Die Aufgaben des größten wasserwirtschaftlichen Labors Deutschlands im Überblick
Das Kooperationslabor von Ruhrverband, Emschergenossenschaft und Lippeverband bündelt kosteneffizient und flexibel Untersuchungs-, Analyse- und Beratungskompetenz mit dem zugehörigen naturwissenschaftlichen Know-how in den unterschiedlichen Bereichen der Wassergütewirtschaft.
Einer ständigen Kontrolle durch das Labor unterliegen dabei die Wasserqualität in Flüssen, Stauseen, Talsperren und Grundwässern einerseits sowie die Zu- und Ablaufbeschaffenheit und Reinigungsleistung der Kläranlagen andererseits. Analysen von betrieblichen Abwässern, die in das öffentliche Kanalsystem eingeleitet werden, bilden die Basis zur Ermittlung des Kostenbeitrags für die zu erbringenden Reinigungsleistungen der Kläranlagen.
Mit der modernen und nachweisstarken instrumentellen Analytik können zurzeit etwa 600 organische und anorganische Substanzen in Wässern nachgewiesen und quantifiziert werden. Auch die Befassung mit aktuellen Themen, wie z.B. die Analytik von Spurenstoffen in unseren Gewässern, unterstreicht die Leistungsfähigkeit des Kooperationslabors. Eine wichtige Aufgabe stellt darüber hinaus die naturwissenschaftliche Beratung durch qualifizierte FachkollegInnen aus Chemie und Biologie dar.
In dem seit 1973 jährlich erscheinenden Ruhrgütebericht wird mittlerweile seit über 50 Jahren transparent und nachvollziehbar die aktuelle Situation und die Entwicklung der Wasser- und Gewässerqualität der Ruhr, ihrer Nebengewässer und der Talsperren dargestellt.
Kooperationslabor von der Deutschen Akkreditierungsstelle akkreditiert
Das Kooperationslabor von Ruhrverband und Emschergenossenschaft / Lippeverband ist entsprechend DIN EN ISO/EC 17025:2018 durch die Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) in nach Verbänden getrennten Akkreditierungsverfahren akkreditiert. Die Akkreditierung gilt für den in der Akkreditierungsurkunde D-PL-19758-01-00 aufgeführten Umfang.
Die Urkunde bestätigt dem Kooperationslabor die Kompetenz, im Fachmodul Wasser physikalische, physikalisch-chemische, chemische Untersuchungen sowie Biotests von Wasser (Abwasser, Oberflächenwasser und Grundwasser) normkonform durchzuführen. Auf Grundlage der DAkkS-Akkreditierung erfolgte die Notifizierung und damit die Anerkennung des Kooperationslabors als staatliche Untersuchungsstelle der wasser- und abfallrechtlichen Überwachung (§125 NWG, §44 NAbfG).
Gewässerbiologische Untersuchung der Talsperren
Die unterschiedlichen Nutzungen und Aufgaben der acht Talsperren des Ruhrverbands stellen einen hohen Anspruch an die Bewirtschaftung der Talsperren dar. Dabei kommt den gewässerbiologischen Untersuchungen des Wasserkörpers sowie der Zu- und der Ausläufe eine besondere Bedeutung zu.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen dienen sowohl einer adäquaten fischereilichen Bewirtschaftung, dem frühzeitigen Handeln bei Gefährdungen des Ökosystems und der Gewässernutzungen als auch der Überwachung und Bewertung entsprechend der Vorgaben der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie.
Zu diesem Zweck führt der Ruhrverband an jeder Talsperre im Jahresverlauf, insbesondere während der Wachstumsperiode des Planktons und der Wasserpflanzen, ein standardisiertes Untersuchungsprogramm durch. Ergänzt wird dieses Monitoring durch wöchentlich genommene Zu- und Auslaufproben, mit deren Hilfe die Nährstoffbilanz (Zulauffrachten, Rückhalt) ermittelt wird. Die gewonnenen Analysendaten werden entsprechend den hydrologischen Randbedingungen (z. B. Pegelmessungen an den Zuflüssen, Stauinhalt) ausgewertet. Wichtige Fragestellungen sind: Wie steuern Umweltfaktoren, wie Temperatur, Strahlung und Nährstoffe das Pflanzenwachstum, z. B. des Phytoplanktons, und welchen Einfluss hat das Phytoplankton letztendlich auf die Fischbewirtschaftung.
