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Letzte Änderung: 10.08.2010
Trotz erheblicher Verringerung der Schwermetalleinträge in den letzen zwanzig Jahren, treten Kupfer und Zink immer noch in erhöhten Konzentrationen auf. Für Kupfer wurden im Zeitraum von 2002 bis 2004 Überschreitungen der Umweltqualitätsnormen der EG-Wasserrahmenrichtlinie von 160 mg/kg Schwebstoff im Einzugsgebiet von Weser, Rhein, Donau, Elbe und Ems festgestellt. Für Zink (Umweltqualitätsnorm 800 mg/kg Schwebstoff) wurden Überschreitungen im Rhein-, Maas-, Ems-, Weser- und Elbeeinzugsgebiet nachgewiesen.
Güteklassifikation - Zink
(orange und rote Kästchen kennzeichnen Messstellen mit Überschreitungen
der Umweltqualitätsnorm)
(vergrößerte Darstellung der Grafik)
Bilanzierungen der Schwermetallemissionen in die Oberflächengewässer zeigen, dass sich die Bedeutung der einzelnen Emissionspfade verschoben hat. Mitte der achtziger Jahre waren noch die Einträge über industrielle Abwässer die größte Emissionsquelle für Kupfer und Zink. Diese Einträge konnten in den letzten Jahrzehnten erfolgreich reduziert werden, und auch die Einträge über kommunale Kläranlagen haben abgenommen. Von den verbliebenen Emissionen sind heute die urbanen Gebiete der bedeutendste Eintragspfad. Bis zu 40 % der gesamten Schwermetallemissionen in die Gewässer kommen mit dem Regenabwasser aus den versiegelten Flächen der Städte.
Verwendungsbereich |
Einträge in die Umwelt (Gewässer und Boden) [t/a] |
Einträge in die Gewässer [t/a] |
||||
Kupfer |
Zink |
Blei |
Kupfer |
Zink |
Blei |
|
Kfz-Bereich (v.a. Reifen und Bremsbeläge) |
904 |
1975 |
76,7 |
102,8 |
305,9 |
9,7 |
Baubereich |
76 |
612,2 |
22,2 |
58,9 |
480,3 |
16,9 |
Trinkwasserverteilung |
215,3 |
407 |
2,42 |
72,2 |
151,7 |
0,62 |
Verzinkte Produkte |
|
755 |
|
|
204 |
|
Schwermetallemissionen in die Oberflächengewässer Deutschlands
für 1985, 1995 und 2000
(vergrößerte Darstellung der Grafik)
Eine weitere Reduktion der Einträge der Metalle in die Umwelt muss also die diffusen Quellen einbeziehen. Welche Anwendungen sind für die Umwelteinträge von Kupfer und Zink aus den urbanen Gebieten von besonderer Bedeutung und wo sind Reduktionsmaßnahmen sinnvoll? Diese Fragen hat das Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung im Auftrag des Umweltbundesamtes bearbeitet und die Einträge von Kupfer und Zink sowie von Blei in Gewässer und Böden aus den urbanen Gebieten bilanziert.
Dabei wurden Anwendungsbereiche ausgewählt, in denen die Metalle umweltoffen eingesetzt werden und über Prozesse wie Korrosion oder Abrieb über verschiedene Pfade in die Gewässer oder Böden gelangen. Betrachtet wurden der Baubereich, der Verkehrsbereich, Trinkwasserinstallationen, Oberleitungen, verzinkte Produkte und Pflanzenschutzmittel. Auf der Grundlage von detaillierten Informationen über die Verwendung der Stoffe und ihre Pfade in die Umwelt konnten die Einträge in die Umwelt, aufgeteilt in Emissionen in Böden und Gewässer, bilanziert werden.
Für die untersuchten Verwendungen wurden spezifische Strategien zur Verringerung der Einträge der Schwermetalle in Gewässer entwickelt, die Wirksamkeit und Kosteneffektivität der Maßnahmen wurden ebenso wie ihr Minderungspotenzial geprüft.
