Zur mikrobiologischen Beurteilung der Wasserqualität in Fließgewässern zur Trinkwassergewinnung

Der vorliegende Beitrag befaßt sich mit der Frage der Beurteilung von mikrobiologischen Befunden bei langfristiger (1976 … 1979) Überwachung der Wasserqualität eines kleinen, zur Trinkwasserversorgung genutzten Flusses. Als mikrobiologische Indikatoren werden die coliformen Bakterien und Enterokokken gewählt. Bei Beurteilung der Befunde von coliformen Bakterien im Sinne der gültigen Verordnung wurde festgestellt, daß die maximal zulässige Zahl dieser Bakterien an der Entnahmestelle von Rohwasser für die Wasseraufbereitungsanlage um 81,88%, an entfernteren Stellen um 27% bzw. 33,3% überschritten wird. Nach diesen Ergebnissen könnte der Fluß nicht als Trinkwasserquelle genutzt werden. Dieser Schlußfolgerung widersprechen jedoch Enterokokkenbefunde und Werte, die für Indikatoren der biologischen und chemischen Zusammensetzung des Rohwassers festgestellt wurden. Daraus geht hervor, daß eine zuverlässige Beurteilung des für die Trinkwassergewinnung bestimmten Oberflächenwassers nicht auf der Basis eines einzigen Indikators der mikrobiellen Verunreinigung wie der Koliformenkeimzahl erfolgen kann.     

Zur Nährstoffällung mit Eisen(III)-chlorid in Flachseen

Die durch Erhöhung der Belastung eingetretene Polytrophierung von Flachseen mit den unerwünschten Folgeerscheinungen wie Trübung des Wassers, Wasserblütenbildung, Beanspruchung des Sauerstoffgehaltes, bedenkliche hygienische Bedingungen, Veränderungen der pflanzlichen und tierischen Besiedlung, Verschlammung, Verlandung und Nutzungsbeeinträchtigung erfordert die Durchführung von Sanierungsmaßnahmen. Die bisher mehrfach in tiefen, geschichteten Seen, Vorsperren (BERNHARDT ) und Bächen (KOSCHEL ) praktizierte Nährstoffinaktivierung und Nährstoffausflockung durch Fällung, insbesondere der Phosphate mittels Eisen(III)-chlorid (OHLE ; FINDENEGG ; PECHLANER ) und Aluminiumsulfat (BLONQUIST ; BORN ) wurde im Sommer 1975 auf die Eignung in Flachseen überprüft und die folgende Entwicklung im Gewässer ein Jahr verfolgt. Da bisherige Untersuchungen vorrangig mit dem Fällungsmittel Aluminiumsulfat durchgeführt und die nachfolgenden Veränderungen nur über einen relativ kurzen Zeitraum beobachtet wurden, war das Ergebnis mit Eisen(III)-chlorid von besonderem Interesse (Survey of Lake Rehabilitation Techniques and Experiences). Eisen(III)-chlorid wurde in den letzten Jahren mit Erfolg für die Reinigung kommunaler Abwässer (SCHUSTER ) benutzt und steht in ausreichender Menge zur Verfügung. Außerdem wurde in Vorversuchen festgestellt, daß Aluminiumsulfat ohne Flockungshilfsmittel unerwünschte große voluminöse, auftreibende Flocken bildet. Die Wirkung des Eisens im Gewässer beruht auf einer Vielzahl chemischer und physikalischer Prozesse wie Ausfällung schwerlöslicher Eisenphosphate, Koagulation, Flockung und Absorption (HUBER ; PÖPEL ; HELMBOLDT ), deren Wechselbeziehungen insbesondere vom Verhältnis des Fällungsmittels zu den auszufällenden Nährstoffen, dem Schwebstoffgehalt der Gewässer, vom pH-Wert u. a. abhängt.     

