EAWAG

Eine Forschungsanstalt des ETH-Bereichs

Jahresbericht 2001

EAWAG – Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz Einleitung 1

Hannes Wasmer 1939–2001 3

Portrait 2001 der EAWAG 7

LEITARTIKEL

Arsen, eine neue Herausforderung für Wasserfachleute 11

KURZBEITRÄGE AUS DEN TÄTIGKEITSBEREICHEN DER EAWAG

Umwelttechnologie 19

Verhalten von Stoffen in der Umwelt 27

Ökosystemforschung 41

Umwelt und Gesellschaft 53

EAWAG-INTERN

Organigramm 62

Beratende Kommission 2001 64

Umweltschutz an der EAWAG 65

Aus dem Personal 67

Ressourcen 69

ANHANG

Kurse und Fachtagungen der EAWAG 73

Lehrveranstaltungen 74

Wissenschaftliche Publikationen 76

Tätigkeit in Kommissionen, Arbeitsgruppen etc. 90

Diplomarbeiten, Dissertationen und Habilitationen 94 Impressum

Herausgeberin Vertrieb und © by EAWAG, CH-8600 Dübendorf Abdruck mit Quellenangabe und Belegexemplar erwünscht.

Redaktion Rudolf Koblet, Martina Bauchrowitz, Yvonne Uhlig, Gerda Thieme

Grafische Darstellungen Yvonne Lehnhard, Lydia Zweifel

Gestaltung Dani Schneider, Zürich

Layout Peter Nadler, Küsnacht

Druck Meier + Cie. AG, Schaffhausen

Kontaktadresse EAWAG Presse und Information Überlandstrasse 133 CH-8600 Dübendorf Tel. 01 823 55 11 Fax 01 823 53 75

WWW-Adresse http://www.eawag.ch

E-Mail-Adresse [email protected]

Legende zum Titelbild Handpumpe im Hinterhof einer Reisbauernfamilie südlich der vietnamesischen Hauptstadt Hanoi. Solche Hand- pumpen werden in vielen Entwicklungsländern zur kosten- günstigen Grundwassergewinnung eingesetzt. Das Grundwasser ist in der Regel keimfrei und sehr beliebt. Erst in den letzten Jahren wurde erkannt, dass das Grundwasser unter Umständen sehr viel Arsen enthalten kann. An den Beispielen Bangladesch und Vietnam beleuchtet der Leitartikel auf Seite 11 diese neue Heraus- forderung für Wasserfachleute. (Foto: Nguyen Viet Thanh, Hanoi) (Foto: Yvonne Uhlig) (Foto: Yvonne

Einleitung Bevölkerung weitgehend unbekannt. Berufsverbände, Wasserindustrie und die NGOs (Nicht-Regierungs-Orga- nisationen) kennen Teile der EAWAG-Leistungen zwar gut, über die genaue Rolle der EAWAG und ihr gesamtes Liebe Leserinnen, liebe Leser Aufgaben- und Kompetenzenspektrum sind sie aber oft schlecht informiert. In letzter Zeit haben uns verschie- Stellung, Rolle und spezifische Aufgaben der Forschungs- dene Institutionen, Parlamentarier und auch der «Runde anstalten sind seit einigen Jahren ein immer wiederkeh- Tisch» (vgl. S. 10) auf den mangelnden Bekanntheitsgrad render Diskussionspunkt. Wieweit sollen oder müssen unserer Institution hingewiesen. Nur in der akademischen sie sich von den Hochschulen unterscheiden, welchen Welt ist die EAWAG ein Begriff, hier in der Schweiz, in Stellenwert soll die Beratung einnehmen und wo ist die Europa und in Übersee. Grenze zwischen der von der öffentlichen Hand sub- ventionierten und der von der Wirtschaft finanzierten Besteht nun für uns als EAWAG in Sachen Dialog mit der Auftragsforschung zu ziehen? Liegt die Profilierung der Öffentlichkeit und der Politik Handlungsbedarf oder kön- Institutionen schliesslich eher in der Wissenschaft oder nen wir getrost zu unserer wissenschaftlichen Tagesord- ihrer Anwendung, und welche Rolle sollen sie in der nung übergehen? Ich bin überzeugt, wir können nicht! Ausbildung wahrnehmen? Dies sind Fragen, die von der Es ist die Aufgabe der EAWAG, sich auch ausserhalb der Öffentlichkeit und von der Politik immer wieder an uns akademischen Welt verstärkt für die Fragen des Wassers Forschungsanstalten herangetragen werden. Es scheint zu engagieren, wirtschaftliche und politische Kreise in somit, dass die Rolle der Forschungsanstalten des ETH- ihre Arbeit miteinzubeziehen und die Öffentlichkeitsarbeit Bereichs in den letzten Jahren zu unklar und zu selten zu akzentuieren. Im Jahr 2001 wurden wichtige Schritte kommuniziert wurde. in diese Richtung getan. Neben dem jährlichen Informa- tionstag mit dem Motto «Von der Forschung zur Praxis» Dies trifft auch für die EAWAG zu. Sie ist bei den eidge- und der Vorstellung verschiedener Projekte der EAWAG nössischen Parlamentariern, den Kantonsregierungen, am Zürcher «Festival des Wissens» informierte die EAWAG den europäischen Behörden und der schweizerischen regelmässig die Medien und war an verschiedensten 1 Anlässen in der Öffentlichkeit präsent (s. S. 7 ff.). Diese Gedanken von Mitarbeitenden finden Sie, liebe Leserin- Aktionen können aber nur erste Ansätze sein; für die nen und Leser, auf den folgenden Seiten. kommenden Jahre sind weitere geplant. Auch in diesem Jahr konnten wir immer auf die tatkräftige Ein wichtiges Instrument für den Dialog mit der Öffent- und wohlwollende Unterstützung des ETH-Rates zählen. lichkeit sind die so genannten Querprojekte. Mit diesen Insbesondere sein Präsident, Professor Francis Wald- Projekten versuchen wir seit einigen Jahren, die verschie- vogel, und sein Vizepräsident und Delegierter, Dr. Ste- densten Partner in unsere Arbeit einzubeziehen, um phan Bieri, haben uns in unseren Bestrebungen, eine unsere Denk- und Arbeitsweise mit anderen zu teilen und wissenschaftliche Führungsrolle sowohl national wie gleichzeitig das Wissen der Partner in diese Projekte ein- international zu übernehmen, immer wieder bestärkt und fliessen zu lassen. Das Ökostromprojekt war das erste gefördert. Die Beratende Kommission hat sich intensiv, dieser Querprojekte. Hier haben sich verschiedene kritisch und mit viel Engagement mit unserer Arbeit aus- externe Forschnungsgruppen, die Energiewirtschaft, einandergesetzt. Sie ist uns jederzeit mit Rat und Tat zur Behörden, NGOs und weitere Interessenkreise beteiligt. Seite gestanden. Die Mitglieder waren bereit, auch aus- Das Resultat der breiten Zusammenarbeit war die Ent- serhalb der Sitzungstermine über Fragen unserer zukünf- wicklung eines auf wissenschaftlichen Kriterien basieren- tigen Tätigkeit mitzudenken und mitzuarbeiten. Ihnen den Ökolabels und Zertifizierungsverfahrens für umwelt- allen sei herzlich gedankt. gerechte Wasserkraftnutzung. Europaweit ist dies der einzige wissenschaftlich fundierte Ansatz dieser Art. Meinen Kollegen in der Geschäftsleitung, danke ich sehr Fischnetz und Novaquatis sind weitere transdisziplinäre für die gute Zusammenarbeit bei der Wahrnehmung der Querprojekte, und die Vorbereitung des Revitalisierungs- Direktionsaufgaben. Ihr steter Einsatz half, die EAWAG projekts Rhone/Thur ist bereits weit fortgeschritten. Die effizient zu leiten. Mein Dank richtet sich auch an die Ergebnisse der Querprojekte werden gezielt kommuni- Leiterinnen und Leiter der Prozesse. Sie haben wiederum ziert und tragen somit viel dazu bei, dass die EAWAG viel für das gute Funktionieren der EAWAG geleistet. Be- und ihre Forschungsinhalte, Ansätze und Methoden sonders danken möchte ich auch der Personalvertretung für Aussenstehende besser sicht- und nachvollziehbar für die gute und kritische Zusammenarbeit sowie dem werden. Weitere Informationen zu den Querprojekten Vorstand und den Angestellten der Interessengemein- finden Sie, liebe Leserinnen und Leser, unter der Rubrik schaft Personalrestaurant für die tadellose und flexible «laufende Projekte» auf unserer Homepage. Führung der Cafeteria und die freundliche Erledigung so vieler Spezialwünsche. Am 13. Oktober 2001 ist Hannes Wasmer gestorben. Im Mai ist er mit vielen Plänen für die Zukunft in den Ruhe- Schliesslich möchte ich mich bei allen Mitarbeiterinnen stand getreten, um mit seiner Gattin Katrin all die Vorha- und Mitarbeitern der EAWAG für ihren überaus effektiven ben zu verwirklichen, für die ihm bis dahin die Zeit fehlte. Einsatz und die für die EAWAG erbrachten Leistungen Einige Monate nach seinem Rücktritt haben die Ärzte bei des vergangenen Jahres bedanken. Ihre Arbeit, ihre Hin- ihm eine schwere Krankheit diagnostiziert, die schliess- gabe und ihre Begeisterung haben dazu beigetragen, lich stärker war als Hannes. Das Geschehene zu ver- dass die EAWAG ihren international anerkannten Spitzen- stehen, war nicht möglich. Wir mussten akzeptieren, dass platz zu halten und weiter auszubauen vermochte. ein guter Freund und Förderer der EAWAG und ihrer Mit- arbeitenden so plötzlich von uns schied. Hannes hat mich in all den Jahren, die wir zusammen in der Direktion tätig waren, nach allen Möglichkeiten unterstützt. Ohne ihn wäre meine Arbeit an der EAWAG um vieles schwie- riger gewesen. Viele Erfolge der EAWAG sind ihm zu April 2002 Alexander J.B. Zehnder verdanken. Als Direktionsmitglied hat er die Entwicklung der EAWAG während 30 Jahren nachhaltig geprägt. Er bewirkte einen grundlegenden Wandel im Eigenverständ- nis, im Auftreten und in der Leitung unserer Institution. In Forschung, Beratung und Lehre gab er immer wieder wichtige Impulse für neue und unkonventionelle Ansätze. Er setzte sich andauernd für ein Klima des Vertrauens ein, in dem weitere Voraussetzungen für Kreativität und Innovation geschaffen werden konnten. Die Visionen und das Wirken von Hannes Wasmer werden wir in unserer 2 Institution noch lange weiter tragen. Einige persönliche Hannes Wasmer 1939–2001

Am 13. Oktober 2001 ist Hannes Wasmer, unser lang- jähriger Stellvertretender Direktor, im Alter von 62 Jahren verstorben. Er hat über 30 Jahre an der EAWAG gewirkt und grosse Verdienste für unsere Institution, ihr Umfeld und den Umweltschutz erworben.

Hannes Wasmer und sein Wirken an der EAWAG (Foto: EAWAG) Ueli Bundi

Hannes Wasmer kam 1969 an die Abteilung für Müll- z.B. indem er die Abschaffung des Bruttoprinzipes forschung der EAWAG, angestellt vom damaligen Direk- («alle Einnahmen gehen an den Bund») propagierte und tor Otto Jaag. Noch im gleichen Jahr wurde er Leiter schliesslich auch durchsetzte. Bürokratie war ihm immer des an der EAWAG angesiedelten International Reference ein Dorn im Auge und er förderte eine schlanke, kunden- Centre for Waste Management der WHO – der Vorgän- orientierte Verwaltung. Diese wurde im ETH-Bereich gerin des heutigen Prozesses «Sanitation in Developing immer mehr dezentralisiert, so dass die EAWAG dauernd Countries» (SANDEC). 1970 erhielt die EAWAG dann mehr Verwaltungsaufgaben selber ausführen musste. Er einen neuen Direktor – Werner Stumm. Dieser entschied gewann fachkompetente Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit sicherem Instinkt, dass Hannes Wasmer sein Vize- und baute mit diesen zusammen eine gut funktionierende direktor sein sollte. Den Ausschlag für Hannes Wasmer Organisation auf, die vom Personalwesen bis zum Bau- gaben seine Ausbildung als Maschineningenieur an der management sämtliche Logistikbelange umfasste. ETH und als Sanitary Engineer in Berkeley, seine Berufs- erfahrung in der Schweiz und in den USA, aber auch Als Leiter des Beratungswesens hat Hannes Wasmer seine schon damals erkennbaren Managerfähigkeiten. immer eine Philosophie gefördert, die der Zeit weit voraus war. Er trat dafür ein, dass wissenschaftliche Hannes Wasmer ist der EAWAG treu geblieben bis ins Beratung keine Einbahnstrasse von der Forschung zur Frühjahr 2001, als er sich im Alter von 62 Jahren pensio- Praxis bedeutet, sondern aktive Kooperation unter nieren liess. Er erlebte nur noch einen weiteren Direktor, gleichwertigen Partnern. Dabei hat er immer persönlich nämlich ab 1992 Alexander Zehnder. Die EAWAG hat sich dafür gesorgt, dass unsere Dienstleistungen eine hohe in der Zeit von Hannes Wasmer enorm entwickelt und Qualität aufwiesen. Er überprüfte alle Berichte auf fach- gewandelt. Sie hat stark an Ausstrahlung gewonnen – lichen Inhalt und Sprache. Die Stringenz seiner Über- in der internationalen Forschung, in der Ausbildung und prüfungen war legendär und er wurde dafür hoch geach- in der wissenschaftlichen Dienstleistung. Sie ist auch tet. stetig gewachsen und hat sowohl ihre finanziellen Um- sätze wie auch ihren Personalbestand gegenüber 1969 Hannes Wasmer hat selber auch Beratungen durchge- etwa vervierfacht. Es gab aber auch schwierige, gar kriti- führt und Beratungsprojekte geleitet, zumeist grosse und sche Phasen zu überstehen, in denen Hannes Wasmer heikle, so zum Beispiel nach der Brandkatastrophe von als Führungspersönlichkeit gefragt war und sehr wichtige 1986 in Schweizerhalle. Er rief damals sofort eine Task Funktionen erfüllte. Force ins Leben, die vor Ort wissenschaftliche Unter- stützung bot. Das war typisch für ihn – er erkannte, wo Hannes Wasmer hat die Entwicklung der EAWAG als Handeln nötig war, und leitete dieses rasch in die Wege. Vizedirektor und später als Stellvertretender Direktor Die Beratungstätigkeit war für ihn immer auch mit For- massgeblich mitbestimmt – dies unter Wahrnehmung schung und mit Ausweitung des eigenen Horizonts ver- verschiedener Rollen. Als Logistikchef war er für die Ver- bunden. Sein Kompetenzbereich umfasste vieles, erwäh- sorgung der EAWAG mit Geld, Personal, Arbeitsinstru- nen möchte ich die Abfallwirtschaft, das Recycling und menten und Infrastrukturen verantwortlich. In den frühen das Rohstoffmanagement und das Risk Management. Jahren seiner Tätigkeit stand das Finanzmanagement In diesen Gebieten brachte er seine analytischen Fähig- unter den strikten Vorgaben des Bundes im Vordergrund. keiten zum Tragen und er leistete wesentliche konzep- Schon früh setzte er sich für dessen Liberalisierung ein, tionelle Beiträge. Zwischen 1989 und 1990 liess sich 3 Hannes Wasmer für ein Jahr beurlauben, um sich bei der vertrauensvoll und vertrauenswürdig. Sie konnten ihm Zürich-Versicherung im Risk Management weiterzubilden. vertrauen, und er vertraute ihnen voll und ganz. Auf diesem Gebiet hat er sich in den folgenden Jahren zum anerkannten Experten entwickelt. Sein Wissen hat Die EAWAG, ihre Mitarbeitenden und ich selbst, wir alle er in vielen Vorlesungen und Kursen weitergegeben. haben von Hannes Wasmer viel bekommen. Wir haben ihn sehr geschätzt. Er wird als prägende Persönlichkeit Hannes Wasmer war auch Rechtsexperte und Rechtsge- und verlässlicher Freund in unserer Erinnerung bleiben. stalter – sein Interesse und seine Kompetenz für Rechts- fragen waren gross. Er hatte wesentlichen Einfluss auf die Rechtsentwicklung im ETH-Bereich. Die Verordnungen zur EAWAG stammen weitgehend aus seiner Feder. Auch für die Gesetzgebung im Umweltschutz hat er sich stark Hannes Wasmer als Berater engagiert, speziell in den Bereichen Abfallwirtschaft und Umgang mit Störfällen. Alfred Wüest

In den letzten Jahren seines Wirkens hat Hannes Wasmer Hannes Wasmer betreute das Beratungsfenster zu einer noch ein eigenständiges Immobilienwesen für die vier Zeit, als die EAWAG noch ohne PR-Beraterin funktio- Forschungsanstalten des ETH-Bereichs – EMPA, PSI, nieren musste. Auch hatte damals die weltweite Unsitte, WSL und EAWAG – initiiert und gemeinsam mit diesen die Inkompetenz mit durchgestyltem Internetauftritt und den MitarbeiterInnen des BaFA (Bauten Forschungs- und schnittigen Webseiten farbig zu kaschieren, noch anstalten) aufgebaut. Die Oberleitung dieses Baucenters nicht um sich gegriffen. So war für Hannes die externe hat er noch bis zu seinem Tod ausgeübt. Beratung – mehr noch als Forschung und Lehre – das zentrale Vehikel im Umgang mit der Steuern zahlenden In all seinen Engagements hat Hannes Wasmer immer mit Öffentlichkeit und die wichtigste Brücke zur Praxis. Ein Blick auf die Zukunft gedacht und gehandelt und damit klar und verständlich formuliertes, qualitativ überzeugen- die Strategien der EAWAG stark mitgeprägt. Seine Tätig- des und erst noch rechtzeitig ausgeliefertes Gutachten keiten und Wirkungen strahlten aber auch in ein breites betrachtete er daher als die allerbeste Werbung für die Umfeld aus. Er hat grosse Anerkennung erworben bei Institution – eine verspätete und erst noch akademische Partnern und Partnerinnen im ETH-Bereich, in der Bun- Abhandlung war für ihn ein Gräuel. Dafür zu sorgen, desverwaltung, in den Kantonen und in der Wirtschaft. dass nur Produkte der ersten Kategorie entstanden, be- trachtete Hannes als eine seiner wesentlichsten Auf- Ich selber habe von Hannes Wasmer viel profitiert – im gaben: entsprechend war für ihn neben dem Ausarbeiten Fachlichen und im Menschlichen. Ich erfuhr ihn der Verträge und dem internen Aufgleisen natürlich vor • als Menschen mit vorausschauenden, unkonventio- allem die Qualitätskontrolle Chefsache – es verliess kein nellen Ideen, Gutachten das Haus, ohne dass er unter Zuhilfenahme • als Analytiker, der komplexe Zusammenhänge mit des gesunden Menschenverstandes kontrollierte, ob: grosser Schärfe analysierte und gliederte, der immer (1) das Verfasste verständlich war, (2) für ihn als Nicht- das Wesentliche erkannte und sich darauf konzent- Spezialisten die Argumentation Sinn machte und (3) die rierte, Musig anständig daherkam. • als generösen Menschen, der seinen Mitarbeitenden viel Freiheit liess, Eine gute Qualitätskontrolle braucht Zeit: Erkundigte • als Patron, der einen guten Sinn für Gerechtigkeit man sich nach einiger Zeit vorsichtig, wie das Manu- hatte und sich für die Mitarbeitenden der EAWAG ein- skript beim strengen Schiedsrichter wohl angekommen setzte, sei, war es ihm meist sehr unangenehm. Sofort wurde • als Person, der die Sache immer wichtiger war als die die Angelegenheit zur Top-Priorität erklärt und nach zwei eigene Profilierung, Tagen kam das Manuskript tatsächlich mit einer Flut von • als Menschen, der in seinen Äusserungen immer sehr Anmerkungen, Fragen, Umformulierungen und Verbes- zurückhaltend und überlegt war. serungsvorschlägen zurück. Die Rückmeldung endete üblicherweise mit einem sehr grossen Lob, wohlwollender Dabei war Hannes Wasmer eine originelle, markante Per- Aufmunterung, sich den Korrekturen zu stellen, und der sönlichkeit, die immer wieder markige, träfe Kommentare selbstbewussten Feststellung, dass diese Superbüez der abgeben konnte. Damit, mit seiner Menschlichkeit und beste Bericht sei in diesem Fachgebiet und weit über die seinem Einsatz für die EAWAG und ihre Mitarbeitenden Grenzen hinausstrahlen werde: Ja, nur zu schade, dass erwarb er sich viele Sympathien. Gegenüber seinen unser Föderalismus verbiete dieses Dokument in Eng- 4 Freunden, Kolleginnen und Kollegen war Hannes immer lisch zu schreiben. Beratung mit Hannes war jedes Mal von neuem wieder Jedes Jahr Anfang März wurde es schwierig, Hannes ein Erlebnis – seine Art sich lustvoll praktischen Prob- im Büro anzutreffen. Der Engadiner Skimarathon stand lemen zu stellen, hatte etwas sehr Motivierendes –, auch unmittelbar bevor. Jetzt trainierte er täglich von seiner blieb immer etwas Spannung, ob er wohl eine juristische Ferienwohnung in Madulain aus auf der Marathonstrecke. Feinschmeckerei entdecken und sich seinerseits in den Vladimir Krejci erinnert sich an den allerersten gemein- Details verlieren werde? Als prägende Erinnerung bleiben samen Marathon im Jahre 1972. Die beiden hatten viel seine bedingungslose Identifikation mit der «Institution zusammen trainiert und waren natürlich schon einmal EAWAG», die Überzeugung, dass er etwas Nützliches an einem strahlend blauen Wochentag in Einsiedeln oder und Sinnvolles für die Öffentlichkeit getan hat, und, last auf dem Urnerboden anzutreffen, um dann an einem but not least, das wohlwollende Vertrauen, das er den Regenwochenende die liegen gebliebene Arbeit im Büro Projektleitenden entgegenbrachte. nachzuholen.