Von den untersuchten Anwendungsbereichen sind für alle drei Metalle die Umwelteinträge aus dem Kraftfahrzeugbereich die höchsten. 928 t Kupfer gelangen jährlich über den Abrieb von Bremsbelägen in die Umwelt. Für Zink ergeben sich alleine aus dem Abrieb von Reifen 1620 t pro Jahr. Auch für die Einträge von Blei sind Bremsbeläge die wichtigste Quelle. Allerdings sind nach der EU-Altautorichtlinie bleihaltige Bremsbeläge ab dem 1. Juli 2004 für Neufahrzeuge nicht mehr zulässig. Es ist daher anzunehmen, dass ein Großteil der neuen Pkw mit bleifreien Bremsbelägen ausgestattet ist, so dass die Blei Emissionen abnehmen werden. Zusätzlich sind für Zink verzinkte Flächen wie Leitplanken und Verkehrsschilder eine wichtige Quelle, über die jährlich etwa 300 t Zink in die Umwelt kommen.
Die emittierten Metalle gelangen über Verwehung oder Spritzwasser in die Seitenböschungen der Straße oder werden mit dem Straßenablaufwasser abgeschwemmt. Der überwiegende Anteil der Emissionen aus dem Kraftfahrzeugbereich gelangt in die Böden.
Für die Einträge in Gewässer sind andere Pfade bedeutend als für die Einträge in Böden. Für Kupfer sind die Einträge in Gewässer in der Reihenfolge Kraftfahrzeuge, Trinkwasserverteilung und dann der Bereich Dachablaufwasser von abnehmender Bedeutung. Für die Einträge von Zink und Blei ist der Baubereich die hauptsächliche Quelle.
Die Bedeutung des Baubereiches für den diffusen Eintrag von Metallen in die Umwelt ist bekannt, aber oftmals kontrovers diskutiert worden. Denn Kupfer, Zink und auch Blei haben eine lange Tradition im Baubereich und weisen sehr gute Verarbeitungsmöglichkeiten und eine lange Materialbeständigkeit auf. Dacheinbauten, Regenrinnen, Fallrohre, Kamine, Dachabdichtungen, Fassadenelemente und Verkleidungen werden aus den Metallen gefertigt. Aber die umweltoffene Anwendung ist problematisch. Über Korrosion der Dach- und Fassadenmaterialien werden die Metalle abgeschwemmt und versickern mit dem Regenwasser in Böden oder gelangen in Gewässer. Im Bereich der Fassaden- und Dachmaterialien ist dabei aufgrund der langen Lebensdauer und der Zunahme der bedeckten Flächen in den letzten fünfundzwanzig Jahren künftig mit einer deutlichen Zunahme der Einträge zu rechnen. Über das Dachablaufwasser werden pro Jahr in Deutschland 480 t Zink und 59 t Kupfer in Oberflächengewässer eingetragen. Für Zink sind das 36 % der Gesamteinträge über urbane Flächen in Gewässer und für Kupfer 28 %.
Auf den Baubereich wurde in einem gesonderten Leitfaden für Architekten und Bauherren eingegangen. Hier werden praxisnahe Lösungen für die Verminderung von Einträgen von Kupfer, Zink und Blei in die Umwelt vorgestellt und Vorschläge gegeben, wie Baumaterialien aus Kupfer und Zink vermieden oder ersetzt werden können. Alternativmaterialen werden dabei ebenfall im Hinblick auf ihre Umweltauswirkungen bewertet. Der Leitfaden kann für Planungs-, Bau- und Renovierungsvorhaben genutzt werden. Bei unverzichtbaren Anwendungen gibt der Leitfaden Lösungen zur Verringerung der Emissionen. Das sollte vorzugsweise eine gezielte ortsnahe Versickerung von Niederschlagswasser sein. So wird auch das städtische Abwassersystem entlastet. Die Schwermetalle können auch durch den Einsatz von in der Praxis erfolgreich erprobten Filtersystemen für Dachabläufe zurückgehalten werden.
Eine übergreifende Maßnahme zur Verringerung der Kupfer- und Zinkeinträge durch die städtischen Regenabläufe ist eine verbesserte Behandlung des abzuleitenden Niederschlagswassers sowohl im Misch- als auch im Trennsystem.
Ein weiterer, sehr wichtiger Ansatzpunkt ist der Einsatz von Ersatzstoffen (z.B. Schwermetallsubstitution in Bremsbelägen) oder auch der Einsatz von beschichteten Materialien (Duplex-Beschichtung verzinkter Materialien).
Entwicklung der Schwermetallkonzentrationen in Fließgewässern
Abschlusssymposium zum Dächervorhaben; 24. Juni 2004, Berlin
"Versickerung und Nutzung von Regenwasser - Vorteile, Risiken, Anforderungen" Umweltbundesamt, 2006
Emissions of Heavy Metals and Lindane into River Basins of Germany
UBA
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