Professur Für Hydrologie Albert-Ludwigs-Universität Freiburg I. Br
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Professur für Hydrologie Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i. Br. Verena Landris Pflanzenschutzmittelwirkstoffe in Fließgewässern vor dem Hintergrund der zeitlichen Dynamik hydrologischer Regime Masterarbeit unter der Leitung von Dr. T. Schütz März - September 2014 Professur für Hydrologie Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i. Br. Verena Landris Pflanzenschutzmittelwirkstoffe in Fließgewässern vor dem Hintergrund der zeitlichen Dynamik hydrologischer Regime Referent: Dr. T. Schütz Korreferent: PD Dr. J. Lange Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis ...................................................................................................................... I Verzeichnis der Abbildungen im Text ................................................................................. III Verzeichnis der Tabellen im Text ....................................................................................... VII Verzeichnis der Abbildungen im Anhang ......................................................................... VIII Verzeichnis der Tabellen im Anhang ................................................................................... XI Abkürzungsverzeichnis ........................................................................................................ XII Symbolverzeichnis ............................................................................................................... XIII Danksagung ........................................................................................................................... XV Zusammenfassung ............................................................................................................... XVI Summary ........................................................................................................................... XVIII 1 Einleitung .......................................................................................................................... 1 1.1 Vorwort ........................................................................................................................ 1 1.2 Stand der Forschung: Wandel hydrologischer Regime ............................................... 2 1.3 Stand der Forschung: PSM-Wirkstoffe ....................................................................... 4 2 Problemstellung und Zielsetzung .................................................................................... 9 3 Datengrundlage .............................................................................................................. 10 3.1 Datensatz Abfluss ...................................................................................................... 10 3.2 Datensatz Wasserqualität ........................................................................................... 12 4 Methoden ......................................................................................................................... 18 4.1 Allgemein .................................................................................................................. 18 4.2 Statistische Methoden zur Auswertung ..................................................................... 18 4.2.1 LOWESS ................................................................................................................ 18 4.2.2 Lineare Regression ................................................................................................. 19 4.2.3 Mann-Kendall Trendtest ........................................................................................ 19 4.2.4 Sen’s Slope ............................................................................................................. 22 I 4.2.5 Pearson Korrelation ................................................................................................ 23 4.2.6 Mann-Whitney U-Test ........................................................................................... 23 4.2.7 Weitere Methoden .................................................................................................. 25 5 Ergebnisse: Hydrologische Regime .............................................................................. 27 6 Ergebnisse: PSM-Wirkstoffe ......................................................................................... 35 6.1 Bentazon .................................................................................................................... 35 6.2 Diuron ........................................................................................................................ 44 6.3 Isoproturon ................................................................................................................. 51 6.4 MCPA ........................................................................................................................ 56 6.5 Mecoprop ................................................................................................................... 63 6.6 Tebuconazol ............................................................................................................... 68 6.7 Nitrat-N und P-Orthophosphat .................................................................................. 74 7 Vergleich der Stoffe ........................................................................................................ 76 7.1 Abfluss ....................................................................................................................... 76 7.2 Exemplarische Abflussereignisse .............................................................................. 77 7.3 Probenart .................................................................................................................... 79 7.4 Vergleich der Wirkstoffe pro Jahreszeit .................................................................... 80 8 Diskussion ....................................................................................................................... 84 9 Schlussfolgerung ............................................................................................................. 99 Literaturverzeichnis ................................................................................................................ 102 Anhang A - Abbildungen ....................................................................................................... 110 Anhang B - Tabellen .............................................................................................................. 128 Ehrenwörtliche Erklärung ...................................................................................................... 136 II Verzeichnis der Abbildungen im Text Abbildung 3-1 Höhenkarte von Rheinland-Pfalz und dem Saarland mit den Messstationen Abfluss. .................................................................................................................................... 10 Abbildung 3-2 Landnutzung nach der CORINE Land Cover Klassifikation im Einzugsgebiet bzw. den Teileinzugsgebieten der Selz und Messstationen ..................................................... 13 Abbildung 5-1 MQJahr der Isenach an der Station Flomersheim und Lineare Regression (rot), Kendall-Theil Robust Line und LOWESS von 1969 bis 2012. ............................................... 28 Abbildung 5-2 MQMonat über alle Jahre und über sechs Jahre gemittelt von 1969 bis 2011 an der Station Flomersheim/Isenach. ............................................................................................ 29 Abbildung 5-3 Mittlerer Pardé-Koeffizient und der gemittelte Pardé-Koeffizient über fünf Jahre von 1957 bis 2011 des Erlenbachs bei Rheinzabern und über drei Jahre gemittelt von 1974 bis 2011 der Selz bei Oberingelheim ............................................................................................. 30 Abbildung 5-4 MQJahr an der Station Klingbach/Hördt und Monsheim/Pfrimm und Lineare Regression, Kendall-Theil Robust Line und LOWESS. .......................................................... 31 Abbildung 5-5 Mittlerer Pardé-Koeffizient und der gemittelte Pardé-Koeffizient über zwei Jahre von 1992 bis 2011des Klingbaches bei Hördtund über sechs Jahre gemittelt von 1972 bis 2011 der Nette bei Nettegut. ...................................................................................... 32 Abbildung 6-1 mittlerer Tagesabfluss MQ an der Messstation Oberingelheim/Selz und Konzentration von Bentazon an der Messstation Ingelheim/Selz in Abhängigkeit der Probenart vom 03.03.1997 bis 26.11.2011. .............................................................................................. 35 Abbildung 6-2 in drei Zeiträumen gemittelte hydrologische Regime (MQMonat) der Selz von 1996 bis 2011 und in demselben Zeitschritt gemittelte Konzentration von Bentazon. ........... 36 Abbildung 6-3 mittlerer Abfluss der Selz im Beprobungszeitraum QPSM gegen die Konzentration von Bentazon von 1996 bis 2011, aufgeteilt in drei Zeiträume und die vier meteorologischen Jahreszeiten, dargestellt sind lineare Regressionen .................................... 37 Abbildung 6-4 Box-Whisker-Plot der standardisierten Konzentrationen von Bentazon (Z-score) in der Selz aufgeteilt in das 25%, 50%, 75% und 95% Quantil des QPSM und nach den vier meteorologischen Jahreszeiten ................................................................................................. 39 Abbildung 6-5 Dauerlinie aus allen QPSM und QPSM der Selz im Frühjahr und entsprechend der drei Zeiträume markiert, signifikante lineare Regression