Am Samstag vor dem grossen Ereignis fuhren sie nach St. Moritz Bad. Nach einem abschliessenden Training erholten sie sich bei einem Glas Veltliner und diskutierten Freizeit mit Hannes Wasmer ausgiebig über das Wetter vom folgenden Tag, die Schneeverhältnisse und natürlich über das richtige Wachs. Rudolf Koblet Sieben Schichten haben sie vor dem Schlafengehen ins- unter Mitarbeit von Hans Bänziger (Guntershausen), gesamt aufgetragen! Da sie nicht wussten, wie lange sie Markus Boller, Brigitte Hauser (Madetswil), Ueli Joss, bis nach Maloja brauchen würden, standen sie um 5 Uhr Vladimir Krejci auf, assen das Langläuferfrühstück mit Haferflocken und Brei und bestiegen den Bus. Schon kurz nach 6 Uhr Neben seiner Arbeit gab es für Hannes Wasmer vor allem waren sie im Startgelände und deponierten ihre Skier in eines, nämlich Sport: Laufen, Langlaufen, Skitouren und der ersten Reihe der Volksläufer. Es war kalt, –14°, und

Bergtouren, Schwimmen, Velofahren und zum Ausgleich der Start war erst um 9 Uhr. Wie bringt man 21⁄2 Stunden aber auch Pistolenschiessen, Fischen und Kochen. Die leicht bekleidet in dieser Kälte durch? Laufen, frieren meisten seiner Outdoor-Aktivitäten hat er aber nicht als und aufwärmen im Hotel! Die Zeit zog sich endlos hin bis exklusive Privatangelegenheit betrachtet, sondern er zum Start. Auf dem Lauf selbst haben sich Hannes und motivierte auch viele seiner Kolleginnen und Kollegen an Vladimir nie gesehen. der EAWAG, ebenfalls dabei mitzutun. In der Folge wurde das Langlaufen für Hannes zu einer Es war vor vielen Jahren, beim Nachmittagstee im Büro eigentlichen Passion. Er lief sogar am Wasalauf in Schwe- von Herrn Stickelberger. Man sprach wieder einmal den mit, am Finlandialauf und an der Marcia Lunga in angeregt über Gott und die Welt. Diesmal kam das Ge- Italien. Aber jedes Jahr am zweiten Märzsonntag war er spräch schliesslich aufs Schwimmen. Dabei zeigte sich, am Engadin-Marathon dabei, sogar in jener Saison, als dass sowohl Hannes als auch Brigitte Hauser, seine damalige Sekretärin, diese nasse Sportart sehr gerne hatten. So ergab sich ganz zwanglos eine Möglichkeit gemeinsamen sportlichen Tuns: Man fuhr einmal in der Woche über Mittag zusammen ins Schwimmbad. Beide absolvierten jeweils ihre Strecken. Für Brigitte war es jeweils ein Kilometer, Hannes ist wohl viel weiter gekom- men. Brigitte erinnert sich noch heute gerne an diese Episode, vor allem an die anschliessenden Gespräche, weit weg vom Büroalltag.

Doch nicht alle Erinnerungen an gemeinsame Schwimm- abenteuer mit Hannes Wasmer sind so harmonisch. Markus Boller in seiner Schnitzelbank zur Verabschiedung von Hannes im Mai 2001: «…Mitarbeiter, fast ein jeden, zum kühlen Tauchgang überreden. Einladung kaum abzuwehren, Zürichsee zu überqueren. Mitschwimmer Boller fast versinken, viele Liter Wasser trinken. Wasmer lieben halt mit Passion

Sport, Ausdauer, Kondition...» (Foto: Skiclub Ebmatingen) 5 er nach dem Kochkurs zu später Stunde vom Velo stürzte höchsten Berg von Afrika und gleichzeitig auch seinen und sich ein Bein brach. eigenen alpinistischen Gipfelpunkt.

War Langlaufen die favorisierte Tätigkeit im Winter, so Hannes Wasmer betrieb nicht nur Bewegungssport. In be- war das Bergsteigen dem Sommer vorbehalten. Auch sinnlicheren Momenten oder nach einem strengen Arbeits- hier teilte Hannes seine Begeisterung für die Berge mit tag zog es ihn zum Greifensee, zu seinem Ruderboot – Kollegen von der EAWAG. Der 3107 m hohe Ruchi liess er ging fischen, ganz allein. Die Fische, die vielleicht an- sich in einem Tag von zu Hause aus besteigen: Im Juni bissen, hat er später selbst zubereitet und filetiert. Beim 1982 fuhr Hannes in dunkler Nacht mit Vladimir Krejci Essen war dann seine Familie wieder mit dabei. und Hansruedi Siegrist nach Linthal, zuhinterst im Glarnerland. Die ersten tausend Höhenmeter haben sie Damit kommen wir zu einem weiteren Hobby von Hannes, bequem mit der Werkbahn der Limmernkraftwerke über- das nichts mit Sport gemein hat, ich meine das Kochen. wunden. Dann ging es in einem Stollen im Berginnern Es begann im Herbst 1975, als der von der Frauenkom- weiter. Erst nachher begann der steile Aufstieg zur mission der Schulpflege Maur organisierte Herrenkoch- Muttseehütte, wo sie auf der Hüttenterrasse frühstück- kurs anfing. Den Teilnehmern gefiel dieses kreative Tun ten. Entlang dem Muttsee, auf dem noch Eisschollen so gut, dass der Kurs immer wieder weitergeführt wurde schwammen, ging es dann zur Westflanke des Ruchi. und schliesslich zur Gründung eines Kochclubs führte. Von Hannes fachgerecht angeseilt, erreichten sie nach Die zahllosen gelernten und ausprobierten Rezepte sind einem letzten Steilstück den Gipfel. Natürlich hatte in dem vierbändigen «Rezeptbuch des Kochclubs zur Hannes eine Flasche Wein im Rucksack auf den Gipfel blauen Kelle» vereinigt, das dank Hannes’ grossem Ein- getragen, die man nun gemeinsam leerte. satz 1997 und 2000 erscheinen konnte.

Hannes bestieg auch Viertausender. Ueli Joss und Hans Hannes Wasmer und ich selbst hatten wenig gemein- Bänziger erzählen von ihrer Besteigung des 4027 m samen Gesprächsstoff. Sein Sport interessierte mich hohen Allalinhornes. Es war im Herbst 1992, wenige kaum und die Musik, die mir am Herzen lag, liess ihn kalt. Monate vor Hans Bänzigers Pensionierung. Man startete So dachte ich wenigstens während fast dreissig Jahren. um die Mittagszeit vom Büro aus und fuhr nach Saas Ich sollte mich täuschen. Es war in der Adventszeit des Fee. Am Abend gab Hannes auf dem Hotelbalkon Instruk- Jahres 1998. Ich wirkte als Geiger bei einem Chorkonzert tionen, wie man das «Gschtältli», d.h. den Klettergürtel, in der Kirche von Uster mit. Eben waren wir mit der Vor- anzieht, die Steigeisen anpasst usw. Der nächste Morgen probe fertig. Da kam doch tatsächlich entschlossenen fing in der Art eines Altherrenausfluges an: per Elektro- Schrittes Hannes auf mich zu, um mir die Hand zu ge- mobil zur Talstation der Felskinn-Bahn, von der Berg- ben. Ich war verblüfft und ehe ich etwas sagen konnte, station weiter mit der «Metro» bis nach Mittel-Allalin auf war er wieder weg. Nach dem Konzert stand er etwas 3454 m Höhe. Erst hier begann der eigentliche Aufstieg, verloren am Fuss der grossen Treppe vor der Kirche, wo mit Steigeisen an den Füssen, von Hannes am Seil ge- er auf seine Frau Katrin wartete. Ein Verwandter von führt. Die gut gespurte Route teilten sie an diesem ihm war Präsident des Chors von heute Abend, und so traumhaft klaren Tag mit vielen weiteren Alpinisten. Auf war er selbstverständlich in dieses Konzert gekommen. dem Gipfel war ein Gedränge und man musste anstehen, bis man das überwältigende Panorama ebenfalls genies- Wenige Tage später, auf der Rückfahrt von einer Sitzung sen durfte. Im Süden zum Greifen nah die Viertausender in Bern, kamen wir wieder zum Thema Musik zurück. Rimpfischhorn und Strahlhorn. Im Nordosten der Alp- Hannes war kürzlich zusammen mit Katrin ins neue Kul- hubel und die Mischabelgruppe. Dahinter rundum Kamm tur- und Kongresszentrum Luzern eingeladen worden um Kamm all die bekannten und weniger bekannten und schwärmte von der tollen Akustik und auch von der Gipfel. Hans Bänziger ist noch heute begeistert – diese Musik, die er gehört hatte, einer spätromantischen Sinfo- Minuten des Staunens und Erlebens sind unvergessen nie mit riesengrossem Orchester. Er war fast ein bisschen und lassen sich nicht in Worte fassen. enttäuscht, aber auch ein bisschen stolz, dass ich diesen Saal noch nicht kannte. Irgendwie hatte ihn die Musik an Begleitet von Bergführern bestieg Hannes Wasmer auch diesem Ort gepackt. schwierigere Berge, so das Dreigestirn des Oberenga- dins: Piz Palü, Piz Bernina und Piz Roseg. In den letzten Diese Episoden und Erinnerungen zeigen uns Hannes Jahren kamen dazu Hochgebirgsskitouren mit dem Ski- Wasmer anders, als wir ihn im täglichen Leben kannten. club Ebmatingen. Zu seinem 50. Geburtstag wünschte er Sie zeigen einen begeisterungsfähigen Menschen, der sich eine Tour auf den Kilimandscharo. Und er hatte seine Liebe zu den Bergen und zu sportlicher Bewegung Glück, es war ihm vergönnt, zusammen mit seiner Frau und zu vielem mehr mit anderen teilen konnte und ihnen 6 Katrin den 5895 m hohen Uhuru Peak zu besteigen, den damit unvergessliche Momente bescherte. (Foto: Yvonne Uhlig) (Foto: Yvonne

Portrait 2001 der EAWAG als Bücher, Buchkapitel, Proceedings oder in nicht refe- rierten Zeitschriften. Ein Mitarbeiter habilitierte sich im Laufe des Jahres an der ETH Zürich. 23 Personen Yvonne Uhlig schlossen an der EAWAG eine Lehre als Chemie- oder Biologielaborant, in der Informatik oder im kaufmänni- Das Bild der EAWAG in der Öffentlichkeit wird durch ihre schen Bereich ab. verschiedensten Aspekte geprägt. Gesellschaftsrelevante Forschungsresultate, neue Denkansätze und für die Praxis taugliche Lösungen sind hierbei genauso wichtig Kläranlage im Kleinformat wie Stellungnahmen zu aktuellen Ereignissen, Reaktionen auf konkrete Anliegen und der persönliche Kontakt mit Anfang Oktober weihte die EAWAG ihre neue Versuchs- den EAWAG-Mitarbeiterinnen und -Mitarbeitern. Die halle in Dübendorf ein. Sie kann mit Containern flexibel folgende Zusammenstellung gibt einen kurzen und selek- eingerichtet werden und besteht aus Materialien, die tiven Überblick über die Aktivitäten und Ereignisse im einfach rezyklierbar sind. In der Halle befindet sich unter Jahr 2001. anderem eine Miniatur-Abwasserreinigungsanlage, die an die Dübendorfer Kanalisation angeschlossen ist. Mit ihr können neue Verfahren in der Abwasserreinigung 44 Diplom- und Doktorarbeiten und getestet werden und sie ersetzt die veraltete Anlage in 335 Publikationen der Tüffenwies in Zürich (Bilder s. S. 65).

Im Jahr 2001 beendeten 34 DiplomandInnen und 10 Dok- torandInnen ihre Arbeit an der EAWAG. Der grösste Teil Fischnetz und Zertifizierung von Ökostrom der Arbeiten wurde gemeinsam mit der ETH Zürich und die restlichen im Austausch mit Schweizer Fachhoch- Rund um den Themenbereich Wasser hielten EAWAG- schulen und Universitäten sowie ausländischen Institutio- Angehörige zahlreiche Vorträge und führten mehr als nen durchgeführt. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter 100 Lehrveranstaltungen überwiegend an den beiden der EAWAG publizierten 168 wissenschaftliche Artikel in ETHs durch. Von den zehn Fachtagungen ist unter ande- referierten Zeitschriften. Weitere 167 Beiträge erschienen rem das dritte Fachseminar des Projektes «Netzwerk 7 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in rund 200 Kommissio- nen und Arbeitsgruppen aktiv. Beispiele sind die «Inter- nationale Arbeitsgemeinschaft Donauforschung» (IDA), das «European Network of Fresh Water Research Organi- sations» (Euraqua) und das «Nationale Programm für die analytische Daueruntersuchung von Fliessgewässern» (NADUF).

POSEIDON und Forschungsschwerpunkt globaler Wandel

Die EAWAG beteiligte sich international an 18 EU- be-

MitarbeiterInnen des Projektes Fischnetz der EAWAG bei der Expo- ziehungsweise COST-Projekten, wobei 4 der Projekte, sition von Forelleneiern in der Venoge (VD). (Foto: Patrick Faller) darunter «POSEIDON» und «APUSS», im Jahr 2001 star- teten. «POSEIDON» geht der Frage nach, mit welchen Methoden der Abwasserreinigung und Trinkwasser- Fischrückgang Schweiz» (Fischnetz) zu erwähnen. 170 aufbereitung Arzneimittel und andere Stoffe effizient aus Vertreterinnen und Vertreter von Fischereiverbänden, dem Wasser eliminiert werden können. Ziel des Projekts Behörden, wissenschaftlichen Institutionen und Industrie «APUSS» ist es, die Infiltration von Abwasser aus lecken informierten sich im Mai 2001 über den Stand des Pro- Kanalisationsleitungen ins Grundwasser zu minimieren. jektes. Weiter fand unter der Leitung der EAWAG das Hier arbeiten Forschungsinstitutionen und Stadtverwal- «First International Symposium on Landscape Dynamics tungen eng zusammen. Der Schweizerische Nationalfonds of Riverine Corridors» statt. An der «2nd International unterstützte 24 EAWAG-Projekte, 8 davon liefen im Jahr Conference on Hydropower as Green Electricity» in Zürich 2001 an. Dabei werden sowohl reine Grundlagenfor- diskutierten Fachleute aus Europa, den USA, Kanada schung wie zum Beispiel die Untersuchung zur Akkumu- und Japan über die Zukunft einer umweltgerechten lation von Spurenmetallen in Algen als auch angewandte Wasserkraftnutzung und die Etablierung international Forschung zum Auftreten von Antibiotika und Antibiotika- vergleichbarer Verfahren zur Zertifizierung von Ökostrom. resistenzen in der aquatischen Umwelt gefördert. Eben- Wissensaustausch und Aufbau eines Arsen-Netzwerkes falls aktiv beteiligt ist die EAWAG am 2001 gestarteten waren Ziel des im Sommer durchgeführten Symposiums Nationalen Forschungsschwerpunkt zum Thema «For- rund um Arsen, an dem 30 Schweizer Fachleute teil- schungspartnerschaften zur Linderung von Syndromen nahmen. des Globalen Wandels». Weiter war die EAWAG in vielen Beratungs- und Auftragsprojekten tätig, die von Ämtern, Gemeinden, Stiftungen und Vertretern der Privatindustrie Zwei Awards und eine Ernennung in Auftrag gegeben wurden. Im Rahmen eines Monito- zum Präsidenten

Die Schweizerische Akademie für Naturwissenschaften (SANW) wählte Prof. Peter Baccini zum Präsidenten und Dr. Urs von Gunten erhielt für seine Publikation «Hydroxyl radical/ozon ratios during ozonation processes» den Harvey Rosen Award von der «International Ozone Asso- ciation». Die «American Benthological Society» zeichnete Prof. James Ward mit dem Award of Excellence aus.

NADUF und Donauforschung

Die Schweizer Alpen sind das Wasserschloss grosser Teile Europas, was zur Weitergabe des Wassers in guter Qualität verpflichtet. Durch Kontakte zu anderen Hoch-

schulen und Organisationen und durch die Beteiligung an BesucherInnen des Infotages 2001 zum Thema «Risikofaktoren im verschiedenen Netzwerken leistet die EAWAG Beiträge Wasser» studieren die aufliegenden Publikationen. (Foto: Mike Frei, 8 zur Lösung der Wasserprobleme. Im Jahr 2001 waren die Zürich) rings zur Sanierung des Baldegger- und des Sempacher- sees untersuchte die EAWAG den Eintrag von Pestiziden in Oberflächengewässer durch unsachgemässen Umgang mit Pestizidbrühen.

Elektrizitätsmarktverordnung und Umweltgifte

Bei zehn Vernehmlassungen des Bundes, z.B. zur «Elekt- rizitätsmarktverordnung» und zur «Änderung der Gewäs- serschutzverordnung bezüglich der Stickstoffelimination in Abwasserreinigungsanlagen» wurde die EAWAG um ihre Einschätzung gebeten. Zirka 150 InteressentInnen, mehrheitlich aus Umwelt-Ingenieurbüros, Ämtern und Bundesrätin Dreifuss umringt von EAWAG-Frauen anlässlich ihres Forschungsinstitutionen, nutzten das praxisorientierte Besuches in Dübendorf. (Foto: Stephan Wey, Zürich) Weiterbildungsangebot der EAWAG (PEAK) und besuch- ten im Laufe des vergangenen Jahres die acht angebote- nen Kurse. PEAK-Schwerpunkt war das Thema Umwelt- Stiftung Science et Cité an zehn Orten in der Schweiz gifte. Behandelt wurden Fragen wie: Was muss bei der durchgeführten Anlasses zur Förderung des Dialogs Einführung neuer chemischer Substanzen beachtet wer- zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit. Die EAWAG den? Wo sind die Grenzen biologischer Mikro-Analytik war mit den Projekten «Solare Wasserdesinfektion» und bei der Überwachung von Spurenstoffen in Gewässern? «NoMix-Toilette» am Festival präsent. Sowohl das visio- Ausserdem veranstaltete die EAWAG im September näre WC, welches der separaten Sammlung von Urin ihren jährlichen Infotag zum Thema «Risikofaktoren im Wasser», der diesmal rund 400 Interessierte anlockte. VertreterInnen der EAWAG und Externe informierten über das Ausmass aktueller Wasserverunreinigungen wie z.B. durch Arsen, hormonaktive Substanzen und Anti- biotika und stellten mögliche Vorsorgemassnahmen und Risikoabschätzungen zur Diskussion.

Bundesrätin Dreifuss und baltische Rektoren

Mehr als 20 kleinere und grössere Besuchergruppen interessierten sich im Laufe des Jahres für die Arbeit der EAWAG und besuchten die Labors in Dübendorf und Kastanienbaum. Dazu zählten neben Bundesrätin Ruth Dreifuss die Rektoren der baltischen Hochschulen, eine Delegation des indischen Umweltministeriums, die «Conférence des Grandes Ecoles de France», das AC- Labor Spiez und verschiedene Schulklassen.