Zur Bedeutung der Fische als Umweltindikatoren,Laboratoriumsversuche an Karpfen (Cyprinus carpio L.) mit Quecksilber

– Durch Experimente erzielte Anreicherungsfaktoren für Quecksilber in Karpfen bestätigen, daß eine Rüekrechnung von gemessenen Quecksilberkonzentrationen im Fisch auf solche im Wasser mit Hilfe der Faktoren nicht ohne weiteres möglich ist; – dagegen zeichnet sich ab, daß ein Vergleich verschiedener quecksilberhaltiger Fischorgane gewisse Rückschlüsse auf die vorangegangene Art (chronisch oder akut) der Quecksilber-belastung ermöglicht; – die Höhe der Quecksilberaufnahme der Karpfenkiemen bei akut-toxischer Quecksilberkonzentration im Wasser hing von der Queckeilberbelastung der Karpfen ab. Ebenso wurde biervon die Manifestationszeit beeinflußt     

Ausnutzungsgrad von Anionenaustauschfiltern bei der Nitratentfernung aus Trinkwässern

Der Einfluß von Chlorid- und Sulfationen auf den Ausnutzungsgrad von Aliionenaustauschern bei der Entfernung von Nitrationen aus Trinkwässern wird berechnet. Die. Übereinstimmung zwischen berechneten und experimentellen Werten ist gut. Es wird ein Diagramm aufgestellt, das eine schnelle Ermittlung des Ausnutzungsgrades und des Durchbruchvolumens für Nitrationen an Filtersaulen für Chlorid- und Sulfatgehalte des aufzubereitenden Wassers im Bereich von je 0 … 500 mg/l ermöglicht.     

Die Regenerierung von Ionenaustauschern im Gleich- und Gegenstromverfahren

Im Ergebnis von Untersuchungen zur Nitrateliminierung aus Trinkwasser wurde nachgewiesen, daß die nutzbare Volumenkapazität (NVK) von Austauscherharzen bei gleichem Regeneriermitteleinsatz nach Anwendung des Gegenstromverfahrens mit abwärtsgerichteter Beladung kleiner ist als nach Regenerierung im Gleichstromverfahren. Diese zu verallgemeinernde Erkenntnis ist in vergleichenden Betrachtungen der beiden Regenerierverfahren bei Ionenaustauschprozessen grundsätzlich zu berücksichtigen und kann z. B. bei geringen Schlupfanforderungen zu wirtschaftlichen Vorteilen des Gleichstromverfahrens führen. Außerdem ist der komplexe Einfluß des Faktors ,,Regeneriermittelmenge“ im Ionenaustauschprozeß dargestellt.     

Die Nährstoffverteilung in Sedimenten norddeutscher Seen und Hinweise auf den Austausch Sediment—Pelagial

Über die Zusammensetzung der oberflächennahen Sedimentsehichten norddeutscher Seen und Weiher (Schwerpunkt Stechlinseegebiet) wird berichtet. Gegenüberstellungen des oligotrophen und eutrophen Typs, produktionsarmer und -reicher bis überdüngter Gewässer zeigen, daß vor allem dem Phosphor in seiner Verteilung im Sediment ein besonderer Zeigerwert zukommt. Die Verhältnisse Interstitialwasser zu partikulärem Anteil sowie Orthophosphat zu Gesamtphosphat im Interstitialwasser spielen neben dem Gesamtgehalt eine wesentliche Rolle. Das Steigen des C: P-Verhältnisses während des Eutrophierungsvorganges bedingt bei Sanierungsmaßnahmen eine entsprechende Absenkung mit einer C-Oxydation im Sediment.     

Untersuchungen über den Sauerstoffhaushalt eines phytoplanktonreichen Fließgewässers (Untere Havel)