Das langjährig erworbene Wissen zeichnet sich aus: In allen Ruhrverbandstalsperren hat sich inzwischen ein stabiles, aber weiterhin zu pflegendes Ökosystem etabliert.
Sicherung der Wasserqualität durch umfassende Analysen und innovative Verfahren
In den Bereich der Kläranlagenüberwachung fällt die Überprüfung der Zulaufbeschaffenheit hinsichtlich der organischen Zehrstoffe, der Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff, der Schwertmetalle und organischer Spurenstoffe. Überprüft wird zudem die Reinigungsleistung einzelner Behandlungsstufen und der gesamten Kläranlage. Die Einhaltung der in den wasserrechtlichen Bescheiden und in den Erklärungen zur Abgabenminderung vorgegebenen Überwachungswerte sowie von Betriebsmittelwerten wird durch die Analysen des Kooperationslabors überprüft. Bei Versuchen zur Fällung, Flockung oder Adsorption und Untersuchungen von Betriebsmitteln wie Fällmitteln oder externen Kohlenstoffquellen werden die Regionalbereiche bei der Optimierung des Kläranlagenbetriebs unterstützt. Die vom Kläranlagenbetrieb durchgeführten Abwasseruntersuchungen mittels vereinfachter Messverfahren wie Küvettentests und online-Analytik werden durch umfangreiche Betreuung und Vergleichsmessungen qualitätsgesichert.
Im Falle von Betriebsstörungen, vor allem bei unerlaubten Einleitungen werden Untersuchungen zur stofflichen Ursachenermittlung und zur Identifizierung des Verursachers durchgeführt, die auch ereignisgesteuerte Probenahmen und Probenahmen im Kanalnetz beinhalten. Um detailliertere und gewässerabschnittsspezifische Informationen über die Emissions- und Immissionssituation zu erhalten, sind sich kombinierte Untersuchungen von Kläranlagenzu- und -ablauf sowie im Gewässer oberhalb und unterhalb der jeweiligen Einleitungen von zunehmender Bedeutung. Im Zusammenhang mit der Verlängerung der wasserrechtlichen Einleitungserlaubnisse von Kläranlagen stellen diese Messprogramme unter anderem eine wichtige Bewertungshilfe für die gezielte Ableitung von Ablaufanforderungen an die Kläranlageneinleitungen dar. Mittlerweile werden auch Untersuchungen zur Vorbereitung und Inbetriebnahme von 4. Reinigungsstufen auf den Kläranlagen etabliert.
Überprüfung der Gewässergüte und Wasserbeschaffenheit im Ruhreinzugsgebiet
Der Ruhr kommt in ihrer Doppelfunktion als Trinkwasserreservoir und Abwasservorfluter eine besondere Bedeutung zu. Ihre Untersuchung ist zur Beschreibung der Gewässergüte und der Wasserbeschaffenheit sowie zur immissionsseitigen Erfolgskontrolle von wasserwirtschaftlichen Maßnahmen wichtig.
Hierbei ergänzen sich chemisch-analytische Daten zur Wasserbeschaffenheit, die vornehmlich die Situation zum Zeitpunkt der Probenahme beschreiben, und die biologische Beurteilung anhand der im Wasser lebenden Organismen, die einerseits die Wirkungen aller möglichen Belastungsfaktoren widerspiegeln und andererseits deren Wirkungen über die Zeit verdeutlichen, in hervorragender Weise.