Hannovermesse, Festival des Wissens und Reden über Wasser

An der Hannovermesse stellte die EAWAG am Gemein- schaftsstand des ETH-Bereichs das Projekt «Kupfer in der Umwelt – neue Filter verhindern die Ausbreitung» vor. Dabei konnten eine Reihe interessanter Kontakte geknüpft werden und es wurde auch über den standardi- sierten Bau der Filter diskutiert. Im Mai organisierten die

Zürcher Hochschulen in der Halle des Hauptbahnhofs Wie funktioniert dieses WC? Die NoMix-Toilette am «Festival des das «Festival des Wissens». Es war Teil eines von der Wissens». (Foto: Yvonne Uhlig) 9 Züri-Fest und Nauentreffen

Am Züri-Fest 2001 sammelte die PET-Recycling Schweiz für das EAWAG-Projekt «Solare Wasserdesinfektion» und spendete für jede rezyklierte PET-Flasche einen Rappen. Gleichzeitig konnten sich die Besucherinnen und Besu- cher über das Projekt SODIS und die Wiederverwendung von PET-Flaschen informieren. Mit dem Thema «Leben im Wasser» war die EAWAG am 2. Nauentreffen in Gersau auf der Naue Unterwalden vertreten. Im provisorischen Mikroskopierraum und bei verschiedenen Präsentationen erschloss sich den Besucherinnen und Besuchern die faszinierende Welt des Phyto- und Zooplanktons.

Unerwünschte Stoffe in der Umwelt und «Plocher-Pulver» Piloteinsatz des Kupferfilters in Bern. Sickerstreifen am Gebäude des Bundesamtes für Metrologie und Akkreditierung. (Foto: Michele Steiner) Die Medien interessierten sich im Jahr 2001 vor allem für den Rückgang des Forellenfangertrages in den Schwei- zer Fliessgewässern und seine möglichen Ursachen, dient, wie auch die verblüffend einfache SODIS-Techno- die verschiedenen unerwünschten Stoffe in der Umwelt logie zogen sehr viele Besucherinnen und Besucher an und ihre Herkunft, die NoMix-Toilette sowie den Roten (s. Kapiteltitelfoto S. 7). Diese nutzten die Möglichkeit, Sumpfkrebs. Die Zeitschrift «du» widmete ihre Mai-Num- mit den Forschenden direkt in Kontakt zu kommen und mer dem Thema Wasser und die Sendung «nano» von etwas über die Aktivitäten der EAWAG zu erfahren. Gross 3sat berichtete über Ökostrom aus Wasserkraft, die Ent- war auch das Interesse am vorgestellten Pilotprojekt keimung von Trinkwasser und ein Internationales Hilfs- «Runder Tisch – Reden über Wasser». Dieses ebenfalls projekt für den Ohrid-See, an dem auch die EAWAG von der Stiftung Science et Cité lancierte Projekt setzte beteiligt ist. Daneben war das Klärschlammverbot für die die EAWAG im Jahr 2001 mit zwei weiteren «Runden Bauern Thema bei Radio DRS und das Schweizer Fern- Tischen» fort. Die jeweils zweitägigen Treffen ermöglich- sehen ging der Wirksamkeit des Penac-Pulvers der Firma ten einen interessanten Austausch zwischen zwölf Bür- Plocher (Meersburg, Deutschland) bei der Sanierung von gerinnen und Bürgern und ebenso vielen Vertreterinnen Seen nach. Die EAWAG hatte das Pulver im Auftrag der und Vertretern der EAWAG. Als erstes Resultat dieser Greifenseestiftung im Jahr 2001 überprüft und konnte Treffen haben sich die Bürgerinnen und Bürger an der keine Wirksamkeit nachweisen (s. auch S. 27). Mehrjahresplanung 2004 bis 2007 der EAWAG beteiligt, wo sie für einen offeneren und aktiveren Dialog mit der Öffentlichkeit plädierten.

Was kreucht und fleucht im Wassertropfen? BesucherInnen der 10 EAWAG-Naue am 2. Nauentreffen in Gersau. (Foto: Daniel Steiner) (Foto: Nguyen Viet Thanh, Hanoi)

LEITARTIKEL von 10 µg Arsen pro Liter. Massnahmen zur Entfernung von Arsen sind kostspielig und stellen daher für Entwick- lungsländer ein grosses Problem dar. Die EAWAG ist auf Arsen, eine neue Heraus- verschiedenen Ebenen bei der Erforschung und Umset- forderung für Wasserfachleute zung von angepassten Problemlösungen in Bangladesch und Vietnam tätig. Massnahmen zur Lösung des Arsen- problems umfassen die Entwicklung von kostengünstigen Nachweismethoden und Verfahren zur Arsenentfernung, Michael Berg, Stephan Hug, Jürg Zobrist aber auch die Information von Fachleuten und Beratung der politischen Instanzen. Arsen ist in mehreren Ländern die wichtigste chemische Verunreinigung im Grund- und Trinkwasser geworden. In letzter Zeit haben Nachrichten über arsenhaltiges In der Schweiz sind nur wenige, regional stark begrenzte Trinkwasser weltweit für Schlagzeilen gesorgt. Es ge- Gebiete mit arsenhaltigem Wasser anzutreffen. Beson- nügen bereits chronische Belastungen von 50 µg Arsen ders betroffen ist hingegen das Bengal-Delta in Bangla- pro Liter, um nach 10–15 Jahren Gesundheitsprobleme desch und Indien, wo 35 Mio. Menschen bereits seit auszulösen. Für den Krankheitsverlauf spielen die Ex- 20–30 Jahren arsenhaltiges Wasser konsumieren und positionszeit und damit auch die im Körper angereicherte heute 1 Mio. Menschen an chronischer Arsenvergiftung Arsenmenge eine wichtige Rolle. Als erstes Krankheits- leiden. In Vietnam hat die EAWAG kürzlich ein weiteres symptom verändert sich die Hautpigmentierung, was Gebiet mit stark arsenbelastetem Grundwasser identi- später bis zum Hautkrebs und zu der für die chronische fiziert. Es handelt sich dabei um das 11 000 km2 grosse Arsenvergiftung typischen «blackfoot disease» führen Delta des Roten Flusses, in dem auch die vietnamesi- kann. Später kommen Herz- und Nervenprobleme hinzu sche Hauptstadt Hanoi liegt. Im Extremfall ist in Vietnam und nach 15–30 Jahren ist die Wahrscheinlichkeit die Belastung bis zu 300-mal höher als der von der Welt- sehr hoch, dass sich Lungen-, Nieren- oder Blasenkrebs gesundheitsorganisation (WHO) empfohlene Richtwert entwickelt. 11 USA West-Bengalen Bangladesch 0,4 n 10 Mio. 3,7n 1 Mio. 1,0 n 50 Mio. Mongolei Ungarn 1,8 a 300 000 1,0 m 25 000 Taiwan 0,6 n? 20 000

Nepal Ghana Vietnam 0,14 n 20 000 3,0 n 11 Mio.?

Pakistan Laos Mexiko 9,0 m 500 000 Thailand Sumatra Kambodscha

Chile Argentinien 1,3 n 20 000 1,0 n 500 000

Abbildung 1: Gebiete mit erhöhten Arsenkonzentrationen. Links in den Kästchen steht jeweils die maximal gefundene Arsenkonzentration in mg/l, der nachfolgende Buchstabe zeigt das Umfeld der Quelle (n = natürlich, m = Minenabfälle, a = anthropogen), die Zahl rechts gibt die Anzahl der betroffenen Menschen an.

Die Europäische Union erlaubt eine maximale Arsen- wasser ein. Dort wird es in ländlichen Haushalten mit konzentration von 10 µg/l und die Weltgesundheits- kleinen Handpumpen gefördert (Abbildung 2) und ohne organisation (WHO) empfiehlt den gleichen Wert als weitere Aufbereitung als Trinkwasser konsumiert. Positiv Richtlinie. Dagegen gilt in vielen Entwicklungsländern, aber auch noch in der Schweiz und in den USA ein Arsengrenzwert von 50 µg/l. Zurzeit laufen in den USA Bestrebungen, den Grenzwert in naher Zukunft auf 5–10 µg/l herabzusetzen.

Arsen – ein globales Problem

Gebiete mit arsenhaltigem Trinkwasser sind rund um den Globus zu finden (Abbildung 1): Am bekanntesten sind Regionen in Taiwan, Chile, Argentinien, Mexiko, Ghana, Ungarn, der Mongolei, Indien und Bangladesch [1]. Be- troffen sind aber auch grössere Gebiete in den USA. Wenig oder noch gar nicht untersuchte Verdachtsflächen befinden sich in Nepal, Pakistan, Thailand, Laos, Kam- bodscha und Sumatra. Die Ursache der Arsenproblema- tik wurde erst in den letzten Jahren erkannt. Es ist daher nicht erstaunlich, dass Arsen im Grundwasser vielerorts noch gar nie analysiert wurde. Aufgrund der weltweiten Sensibilisierung beginnt man nun in vielen Ländern, ver- dächtige Gebiete zu untersuchen. Gemäss Schätzungen ist heute die Gesundheit von mehr als 100 Mio. Men- schen durch arsenhaltiges Trinkwasser bedroht.

Zur Bekämpfung von ernsthaften Infektionskrankheiten, Abbildung 2: In Bangladesch und Vietnam stellt arsenhaltiges die durch verunreinigtes Trinkwasser verursacht werden, Grundwasser, das mittels einfacher Handpumpen gefördert wird, führte man in Entwicklungsländern vor 20–25 Jahren ein grosses Gesundheitsrisiko dar. Szene aus einem ländlichen 12 nach Möglichkeit die Nutzung von keimarmem Grund- Privathaushalt in Vietnam. (Foto: Nguyen Viet Thanh, Hanoi) ist, dass Infektionskrankheiten und damit auch die Kin- dersterblichkeit seither stark zurückgegangen sind. Allerdings wurde nicht erkannt, dass das Wasser stark arsenhaltig sein kann. Erst als im Bengal-Delta ab 1989 zunehmend Fälle von chronischer Arsenvergiftung diag- nostiziert wurden, erkannte man, dass die Ursache im arsenverseuchten Grundwasser liegt. In Bangladesch leiden heute bereits mehr als 1 Mio. Menschen an chro- nischen, von Arsen verursachten Gesundheitsproblemen, Tendenz steigend. Die erste systematisch durchgeführte Studie zur Grundwasserqualität in Bangladesch zeigte, dass 25% der Bewohner Wasser mit Arsenkonzentratio- nen von mehr als 50 µg/l konsumieren [2].

Transfer von Arsen in die Umwelt

Arsenhaltige Mineralien in oberflächennahen Zonen führen durch Verwitterung und Erosion zu einem bedeutenden Eintrag in die Umwelt. Dabei reichert sich Arsen ent- As ( g/l) weder in Böden und Sedimenten an, oder es kann im <50 Wasser gelöst werden. Der Transport über mehrere 50–200 hundert Kilometer erfolgt entweder durch Flüsse oder >200 150 km Gletscher. Liegen die Mineralien in grösseren Tiefen, Abbildung 3: Stark vereinfachte Karte der Arsenkonzentrationen in wird Arsen oft durch Thermalquellen an die Oberfläche Bangladesch. Die Messungen stammen von der Nationalen Hydro- gebracht. geologischen Studie des DPHE/BGS [2].

Das durch Verwitterung freigesetzte Arsen ist in der Regel durch Adsorption an Eisen- oder Aluminiumhydroxide voll anerkannt. Abbildung 3 veranschaulicht die gross- und an Tonminerale gebunden und wird bevorzugt in flächige Arsenkontamination des Grundwassers in Bang- Sedimenten von Flussdeltas abgelagert. Arsen bleibt im ladesch [2]. Trotz nationaler und internationaler Anstren- Sediment gebunden und beeinflusst die Grundwasser- gungen hat sich die Situation nicht wesentlich gebessert. qualität kaum, wenn das Wasser sauerstoffhaltig ist. Von inzwischen 6–11 Mio. Grundwasserbrunnen bleiben Werden die Sedimente hingegen durch mikrobielle Akti- über 95% ungeprüft und viele Analysen mit einfachen vität anaerob, lösen sich dabei die arsenhaltigen Eisen- Feldmethoden sind ungenau. Eine verlässliche Analyse (hydr)oxidpartikel auf und das Arsen wird erneut frei- aller Wasserfassungen bleibt daher die höchste Priorität. gesetzt [3]. Dieser Vorgang findet auch im Bengal-Delta In den letzten Jahren wurden etwa ein Dutzend einfache statt, das von den Flüssen Ganges und Brahmaputra Arsenentfernungsverfahren entwickelt, aber aufgrund gebildet wird, und er ist die Ursache der Arsenbelastung der sehr variierenden Bedingungen gestaltet sich deren der im Delta liegenden Länder Bangladesch und West- Evaluation und Einführung als sehr schwierig. Nur ein Bengalen (indischer Bundesstaat) [4]. kleiner Prozentsatz der Menschen in den gefährdeten Regionen hat heute Zugang zu sicherem Wasser. In einem Bulletin der WHO wird die Arsenverschmutzung Worst Case: Bengal-Delta des Grundwassers in Bangladesch als «grösste Massen- vergiftung in der Geschichte der Menschheit» bezeich- In Bangladesch beziehen heute über 90% der Bevölke- net. rung das Trinkwasser aus Grundwasser. Im Rahmen der internationalen Trinkwasserdekade (1980–90) wurden rund 3 Mio. Grundwasserfassungen gebohrt. Die Durch- Neuster Brennpunkt: fall- und Choleraerkrankungen, verursacht durch ver- Delta des Roten Flusses in Vietnam keimtes Oberflächenwasser, konnten dadurch drastisch reduziert werden. Dieser Erfolg wird aber nun durch die Da das Delta des Roten Flusses im Norden von Vietnam Arsenkrise überschattet. Erste Vergiftungsfälle traten ähnliche geologische und hydrogeologische Eigen- bereits 1987–92 auf, offiziell wurde das Problem aber schaften wie das Bengal-Delta aufweist, vermutete die erst nach einer internationalen Konferenz in Dhaka 1998 EAWAG auch in dieser Region eine erhöhte Arsenbelas- 13 tung des Grundwassers. Im Rahmen einer langfristigen Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung [5–7] be- Forschungszusammenarbeit der EAWAG mit der Viet- stätigen unsere Vermutung, dass im 11 000 km2 grossen namesischen Nationalen Universität, die von der schwei- Delta des Roten Flusses 11 Mio. Menschen dem Risiko zerischen Direktion für Entwicklung und Zusammenarbeit einer chronischen Arsenvergiftung ausgesetzt sind. Aller- (DEZA) finanziert wird, wurden deshalb 1998 erstmals dings sind bisher noch keine Krankheitssymptome diag- Grundwasserproben aus Hanoi durch die EAWAG unter- nostiziert worden. Ein Grund dafür könnte die Tatsache sucht. Aufgrund der positiven Befunde führte die EAWAG sein, dass arsenbelastetes Grundwasser in Vietnam erst von April 1999 bis Juli 2000 mehrere systematische seit 7–8 Jahren als Trinkwasser genutzt wird. Gemäss Messkampagnen durch [5, 6]. Erfahrungswerten kann es aber bis zu 10 Jahre dauern, bis sich erste Symptome einer Arsenvergiftung mani- Abbildung 4 zeigt die Ergebnisse der Messkampagne festieren. Möglicherweise hat auch die im Vergleich zu vom September 1999. Bei den 68 Grundwasserschöpf- Bangladesch wesentlich bessere allgemeine Ernährungs- stellen von zufällig ausgewählten Privathaushalten in vier situation der vietnamesischen Bevölkerung einen ver- ländlichen Distrikten rund um Hanoi überschritten 50% zögernden Einfluss auf den Krankheitsausbruch. In naher der Proben den vietnamesischen Grenzwert von 50 µg Zukunft muss jedoch trotzdem mit einer nicht zu unter- Arsen pro Liter, wobei der Mittelwert aller Proben bei schätzenden Zahl von Krankheitsfällen gerechnet werden. 159 µg/l lag. Spitzenwerte von 3000 µg Arsen pro Liter wurden im südlich von Hanoi gemessen. Dort ist die Situation besonders Besorgnis erregend: bei einem Mit- Ist Schweizer Trinkwasser auch belastet? telwert von 432 µg/l hatten 90% der untersuchten Pro- ben Konzentrationen von 51–3000 µg/l. In der Schweiz sind die Gebiete mit erhöhten natürlichen Arsengehalten einmal in der Nordschweiz mit ihren Auch das Grundwasser, das in der Stadt Hanoi für die zahlreichen arsenhaltigen Thermal- und Mineralquellen Trinkwasseraufbereitung gefördert wird, ist arsenhaltig und im Jura mit seinen eisenhaltigen Kalken und Tonen und weist Konzentrationen von bis zu 430 µg/l auf. Wäh- (Abbildung 5) [8]. Die stärker belasteten Gebiete liegen rend der Aufbereitung wird Arsen zwar teilweise eliminiert, jedoch in den Schweizer Alpen, wo schwefel- und arsen- bei vier Wasserwerken blieben die Arsenkonzentrationen reiche Erzlagerstätten und arsenhaltige kristalline Silikat- mit rund 90 µg/l dennoch deutlich über dem Trinkwasser- gesteine auftreten. Die zahlreichen kleinen Erzlager- grenzwert [5]. stätten, welche früher oft in kleinen Minen ausgebeutet

E 105°50' E 106°00' China

Vietnam

Hanoi 10' ° A N 21 Laos Golf von Tonkin

Thailand B

Arsen ( g/l) C <10 Abbildung 4: Arsengehalte in 10–50 Grundwasserproben aus 00' ° 50 –150 Hanoi und Umgebung. In vier

150 – 300 N 21 ländlichen Distrikten wurden 68 Proben von zufällig aus- > 300 gewählten Haushalten analy- siert. In der Stadt Hanoi D Stadt Hanoi wurde rohes Grundwasser und aufbereitetes Trinkwasser Trinkwasserwerke Hanoi der 8 grössten Trinkwasser- rohes Grundwasser 10 km werke untersucht [5]. Mess- 14 aufbereitetes Wasser kampagne: September 1999. Basel Arsensulfid-Erze: max. 800 g/kg

Zürich As-haltige Eisenerze: Delémont 40 – 500 mg/kg

As- und Fe-haltige Jurakalke und Böden: >20 mg/kg, max.150 mg/kg Bern Chur As-haltige Kristallingesteine und Moränen/Böden: max. 800 mg/kg

Lausanne Grundwasser mit erhöhtem As (>10 g/l): max. 300 g/l

Thermal- und Mineralquellen: Genf Sitten max. 3000 g/l Lugano Bekannte Altlasten mit erhöhtem As im Boden und Sickerwasser 100 km

Abbildung 5: Gebiete in der Schweiz mit erhöhten Arsengehalten. Erhöhte Werte im Grundwasser finden sich vor allem im Wallis, Tessin und in Graubünden.

wurden, erzeugen vor allem eine lokale Belastung der Goms. Arsenanalysen von Trinkwasser liegen jedoch erst Umwelt. Ein höheres Gefährdungspotenzial findet sich seit 1999 vor. Hier konsumieren ca. 14 000 Personen ein in Gebieten, wo kristalline Gesteine mit erhöhten Arsen- Trinkwasser, das zwischen 12 und 50 µg/l As enthält [13]. gehalten grossflächig, d.h. über mehrere 100 km2, auf- treten wie in den Kantonen Wallis, Tessin und Grau- bünden. Risiken und mögliche Massnahmen in der Schweiz Im Tessin sind ab 1992 die Auswirkungen lokaler Arsen- vorkommen auf die Umwelt untersucht worden [9]. Die Obwohl noch nicht von allen Gebieten Detailuntersuchun- Überprüfung der öffentlichen Tessiner Trinkwasserversor- gen vorliegen, kann davon ausgegangen werden, dass gungen von 1986 zeigte, dass Wasser mit einer Arsen- die durch Arsen verursachten Gesundheitsrisiken vor belastung von mehr als 10 µg/l sich im Sottoceneri findet. allem durch den Konsum von Trinkwasser mit erhöhten In etwa einem Dutzend Gemeinden mit insgesamt 5000 Arsengehalten bedingt sein werden. Dort, wo der heute Einwohnern waren die Arsengehalte zwischen 11 und gültige Grenzwert von 50 µg/l überschritten wurde, haben 50 µg/l. In einer Probe lag der Wert um 80 µg/l [10]. Als die Gemeinden meist sofort gehandelt, indem sie die Quelle für das im Wasser gefundene Arsen kommen hier betroffenen Wasserfassungen stillgelegt oder das abge- die oft stark arsenhaltigen Moränen, Flusssedimente so- gebene Trinkwasser mit arsenfreien Quellwässern ver- wie Böden und weniger die arsenhaltigen Erzlagerstätten dünnt haben. Längerfristig müssen jedoch an manchen in den betroffenen Einzugsgebieten in Frage. Alarmiert Orten noch definitive Lösungen gefunden werden, um durch die Resultate im Tessin, wurden 1998 auch die genügend arsenarmes Wasser für die nächsten 20–30 öffentlichen Trinkwasserversorgungen in Graubünden Jahre zu garantieren. untersucht. Bei 312 Proben lag der Gehalt unter 10 µg/l, 21 Proben wiesen Werte zwischen 10 und 50 µg/l auf Die geeigneten Lösungen und die dazu nötigen Investi- und bei 3 Proben wurde der aktuelle schweizerische tionen hängen nicht zuletzt von der Entscheidung ab, ob Grenzwert von 50 µg/l überschritten, wobei der Maximal- der aktuelle Schweizer Arsengrenzwert für Trinkwasser wert bei 170 µg/l lag [11]. Betroffen sind vor allem das von 50 µg/l auf den von der Weltgesundheitsorganisation Puschlav und zwei Einzelquellen im Oberengadin. (WHO) empfohlenen und in der Europäischen Union bereits praktizierten Grenzwert von 10 µg/l gesenkt wird. Für das Wallis waren arsenhaltige Erzlager und Sedimente seit längerem bekannt [12], vor allem aus der Gegend Für Böden existiert zurzeit noch kein Arsengrenzwert in von Martigny, dem Nikolaital, dem Lötschental und dem der Schweiz. Ausserhalb der hier beschriebenen belaste- 15 ten Gebiete liegen die Werte für Landwirtschaftsböden meist unter 10 mg Arsen pro kg Boden [9] und auch bis- her untersuchte Altlastengebiete enthalten oft weniger Arsen als natürlich kontaminierte Gebiete.