— Als Beitrag zur Erfassung des Stoffhaushalts phytoplanktonreicher Fließgewässer wurden am Beispiel der Unteren Havel bei Briest intensive Untersuchungen über den Sauerstoffhaushalt und die ihn beeinflussenden Faktoren durchgeführt. — Die nach der Odum -Methode errechnete Sauerstoffbruttoproduktion lag im Sommer zwischen 2,1 und 53,4 g O₂/m²d und im Whiter zwischen 0,6 und 18.0 g O₂/m²d. Die Respiration betrug im Sommer 0,6 … 26,4 g O₂/m²d und im Winter 0,0 … 8,4 g O₂/m²d. — Am nachhaltigsten wird der Sauerstoffhaushalt der Unteren Havel durch die Globalstrahlung beeinflußt. Nach einem extrem langen Winter kommt die verzögerte Phytoplanktonentwicklung explosionsartig zum Ausbruch, nach einem kurzen Winter entfaltet sich das Plankton allmählich. Davon abhängig gestaltet sich auch der Sauerstoffhaushalt des Gewässers im Frühjahr extrem unterschiedlich. — Der Gehalt an gelösten Nährstoffen zeigte eine sehr deutliche und starke Abhängigkeit von der Phytoplanktonentwicklung. — Die Fourieranalysen ergaben, daß vor allem bei den meteorologisch bedingten physikalischen Kriterien des Sauerstoffhaushaltes eindeutige Jahresperiodizitäten bestehen. — Für prognostische Zwecke wird die Bestimmung des Verhältnisses Globalstrahlung: Sichttiefe vorgeschlagen. Dieses Verhältnis zeigte bei Regressions- und Korrelationsberechnungen überwiegend signifikante Beziehungen zu den einzelnen Kriterien des Sauerstoffhaushaltes. Eine Überprüfung mittels Fourieranalyse ergab, daß eine eindeutige Jahresperiodizität vorhanden ist. Das Verhältnis Globalstrahlung: Sichttiefe eignet sich auch zur Kurz- und Langfristprognose der Wasserbeschaffenheit.     

Erfahrungen auf dem Gebiet der Entölung von Kraftwerksabwässern

Je nach Brennstoffbasis und Technologie der Kraftwerke entstehen Abwässer mit unterschiedlichen Mengen und verschiedenen Konzentrationen an Öl und Feststoffen. Hiernach orientieren sich der Umfang und die Methoden der Emulsionsbrechung, Entölung sowie Feststoffabtrennung. Die gegenwärtig üblichen Verfahren werden an mehreren schematischen Darstellungen erläutert. Abschließend werden Vorschläge für künftige Forschungsaufgaben gebracht, wobei der Schwerpunkt der Untersuchungen auf die Wiedergewinnung von Wertstoffen wie Öl, Vanadinpentoxid u. a. zu orientieren ist. Durch wasserwirtschaftliche Prozeßanalysen in den Kraftwerken sind Ansatzpunkte zur Intensivierung bzw. Rationalisierung vorhandener oder neuartiger Technologien zu entwickeln.     

Zellphysiologische Untersuchungen mittels Elodea canadensis Michx. zur Biotropie diphosphonsäurchaltiger Stabilisatoren der Wasserhärte

Elodea canadensis Michx , reagiert auf Wasser, das das Präparat FERROFOS DFL (1-Hydroxyalkan-1,1-diphosphonsäure als aktive Substanz) enthält,¹ je nach ihrer Herkunft, der Konzentration des Härtestabilisators, dem Pufferimgsvermögen des Substrates, der Einwirkungstemperatur und der Jahreszeit zellphysiologisch unterschiedlich. 0,1%ige Lösungen mindern die Wasserpermeabilität der Zellen signifikant und verlängern folglich die Deplasmolysezeit der Protoplasten, Geringere Konzentrationen stören den Deplasmolysevorgang bei den Standortvarianten unterschiedlich. Pufferung auf den Neutralbereich erhöht die Empfindlichkeit der Zellen, wenn selbst nur >0,01 ppm eine halbe Stunde auf die Elodea-Zellen eingewirkt haben. Bei 10 °C ist die Reaktivität des FERROFOS DFL gegenüber 20 °C deutlich vermindert, so daß die Protoplasten auch temperaturdifferent auf die Prüfsubstanz reagieren. Im Winter scheinen die Testpflanzen gegenüber dem Diphosphonsäurepräparat sensibler als während des Sommers zu sein. Veränderungen der Phytotoxizität von Zink-, Kadmium- oder Kupferionen können nicht nachgewiesen werden.     

