Background, Aim and Scope:
Arzneimittelrückstände und pharmazeutisch aktive Substanzen (PhACs) treten immer mehr in den Fokus der wissenschaftlichen Untersuchung von Gewässern. Im Zusammenhang mit Trinkwasserqualität erfährt das Problem mittlerweile auch öffentliches Interesse. Bei Untersuchungen des Schicksals von Chemikalien in Fließgewässern wurde bisher allerdings kaum auf den Einfluss des Grundwassers eingegangen.
Ziel: Diese Arbeit setzt sich mit der Frage auseinander, welche Rolle der Austausch mit dem Grundwasser beim Transport und beim Abbau von pharmazeutisch aktiven Substanzen in kleinen Oberflächenfließgewässern spielt. Besonders soll dabei auf wechselnde Grundwasser-Regimes eingegangen werden.
Materials and Methods:
Untersuchungsobjekt der Arbeit ist der im Norden von Berlin verlaufende Lietzengraben, der an seiner Mündung etwa 0,3 m3 s-1 Wasser führt. Mit seinen Parametern wurde ein stationäres Kompartiment-Modell erstellt. Berücksichtigt wurden die Prozesse 'Austausch Oberflächengewässer mit Grundwasser', 'Abbau der Chemikalie' und 'Transport'. Als Untersuchungsbeispiel diente das häufig verwendete Arzneimittel Diclofenac, dessen Schicksal bezüglich 81 verschiedener Szenarien des Grundwasserzutritts modelliert wurde. Zum Vergleich der Szenarien wurde die Hasse Diagramm Technik (HDT) verwendet.
Results:
Das Modell ergab in allen Szenarien, dass das Grundwasser einen großen Einfluss auf die Konzentration und das Schicksal von PhACs hat. Die Verdünnung durch Grundwasser war stärker verantwortlich für eine Abnahme der Konzentration im Fließgewässer als der Abbau. Zudem lag unter Standardbedingungen der Austrag der pharmazeutisch aktiven Substanz aus dem Fließgewässer in das Grundwasser als Senkenterm mit 5,4 Prozent in derselben Größenordnung wie der Abbau (9,7 Prozent). Im Modell zu vernachlässigen war dagegen ein Unterschied zwischen punktuellem und linearem Zutritt von Grundwasser in das Fließgewässer.
Discussion:
Großen Einfluss auf die Ergebnisse des Modells zeigten Grundannahmen wie 'konstante Fließgeschwindigkeit' oder 'konstanter Fließquerschnitt' bei unterschiedlichen Wasserführungen. Darüber hinaus wurde davon ausgegangen, dass das Grundwasser im Modell unbelastet sei. Messungen in der Umgebung des Lietzengrabens deuten allerdings darauf hin, dass das Grundwasser sogar als diffuse Quelle der Schadstoffe anzusehen ist.
Conclusions:
Der Zu- und Abstrom von Grundwasser nimmt im vorliegenden Modell eine entscheidende Rolle für das Schicksal von PhACs ein. Demzufolge ist es bei Substanzen wie Diclofenac zur Beurteilung des Schadenspotentials in kleinen Fließgewässern nötig, nicht nur deren Abbaubarkeit zu berücksichtigen, sondern auch die Morphologie des Fließgewässers und seine Grundwasserwechselwirkungen.
Recommendations and
Perspectives:
In einer weiteren Stufe der Modellierung sollte das Oberflächen- mit einem Grundwasser-Transportmodell gekoppelt werden, so dass die Konzentrationsänderungen Oberflächenwasser-Grundwasser-Oberflächenwasser simultan berechnet werden können. Damit wäre man weniger von Grundannahmen abhängig. und echte Interaktion zwischen den beiden Kompartimenten ließe sich darstellen.
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