Lösungsansätze für Entwicklungsländer

In Entwicklungsländern müssen Massnahmen zur Lösung O des Arsenproblems auf mehreren Ebenen angreifen, 2 denn es sind sowohl Millionen von Haushalten betroffen, Fe(III)Cit OGA 5–20 mg Fe(II)/l · – <0,5 mg Fe(II)/l die ihr Trinkwasser aus privaten Brunnen fördern, als O2 As(III) 50–250 g As/l +Fe(II) <50 g As/l auch kommunale Wasserversorger. Dabei geht es einer-

seits darum, geeignete Technologien für den Nachweis 4–8 Tropfen Fe(II) H2O2 und die Arsenentfernung zu entwickeln, und andererseits (100–200 l) Zitronensaft/l As(V) Fe(III) um eine gezielte Informationspolitik. In diesem Sinne engagiert sich die EAWAG im Rahmen des übergeord- neten Projekts «Nachhaltige Wasserwirtschaft in arsen- Fe(III)(OH)3 belasteten Gebieten Asiens», das sie gemeinsam mit der SORAS Alliance for Global Sustainability finanziert. Fe (III)(OH)3 As(V)

Abbildung 6: Schematische Darstellung des SORAS-Verfahrens. Bereits seit einigen Jahren suchen verschiedene inter- As(III) wird zu As(V) oxidiert und setzt sich gebunden an braune nationale Forschergruppen nach kostengünstigen und Eisenhydroxid-Flocken ab. OGA (3-Oxo-glutarsäure) ist das Oxida- einfachen Verfahren zur Entfernung von Arsen aus Trink- tionsprodukt von Zitrat. wasser.

Anwendung in Bangladesch SORAS (Solare Oxidation und Entfernung von Arsen) Es hat sich gezeigt, dass Silikat, Phosphat und Mangan alle einen leicht negativen Einfluss auf die Arsenentfernung Vor zwei Jahren wurde an der EAWAG eine einfache haben und insgesamt zu einer Effizienzverminderung von Methode zur Entfernung von Arsen entwickelt, die mit bis zu 30% führen können. In Feldversuchen nahm die Sonnenlicht und dem natürlich im Wasser vorhandenen Effizienz der Arsenentfernung von 5–8 mg Eisen pro Liter Eisen arbeitet [1, 14]. Eisenhaltiges Grundwasser wird Wasser stark zu, was in Abbildung 7 gezeigt ist. Wenn innerhalb einer Stunde nach dem Pumpen braun und nötig, kann der Eisengehalt um ca. 3 mg/l erhöht wer- trübe, da sich durch Luftoxidation von zweiwertigem zum dreiwertigen Eisen braune Eisenhydroxid-Flocken bilden, 100 die sich langsam absetzen. Da Eisenhydroxid Arsen ad- 282 sorbiert, kann dadurch das Arsen entfernt werden. Das 90 256 As(III) muss aber zuerst zum besser adsorbierenden As(V) 363 220 265 oxidiert werden. Im SORAS-Verfahren (Solar Oxidation 80 4 375 192 and Removal of Arsenic) werden PET-Flaschen zu ⁄5 mit 70 256 Wasser gefüllt und pro Liter 4–8 Tropfen Zitronensaft zugesetzt. Zusammen mit der verbleibenden Luft wird 60 1020 265 1020 das Wasser stark geschüttelt und die Flaschen werden 787 50 873 407 anschliessend für einige Stunden dem Sonnenlicht aus- 407 gesetzt. UVA-Licht produziert mit den Eisenzitratkom- 40 filtriert

Effizienz der Arsenentfernung Effizienz [%] 375 plexen oxidierende Verbindungen wie z.B. Wasserstoff- 30 unfiltriert peroxid (H2O2), das mit Fe(II) das As(III) zu As(V) oxidiert. 20 Nach der Belichtung werden die Flaschen über Nacht 0246810121416

aufrecht gestellt, so dass am nächsten Morgen das klare Fe(tot) [mg/l] Wasser über dem abgesetzten Eisenhydroxid abdekan- Abbildung 7: Die Effizienz der Arsenentfernung mit SORAS in Feld- tiert oder durch ein feines Stofftuch filtriert werden kann. versuchen nimmt mit dem Eisengehalt des Wassers zu. Die Zahlen Die Funktionsweise von SORAS ist schematisch in Ab- bei den Symbolen geben den Arsengehalt des unbehandelten 16 bildung 6 dargestellt. Wassers an (in µg/l). den, indem man den frischen Zitronensaft vor Gebrauch die Vorteile von SORAS und des 3-Kolshi-Verfahrens 2–3 Stunden lang mit Eisenspänen reagieren lässt und kombinieren sollen. dann 8–10 Tropfen pro Liter Wasser zusetzt.

Nach dem Datensatz des British Geological Survey [2] Millionen von Brunnen müssen analysiert werden liegt das ideale Einsatzgebiet von SORAS südöstlich von Dhaka. Dort haben 49% der Brunnen mit zu viel Arsen Ein weiteres Problem stellen die derzeit verfügbaren über 5 mg Fe/l und 27% gar über 8 mg Fe/l. Was heisst Arsenmessmethoden dar. In Bangladesch beispielsweise das nun für die betroffene Bevölkerung? Da Analysen müssen aufgrund der lokal stark variierenden Arsenkon- meist fehlen, kennen die meisten Menschen den Arsen- zentrationen mehr als 9 Mio. Brunnen analysiert werden, gehalt ihres Wassers nicht. Wird das Wasser braun, kann was die Kapazitäten der klassischen instrumentellen SORAS den Arsengehalt um einen Faktor 3–5 reduzieren. Arsenanalytik aus logistischen Gründen übersteigt. Feld- 82% der Brunnen mit über 5 mg Fe/l haben auch mehr test-Kits, die Arsen mit einer nasschemischen Methode als 50 µg/l Arsen. Unter anderen Verfahren, die im besten nachweisen, haben sich bisher in der Praxis nicht zufrie- Falle das Arsen unter 50 µg/l reduzieren, ist das in Indien den stellend bewährt. An der EAWAG wird daher an der und Bangladesch entwickelte 3-Kolshi-(3-Behälter-)Ver- Entwicklung eines einfach zu handhabenden Biosensors fahren hervorzuheben. Das Wasser wird hier zuerst durch zur quantitativen Arsenbestimmung gearbeitet [15]. Sand mit Eisenspänen, dann durch Sand mit Holzkohle filtriert und im dritten Behälter aufgefangen. Diese und ähnliche Methoden erfordern den Aufbau von Sandfiltern Politische und ethische Verantwortung der und es besteht die Gefahr der Kontaminierung mit patho- Wissenschaft genen Keimen. Wenn zudem die nötigen Materialien nicht vorhanden sind, bietet sich SORAS als vorläufige Alter- Der British Geological Survey (BGS) führte 1992 in Bang- native an. Wir arbeiten nun neben der Optimierung von ladesch eine Kleinstudie über die Grundwasserqualität SORAS auch an der Entwicklung von Verfahren, welche durch. Im Grundwasser wurden dabei etliche Schwer-

Abbildung 8: Folgende Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind an der EAWAG an Projekten zum Thema Arsen beteiligt (von links nach rechts): Urs von Gunten, Caroline Stengel, Andreas Voegelin, David Kistler, Thomas Ruettimann, Michael Berg, Olivier Leupin, Jürg Zobrist, Jan Roelof van der Meer, Stephan Hug. Nicht auf dem Bild: Daniel Fabian, Gabriela Friedl, Walter Giger, Beat Müller, Roland Schertenleib, Martin Wegelin, Bern- hard Wehrli. (Foto: Raoul Schaffner) 17 metalle untersucht. Arsen wurde allerdings nicht ana- Literatur lysiert, da es zu diesem Zeitpunkt in der internationalen [1] Hug S., Wegelin M., Gechter D., Canonica L. (2000): Nutzung von Literatur keine Hinweise auf die heute bekannten gross- arsenhaltigem Grundwasser – katastrophale Folgen für Bangladesh. EAWAG news 49d, 18–20. flächigen Arsenverunreinigungen im Bengal-Delta gab. [2] Kinniburgh D.G., Smedley P.L., Eds. (2001): Arsenic contamination of Lediglich einige lokal tätige Wissenschafter wussten von groundwater in Bangladesh, Vol 1: Summary. Bangladesh Department den ersten Vergiftungsfällen. Ab 1993 häuften sich die for Public Health Engineering and British Geological Survey. Keyworth, Meldungen von zu hohen Arsenkonzentrationen in ver- UK. http://www.bgs.ac.uk/arsenic schiedenen Gebieten von Bangladesch. Aber erst die [3] Zobrist J., Dowdle P.R., Davis J.A., Oremland R.S. (2000): Mobilization vom BGS 1998–2000 professionell durchgeführte hydro- of arsenite by dissimilatory reduction of adsorbed arsenate. Environ. geologische Studie [2] gab ein klares Bild über das Aus- Sci. Technol. 34, 4747–4753. [4] Nickson R., McArthur J., Burgess W., Ahmed K.M., Ravenscroft P., mass der Arsenproblematik (Abbildung 3). Diese Studie Rahman M. (1998): Arsenic poisoning of Bangladesh groundwater. dient heute als Grundlage für die Einleitung von Mass- Nature 395, 338. nahmen. [5] Berg M., Tran H.C., Nguyen T.C., Pham H.V., Schertenleib R., Giger W. (2001): Arsenic contamination of groundwater and drinking water in Unter der Führung einer international tätigen Anwalts- Vietnam: a human health threat. Environ. Sci. Technol. 35, 2621–2626. kanzlei bereiten jedoch einige tausend Bewohner in Bang- [6] Berg M. (2002): Arsen im Trinkwasser – neuer Brennpunkt Vietnam. EAWAG news 53d, 12–14. ladesch eine Sammelklage gegen den BGS vor. Nach [7] Giger W., Berg M. (2001): Arsenhaltiges Grundwasser in Hanoi – ihrer Meinung hat es der BGS in der Studie von 1992 ver- Schweizerisch-vietnamesische Forschungspartnerschaft. Neue säumt, das Arsenproblem zu erkennen und somit «Alarm Zürcher Ztg., Forschung und Technik, 22.8., S. 56. zu schlagen». Deshalb sei der BGS für das Leiden der [8] Pfeifer H.-R., Zobrist J. (2002): Arsen im Trinkwasser – auch ein durch Arsenvergiftung betroffenen Bevölkerung in Bang- Schweizer Problem? EAWAG news 53d, 15–17. ladesch mitverantwortlich. Ob gerechtfertigt oder nicht, [9] Pfeifer H.-R., Derron M.-H., Rey D., Schlegel C., Atteia O., Dalla Piazza R., Dubois J.-O., Mandia Y. (2000): Natural trace element input diese Sammelklage zeigt, dass wir als Wissenschafter into the soil-sediment-water-plant system: examples of background auch eine ethische und politische Verantwortung wahrzu- and contaminated situations in Switzerland, Eastern France and nehmen haben. Bei gesundheits- oder umweltbedrohen- Northern Italy. In: «Trace elements – their distribution and effects in den Befunden müssen die Resultate mit Nachdruck bei the environment», B. Markert, K. Friese (Eds.). Elsevier, Amsterdam, den zuständigen Stellen kommuniziert werden. 33–86. [10] Jäggli M. (1997): Rapporto d’esercizio 1997. Laboratorio cantonale del Ticino, 45–51. In Vietnam engagiert sich die EAWAG aktiv vor Ort, berät [11] Angaben Kantonales Laboratorium Graubünden. die zuständigen Regierungsstellen auf wissenschaftlich- [12] Pfeifer H.-R., Hansen J., Hunziker J., Rey D., Schafer M., Sernells V. technischer Ebene und sucht den Dialog mit Fachleuten (1996): Arsenic in Swiss soils and waters and their relation to rock von anderen Forschungs- und Entwicklungsorganisatio- composition and mining activity. In: «Contaminated soils: 3rd Internat. nen. Conf. Biogeochemistry of trace elements», R. Prost (Ed.). Paris. Collo- que 85, INRA ed., Paris. Weiterführende Informationen zu den EAWAG-Aktivitäten [13] Laboratoire cantonal du Valais, Rapport annuel 1999, 22–25. [14] Hug S.J., Canonica L., Wegelin M., Gechter D., von Gunten U. (2001): im Spannungsfeld der weltweiten Arsenproblematik sind Solar oxidation and removal of arsenic at circumneutral pH in iron unter www.eawag.ch/arsen verfügbar. containing waters. Environ. Sci. Technol. 35, 2114–2121. [15] Baumann B. (2001): Einfach und schnell: Bakteriensuspension warnt vor Arsen. Chem. Rdsch., 54, 22.6., 16.

18 (Foto: Yvonne Uhlig) (Foto: Yvonne

KURZBEITRÄGE AUS DEN TÄTIGKEITS- reinigungen aus dem Abwasser. Die Sammlung von gering BEREICHEN DER EAWAG verdünntem Urin erfolgt in NoMix-Toiletten und wasser- losen Urinalen. Beide Systeme sind aber anfällig für Ver- stopfungen. Wir analysierten die Feststoffe, die in einer an der EAWAG installierten NoMix-Toilette zu Verstopfun- Umwelttechnologie gen führten. Sie bestehen aus anorganischen Fällungs- produkten. Solche Verstopfungen lassen sich häufig nur unter Einsatz von Chemikalien wie starken Säuren be- Ausfällung in urinseparierenden Systemen seitigen.

Kai M. Udert, Tove A. Larsen, Willi Gujer Weil das Verstopfen der Leitungen ein wesentliches Prob- lem von urinseparierenden Toiletten darstellt, haben wir Anorganische Fällungsprodukte blockieren häufig die die Zusammensetzung und die Ursachen der Ausfällun- Leitungen von urinseparierenden Toiletten. Auslöser der gen näher untersucht. Wir analysierten Fällungsprodukte Ausfällungen ist der Harnstoffabbau durch Bakterien. aus einem NoMix-System, mehreren wasserlosen Urina- Die Menge und die Zusammensetzung der Fällungs- len und einem herkömmlichen Urinal. Röntgendiffrakto- produkte werden hingegen durch das Spülwasser be- metrische Analysen ergaben, dass Struvit, Apatit und stimmt. Die Ausfällungen zu verhindern ist schwierig, Calcit die Hauptbestandteile der Fällungsprodukte waren. doch können konstruktive Massnahmen die Gefahr von Allen drei Mineralien ist gemeinsam, dass sie unter basi- Verstopfungen vermindern. schen Bedingungen ausfallen. Frischer Urin ist hingegen neutral bis leicht sauer. Die notwendige pH-Verschiebung Im Querprojekt NOVAQUATIS untersuchen wir, ob die wird durch den Abbau von Harnstoff verursacht (Abbil- getrennte Sammlung von Urin eine gangbare Alternative dung). Harnstoff ist die mengenmässig wichtigste Stick- zur heutigen Abwasserentsorgung ist. Wir gehen davon stoffkomponente des Urins. In sterilen Systemen hydroly- aus, dass die Urinseparierung eine weitgehende Re- siert Harnstoff nur sehr langsam, Bakterien beschleunigen zyklierung von Stickstoff und Phosphor ermöglicht. Zu- aber seinen Abbau. Harnstoffhydrolysierende Bakterien dem vereinfacht sie die Beseitigung von Mikroverun- sind in der Umwelt stark verbreitet und kommen in jeder 19 2400 9,0 Literatur

] [1] Udert K.M., Larsen T.A., Gujer W. (2002): Estimating the precipitation 3 8,5 2000 potential in urine-collecting systems. Submitted to Water Research. [2] Udert K.M., Larsen T.A., Gujer W. (2002): Urea hydrolysis and precipi- 8,0 1600 tation dynamics in a urine-collecting system. Submitted to Water Research. 7,5 pH 1200 7,0