Bei der Gewässerüberwachung erfassen verschiedene Messprogramme sowohl zeitliche als auch örtliche Veränderungen der Wasserqualität. Seit den 1920er-Jahren erfolgen zeitlich dichte Probenahmen in Essen-Rellinghausen ("Zornige Ameise") als Referenzmessstelle. Darüber hinaus werden monatlich Ruhrlängsuntersuchungen an zwölf Probenahmestellen sowie (in unterschiedlichen Zeitabständen) an den Nebenflüssen vorgenommen. Gewässerbiologische Bestandsaufnahmen der aquatischen Lebensgemeinschaften in der Ruhr und ihren Nebenflüssen, ergänzt durch physikalisch-chemische Analysedaten, bilden die Grundlage der Gewässerzustandskarte des Einzugsgebiets.
Mehrere Überwachungsstationen entlang der Ruhr dienen dazu, Gewässerverunreinigungen möglichst zeitnah erfassen zu können und gegebenenfalls unterhalb liegende Trinkwasserwerke zu warnen. Je nach Art und Ausmaß der Verunreinigung werden eventuell Gegenmaßnahmen eingeleitet. Außerdem kann das Labor die Situation messtechnisch begleiten (unter anderem durch entnommene Rückstellproben), um Ursachen und Verursacher zu ermitteln.
Um detailliertere und gewässerabschnittsspezifische Informationen über die Emissions- und Immissionssituation zu erhalten, gewinnen kombinierte Untersuchungen von Kläranlagenzu- und -ablauf sowie im Gewässer oberhalb und unterhalb der jeweiligen Kläranlageneinleitung an Bedeutung. Solche Untersuchungen ermöglichen Aussagen über die Herkunft von Spuren- und Nährstoffen und deren Bedeutung für den chemischen Gewässerzustand sowie für eventuelle Auswirkungen auf die ökologische Situation im Gewässer. Darüber hinaus bilden sie die Basis für Stoffflussmodellierungen, welche wiederum als Instrument der Maßnahmenauswahl in der Bewirtschaftungsplanung dienen.
Aufbereitung und Untersuchung von Abwasser- und Gewässerproben
In der instrumentellen Analytik werden die Proben aus der Abwasser- und Gewässerüberwachung aufbereitet und untersucht. Dies bedarf moderner Messgeräte und darauf spezialisierter MitarbeiterInnen, um den Aufgaben und den gestiegenen Ansprüchen an die Probenvorbereitung sowie der Messtechnik und deren Nachweisempfindlichkeit nachzukommen.
Die Arbeiten sind durch den Einfluss der Begleitstoffe und die geringen Konzentrationen (bis in den tiefen Nanogramm-, also Milliardstel-Gramm-Bereich) oft aufwendig und werden umfassend durch qualitätssichernde Maßnahmen begleitet.
Ein Großteil der Messungen erfolgt nach genormten Verfahren (z. B. DIN und ISO). Für den Nachweis einiger Substanzen wurden hausinterne Methoden entwickelt. Zur Bestimmung von Elementen wird vornehmlich die Plasma-Technik (ICP-OES, ICP-MS) eingesetzt. Organische Verbindungen, welche sehr unterschiedliche Flüchtigkeiten und Polaritäten aufweisen, werden mit gaschromatographischen (GC) und flüssigchromatographischen (LC) Trennverfahren untersucht.
Zu den untersuchten Größen gehören Summenparameter wie beispielsweise TOC, TNb, AOX oder Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW). Der Umfang organischer Spurenstoffe beinhaltet zum Beispiel leichtflüchtige Komponenten, Pflanzenschutzmittel, Flammschutzmittel, Weichmacher, synthetische Komplexbildner, polycyclische Aromaten, perfluorierte Verbindungen (PFAS), Arzneimittelwirkstoffe und Diagnostika sowie Industriechemikalien. Insgesamt können rund 600 Einzelverbindungen, Metalle und Summenparameter analysiert werden, wobei die Anzahl der analysierten Stoffe ständig zunimmt.