Steuerungsmechanismen des Ionenabflusses und der chemischen Denudation

Der Ionenabfluß und die chemische Denudation mobiler Stoffkomponenten mit niedrigem Ionenpotential repräsentieren den intensivsten Stoffaustauschprozeß zwischen Litho- und Hydrosphäre. Auf der Grundlage jüngerer Angaben zur Weltwasserbilanz und zur hydrochemischen Zusammensetzung terrestrischer Gewässer, bezogen auf die Hauptionenanteile Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, HCO^–₃, SO^2–₄ und Cl^– bzw. die Gesamtmineralisation, lassen sich mit Hilfe von Referenzflußgebieten der Ionenabfluß und die chemische Denudation der peripheren Abflußgebiete der Kontinente berechnen. Global kann der Ionenabfluß mit 4,3 · 10⁹ ta^–1 bzw. unter Berücksichtigung eines zyklischen Niederschlagsanteils mit 3,6 · 10⁹ ta^–1 ermittelt werden. Daraus können chemische Denudationsraten von 1,3 bzw. 1,1 gs^–1 km^–2 berechnet werden. Unter Berücksichtigung der Größenordnung der Gesamtdenudation von 22,0 · 10⁹ ta^–1 ergibt sich der Anteil der chemischen Denudation mit 16,4%. Die Variabilität der hydrochemischen Zusammensetzung der Oberflächengewässer wird auf der Grundlage eines dominierenden Einflusses des den Steuerungsmechanismen der chemischen Denudation zugänglichen Ausgangsgesteins meteorogen verursacht. Der global mit 0,7 · 10⁹ ta^–1 zu berechnende anthropogene Stoffeintrag kann bei konzentrierter Einflußnahme durch Aktivierung und Beschleunigung des unbeeinflußt in geologischen Zeitdimensionen ablaufenden physiogenen Prozesses zu Störungen der Stabilität in hydrologischgeomorphologischen Systemen führen. Mit der Skizzierung der anthropogenen Steuerungsmechanismen zur Kompensation der Folgen einer anthropogenen Intensivierung der physiogenen Prozesse des Ionenabflusses und der chemischen Denudation werden Maßnahmen zur Stabilisierung eines durch anthropogenen Einfluß instabil gewordenen hydrologischgeomorphologischen Systems erörtert.     

Zur Ansprache des “Verkrautungszustandes” in Fließgewässern

Vorgestellt wird ein einfaches Verfahren zur schnellen und gleichzeitig differenzierten Ansprache des Vcrkrautungszustandes von Fließgewässern für Zwecke der wasserwirtschaftlichen Praxis sowie zur ökologischen Beurteilung des Gewässers. Das Verfahren beruht auf der getrennten Bestimmung von Verkrautungsform und Verkrautungsgrad mit Hilfe eines Schlüssels, wobei die Verkrautungsform eine Synthese aus ökologischen und hydraulischen Einheiten darstellt. Die häufigsten Verkrautungsformen werden anhand von Bildern, die Anwendung anhand von Beispielen dargestellt.     

Ein Algizidtest unter Laboratoriumsbedingungen

Vorgestellt wird cine Algizidtestvariante, die es erlaubt, unter laboratoriumsmäßig standardisierten Bedingungen ein repräsentatives Sortiment von Vertretern aus den Gruppen der Cyanophyceen, Diatomeen sowie monadaler, kokkaler und ulotrichaler Chlorophyceen zur Überprüfung der Wirksamkeit neu entwiekelter Substanzen einzusetzen. Die Testergebnisse liegen bereits nach 10 bzw. 24 h vor. Die elf Algenreinkulturstämme werden asynchron in Suspensionen bei 30 °C unter Dauerlicht kultiviert. Die Überprüfung der Wirksamkeit der Herbizide Amitrol, Paraquat, Atrazin, Fenuron und 2,4-D-Säure sowie der Algizide Quartolan, Cumasina ,,aktiv“ und Dimanin A zeigte, daß sich der als Bezugsorganismus eingesetzte Reinkulturstamm der Species Chlorella vulgaris (A 6) in seiner Empfindlichkeit gegenüber algiziden Substanzen als repräsentativ für einen großen Teil der übrigen Testorganismen erwies. Abweichungen in der Algizidempfindlichkeit einzelner Vertreter haben ihre Ursache vorwiegend in physiologischen und anatomisehen Besonderheiten bzw. im jeweiligen Volumen-Oberflächenverhältnis und der Bildung von Coenobien. Deshalb kann ein Test mit den ausgewählten Organismen in kurzer Zeit eine umfassende Aussage über den Wirkungsgrad algizider Substanzen ermöglichen.     