800 6,5 Gesamtammoniak [g N/m Kostengünstige Stickstoffelimination durch

400 6,0 anaerobe Ammoniumoxidation 0 60 120 180 240 Zeit [min] Christian Fux, Hansruedi Siegrist Abbildung: pH-Anstieg (durchgezogene Linie) und Ammoniak- freisetzung (Punkte) in Urin, der mit Bakterien aus der Leitung eines NoMix-Systems angeimpft wurde. Der Knick im pH-Anstieg Mit Hilfe eines neuen Prozesses (anaerobe Ammonium- bei pH 7,2 markiert das Einsetzen der Ausfällungen. oxidation, Anammox) könnte heutzutage Stickstoff bedeutend günstiger aus konzentrierten Abwässern eli- miniert werden als mit dem herkömmlichen Verfahren Toilette vor. Sie spalten Harnstoff in Ammoniak und Bi- (Nitrifikation/Denitrifikation). Die anaerobe Ammonium- karbonat. oxidation wurde während zwei Jahren in einer Pilotanlage getestet und zeigte einen stabilen und zuverlässigen Während der Harnstoffabbau Ausfällungen verursacht, Betrieb. bestimmt das Spülwasser die Menge der Fällungspro- dukte. Vor allem bei älteren NoMix-Toiletten wird Urin Das bei der Schlammbehandlung anfallende Faulwasser 3 gespült, wenn auch mit geringen Wassermengen. Den ist sehr ammoniumreich (600–1000 g NH4-N/m ) und Einfluss des Spülwassers haben wir mit Computer- wird heutzutage der biologischen Stufe der Kläranlage simulationen nachgebildet. Die Simulationen erlauben, zugeführt. Einige Bakteriengruppen (Nitrifikanten) oxidie- die maximal mögliche Menge der Fällungsprodukte und ren dieses Ammonium mit Sauerstoff und produzieren – deren Zusammensetzung abzuschätzen. Sie zeigten, Nitrat (NO3): dass sowohl die Spülung mit mittelhartem Leitungs- + – + wasser (Wasserhärte 24 französische Härtegrade) als NH4 + 2 O2 → NO3 + H2O + 2 H auch mit Regenwasser die Gefahr von Verstopfungen verringert. Regenwasserspülung ist dabei wesentlich Der Energieaufwand für den Sauerstoffeintrag stellt einen effektiver und stellt somit eine mögliche Massnahme ge- beträchtlichen Kostenpunkt einer Kläranlage dar. Um gen starke Ausfällungen dar. aber den Stickstoff effektiv aus dem Abwasser zu entfer-

nen, muss Nitrat zu elementarem Stickstoff (N2) reduziert Mit Hilfe von Laborexperimenten untersuchten wir den werden (Denitrifikation). Für diesen Prozess braucht es Harnstoffabbau in einem NoMix-System (Abbildung). organischen Kohlenstoff, welcher teilweise im Abwasser Wir stellten fest, dass harnstoffhydrolysierende Bakterien vorhanden ist oder gekauft und zugegeben werden vor allem in den Leitungen wuchsen und teilweise in den muss: Urinsammeltank gespült wurden. Der Harnstoffabbau – war sowohl in den Leitungen als auch im Sammeltank NO3 + org. Kohlenstoff → N2 + CO2 sehr effizient. Eine Lagerungsdauer von weniger als zwei Tagen war ausreichend, um den gesamten Harnstoff Durch Nitrifikation und Denitrifikation kann folglich Stick- abzubauen. Wir konnten zudem zeigen, dass nur wenig stoff eliminiert werden, der Energie- und Ressourcen- Harnstoff hydrolysiert werden muss, um erhebliche Aus- verbrauch ist jedoch beträchtlich. Im Weiteren fällt bei fällungen zu verursachen. In unverdünntem Urin genügt der Denitrifikation relativ viel Biomasse an, welche als bereits der Abbau von 8% des Harnstoffs, damit sich Klärschlamm entsorgt werden muss. 95% der maximal möglichen Fällungsmenge bilden. Vor wenigen Jahren wurde ein neuer Prozess entdeckt, – Ausfällungsprozesse in urinseparierenden Systemen bei welchem Ammonium durch Nitrit (NO2) anstelle von gänzlich zu verhindern, ist schwierig. Das Problem der Sauerstoff oxidiert wird. Als Endprodukt wird direkt ele- Verstopfung kann jedoch angegangen werden. Aus- mentarer Stickstoff produziert, so dass gar keine Denitri- wechselbare Siphons oder Leitungen, in denen der Urin fikation im herkömmlichen Sinne mehr stattfindet: rasch abfliesst, sind zwei Möglichkeiten, um das lästige + – 20 Verstopfen der Toiletten zu vermeiden. NH4 + NO2 → N2 + 2 H2O Weil im Faulwasser kein Nitrit vorhanden ist, müssen in schon in Betrieb sind, gibt es noch einige Teilaspekte einem ersten Reaktor rund 50% des Ammoniums durch und Optimierungsmöglichkeiten, die zurzeit erforscht spezielle Organismen zu Nitrit oxidiert werden (Nitritation). werden. Das verbleibende Ammonium wird durch das gebildete Nitrit in einem zweiten Reaktor oxidiert (Anammox), wobei Membranbioreaktoren werden heute als neues Verfahren keine organische Kohlenstoffquelle notwendig ist (Ein- für die Reinigung von kommunalem Abwasser eingesetzt. sparung von Energie und Ressourcen). Im Weiteren ist Im Unterschied zum konventionellen Belebungsverfahren bei diesem Prozess die Biomassenproduktion sehr gering, wird dabei der Biomassenrückhalt anhand getauchter so dass nur wenig Schlamm entsorgt werden muss. Mikrofilter bewerkstelligt, somit entfällt das Nachklär- becken. Weil zudem mit erhöhter Schlammkonzentration Beide Verfahren wurden über Monate in einer Pilotanlage gefahren wird, kann eine Membrananlage auf deutlich (3,5 m3) auf der Kläranlage Werdhölzli getestet. Die kleinerem Raum gebaut werden. Ein zweiter Vorteil ist erhaltenen spezifischen Reinigungsleistungen sowie die der hygienisch nahezu einwandfreie Ablauf, da Viren Investitionskosten sind durchaus vergleichbar, aber der grösstenteils und Bakterien vollständig zurückgehalten Betrieb des neuen Verfahrens ist bedeutend günstiger. werden. Hingegen sind die Investitions- und Betriebs- kosten sowie der Energiebedarf gegenwärtig noch spür-

Franken pro kg N Nitrifikation/Denitrifikation Anammox bar höher als bei konventionellen Verfahren. Investition/Amortisation 1.00 1.00 Energie 0.50 0.15 Im Rahmen eines Forschungsprojekts hat die EAWAG auf Unterhalt/Analytik 0.45 0.45 dem Areal der Kläranlage Kloten/Opfikon eine Membran- Ersatzteile/Reparatur 0.30 0.30 pilotanlage für etwa 150 Einwohnergleichwerte aufgebaut. Organischer Kohlenstoff 0.80 – Damit sollen folgende Ziele erreicht werden: Schlammentsorgung 0.60 0.10 • Es sollen Betriebserfahrungen im Pilotmassstab ge- Total 3.65 2.00 wonnen werden, damit die angestrebte Beratungs- (Annahmen: Neubau einer Anlage für 100 000 Einwohner, totales Reaktor- funktion der EAWAG gegenüber Gemeinden und volumen: 400 m3, Methanol als Quelle für organischen Kohlenstoff: 0.30 Franken pro kg, Schlammentsorgung: 1000.– Franken pro Tonne) Abwasserverbänden wahrgenommen werden kann. • Einige verfahrenstechnische Aspekte, in denen sich Tabelle: Kostenschätzung für das konventionelle (Nitrifikation/ die Membrantechnologie von konventionellen Verfah- Denitrifikation) und das neue Verfahren (Nitritation/Anammox) für die separate Faulwasserbehandlung. ren unterscheidet, sollen im Detail untersucht werden. • Die Eliminationsleistung, insbesondere bezüglich Mikroverunreinigungen, soll untersucht und mit der- Das neue Anammox-Verfahren wird für die separate Be- jenigen konventioneller Verfahren verglichen werden. handlung von Faulwasser aus der Schlammbehandlung empfohlen, obwohl weltweit noch keine grosstechnische Seit Juli 2001 wird die Pilotanlage parallel zur ARA Klo- Anlage vorhanden ist. Die Stickstoffeliminationskosten ten/Opfikon betrieben. Sie ist ausgerüstet mit drei Stan- können um fast 50% reduziert werden. dardmembranmodulen von verschiedenen Herstellern. Um die Möglichkeiten des Verfahrens auszuloten, wird Basierend auf Experimenten im Pilotmassstab wird auf die Anlage bei den Schlammaltern von 15, 30 und 60 der ARA Kloten/Opfikon in den Jahren 2002/2003 die Tagen gefahren. erste grosstechnische Anlage zur Faulwasserbehandlung gebaut. Bei erfolgreichem Betrieb dieser Anlage werden Ein erster interessanter Aspekt betrifft die Belüftung. in naher Zukunft mit Sicherheit weitere Kläranlagen auf Damit der Filterkuchen laufend abgetragen wird, werden Anammox umsteigen. die Membranen durchgehend mit grobblasiger Luft be- aufschlagt. Erste Messungen haben ergeben, dass bei nährstoffeliminierenden Kläranlagen der grösste Teil der Sauerstoffversorgung gedeckt wird. Zusammen mit eini- Abwasserreinigung mit Membranen gen Weiterentwicklungen an den Membranmodulen be- deutet dies, dass der Energieverbrauch von zukünftigen Adriano Joss, Hansruedi Siegrist Membrananlagen unter 1 kWh/m3 Abwasser liegt und somit um Faktoren tiefer als noch vor wenigen Jahren. Sowohl bei der Trinkwasseraufbereitung wie bei der Ab- wasserbehandlung werden Membranverfahren mit Erfolg Bei der Reinigung der Membranfilter werden gegenwärtig angewendet: Gegenwärtig verdoppelt sich die dafür ein- ebenfalls bedeutende Fortschritte gemacht: Um die Filter gesetzte Membranfläche jährlich. Obwohl mehrere kom- ausreichend sauber zu halten, sind periodische Reinigun- munale Abwasserreinigungsanlagen mittlerer Grösse gen mit chemischen Zusatzstoffen unumgänglich. Durch 21 systematische und angepasste Kontrolle von Online- Messgeräten.

Nicht kontrollierte Online-Messtechnik auf Kläranlagen birgt die Gefahr nicht entdeckter systematischer Fehler, die zu Fehlentscheidungen oder gar schwerwiegenden Sicherheitsproblemen führen können. Es wird ein Ansatz vorgestellt, der es dem Kläranlagenpersonal ermöglicht, die eingesetzten Messgeräte zu kontrollieren, «Ausser- 5 m Kontroll-Situationen» zu erkennen und geeignete Mass- nahmen zu ergreifen. Abbildung: Beispiel einer gezogenen Mikrofiltrationsmembran; charakteristische Porengrösse: 0,4 µm; Material: Polyethylen. Das vorgestellte Kontrollkonzept enthält folgende Punkte: (Foto: Denis Mavracordatos) • Analyse auf Drift, Shift, Ausreisser und Kalibrierfehler, • Entscheidungs- und Handlungsvorgaben für Wartungs- das Optimieren der Verfahren lässt sich aber die erforder- und Kalibrieraktionen, liche Menge an Chemikalien deutlich reduzieren und die • Quantifizierung der Gesamtunsicherheit der Messgeräte, Leistung der Membranen steigern. • ausführliche Dokumentation von Messungen, Wartungsaktionen, statistischen Berechnungen und Bei einem Schlammalter von 15 Tagen hat sich eine für Beschreibung der Messkette. Membrananlagen sehr geringe Schlammkonzentration von 4 kg Trockensubstanz pro m3 eingestellt. Die Zur Kontrolle von Online-Messgeräten sollte in regel- Schlammproduktion ist mit 0,4 kg Trockensubstanz pro mässigen Abständen eine Überprüfung mit Labormetho- kg chemischen Sauerstoffbedarfs im Zulauf (ein Mass den erfolgen. Die statistische und grafische Auswertung für die organische Fracht) vergleichbar mit konventio- gibt eine klare Übersicht über den Verlauf der Kontroll- nellen Verfahren. Es wird aber erwartet, dass bei den für messungen und soll so ein schnelles Reagieren auf Fehl- Membranverfahren üblichen höheren Schlammaltern messungen ermöglichen. Eine signifikante Abweichung dieser Wert geringer wird. Dabei wurden 75% respektive vom kalibrierten Grundzustand wird als Indikator für das 65% der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor eliminiert. Auftreten eines extremen Ausreissers oder einer syste- matischen Änderung der Messbedingungen interpretiert Betreffend die Eliminationsleistung von Mikroverunreini- (Abbildung 1). Das zweistufige Konzept unterscheidet gungen werden die ersten Ergebnisse im Verlauf von Warnmeldungen und Alarmmeldungen. Warnmeldungen 2002 erwartet. werden aufgrund erster Hinweise auf Fehlmessungen angezeigt und sollen verstärkte Kontrollen bzw. Wartungs- aktionen veranlassen. Alarmmeldungen basieren auf strengeren Kriterien und bestätigen eine vermutete Aus- Ohne Kontrolle keine Sicherheit – ser-Kontroll-Situation. ein Kontrollkonzept für Online-Messgeräte Abbildung 2 zeigt die Differenzen von Labor- und Son- Leiv Rieger, Michael Thomann, Hansruedi Siegrist, denwerten einer ionensensitiven Ammonium-Sonde Willi Gujer und die aufgetretenen Störmeldungen. Warnmeldungen ziehen eine Verkürzung des Kontrollintervalls nach sich. Statistische und grafische Auswertungen auf der Basis Die schwarzen Punkte zeigen nicht bestätigte Warn- von zeitlich variablen Stichproben ermöglichen eine meldungen.

Online-Gerät Referenzmessung = Analyse von Stichproben

Drift Shift Ausreisser

Konzentration Abbildung 1: Ausser-Kontroll- Situationen aufgrund von Drift, Shift 22 Zeit und Ausreissern. 4 Warnmeldungen Alarmmeldungen Entwarnungen

2 Unter Kontrolle

0 Differenzen [mg N/l] Differenzen -2 Abbildung 2: Verlauf der Kontroll- messungen und der Störmeldungen Membranwechsel am Bsp. einer ionensensitiven + -4 NH4 -Sonde.

Werden klare Handlungsanweisungen, wie z.B. eine 5 µg/l implementiert hat. Treten hohe Konzentrationen Verkürzung des Kontrollintervalls, vorgegeben, kann das in Wasserressourcen auf, sind deshalb angepasste Auf- Personal vor Ort direkt auf Störungsmeldungen reagie- bereitungstechnologien erforderlich, um einwandfreies ren. Die Implementierung in eine Softwareumgebung Trinkwasser zu produzieren. Sowohl physikalische (Aus- bestehend aus einer Datenbank und einem Auswert- strippen, Aktivkohlefiltration) als auch chemische Metho- und Darstellungsprogramm erhöhte die Effizienz und ver- den (Oxidation) werden gegenwärtig als Möglichkeiten minderte Fehleingaben. diskutiert. Im vorliegenden Beitrag wird die Oxidation von MTBE durch Prozesse der weitergehenden Oxidation Literatur evaluiert. Rieger L., Thomann M., Siegrist H., Gujer W. (2001): Ein praxisnahes Kontrollkonzept für Online-Messgeräte und Messsonden. VDI-Berichte Als weitergehende Oxidation (englisch: Advanced Oxi- 1619. dation Process, AOP) werden im Allgemeinen Prozesse Thomann M., Rieger L., Frommhold S., Siegrist H., Gujer W. (2001): bezeichnet, bei denen eine Oxidation durch OH-Radikale A monitoring concept for on-line sensors. Proc. 2nd IWA world water congress, Berlin October, IWA London, UK. erfolgt. OH-Radikale verfügen über eine sehr hohe Oxi- dationskraft, die ausreicht, um MTBE zu oxidieren. OH- Radikale entstehen z.B. bei der Anwendung von Ozon in der Wasseraufbereitung. Die direkte Oxidation von MTBE Verhalten von Methyl-tert-butylether während durch Ozon selbst ist äusserst langsam und spielt keine der weitergehenden Oxidation von Rohwasser Rolle. Die Bildung von OH-Radikalen aus Ozon kann durch Einmischen von Wasserstoffperoxid beschleunigt Urs von Gunten, Juan Acero, Stefan Haderlein, werden. Allerdings reagieren OH-Radikale auch rasch Torsten Schmidt, Marc Suter mit der Wassermatrix, insbesondere dem natürlichen organischen Material (NOM) und sogar mit Carbonat/ Methyl-tert-butylether (MTBE) ist ein Antiklopfmittel für Bicarbonat, wodurch ein grosser Teil der Oxidationskraft Benzin und wird diesem in hohen Anteilen von bis zu verloren geht. Deshalb steht zur Oxidation von Schad- 10% zugemischt. Wegen seiner hohen Wasserlöslichkeit stoffen nur ein ganz geringer Teil der OH-Radikale zur und des langsamen Bioabbaus wird MTBE in vielen Verfügung. Dies führt dazu, dass bei der weitergehenden Grund- und Oberflächenwässern gefunden. Bevor diese Oxidation meist keine Mineralisierung der unerwünschten zu Trinkwasser genutzt werden können, muss MTBE Spurenstoffe, sondern nur ein teilweiser Abbau erfolgen teilweise durch Aufbereitung entfernt werden. kann.

Der Einsatz von grossen Mengen an MTBE als Benzin- In Abbildung 1 sind die wichtigsten primären und sekun- zusatzstoff hat dazu geführt, dass MTBE heute in vielen dären Abbauprodukte von MTBE durch dessen Reaktion Wasserressourcen gefunden wird. MTBE ist gut wasser- mit OH-Radikalen aufgezeigt. Die primären Produkte löslich (50 g/l), schlecht bioabbaubar und im Grund- resultieren vor allem aus der Reaktion des OH-Radikals wasser sehr mobil. Im Moment gibt es noch keine allge- mit der Methoxy-Gruppe, die Tert-butyl-Gruppe weist mein gültigen Grenzwerte für MTBE im Trinkwasser. Die eine ca. 3-mal geringere Reaktivität auf. amerikanische Umweltbehörde (USEPA) orientiert sich an der Geruchsschwelle von MTBE im Wasser und schlägt Um die Produktbildung bei der weitergehenden Oxidation Werte im Bereich von 20–40 µg/l vor, während die kali- quantitativ vorherzusagen, muss neben der mechanisti- fornische Gesundheitsbehörde einen Vorsorgewert von schen auch kinetische Information über die beteiligten 23 CH3OC(CH3)3 ständige Beschreibung des Reaktionssystems im Labor (MTBE) möglich ist. 19% 8% 42% 13% In Abbildung 2 ist auch ersichtlich, dass selbst bei einer CH3O(CH3)2CCHO 18% CH3C(O)OCH3 (MMP) (MA) relativ hohen Ozondosis (4 mg/l) weniger als 50% von MTBE oxidiert werden können. Die Massenbilanz, d.h.

(CH3)3COCHO (CH3)3COH die Summe von MTBE und seinen gemessenen Abbau- (TBF) (TBA) produkten, bleibt konstant. Die mässige Elimination von 62% MTBE hängt unter anderem damit zusammen, dass das 40% 60% 38% Murtenseewasser eine hohe Konzentration an DOC (2,7 mg/l) und eine hohe Alkalinität (3,8 mM) aufweist, was zu einer bedeutenden Zehrung von OH-Radikalen HCHO HOC(CH3)2CHO (FA) (HiBA) führt. Diese stehen somit nicht mehr zur Oxidation von

CH3C(O)CH3 MTBE und den Abbauprodukten zur Verfügung. Ein (AC) besserer Eliminationsgrad von MTBE wird deshalb in Abbildung 1: Oxidation von MTBE durch OH-Radikale und Bildung Wässern erwartet, die tiefere Konzentrationen an DOC von Abbauprodukten. Prozentuale Aufteilung der Abbauwege [1]. FA entsteht bei verschiedenen Abbauwegen als Nebenprodukt. und eine tiefere Alkalinität aufweisen. Für eine umfas- sende Beurteilung des Prozesses muss jedoch auch unter solchen Bedingungen nicht nur die Abnahme von Reaktionen vorliegen. Diese wurde für MTBE bestimmt MTBE, sondern auch die Produktbildung beurteilt werden und ist aus der prozentualen Verteilung der Produkte in (Toxikologie, organoleptische Eigenschaften). Zur Über- Abbildung 1 ersichtlich. Für den Abbau von MTBE durch tragung auf einen realen Reaktor in einer Wasseraufbe- weitergehende Oxidation kann also berechnet werden, reitung müssen neben mechanistischen und kinetischen welcher Anteil zu welchem Produkt reagiert. Daraus Parametern zusätzlich reaktortechnische Gegebenheiten lässt sich die zeitliche Entwicklung der Abbauprodukte berücksichtigt werden. voraussagen. In Abbildung 2 ist die Kinetik des Abbaus von MTBE und die Bildung von Abbauprodukten in Was- Literatur ser aus dem Murtensee aufgezeigt. Die Symbole ent- [1] Acero J.L., Haderlein S.B., Schmidt T.C., Suter M.J.-F., von Gunten U. sprechen den gemessenen Konzentrationen, während (2001): MTBE oxidation by conventional ozonation and the combina- tion ozone/hydrogen peroxide: efficiency of the process and bromate die Linien den vorhergesagten Verlauf aufzeigen. Die formation. Environ. Sci. Technol. 35, 4252–4259. gute Übereinstimmung zeigt deutlich, dass eine voll-

1,8 Behandlung und Verwendung von Fäkalschlamm 1,7 Massen-Gleichgewicht in der Stadt Nam Dinh, Vietnam – Resultate einer 1,6 Planungsstudie 1,5 MTBE TBF 1,4 AC Florian Klingel, Agnès Montangero, Martin Strauss 1,3 TBA

M] MA 1,2 Von Fäkalschlämmen aus Faulkammern und Latrinen aus- MMP 1,1 gehende Umwelt- und Hygieneprobleme können durch 1,0 gezielte Bewirtschaftung vermieden werden. Nach ent- 0,9 sprechender Behandlung können die Schlämme gefahr- Konzentration [ 0,5 los der Landwirtschaft als Bodenverbesserer zugeführt

0,4 werden.

0,3

0,2 Noch vor zehn Jahren war die Fäkalienentsorgung in Nam Dinh (230 000 Einwohner) wie in den meisten Städ- 0,1 ten Vietnams weitgehend von Kübellatrinen geprägt. 0,0 0246810 Die gefüllten Kübel wurden des Nachts von Bauern ein- Reaktionszeit [min] gesammelt und die frischen Fäkalien als Dünger und Abbildung 2: Oxidation von MTBE und Bildung von Abbauprodukten Bodenverbesserer im Gemüse- und Reisanbau verwen- während der Behandlung von Wasser aus dem Murtensee mit weitergehender Oxidation (Kombination Ozon/Wasserstoffperoxid). det. Innerhalb der vergangenen Dekade haben sich die DOC 2,7 mg/l, Alkalinität 3,8 mM, T = 12 °C, pH = 7, Ozondosis 4 mg/l. Lebensbedingungen der Stadtbevölkerung zusehends 24 Weitere Erklärungen im Text. Abbildung aus [1]. verbessert. Viele leisten sich nun komfortablere und Vietnams jahrhundertealte Kreislaufwirtschaft der Ver- wendung menschlicher Fäkalien in der Landwirtschaft, unterbrochen durch das Aufkommen moderner Toiletten, könnte so auf hygienischere Weise wiederhergestellt werden. Damit ist eine dauerhafte Lösung des Fäkal- schlammproblems in Sicht.

