxiserprobten Technologien vorliegen.

Die technischen Maßnahmen bei der Talsperrenbewirtschaftung zur Vermeidung weiterer Huminstoffanstiege im Talsperrenwasser wie z. B. Überleitungen, Umleitungen von DOC-haltigen Zuflüssen, Rückhaltebecken und Sauerstoffbegasung wurden von der LTV geprüft und sind weitgehend umgesetzt.

Zur Erreichung der mittel- bis langfristig angelegten Ziele startete 2019 ein FuE-Vorhaben des LfULG in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dresden, welches es sich zur Aufgabe gemacht hat, ein verbessertes Prozessverständnis und Hinweise zur flächenspezifischen Quellstärke von DOC im Einzugsgebiet der Talsperre Sosa herauszuarbeiten. Auf Grundlage des gewonnenen Prozessverständnisses richtet sich der Ausblick ferner darauf, künftig systemisch begründete Prognosen und langfristig auch Handlungsoptionen für das Problem der Einträge von organischer Substanz in Trinkwassertalsperren entwickeln zu können. Dieses Projekt wird von der AG DOC unter Leitung des LfULG betreut.

Rechtsgrundlage – Handlungsrahmen

Gemäß § 11 TrinkwV dürfen während der Gewinnung, Aufbereitung und Verteilung von Trinkwasser nur Aufbereitungsstoffe verwendet werden, die in der Liste der Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren des Bundesministeriums für Gesundheit enthalten sind. Die Anwendung von Aufbereitungsstoffen ist dabei an die 10 %-Regel geknüpft, welche vorsieht, dass bei der Aufbereitung von Trinkwasser die Konzentration eines mit einem Grenzwert versehenen gesundheitsrelevanten Parameters (z. B. Schwermetalle) im aufbereiteten Wasser um nicht mehr als 10 % seines Grenzwertes erhöht werden darf. Sofern jedoch die technische Notwendigkeit besteht, die maximale Flockungsmittelzugabe anlagenbezogen zu

erhöhen, können Anträge für eine Ausnahmegenehmigung zum Einsatz erhöhter Flockungsmittelmengen in Abstimmung mit den örtlichen Gesundheitsämtern beim UBA gestellt werden. Ausnahmegenehmigungen können hierbei chargenweise bzw. temporär oder langfristig erfolgen.

Handlungsbedarf – Ausführungshinweise

Da bisher kein umfassender und genauer Überblick über die DOC-Quellen und -Senken, sowie die jeweiligen Quellstärken (Forst, Moor, „Nassstandorte“ etc., Konzentrationen vs. Frachten) in den Einzugsgebieten sächsischer Trinkwassertalsperren vorhanden ist und die Austrags- und Frachtanteile in den jeweiligen Einzugsgebieten bislang nicht abschließend quantifiziert sind, ist weiterer Forschungsbedarf vorhanden. Ebenso gibt es kein klares Bild zu den Entstehungs- und Transportprozessen und die darauf wirkenden Einflussgrößen. Das FuE-Vorhaben des LfULG kann dabei eine wichtige Hilfe sein und Erkenntnisse liefern.

Damit erhöhte Flockungsmittelmengen zur Wasseraufbereitung reibungslos beantragt werden können, sollte der Verfahrensweg mit den örtlichen Gesundheitsämtern diskutiert und ggf. optimiert werden.

Um den Huminstoffeintrag in sächsische Talsperren zielgerichtet weiter zu untersuchen, wurden zwei Aufgabenfelder definiert:

1) kurz- bis mittelfristiger Bearbeitungszeitraum

Unter Federführung der LTV wurden, in Abstimmung mit den jeweiligen Wasserversorgern, Steckbriefe für akut betroffene Talsperren erstellt. Die Steckbriefe sind ein gemeinsam abgestimmtes Konzept für die Maßnahmenplanung im Gesamtsystem („Masterplan“). Die Steckbriefe enthalten u. a. Ist-Stand und Prognosen zu den DOC-Konzentrationen im Rohwasser, Maßnahmen im Einzugsgebiet, bei der Talsperrensteuerung und im Wasserwerk sowie eine Bewertung der Handlungsoptionen. Die Steckbriefe sind regelmäßig (circa alle 5 – 10 Jahre) zu aktualisieren. Bei der Analyse von Maßnahmen in den betroffenen Wasserwerken sollten die Ergebnisse und Handlungsempfehlungen des TALKO-Projektes und der o. g. LfULG-Studien einbezogen werden.

Die Erprobung neuer Technologien im Zusammenhang mit der Huminstoff-Problematik soll gemeinsam zwischen den Beteiligten fachlich, technisch/technologisch und finanziell im Rahmen der Steuerungsgruppe DOC des SMEKUL diskutiert, bearbeitet und entwickelt werden.

Abstimmungen sowie Zeit- und Finanzierungsplanung zur Umsetzung, insbesondere technischer Maßnahmen sind auf der Grundlage der Steckbriefe und des aktuellen Kenntnis- und Forschungsstandes in der Steuerungsgruppe DOC zu entscheiden.

Entscheidungen, die aufgrund rechtlicher Differenzen bisher nicht einvernehmlich getroffen werden konnten, sind in der Steuerungsgruppe gemeinsam mit den zuständigen Verantwortungsträgern zu diskutieren und einer Lösung zuzuführen. Das SMEKUL wird die inhaltliche Arbeit, Schwerpunktthemen und Besetzung der Steuerungsgruppe DOC neu bewerten und betroffene Wasserversorger einbeziehen

2) langfristiger Bearbeitungszeitraum

Auf Grundlage der in den Steckbriefen zusammengefassten Informationen und Variantenuntersuchungen sind die Maßnahmen je nach Zuständigkeitsbereich für jede Talsperre (LTV) bzw. für jedes Wasserwerk, insbesondere im Hinblick auf die Anpassung der Aufbereitung (WVU) konsequent zu planen und umzusetzen. Bei der Aktualisierung der Steckbriefe, insbesondere der Handlungsoptionen, sind neue Forschungsergebnisse einzubeziehen. Dazu sind u. a. die Entwicklungen auf dem Gebiet neuer Aufbereitungstechnologien zur DOC-Eliminierung zu verfolgen.

Langfristig muss das Prozessverständnis durch Pfad- und Wirkungsanalyse und die Aufstellung eines Monitoringkonzepts verbessert werden. Daten sollen mit dem Ziel ausgewertet werden, die Prognosesicherheit zu verbessern und effektive Maßnahmen im Einzugsgebiet abzuleiten. Zur Bearbeitung dieses Themenbereiches wurde von der behördenübergreifenden Arbeitsgruppe das bereits erwähnte FuE-Vorhaben initiiert. Langfristig widmet sich das LfULG dem Aufbau eines Sondermessnetzes Huminstoffe.

4 Versorgungssicherheit