Die Nutzung des Wassers aus den Tagebauen nördlich Leipzigs

Außerordentlich große Wassermengen werden bei der Entwässerung der Tagebaue gehoben, aber bisher nur zu einem geringen Teil unmittelbar für die Wasserversorgung genutzt. Die planmäßige und abgestimmte Nutzung der Naturressourcen verlangt die Prüfung der Möglichkeiten zur Nutzbarmachung zumindest eines Teiles dieser Wässer für die Trinkwasserversorgung besonders in Ballungsgebieten. Auf Grund der besonderen geologischen Gegebenheiten im Raum nördlich Leipzigs bestehen günstige Voraussetzungen. Maßnahmen zum Schutze und der Nutzung dieser Wässer sind eingeleitet. Bauaufwand und technische Ausrüstungen für die Wasserversorgung sind den Besonderheiten der Tagebauwasserbereitstellung anzupassen.     

Nachweis von DNA-Schäden in aquatischen Protozoen und Algen mit der Mikrogelelektrophorese (comet assay) für eine gentoxikologische Gewässergütebewertung von Oberflächenwasser

Die Beurteilung des gentoxischen Potentials in Oberflächenwasser erfordert Testmethoden, die DNA-Schäden in relevanten Organismen der aquatischen Biozönose hinreichend empfindlich erfassen. Die Mikrogelelektrophorese (MGE), auch comet assay genannt, ist solch ein gentoxikologischer Indikatortest, mit dem DNA-Strangbrüche und Alkalilabile Stellen der DNA eukaryontischer Organismen bzw. Zeilen sensitiv nachgewiesen werden können. In der vorliegenden Studie werden Ergebnisse des Einsatzes der Mikrogelelektrophorese an einzelligen Grünalgen der Spezies Chlamydomonas reinhardtii und Protozoen der Spezies Acanthamöba castellanii vorgestellt. Es werden Validierungsuntersuchungen mit gentoxischen Einzelsubstanzen wie z.B. 4-Nitrochinolin-1-oxid, Benzo(a)pyren usw. präsentiert. Außerdem wird die Untersuchung einer nativen Wasserprobe der Weißen Elster, die mit verschiedenen Konzentrationen eines EPA-Standards aufgestockt wurde, vorgestellt. Die beiden Testorganismen wiesen erwartungsgemäß eine unterschiedliche Sensitivität gegenüber verschiedenen Einzelsubstanzen auf. Die niedrigsten Effektkonzentrationen für beide Organismen konnten für 4-Nitrochinolin-1-oxid mit 1...10 μg/L ermittelt werden.     

Organohalogene als Karzinogene im Trinkwasser

Ausgehend von bekannten Untersuchungsergebnissen über die Belastung von Trinkwässern mit Organohalogenen und den Ergebnissen tierexperimenteller Untersuchungen sowie epidemiologischen Studien wird versucht, den gegenwärtigen Kenntnisstand hinsichtlich eines Zusammenhanges zwischen Krebshäufigkeit und Belastung von Trinkwasser mit Organohalogenen darzustellen. Es ist nicht Ziel dieser Literaturstudie, eine Risikoeinschätzung für spezifische Karzinogene oder karzinogen suspekte Verbindungen zu geben, bzw. eine endgültige Bewertung der Substanzen unter den Aspekten der Umweltkarzinogenese vorzunehmen.     

Zur polarographischen Bestimmung einiger Schwermetalle in Abwasser und Abwasserrückständen

Die polarographische Bestimmung von Schwermetallen in Abwasserproben erfordert eine vorhergehende Mineralisation der organischen Inhaltsstoffe, wozu sich eine Kombination von Trocken- und Naßaufschluß eignet. Gleichzeitig werden Störungen in bestimmten Grundelektrolyten beseitigt. Die Schwermetallkonzentrationen liegen bei den untersuchten Klärschlämmen vor allem für Kupfer und Cadmium relativ hoch.     

Zur Charakterisierung suspendierter Wasserinhaltsstoffe. Teil 1: Analytische Methoden

Über Möglichkeiten zur Charakterisierung von suspendierten Inhaltstoffen in Oberflächenwässern wird berichtet. Die Kenntnis der Rohwnsserbeschaffenheit, die neben der Konzentrationsangabe Aussagen über Art und Eigenschaften der Partikel einschließt, ist eine Voraussetzung für die Verbesserung der Bemessungsgrundlagen und den optimalen Betrieb von Wasseraufbereitungsanlagen. Es werden Analysenmethoden zur Erfassung des Feststoffgehaltes ausgewählt, die regelmäßig im Betriebslaboratorium durchführbar sind (z. B. Trübung, Zentrifugationswert). Geeignete Möglichkeiten zur Untersuchung der Partikeleigenschaften wie granulometrische, mikroskopische, röntgen- und differentialthermoanalytische Methoden werden diskutiert.     