SANDEC wird nun eine allgemeine Planungsanleitung zur Entsorgung und Bewirtschaftung von Fäkalschlämmen erstellen, mit deren Hilfe die Erfahrungen von Nam Dinh auf ähnliche Situationen übertragen werden können.

Abbildung: Fäkalschlammentsorgung in Vietnam: Einleitung von frischem Faulkammerschlamm in einen Fischteich. (Foto: Agnès Dezentrale Kompostierung von kommunalen Montangero) Abfällen in der 10-Millionen-Stadt Dhaka (Bangladesch) hygienischere Toiletten innerhalb des eigenen Hauses, deren Abfluss in einer Faulkammer teilbehandelt wird. Christian Zurbrügg, Isabelle Rytz

Da die meisten Faulkammern in Nam Dinh erst vor ver- In Dhaka, Bangladesch, fallen täglich 3500 Tonnen kom- hältnismässig kurzer Zeit errichtet wurden, war eine munale Abfälle an. Davon sind im Mittel 60% organische, Schlammentleerung bisher nur in den seltensten Fällen kompostierbare Küchen-, Gemüse- oder Gartenabfälle. notwendig. In naher Zukunft wird jedoch bei immer Auf Initiative der lokalen Nicht-Regierungs-Organisation mehr Kammern die Entleerung fällig sein, und es ist mit «Waste Concern» wurde, als Pilotversuch, eine dezent- einem raschen Anstieg der produzierten Fäkalschlamm- rale Kompostieranlage in Betrieb genommen. Eine For- menge zu rechnen. Doch schon heute bereitet die Be- schungsarbeit der EAWAG hat die bestehende Anlage mit seitigung der verhältnismässig geringen Schlammmengen dem Ziel untersucht, die wesentlichen Faktoren, welche grosse Probleme: Fäkalschlamm wird mangels geregelter die Nachhaltigkeit einer solchen dezentralen Anlage be- Entsorgungseinrichtung unbehandelt auf Feldern aus- einflussen, zu identifizieren. gebracht oder in Fischteiche und Drainagegräben abge- lassen. In Entwicklungsländern wird in der Regel weniger als die Hälfte der kommunalen Abfälle eingesammelt und in meist Der EAWAG-Prozess SANDEC führte im Rahmen des unkontrollierten Müllhalden deponiert. Nicht eingesam- von der Schweiz mitfinanzierten Stadtentwicklungspro- melter Müll bleibt in den Strassen liegen oder gelangt jektes in Nam Dinh eine Studie durch mit dem Ziel, ein in Entwässerungskanäle oder Flussläufe. Dies führt im umfassendes Konzept zur verbesserten Fäkalschlamm- Quartier zu einer erhöhten Übertragung von Infektions- entsorgung zu erarbeiten. Dabei wurde klar, dass die krankheiten. In den Städten wurden schon in den 1970er Landwirtschaft in der Umgebung von Nam Dinh nicht Jahren zentrale Anlagen zur Behandlung der organischen genügend organischen Dünger zur Verfügung hat. Abfälle in Betrieb genommen, die jedoch nicht kosten- SANDEC schlug den Bau einer Schlammvererdungs- deckend betrieben werden konnten und nach kurzer Zeit anlage (bepflanzte Trockenbeete) vor, die die Entsorgung wieder geschlossen wurden. Hauptgründe für den Miss- des Fäkalschlammes und seine Umwandlung in ein erfolg waren eine ungeeignete Wahl von wartungs- und hygienisch unbedenkliches und zur landwirtschaftlichen kapitalintensiver Technologie oder auch ein fehlender Verwertung geeignetes Endprodukt gewährleistet. Verkaufsmarkt für den produzierten Kompost.

Ein wichtiger Bestandteil des Konzeptes waren auch ver- Dezentrale Systeme (auf Quartierniveau) haben gegen- schiedene Modelle zur Organisation und Finanzierung über zentralen Lösungen signifikante Vorteile. Sie sind einer effizienteren Fäkalschlammbewirtschaftung (Samm- meist technologisch einfach gestaltet, haben eine flexible, lung, Transport, Behandlung und Verwertung). Diese unkomplizierte operationelle und administrative Struktur werden zurzeit von der Stadtverwaltung geprüft und sol- und können sich so schneller an neue Bedingungen len dann in ausgewählten Stadtgebieten erprobt werden. anpassen. Da gerade in Entwicklungsländern die Lohn- Sollte sich das vorgeschlagene Konzept in der Praxis kosten im Vergleich zu den sonstigen Betriebskosten bewähren, würde es auf das gesamte Stadtgebiet aus- tiefer sind, können sich Ansätze, die manuelle Arbeit geweitet. statt technische und maschinelle Einrichtungen bevor- 25 Hartplastik) werden verkauft. Der Restmüll wird durch die städtischen Sammelfahrzeuge wöchentlich abgeholt und entsorgt. Die Anlage verarbeitet 1,6 Tonnen Abfall pro Tag und produziert 2 Tonnen Kompost pro Woche. Unter- suchungen des Prozessablaufs auf der Anlage haben gezeigt, dass die Kompostmiete eine dreiwöchige ther- mophile Phase (45–70 °C) durchläuft (Abbildung 2), die vor allem für die Abtötung von Krankheitserregern not- wendig ist. Nach insgesamt 45 Tagen steht ein reifer Kompost für den Verkauf zur Verfügung. Schwierigkeiten bei der Vermarktung des Komposts wurden durch enge Zusammenarbeit mit einem Vertreiber von Dünger um- gangen. Diese Firma kauft die gesamte Produktion der Abbildung 1: Lokale Rad-Sammelfahrzeuge im Quartier Mirpur, Dhaka. (Foto: Isabelle Rytz) Kompostieranlage auf, ergänzt den Kompost mit weiteren Nährstoffen und vertreibt das Produkt durch die eigenen Verkaufsstellen in ganz Bangladesch. Durch einen Drei- zugen, stark auf den langfristigen Erfolg des Systems jahresvertrag ist der Absatz der Anlage längere Zeit ge- auswirken. Vorteilhaft bei dezentralen Anlagen ist zudem, sichert. dass nahe an der Abfallquelle ein wesentlicher Teil der Abfallmenge dem Abfallstrom entzogen werden kann. Zusammenfassend wurden in der Studie die folgenden Damit kann die städtische Abfalleinsammlung signifikant Kriterien, die den Erfolg dieser Anlage wesentlich beein- Kosten für Transport einsparen und bestehende Deponien flussen, identifiziert. länger nutzen. Ein Forschungsprojekt von SANDEC hat • Zuverlässiger Service der Abfalleinsammlung für die zum Ziel, in Zusammenarbeit mit den lokalen Partnern Quartierbewohner, die somit auch bereit sind, dafür zu dezentrale Einsammlungs- und Kompostiersysteme zu bezahlen. untersuchen, um dabei die wichtigsten Erfolgskriterien • Die Wahl einer einfachen und effizienten, dafür arbeits- zu identifizieren. intensiven Kompostiertechnologie. • Disziplinierte Überwachung des Prozessablaufs zur Das Projekt in Mirpur, einem Quartier von Dhaka in Bang- Sicherstellung der Kompostqualität. ladesch, kombiniert die Abfalleinsammlung durch ein- • Günstige Startkonditionen bezüglich Kapital und Land- fache Fahrzeuge (Abbildung 1) mit einer nachträglichen anspruch. Kompostierung des organischen Anteils. Für das Einsam- • Vermarktung durch Verkauf an einen Vertreiber mit gut meln und Kompostieren werden insgesamt 17 Personen etabliertem Verkaufsnetz. beschäftigt. Aufgebaut wurde das System 1995 von Waste Concern. Hier werden gemischte Abfälle1 von Der Erfolg dieses dezentralen Einsammel- und Kompos- 790 Haushalten täglich eingesammelt und anschliessend tiersystems hat in Bangladesch wichtige Denkprozesse auf der Anlage manuell sortiert. Danach wird der orga- und Folgeaktivitäten ausgelöst. Seit 1995 haben mehrere nische Anteil zusammen mit Sägemehl, Kuhmist und Vertreter der Regierung, von Entwicklungsorganisationen, Stickstoffdünger (Urea) in Mieten kompostiert. Wieder- Universitäten, Medien und Privatunternehmen die Anlage verwertbare anorganische Stoffe (Karton, Papier, Metall, besucht. Das Thema zentrale oder dezentrale Abfall- behandlung und -entsorgung wird nun in Bangladesch auf verschiedenen Ebenen diskutiert. Zudem wurde 80 eine Studie, welche die Möglichkeiten von dezentralen Wenden der Miete 70 Anlagen für ganz Dhaka prüfen soll, von den städtischen 60 Behörden in Auftrag gegeben. C] ° 50

40 1 In diesem Quartier sind im jährlichen Mittel 79 Gewichtsprozent des 30 Abfalls organisch und leicht kompostierbar. Temperatur [ Temperatur 20

10

0 12345678 Woche Abbildung 2: Temperaturverlauf einer Kompostmiete (jeweils Mittel 26 aus 6 Messungen innerhalb der Miete). (Foto: Markus Bracher, Gewässer- und Bodenschutzlabor, Bern) und Bodenschutzlabor, Gewässer- (Foto: Markus Bracher,

Verhalten von Stoffen Schlagzeile im K-Tip vom 3. Dezember 1997 lautete: «Esoterischer Mist – das Wunderpulver Penac erobert die in der Umwelt Schweiz».

Das Wirkungsprinzip dieser Produkte wird im Werbemate- Keine Wirkung von Penac-Pulver? rial der Firma Plocher beschrieben. Das Verfahren würde «keine elektrische, magnetische, chemische, thermische Bernhard Wehrli, Klaus Dombrowski, Antonin Mares, oder radioaktive Energie» benötigen. Durch eine spezielle Martin Märki, Beat Müller Apparatur würde die «energetische Matrix» einer Sub- stanz (z.B. Sauerstoff) auf ein Trägermaterial «aufmodu- Die Firma Plocher bietet unter dem Namen «Penac» ein liert». Das so behandelte Quarzpulver würde dann wie Quarzmehl an, welches helfen soll, überdüngte Seen ein Katalysator wirken, welcher Sauerstoffinformation an ohne Zufuhr von Sauerstoff zu sanieren. Wir haben die jene Mikroorganismen weitergeben könne, die für ihre Wirkung von Penac-Pulver auf den Abbau von Kohlen- Atmungsprozesse Sauerstoff brauchen. Damit könnten stoff in Sedimentkernen und auf deren Sauerstoffversor- diese so genannten aeroben Prozesse auch ohne Sauer- gung analysiert. Die Substanz zeigte keine signifikanten stoff (d.h. unter anaeroben Bedingungen) stimuliert wer- Unterschiede zu gewöhnlichem Quarzmehl. den. Diese Erklärungen widersprechen dem Naturgesetz, dass ohne Energie und ohne Substanz keine Wirkung Die Firma Plocher in Meersburg (Deutschland) hält das möglich ist. Auch wenn die Unterlagen der Firma Plocher Produktionsverfahren für ihre Penac-Produkte geheim. wissenschaftlich nicht ernst zu nehmen sind, gibt es Das Verfahren wurde weder wissenschaftlich publiziert doch inzwischen einen breiten Anwenderkreis. Verschie- noch patentiert. Trotzdem finden die Produkte inzwischen dene Kleinseen in der Schweiz sollen mit dem Verfahren relativ breite Anwendung. Ähnliches Pulver wird auch saniert werden. Sogar im Falle des Greifensees wurde in der Landwirtschaft zur Vermeidung der Geruchsbelas- ein Einsatz des Plocher-Verfahrens diskutiert. tung von Gülle eingesetzt. Die Erfahrungen sind jedoch widersprüchlich. Positiven Einschätzungen von Anwen- Wir haben deshalb zwei verschiedene Experimente ent- dern stehen kritische Presseberichte gegenüber. Eine worfen, um die Frage zu klären, ob Penac-Pulver auf die 27 mikrobiellen Prozesse im Sediment Wirkung zeigt. In haben wir einen ähnlichen Versuchsaufbau benutzt und einem Langzeitversuch mit Sedimentkernen sollte ge- mit Hilfe von Sauerstoff-Mikroelektroden getestet, ob prüft werden, ob der Abbau von organischem Material sich der Konzentrationsverlauf an der Sedimentober- mit Zugabe von «informiertem» Quarzmehl beschleunigt fläche durch den Zusatz von Penac-Pulver verschiebt. werden kann. Zum Vergleich wurden parallel dieselben Wenn aerobe Mikroorganismen durch das Pulver stimu- Versuche mit gewöhnlichem Quarzmehl durchgeführt. liert würden, dann müsste der Sauerstoffgradient steiler Dazu wurden im September 2000 mehrere Sediment- werden. Innerhalb der Messgenauigkeit haben wir jedoch kerne aus dem anaeroben Südbecken des Zugersees auch in diesem Fall keinen signifikanten Effekt festge- gezogen. Vier Vergleichskerne wurden mit 500 mg kom- stellt. Solange die Wirkung dieser Produkte in reprodu- merziellem DORSILIT-6400-Quarzpulver überschichtet. zierbaren Versuchen nicht nachgewiesen werden kann, Vier Sedimentkerne wurden mit 500 mg Penac-Wirkstoff ist ihr Einsatz nicht zu empfehlen. V122 versetzt. Drei Kerne blieben unbehandelt und dienten als Referenz. Der Wirkstoff basiert auf demsel- ben Quarzpulver als Trägermaterial. Die Kerne wurden nun in eine Halterung gestellt und das überstehende Modellierung von Prozessen in den Sedimenten Wasser wurde mit Magnetstäbchen langsam gerührt, um des Zugersees über die letzten 50 Jahre konstante Bedingungen und eine sanfte Versorgung mit Sauerstoff aus der Atmosphäre sicherzustellen. Nach Maria Dittrich, Peter Reichert, Bernhard Wehrli fast fünf Monaten wurde der Versuch beendet. Die Kerne wurden in Intervallen von 5 und 10 mm beprobt und auf Die Sedimente eines Sees spiegeln die Umweltverände- den Gehalt von organischem Kohlenstoff und partikulä- rungen in seinem Einzugsgebiet wider. Eine verlässliche rem Stickstoff analysiert. Die Abbildung zeigt die Ergeb- Interpretation der Sedimentkerne ist jedoch schwierig, nisse am Ende dieses Versuchs als mittlere Tiefenprofile weil sich das abgelagerte Material durch biogeochemi- von Stickstoff bezogen auf die Trockensubstanz der vier sche Prozesse verändert. Mit einem neu entwickelten Kerne mit Penac-Wirkstoff und der vier Vergleichskerne. Modell können diese Reaktionen berechnet werden. In diesem monatelangen Versuch liess sich kein signifi- Wenn man die Seeentwicklung der letzten 50 Jahre zu- kanter Unterschied in der Wirkung von reinem Quarz- grunde legt, kann man die Veränderung der Zusammen- pulver und Penac-Pulver feststellen. Auch der Vergleich setzung der Sedimente nachvollziehen. mit den Referenzkernen brachte keinen nachweisbaren Effekt. Der Zugersee wird seit langem limnologisch untersucht und es stehen zahlreiche Daten über die Sediment- und Es stellt sich die Frage, ob das Penac-Pulver allenfalls Wasserbeschaffenheit zur Verfügung. Die Beobachtungen kurzfristig Wirkung zeigt. Um diese Frage zu prüfen, lassen auf eine Verschlechterung des Zustandes im Zugersee von 1898 (Auftreten der Burgunderblutalge) bis Anfang der 1990er Jahre schliessen. Aber kann man 0 diese Veränderungen auch in den hellen und dunklen Ablagerungen des Sediments, gleich einer verschlüssel- 1 ten Geschichte, ablesen?

2 Die Tiefenprofile von Festsubstanzen im Sediment geben grundsätzlich einen Einblick in die Umweltveränderun- 3 gen. Dabei entsprechen die tieferen Sedimentschichten in der Regel den weiter zurückliegenden Zeiten. Aller-

4 dings erschweren die nachträglichen biogeochemischen Reaktionen in den Sedimenten (Diagenese) die Interpre- Tiefe im Sedimentkern [cm] 5 tation der Tiefenprofile. Hier können Modelle durch die Simulation der diagenetischen Prozesse die Interpreta- tion unterstützen. In diesem Projekt entwickelten wir ein 6 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Sedimentmodell als Erweiterungsmodul des Programms Partikulärer Stickstoff [%] AQUASIM. Anders als die meisten existierenden dia- Abbildung: Mittlere Konzentrationen von partikulärem Stickstoff genetischen Simulationsprogramme ermöglicht AQUASIM in je vier Sedimentkernen, welche an der Oberfläche während durch beliebige Prozessformulierungen einen flexiblen 5 Monaten mit Penac-Pulver (Quadrate) sowie mit gewöhnlichem Quarzpulver (Punkte) in Berührung waren. Bei den Resultaten mit Einsatz. Eine benutzerfreundliche Oberfläche sowie die Penac-Wirkstoff ist als Fehlerbalken eine Standardabweichung Möglichkeit der Durchführung von Parameterschätzun- 28 eingezeichnet. Das Penac-Produkt zeigt keinen signifikanten Effekt. gen und Sensitivitätsanalysen sind weitere Vorteile von AQUASIM. Die in unserem Modell berücksichtigten Pro- höhere Eisensulfidkonzentrationen auf als in tieferen zesse sind Abbau, Nitrifikation, Oxidation von HS, wich- Sedimentzonen (Abbildung). tige chemische Gleichgewichte sowie die Ausfällung/

Rücklösung von CaCO3, MnCO3, Fe3PO4 und FeS. Um zu prüfen, inwieweit die Eutrophierung und die diage- netischen Prozesse für dieses Phänomen verantwortlich Als Indikator für die sich verändernden Umweltverhält- sind, simulierten wir mit Hilfe des Modells ein Eutrophie- nisse haben wir die Tiefenprofile der Konzentration von rungsszenario und berechneten die Eisensulfid-Konzent- Schwefelverbindungen (Eisensulfid) untersucht. Dabei rationen im Sediment von 1944 bis 1994 (Abbildung). sind folgende Zusammenhänge bekannt: Unter aeroben Als Randbedingungen wurden unterschiedliche Konzent- Bedingungen ist gelöstes Sulfat die stabilste Schwefel- rationen von Sauerstoff und Nitrat an der Sediment- spezies in natürlichen Gewässern und kann durch die Wasser-Grenzschicht und die Sedimentationsraten von Diffusion ins Sediment gelangen. Unter anaeroben Bedin- organischem Kohlenstoff seit 1600 angesetzt. Die ersten gungen wird das gelöste Sulfat reduziert und die zweite Modellierungsergebnisse zeigen, dass die Anreicherung mobile Form von Schwefel, Schwefelwasserstoff, wird von Eisensulfiden in der obersten Sedimentschicht eine gebildet. Die anaeroben Bedingungen entstehen beim Folge der Verringerung von Sauerstoff- und Nitratkon- Abbau von organischem Material und sind deshalb eng zentrationen ist, welche im betreffenden Zeitraum an der mit der Primärproduktion als wichtigste Quelle von orga- Sedimentoberfläche auftrat. nischem Kohlenstoff gekoppelt. Der Schwefelwasser- stoff kann mit dem Eisen reagieren und die Eisensulfide Die Modellierung der Diagenese im Zugersee ist die erste als Schwefelablagerungen in Sedimenten bilden. Zusam- Anwendung des neu entwickelten Sedimentmoduls im mengefasst bedeutet das, dass der Schwefelrückhalt Programm AQUASIM. Die Eutrophierung in den Sedimen- im Sediment vor allem durch den Sauerstoffgehalt im ten konnte mit Hilfe des Modells gut nachvollzogen Tiefenwasser und das verfügbare organische Material werden. In den nächsten Schritten werden wir das Sedi- beeinflusst wird. Eine hohe Primärproduktion und stark mentmodul auf andere Seen anwenden, um auch ihre reduzierte Verhältnisse im Sediment führen zu einem Vergangenheit kennen zu lernen. Mit Hilfe der diageneti- hohen Schwefelrückhalt. schen Modellierung kann man Forschungshypothesen und Wassermanagementstrategien überprüfen. Untersuchungen der Tiefenprofile von Schwefelverbin- dungen im Zugersee zeigen deutliche Reaktionen auf die steigende anthropogene Belastung (Eutrophierung) seit Anfang des 20. Jahrhunderts. Die Sedimentkerne (Was- Seeinterne Massenbilanz von Arsen und Antimon sertiefe mehr als 85 m) weisen in der obersten Schicht im Baldeggersee