Zur Erkundung der phytotoxischen Wirkung von Zink,Kadmium und Kupfer auf Elodea canadensis Michx. durch Erfassen der Deplasmolysezeit

Die zur Deplasmolyse von Elodea-Protoplasten erforderliche Zeit kann als Maßstab für die Giftigkeit von Seinvermetallionen dienen, denen die Pflanzen zuvor exponiert Waren, In Modellversuchen sind die Blätter der Testpflanzen vor der experimentellen Plasmolyse mindestens 24 h den zu beurteilenden Tonenkonzentrationen auszusetzen. Zur zufallskritischen Absicherung sollten wenigstens 200 Zellen aus dem subapikalen Blatthereich beobachtet werden, wobei die Blätter etwa 10 cm unterhalb des Vegetationskegels gleichlanger Pflanzen gleichen Entwicklungsstadiums inserieren. Als zytotoxisch erweisen sich >0,005 mg Zn²⁺ 1^?1, ≥0,05 mg Cd²⁺ 1^?1 bzw. ≥0,0005 mg Cu²⁺ 1^?1, bei Kombination schon geringere Mengen. Störende Anioneneffekte treten bei Anwendung von Sulfaten oder Nitraten nicht auf. Die geringsten zytotoxischen Metallgehalte liegen unterhalb bekannter phytotoxischer Konzentrationen. Die zytologische Störung durch solche Grenzkonzentrationen kann von den Pflanzen noch kompensiert werden. Daher ist der Deplasmolysetest nach Schwermetallexposition bei Elodea canadensis eine sehr empfindliche Methode. Ein negativer Ausfall schließt die Anwesenheit phytotoxischer Schwermetallionenkonzentrationen aus. Mit steigender Deplasmolysezeit wird die Anwesenheit phytotoxischer Substanzen immer wahrscheinlicher. Verallgemeinernde Schlußfolgerungen aus den Ergebnissen des Deplasmolysetest s unterliegen einer Reihe von Vorbehalten. So reagieren die verschiedenen Pflanzenarten unterschiedlich auf gleiche Schwermetallbelastungen, differieren die pflanzlichen Resistenzverhältnisse gegenüber Schwermetallionen mit der Jahreszeit, verstärken simultan anwesende verschiedene Schwermetalle den Hemmeffekt und mindert härteres Wasser die Schwermetallgiftigkeit. Da die Kombination dieser Wirkbedingungen stetigem Wechsel unterliegt, haben mittels Deplasmolysetest nach Schwermetallexposition an Elodea canadensis erkundete Toxizitätsgrenzkonzentrationen nur spezifischen Aktualitätswert.     

Probleme der Kühlwasserversorgung großer Blockeinheiten aus wasserwirtschaftlicher Sicht

Die Versorgung großer Blockeinheiten von Dampfkraftwerken mit Kühlwasser ergibt eine Reihe schwieriger Probleme, die vor allem aus der Forderung nach einer wassersparenden Technologie und der Vermeidung umweltfeindlicher Produkte resultieren. Für eine wirksame Lösung werden drei Möglichkeiten beschrieben: — Die Optimierung des chemischen Status für das gesamte Kühlwasserregime, — die Wiederverwendung betriebsinterner Abwässer, — die Anwendung von Sparschaltungen für die bedarfsgerechte Versorgung der Nebenkühlstellen mit Brauchwasser. Die derzeit technologische Ausführbarkeit bzw. die Grenzen und Randbedingungen ihrer Anwendbarkeit werden diskutiert.     

Meeresoptische Messungen während schwerer Stürme auf der Forschungsplattform “Nordsee” vom 14. November bis zum 8. Dezember 1980

Ocean Dynamics - Meeresoptische Messungen auf der Forschungsplattform “Nordsee” haben gezeigt, daß dort während schwerer Stürme, hauptsächlich durch den Einfluß...