Daniel Fabian; Zheng Zhou (ETH Zürich); Gabriela Friedl, Eisensulfid-Gehalt [mmol/g TM] Bernhard Wehrli 0 0,030,06 0,09 0,12 0 1944 Diese Studie geht der Frage nach, ob Seesedimente eine 1986 Senke für Arsen und Antimon darstellen. Die Massen- 1954 1963 bilanz der beiden Metalle zeigt überraschenderweise ein 10 1974 deutlich unterschiedliches Verhalten. Während ein Gross- teil des partikulär gebundenen Arsens im Seesediment 1994 festgelegt wird, findet für Antimon eine Rücklösung an 20 der Sediment-Wasser-Grenze statt.

gemessene Werte Sedimenttiefe [cm] Die Belastung der Umwelt mit Arsen gilt als eines der 30 wichtigsten Probleme der Gegenwart. Deshalb wird das Verhalten von Arsen in der Umwelt bereits seit Jahren intensiv erforscht. Über das chemisch verwandte Anti- 40 mon ist dagegen wesentlich weniger bekannt, allerdings Abbildung: Foto vom Sedimentkern des Zugersees (Nordbecken, ist für beide Metalle eine kontinuierliche Zunahme der 120 m Tiefe, 2001) und die Tiefenprofile mit den berechneten Belastung nachgewiesen. Um eventuelle Risiken dieser Eisensulfidgehalten in unterschiedlichen Jahren (Linien). Schwarze Entwicklung abschätzen zu können, benötigt man ge- Punkte bezeichnen gemessene Werte von 1996 (Christoffel, Eisen- sulfid als Redoxparameter im Sediment des Rotsees und Zugersees, naue Kenntnisse über den Weg, den diese Metalle in Diplomarbeit, ETH Zürich, 1997). Die Jahresangaben basieren auf der Umwelt nehmen. Dieser Weg wird auch als Kreislauf der 137Cs-Datierung (Sturm M., EAWAG, unveröffentlichte Daten). bezeichnet: Die Metalle werden aus einer festen, mine- 29 ralischen Phase mobilisiert, in andere Umweltbereiche der Umwelt geben können. Untersuchungen an zwei transportiert (und durchlaufen dabei unter Umständen Flüssen zeigen, dass Erhöhungen des Metallgehaltes im mehrere Zyklen) und schliesslich in einer Senke abgela- Aufwuchs Erhöhungen des Metalls in der Umwelt signa- gert. Diese Senken sind natürliche «Deponien», in denen lisieren. Die Feldstudien erlauben zudem, Angaben über die Metalle auf Dauer eingelagert werden und für Lebe- typische Kupfer- und Zinkgehalte in nicht belastetem wesen nicht mehr zur Verfügung stehen. Welche Menge Aufwuchs zu machen. dabei dem Kreislauf entzogen wird, lässt sich anhand von Massenbilanzen erfassen. Wechselwirkungen zwischen Algen und Metallen sind wichtig, da die Algen von ökologischer Bedeutung sind Im Rahmen dieser Studie wurden für den Baldeggersee, und einige Metalle essenziell, aber in höheren Konzent- einem eutrophen See im Schweizer Mittelland, seeinterne rationen toxisch sind. Einige Spurenelemente werden von Massenbilanzen für Arsen und Antimon erstellt. See- Lebewesen für die Durchführung spezifischer Funktionen intern bedeutet, dass nur der Kreislauf der Metalle im des Stoffwechsels gebraucht, während andere nicht See selber untersucht wurde ohne Berücksichtigung lebensnotwendig sind. Organismen nehmen essenzielle der Zu- und Abflüsse. Dieser Kreislauf wird durch Sedi- Elemente von ihrer Umgebung durch direkte Aufnahme mentation (Absetzen von Partikeln) und Rücklösung oder durch die Nahrung auf. In Laborexperimenten, bei (Auflösung derselben Partikel) an der Sediment-Wasser- denen die chemischen Bedingungen definiert sind, Grenze bestimmt. Im Jahr 1994 wurden Sedimentfallen lassen sich Aufnahme und Toxizität mit der Konzentration an der tiefsten Stelle im See ausgebracht. Mit diesen der freien Ionenform eines Metalls erklären. Metalle er- Fallen konnte ermittelt werden, wie viel Arsen und Anti- scheinen in der aquatischen Umwelt in verschiedenen mon als Partikel oder an Partikel gebunden über das chemischen Formen, die von der Zusammensetzung Jahr verteilt zum Sediment hinabsanken. Fünf Jahre spä- des Wassers abhängig sind. Bei gleicher totaler Metall- ter, im Jahre 1999, wurde eine Sedimentprobe an der konzentration kann die biologische Verfügbarkeit also gleichen Stelle im See genommen. Dabei wurde genau unterschiedlich sein. Diese Zusammenhänge sind in darauf geachtet, dass nur die Sedimentschicht beprobt natürlichen aquatischen Systemen noch wenig unter- wurde, die im Jahr 1994 abgelagert wurde. Aus diesen sucht. Proben wurde bestimmt, wie viel des abgelagerten Arsens und Antimons nach fünf Jahren noch vorhanden In Fliessgewässern sind Algen im so genannten Auf- war. Die Differenz entspricht der Menge, die wieder wuchs anzutreffen, wo sie in einer Art gelartiger Matte mobilisiert wurde. zusammen mit anderen Mikroorganismen eingebettet sind. Die Matte besteht aus Biomolekülen, die von den Im Falle des Arsens waren nach fünf Jahren noch 80% Mikroorganismen in ihrer unmittelbaren Umgebung ab- im Sediment vorhanden, von Antimon nur etwa die Hälfte. gegeben werden. Unterschiedliche Anteile an Sediment- Daraus ergibt sich eine Rücklösung von 20% für Arsen partikeln sind ebenfalls mit Aufwuchs assoziiert. Die und 50% für Antimon. Die Sedimente im Baldeggersee Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Metallkon- sind also eine Senke für einen grossen Teil des eingetra- zentrationen im Wasser und Metallgehalten in Aufwuchs- genen Arsens, Antimon wird hingegen zur Hälfte wieder gemeinschaften im Feld ist von mehreren Seiten inte- in den seeinternen Kreislauf zurückgeführt. Weitere ressant und relevant. Zunächst stellt sich die Frage, wie Nachforschungen sollen abklären, wieso sich die beiden Metallgehalte im Aufwuchs mit den Konzentrationen im sonst chemisch recht ähnlichen Metalle im Baldeggersee Wasser und deren Verfügbarkeit zusammenhängen. Zu- unterschiedlich verhalten. Dabei werden wir auch das dem ist es auch von praktischem Interesse, Kenntnisse Langzeitverhalten des im Sediment festgelegten Arsens über Metallgehalte in Aufwuchsgemeinschaften zu gewin- und Antimons untersuchen. nen, die typisch für nicht metallbelastete Systeme sind.

Für diese Studie wurden die Kupfer- und Zinkverteilungen im Wasser und im Aufwuchs in der Thur und in der Birs Zusammenhänge zwischen Metallgehalten während je eines Jahres untersucht und verglichen. Im in Aufwuchsgemeinschaften und Metall- Aufwuchs wurde zwischen dem von den Organismen auf- konzentrationen im Wasser genommenen Metallgehalt und dem totalen Metallgehalt differenziert. Letzterer entspricht dem von den Organis- Renata Behra, Bettina Wagner, Laura Sigg men aufgenommenen Metallgehalt und dem adsorbierten Metallgehalt. Die untersuchten Stellen wurden aufgrund Kenntnisse über die Aufnahme von Metallen in Aufwuchs- unterschiedlicher Metallbelastung ausgewählt. Die ge- algen sind von ökotoxikologischem Interesse, da sie fundenen Beziehungen zwischen den Konzentrationen im 30 Informationen über die Bioverfügbarkeit von Metallen in Wasser und dem totalen Metallgehalt im Aufwuchs für 1,0 6 Thur Birs

5 0,8 Mol/g dw] 4 0,6 3 0,4 2

0,2 1 Abbildung: Gehalt von Kupfer im Kupfer im Aufwuchs [ Aufwuchs an drei Probenahmestellen 0,0 0 0 1020300 50 100 150 in der Birs (, , ) und an zwei Gelöste Kupferkonzentration [nM] Gelöste Kupferkonzentration [nM] Stellen in der Thur (, ).

Kupfer sind in der Abbildung dargestellt. In der Birs Sonnhof-Weiher im Einzugsgebiet des Sempachersees widerspiegeln sich die höheren gelösten Kupferkonzent- hält 21% der Jahresfracht des Phosphors und 25% des rationen auch im Aufwuchs in höheren Kupfergehalten. Stickstoffs zurück. Der Rückhalt ist gross bei langen Auf- Ähnliche Resultate wurden auch für Zink gefunden. enthaltszeiten des Wassers im Weiher, jedoch nur gering In der Birs sind deutliche Unterschiede zwischen den während heftigen Regenereignissen. Probenahmestellen erkennbar. In der Thur dagegen sind Unterschiede in den gelösten Kupferkonzentrationen Der diffuse Austrag von Phosphat aus landwirtschaftlich im Wasser nicht an den Kupfergehalten im Aufwuchs zu genutzten Böden ist hauptverantwortlich für die Über- erkennen. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass die düngung der grossen Mittellandseen Sempacher-, Bal- Zunahme der gelösten Konzentrationen in der Thur nicht degger- und Hallwilersee. Künstliche Weiher, von ab- mit einer Zunahme des verfügbaren Kupfers einhergeht. fliessendem Bodenwasser gespeist, sollen diesem auf Diese These wird dadurch unterstützt, dass auch die natürlichem Wege Nährstoffe entziehen und es erst dann gemessenen freien Kupferionenkonzentrationen an bei- in die Bäche Richtung See entlassen. Über die Funktions- den Stellen in der Thur vergleichbar waren. weise und Effizienz solcher Weiher als Nährstoffsenken ist erst wenig bekannt. Die Studie zeigte auch, dass bei gleichem totalem Kupfer- gehalt der Anteil an Kupfer, das von Algen und anderen Der Sonnhof-Weiher, an der Kleinen Aa im Einzugsgebiet Gemeinschaftsorganismen aufgenommen wurde, sehr des Sempachersees gelegen, sammelt das Drainage- variabel und nur von den gelösten Metallkonzentrationen wasser aus einem wenig belasteten Einzugsgebiet von ausgehend nicht vorhersagbar ist. 20 ha, das von zwei Landwirten, die Milchwirtschaft betreiben, genutzt wird. Er hat eine Oberfläche von Die Feldstudien erlauben, Angaben über typische Kupfer- 2300 m2, ist ca. 0,6 m tief und stellenweise mit Rohr- und Zinkgehalte in nicht belastetem Aufwuchs zu machen. kolben bewachsen. Die Wassermenge, die dem Weiher Es zeigt sich auch, dass Erhöhungen des Metallgehaltes zufliesst, schwankt zwischen <100 und >1700 m3/Tag. im Aufwuchs Erhöhungen des Metalls in der Umwelt Die Aufenthaltszeit des Wassers im Weiher beträgt daher signalisieren. Die unterschiedliche Abhängigkeit in den während starken Niederschlägen weniger als einen Tag. zwei Flüssen weist auf die freien Metallkonzentrationen als einen der bestimmenden Faktoren für die Metall- Messungen von Zu- und Ausfluss während des Jahres bioverfügbarkeit im Aufwuchs. Weitere Untersuchungen 2001 ergeben ein markantes Bild: Bei Regen steigt die zu diesem Thema sind im Gange. Konzentration des Gesamtphosphors im Zulauf zum Weiher überproportional an. Die Stickstoffkonzentration – (hauptsächlich NO3) wird hingegen durch das Regen- wasser verdünnt. Nährstoff-Rückhalteweiher in der Landwirtschaft zum Schutz der Seen Die Abbildung vergleicht im zeitlichen Verlauf Eintrag und Export des Gesamtphosphors während des Jahres 2001. Beat Müller, Miriam Reinhardt, Ruth Stierli, René Gächter In der Zeit des Gülleverbots (Mitte November bis Ende Februar) bleibt der Eintrag von Phosphat gering. Nach Künstliche Weiher in landwirtschaftlich intensiv genutz- dem ersten Ausbringen von Gülle werden während ten Einzugsgebieten sind wertvolle und bereichernde Regenereignissen über Drainagen grosse Mengen von Elemente in einer nahezu ausgeräumten Landschaft. Der Phosphor (und Stickstoff, hier nicht gezeigt) aus dem 31 1500 /Tag]

3 1000

500 Wasserfracht [m Wasserfracht

0 600

400

Abbildung: Oben: Zufliessende Wassermenge in m3/Tag. 200 -Fracht [g P/Tag] Unten: Gesamtphosphor-Frachten tot

P im Zu- und Ablauf (ausgezogene bzw. gestrichelte Linie) des Sonnhof- Weihers im Jahr 2001 in g P/Tag im 0 Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Jahr 2001.

Boden in den Weiher geschwemmt: Während 40 Regen- Effekte zu denen anderer Schadstoffe. In der Umwelt- tagen gelangten über diesen Transportweg 50% der risikobewertung von Schadstoffen müssen in der Zukunft Phosphat- und 30% der Stickstoff-Jahresfracht in den solche Mischungseffekte vermehrt berücksichtigt werden. Weiher. Pharmaka werden zunehmend in Fliessgewässern und Der Rückhalt von Phosphor ist bei kleinem Durchfluss, Seen nachgewiesen [1]. Obwohl die Konzentrationen der also kleinen Frachten und daher grosser Aufenthaltszeit, einzelnen Komponenten für Tier und Mensch unterhalb hoch (60–90%). Bei Starkregenereignissen, welche ihrer therapeutischen Wirkschwelle liegen und damit die grossen Einträge bringen, fällt er jedoch wegen der weit unterhalb der Konzentrationen, die toxische Effekte geringen Aufenthaltszeit im Weiher auf wenige Prozente. hervorrufen, besteht Forschungsbedarf hinsichtlich des In der Jahresbilanz hielt der Sonnhof-Weiher 21% des Zusammenwirkens der Pharmaka untereinander und totalen Phosphors und 25% des totalen Stickstoffs zu- in Kombination mit der Fülle der überall verbreiteten Um- rück. Das entspricht 2 kg Phosphor und 90 kg Stickstoff. weltschadstoffe [2].

Im Rahmen einer Dissertation werden die Schlüssel- Pharmaka wirken in der Regel hochspezifisch und es ist prozesse, die für den Nährstoffrückhalt in Weihern ver- wenig darüber bekannt, wie sich diese Stoffe in aquati- antwortlich sind, untersucht und es wird überprüft, schen Organismen auswirken. Eine Analyse von Literatur- wie weit sich durch eine Optimierung der Betriebsweise daten zur akuten Toxizität von diversen Pharmaka auf ihre Effizienz steigern liesse. Algen, Wasserflöhe und Fische zeigte, dass in fast allen Fällen die Toxizität durch Vorhersagemodelle für nicht- spezifische Effekte gut abgeschätzt werden konnte. Diese nichtspezifischen Effekte werden als Basistoxizität oder Nicht-Zieleffekte von Pharmaka in der Narkose bezeichnet. Sie stellen die Minimaltoxizität eines aquatischen Umwelt: Stoffes dar, die immer auftritt. Wenn ein Stoff zusätzlich Basistoxizität und additives Zusammenwirken nach einem spezifischen Wirkmechanismus reagieren mit anderen Umweltschadstoffen kann, dann werden toxische Effekte, wie zum Beispiel Wachstumsminderung oder Tod, schon bei tieferen Kon- Beate Escher, Erika Vye, Rik Eggen zentrationen beobachtet als bei der durch Basistoxizität hervorgerufenen Toxizität. Einzelne Pharmaka sind zwar nur in geringen Mengen in der Umwelt vorhanden, ihre Basistoxizität addiert sich In dieser Arbeit haben wir mit einem sub-zellulären Test- 32 in Mischungen aber auf. Zudem addieren sich diese system an energieübertragenden Membranen (Kinspek), das selektiv sowohl Basistoxizität als auch spezifische lagen, zeigten die erwartete Konzentrationsadditivität, Mechanismen der Membrantoxizität anzeigen kann, für unabhängig, ob die Mischungen nur Industriechemikalien, eine Auswahl von Pharmaka und Industriechemikalien nur Pharmaka oder beide Stoffklassen enthielten. experimentell überprüft, welche membrantoxischen Mechanismen diese Substanzen verursachen. Getestet Diese Arbeit trägt zum Querprojekt NOVAQUATIS der wurden die Schmerzmittel Acetaminophen, Diclofenac EAWAG bei, in dem innovative Konzepte zur Urinsepara- und Ibuprofen, der Blutfettregulator Clofibrat, das Psycho- tion und zum Nährstoffrecycling entwickelt werden. Für pharmakum Diazepam, das Kontrazeptivum Ethinylestra- die Untersuchung des ökotoxikologischen Gefährdungs- diol und der Betablocker Propranolol. Alle untersuchten potenzials von Urin und seinen Aufbereitungsprodukten Stoffe zeigten in diesem Testsystem ausschliesslich verwenden wir eine Wirkmechanismus-basierte ökotoxi- Basistoxizität. Wie die Abbildung zeigt, nimmt die Toxi- kologische Testbatterie, in der der beschriebene Test auf zität mit zunehmender Fettlöslichkeit der Pharmaka zu Basistoxizität ein zentrales Modul darstellt. und entspricht der Erwartung für Basistoxizität, die durch die Linie beschrieben ist. Die Ergebnisse sind überdies generell wichtig für die Um- weltrisikobewertung von Pharmaka, da sie zeigen, dass Auch wenn die Basistoxizität einer Verbindung der mini- man nicht jeden Stoff einzeln betrachten darf, sondern malen Toxizität entspricht, so ist sie doch von Relevanz, dass man das additive Zusammenwirken in Mischungen da alle Komponenten einer Mischung in noch so kleinen – auch mit weiteren Stoffklassen – berücksichtigen muss. Konzentrationen additiv zur Basistoxizität beitragen. In der Regel verhalten sich Stoffe, die den gleichen Wirk- Literatur mechanismus aufweisen, konzentrationsadditiv, d.h., alle [1] Rossknecht H., Ternes T.A. (2001): Arzneimittel im Bodensee? Nachr. Komponenten einer Mischung tragen zum Gesamteffekt Chem. 49, 145–149. [2] Daughton C., Ternes T. (1999): Pharmaceuticals and personal care bei. Im Gegensatz dazu zeigt eine Mischung von Stoffen, products in the environment: agents of subtle change? Environ. Health die nach unterschiedlichen Wirkmechanismen wirken und Perspect., 107, Supp. 6, 907–937. die alle unterhalb ihrer jeweiligen Effektschwelle vorhan- den sind, keinen Effekt. Damit ist zu erwarten, dass eine Mischung von Pharmaka mit einer Vielzahl von Wirkungs- spektren, wie sie in der Umwelt oder in Urinmischproben Antibiotika in Hofdünger – Analytik und erste vorliegen, hauptsächlich über ihre Basistoxizität zusam- Resultate menwirkt. Mischungsexperimente mit n Komponenten, die jeweils in einem n-tel ihrer Effektkonzentrationen vor- Michel Haller, Stephan Müller, Krispin Stoob, Christa S. McArdell

In der Gülle von Tieren, welche mit Medizinalfutter be- 5 handelt wurden, konnten Antibiotikakonzentrationen im Ethinylestradiol Bereich von 0,1 mg/l – 20 mg/l nachgewiesen werden. Clofibrat 4 Diese Konzentrationen können selektiv das Auftreten von Diazepam resistenten Mikroorganismen und damit unerwünschte Propranolol Keime fördern. Durch den Austrag dieser Gülle auf die Diclofenac 3 Felder werden Antibiotika in etwa der gleichen Grössen- Ibuprofen ordnung ausgebracht wie Pestizide (einige 100 g/ha).

2 Eines der grössten Probleme der Medizin ist die Zunahme Toxizität log (1/EC) [mol/l] Toxizität von Resistenzen pathogener Keime gegenüber bekann-

Acetaminophen ten Antibiotika. Die Ursache liegt im Selektionsdruck, der 1 01234 durch den Einsatz von Antibiotika zunimmt. Dies war, log Kmw nebst dem gesellschaftlichen Druck, einer der Gründe,

Abbildung: Beziehung zwischen der Toxizität, ausgedrückt als weshalb in der schweizerischen Landwirtschaft der Ein- negativer Logarithmus der Effektkonzentration EC, und der Fett- satz von Antibiotika als Leistungsförderer auf den 1. Juli löslichkeit, ausgedrückt als Affinität der Stoffe zu biologischen 1999 verboten wurde. Zu prophylaktischen und zu thera- Membranen, dem Membran-Wasser-Verteilungskoeffizienten Kmw. peutischen Zwecken jedoch dürfen Antibiotika weiterhin Die Linie ist eine so genannte «Quantitative Struktur-Aktivitäts- an Nutztiere verabreicht werden. beziehung», die aus Daten für eine Reihe von Industriechemikalien abgeleitet wurde, für die bekannt ist, dass sie alle ausschliesslich basistoxisch wirken. Die Symbole stellen die Messdaten mit 95% Häufig eingesetzte Antibiotika in der Landwirtschaft sind Vertrauensintervallen für die bezeichneten Pharmaka dar. Wirkstoffe aus den Gruppen der Sulfonamide, Tetracyc- 33 100 Sulfathiazol Sulfamethazin N4-Acetyl-Sulfamethazin Trimethoprim

10 Minimale Hemm- konzentration (E. coli)

Abbildung: Gemessene Antibiotika- 1 konzentrationen in Gülleproben von Betrieben, welche Sulfonamid-

mg/kg 0,1 wirkstoffe und Trimethoprim als Medizinalfutter eingesetzt hatten. Die minimale Hemmkonzentration ist 0,01 die niedrigste Konzentration eines Antibiotikums, das bei einem Keim nach 24-stündiger Bebrütung sicht- 0,001 Probe A Probe B Probe C Probe D Probe E Probe F bares Wachstum verhindert [3].

line, Penicilline und Makrolide. Die genauen Mengen und das Verhalten (Transport- und Transformationsprozesse) Einsatzzwecke der verschiedenen Antibiotika sind jedoch der wichtigsten Antibiotika in Gülle, Boden und Gewäs- unbekannt, werden aber im laufenden Projekt erarbeitet. sern zu erarbeiten. Diese Resultate sind dann die Grund- Die Antibiotika aus der Gruppe der Sulfonamide sind lage für die Beurteilung der Resistenzsituation in der relativ gut wasserlöslich und können, wenn sie mittels Landwirtschaft und sollten auch zur Gestaltung einer Gülle auf die Felder ausgebracht werden, genau wie z.B. nachhaltigen Landwirtschaft dienen. Nährstoffe und Pestizide während Regenereignissen in Oberflächen- und Grundwasser gelangen. Daher wurde Literatur in einem ersten Schritt eine analytische Methode zur [1] Haller M.Y., Müller S.R., McArdell C.S., Alder A.C., Suter M.J.-F. Bestimmung von Sulfonamidwirkstoffen und des häufig (2002): Quantification of veterinary antibiotics (sulfonamides and trimethoprim) in animal manure by liquid chromatography-mass spec- in Kombination eingesetzten Trimethoprims in Gülle ent- trometry, J. Chrom. A, accepted. wickelt. Mittels Flüssig-flüssig-Extraktion der Antibiotika [2] http://www.snf.ch/NFP/NFP49/Projektliste.html aus der Gülle und anschliessender Trennung und Detek- [3] Neuman M. (1981): Antibiotika-Kompendium. Hans Huber, Bern. tion mittels Flüssigchromatographie-Massenspektro- metrie konnten die Wirkstoffe mit einer Genauigkeit von ca. 30% und einer Bestimmungsgrenze von 0,1 mg/kg bestimmt werden [1]. Erfolge getroffener Massnahmen zur Senkung des Nitrateintrages im Zuströmbereich einer Mit dieser Methode wurde die Gülle von 20 verschiedenen Trinkwasserfassung im Klettgau Landwirtschaftsbetrieben untersucht. In Gülle von Be- trieben, welche kein Medizinalfutter einsetzten, konnten Micha Sigrist, Karim Abbaspour, Markus Boller auch keine Sulfonamide nachgewiesen werden. Wurde jedoch Medizinalfutter mit Sulfonamidwirkstoffen einge- Landwirtschaftliche Massnahmen zur Senkung des setzt, lagen die Konzentrationen zwischen 0,1 mg/l und Nitrateintrages innerhalb des Zuströmbereiches der 20 mg/l (Abbildung). Trinkwasserfassung im Projektgebiet «Chrummenlanden» bilden den Grundstein zur Verbesserung des Trinkwas- Diese Resultate sind vor allem deshalb bemerkenswert, sers. Für die Optimierung der getroffenen Massnahmen weil die Selektion von resistenten Mikroorganismen sowie für Prognosen über die zu erwartenden Verbesse- bereits bei Konzentrationen um 0,5 mg/l auftreten kann. rungen sind jedoch weitere Anstrengungen nötig. Nimmt man zudem an, dass etwa 30 m3 Gülle pro Hek- tare Acker oder Feld ausgebracht werden, so gelangen Die Trinkwasserfassung «Chrummenlanden» im Klettgau bei einer einzigen Düngung bis zu 600 g Wirkstoffe auf weist einen Nitratgehalt auf, der über dem für Trinkwasser eine Hektare. Diese Menge bewegt sich in derselben geltenden Toleranzwert von 40 mg/l liegt. Dies ist vor Grössenordnung wie diejenige von Pflanzenschutzmitteln allem auf die intensive Landwirtschaft in der Region zu- (z.B. Atrazin im Maisanbau). rückzuführen. Um die Wasserfassung mit einer konzes- sionierten Fördermenge von 3000 l/min in Zukunft wieder Das Ziel der laufenden Untersuchungen, welche vom nutzen zu können, wurde das Projekt zur Sanierung der Nationalfonds [2] und dem BUWAL unterstützt werden, Fassung «Chrummenlanden» ins Leben gerufen. Dabei ist es, den Einsatz (gegliedert nach Tierart, Haltungs- kann dank der 1999 auf Bundesebene neu eingeführten 34 system, Region, Saison etc.) sowie das Vorkommen und Instrumente des Grundwasserschutzes (Gewässerschutz- gesetz Art. 62a und Gewässerschutzverordnung Art. 29) keiten des GIS-basierten SWAT-Modells und wird die auf die Unterstützung des Bundes gebaut werden. Der Situation im Einzugsgebiet der Fassung «Chrummen- Bund hilft bei der Abgeltung der Landwirte, die am Pro- landen» zeitlich simulieren. Mehrere mittels anderer Me- jekt teilnehmen und die durch die Umstellung auf weniger thoden gemachte Abschätzungen mögen zwar in Bezug nitratproblematische Fruchtfolgen Einkommenseinbussen auf die zu erwartende Nitratreduktion gut sein, aber kei- verzeichnen müssten. ne dieser Abschätzungen lässt eine konkrete Prognose der Zeitspanne zu, in der diese Reduktionen zu erwarten Nachdem das Projektgebiet, Teil des Einzugsgebietes sind. (Abbildung), festgelegt war, konnten bis Dezember 2001 35 Landwirte im Zuströmbereich, die 55% des Projekt- Der Aufwand für die Bereitstellung eines funktionierenden gebietes bewirtschaften, unter Vertrag genommen SWAT-Modelles ist erheblich, braucht es doch unzählige werden. Wir streben an, alle im Projektgebiet wirtschaf- physikalische Parameter zu Wetter, Boden, Gelände, tenden Landwirte unter Vertrag zu nehmen, so dass die Pflanzen und Bewirtschaftung. Ein funktionierendes Mo- angestrebten Ziele der Nitratreduktion in dem vorläufig dell hat aber zweifellos das Potenzial, die bestmögliche sechs Jahre dauernden Projekt erreicht werden können. Bewirtschaftungsmethode für ein Brunneneinzugsgebiet zu ermitteln. Wenn trotz der relativ spärlichen Datenlage Nachdem das Projekt zur Nitratreduktion nun in vollem brauchbare Ergebnisse erzeugt werden können, kann Gange ist, stellt sich die Frage nach Optimierungen so- das SWAT-Programm für weitere, ähnliche Projekte in wie der Zeitspanne, mit der zu rechnen ist, bis Resultate Betracht gezogen werden. Die Ausgabeparameter des der getroffenen Massnahmen sichtbar werden. Des Wei- SWAT können schliesslich als Randbedingungen in teren sind Fragen offen bezüglich des «genauen» Weges, FEFLOW, dem Strömungsmodell, eingesetzt werden wie das Sickerwasser ins Grundwasser gelangt. Eine im und somit den Modellierungsarbeiten am Grundwasser- Sommer 2001 abgeteufte Sondierbohrung hat weiteren modell dienen. Aufschluss über den inhomogenen Untergrund des Ge- bietes ergeben. Diese neuen Informationen können bei weiteren Abklärungen zur Nitratproblematik helfen. Electro(bio)remediation: elektrochemisch An der EAWAG stehen uns das physikalische Modell stimulierter Abbau chlorierter Schadstoffe im SWAT (Soil and Water Assessment Tool) für die Model- Boden und im Grundwasser lierung von Stoffeinträgen und deren Verfrachtung auf Einzugsgebietsebene sowie FEFLOW (ein Finite-Elemente- Andreas Kappler, Stefan Haderlein Modellcode) für die Modellierung der Grundwasserströme zur Verfügung. Die EAWAG erkundet die Einsatzmöglich- Chlorierte organische Verbindungen gelangen auch heute noch als Schadstoffe in die Umwelt und stellen dadurch eine Gefährdung für die Natur und den Menschen dar. Die Ergebnisse dieses Projektes zeigen, dass im Boden Schaffhausen vorhandene Huminstoffe (redoxaktive, organische Ver- bindungen) elektrochemisch reduziert werden können und dass reduzierte Huminstoffe chlorierte Schadstoffe reduktiv dehalogenieren und so je nach Bedingungen zu 1 unbedenklichen Produkten abbauen können. 2 3 Chlorierte organische Verbindungen (CKW) finden weit Siblingen verbreiteten Einsatz als Lösungs- und Flammschutz- mittel, als Farbstoffe und Desinfektionsmittel sowie als 4 Gächlingen Löhningen Herbizide, Insektizide und Fungizide. Obwohl der Eintrag dieser Verbindungen in Böden und Grundwasser seit Chrummenlanden Jahren durch verschiedenste Massnahmen vermindert 6 5 wurde, sind CKW-verschmutzte Böden und Grundwässer noch immer ein drastisches Umweltproblem. Neunkirch 2,5 km Für die Beseitigung solcher Schadstoffe kommen ver- Abbildung: Situationsplan; Lage der Fassung «Chrummenlanden» im Bezug auf Einzugs- und Projektgebiet. Grau: eigentliches schiedene Verfahren zum Einsatz, bei denen die Schad- Projektgebiet, Kreise: Ortschaften, dunkler Punkt: Trinkwasser- stoffkonzentration durch mechanische, thermische, che- fassung, gestrichelte Linien: Teileinzugsgebiete. mische oder biologische Behandlung reduziert wird. Vor 35 Für Hexachlorethan wurde eine Halbwertszeit von weni- gen Tagen gemessen. Dies lässt vermuten, dass durch elektrochemische Reduktion der im Boden vorhandenen Huminstoffe die Reaktivität chlorierter Schadstoffe erhöht und ihre Umwandlung zu unbedenklichen Produkten + - durch biologische oder chemische Folgeprozesse stimu- liert werden kann. Ziel unserer weiteren Arbeiten ist es,

Huminstoffe eine Datenbasis für die Reaktionsgeschwindigkeiten (reduziert) CxCly wichtiger umweltrelevanter halogenierter Verbindungen n e– – zu schaffen und die Reaktionsbedingungen zu optimie- Huminstoffe n Cl (oxidiert) CxCly-n ren, so dass vorwiegend unbedenkliche Produkte ent- – CO2,Cl stehen.

Abbildung: Elektrochemisch reduzierte, natürliche organische Literatur Verbindungen (Huminstoffe) können halogenierte Schadstoffe im [1] Criddle C.S., McCarty P.L. (1991): Electrolytic model system for Boden reduktiv dehalogenieren und so den weiteren (Bio-)Abbau reductive dehalogenation in aqueous environments. Environ. Sci. beschleunigen. Technol. 25, 973–978. [2] Lovley D.R., Coates J.D., Blunt-Harris E.L., Phillips E.J.P., Wood- ward J.C. (1996): Humic substances as electron acceptors for einigen Jahren konnte gezeigt werden, dass chlorierte microbial respiration. Nature 382, 445–448. Verbindungen auch elektrochemisch mit Hilfe einer an [3] Benz M., Schink B., Brune A. (1998): Humic acid reduction by Metallelektroden angelegten Spannung und dem resultie- Propionibacterium freudenreichii and other fermenting bacteria. Appl. Environ. Microbiol. 64, 4507–4512. renden Strom- bzw. Elektronenfluss reduktiv dehalo- geniert und unter bestimmten Bedingungen zu weniger toxischen Verbindungen abgebaut werden können [1]. Zur Elektronenübertragung ist ein direkter Kontakt des Wasser- und Materialflüsse bei der Entwässerung zu reduzierenden Moleküls mit der Elektrodenoberfläche von Metall-, Ziegel-, Kies- und Gründächern notwendig. Bei der Anwendung dieses elektrochemischen Verfahrens zur Beseitigung von Schadstoffen in einer Steffen Langbein, Markus Boller komplexen, heterogenen Matrix wie einem Boden ist ein solcher Kontakt jedoch nicht generell vorhanden. Dies In einer Versuchsanlage mit acht Dächern werden Mög- hat zur Folge, dass die zur reduktiven Dehalogenierung lichkeiten der dezentralen Retention von Wasser und und damit zum Abbau der Verbindung notwendigen Stoffen mit Hilfe von begrünten Flachdächern bei der Elektronen nicht zu den Schadstoffmolekülen transpor- Dachwasserentsorgung untersucht und aufgezeigt. tiert werden können. Weitere Schwerpunkte sind die Ermittlung von Metall- abschwemmraten von Schrägdächern aus unterschied- Der Boden selbst beinhaltet jedoch neben den anorgani- lichen Metallblechen und deren effizienter Rückhalt in schen Bestandteilen auch organische Komponenten, die einer Adsorptionsschicht. als Elektronenüberträger zwischen Elektrode und Schad- stoffen in Frage kommen. So konnte gezeigt werden, Bei der Regenwasserentsorgung in Siedlungen haben dass Huminstoffe, organische Verbindungen, die beim sich in den letzten Jahren neue Prioritäten wie die Bevor- Abbau von Biopolymeren (u.a. Lignin, Proteine) entste- zugung von Versickerung oder Einleitung in Oberflächen- hen, redoxaktiv sind und von vielen Bakterien als Elekt- gewässer durchgesetzt. Die dadurch auftretenden neuen ronenakzeptor bzw. -carrier zu Fe(III)hydroxiden benutzt Umweltrisiken bedingen die Beschaffung von Grund- werden können [2, 3]. lagen zum Regenwasserabfluss, zu dessen Qualität und Dynamik. Prinzipiell weisen die Abflüsse von befestigten Im Rahmen des EU-Projektes PURE (Protection of Oberflächen des Siedlungsraumes (z.B. Dach- und Stras- groundwater resources at industrially contaminated sites) senabflüsse) gegenüber den Belastungen natürlicher konnten wir zeigen, dass Huminstoffe auch unter Be- Niederschläge erhöhte Gehalte an Verunreinigungen auf. dingungen, wie sie für die Bodensanierung in Betracht kommen, elektrochemisch reduziert werden können. Für die stoffliche Belastung von Dachabflüssen sind Hierzu wurde eine elektrochemische Zelle verwendet, die vor allem die Beschaffenheit der Dachoberflächen und mit platinisierten Titanelektroden mit besonders grosser -materialien, die beim Abflussvorgang mit dem Regen- Oberfläche ausgestattet ist. Weitere Experimente zeigten, wasser in Kontakt kommen, sowie die Trocken- und dass die elektrochemisch reduzierten Huminstoffe halo- Nassdepositionen der Atmosphäre entscheidend. Für 36 genierte Verbindungen reduktiv dehalogenieren können. eine Abschätzung der mit der Regenwasserentsorgung verbundenen Umweltrisiken und der allenfalls zu treffen- Kupfer ist ein in der Umwelt durch anthropogene Aktivi- den Massnahmen erweist sich eine Klassierung der Dach- täten in signifikanten Mengen diffus verteiltes Schwer- oberflächen hinsichtlich ihrer Potenziale zur Mobilisierung metall. Dabei tragen Kupferabdeckungen auf Dächern in respektive zum Rückhalt umweltrelevanter Stoffe als sehr nicht vernachlässigbarem Ausmass zur Verschmutzung hilfreich. Der Bau begrünter Flachdächer hat sich in der von Gewässern und Böden bei. In gegenwärtig laufenden Praxis als sinnvolle Möglichkeit zur dezentralen Retention Studien wird ein Adsorber-Filter-System entwickelt, das des Abflusses wie auch zur Minimierung der von Dächern Kupfer aus Dachwässern weitestgehend eliminieren kann. stammenden Schmutzstoffe erwiesen. Das Adsorber-Material besteht aus Eisenhydroxid-Gra- nulat (Durchmesser ca. 1 mm) in der Form von Akaganeit In Zusammenarbeit mit der Hochschule für Technik und (β-FeOOH) und ist hervorragend für die Adsorption von Architektur Burgdorf und dem Gewässer- und Boden- Kupfer geeignet. schutzlabor Bern wurde in Burgdorf eine Versuchsanlage mit acht verschiedenen Modelldächern realisiert (s. Kapi- Die Sorption von gelöstem Kupfer wurde untersucht teltitelbild S. 27). Die messtechnischen Einrichtungen durch Sektion des Eisenhydroxids mittels Focus Ion Beam bestehen aus acht Dachtypen mit je 25 m2 Fläche, (FIB) und durch die Analyse der Elementenverteilung Regen-, Trocken- und Nassdepositionsmessern, Probe- mittels Energy Filtered Transmission Electron Microscopy nehmern, Sammelbehältern, Steuerung und Datenauf- (EFTEM [1]). Der Ionenstrahl bildet dabei eine amorphe zeichnung: Schicht auf der sektionierten Oberfläche. Um die ur- • 2 Flachdächer mit extensiv begrüntem Mineral- sowie sprüngliche Struktur des Aggregates zu erhalten, musste Ziegelschrottsubstrat, die Dicke der herausgeschnittenen Sektion auf ein Mini- • 2 Flachdächer mit extensiv begrüntem Aushubmaterial, mum von ~100 nm limitiert werden. • 1 Ziegeldach mit Kupferablaufrinne, • 1 Schrägdach mit verzinntem Kupferblech, EFTEM diskriminiert übertragene Elektronen unterschied- • 1 Schrägdach mit Titan-Zink-beschichtetem Kupfer- licher Energien und erlaubt eine sowohl qualitative wie blech, quantitative Analyse der chemischen Elemente im Pro- • 1 bekiestes Referenzflachdach. bengut [2]. Auch die Dimensionen des Probengutes im Nanometerbereich können dabei ermittelt werden. Die Anhand ausgewählter Regenereignisse und einer Bilan- EFTEM-Analyse von Partikeln in einem Dachwasser- zierung von Wasser und Stoffen über den gesamten abfluss mit Kupferrinnen zeigte, dass kein Kupfer an den Versuchszeitraum von drei Jahren werden die Schwer- im Wasser vorhandenen organischen Partikeln sorbiert metallemissionen der metallhaltigen Dächer sowie deren war. Hingegen konnte mit der neuen Methode auf dem Rückhalt in einer Adsorptionsschicht aus granuliertem Adsorbermaterial die Anwesenheit grosser Mengen an Eisenhydroxid untersucht. Dieses Adsorbermedium Kupfer nachgewiesen werden. zeigte bereits in Labor- und grosstechnischen Versuchen der EAWAG zum Rückhalt von Kupfer aus Dach- und Zur Untersuchung von Kupfer auf dem Festkörper wurde Fassadenabwässern sehr gute Rückhalteraten (s. folgen- aus dem Fe-Hydroxid-Aggregat eine Nano-Lamelle den Beitrag). Bei den Gründächern werden unter ande- sektioniert. Die FIB-Methode erlaubt, in das Aggregat rem Fragen bezüglich der Rückhaltewirkung von Wasser hineinzugraben (Abbildung 1a). Der obere kleine Teil der und Wasserinhaltsstoffen beantwortet sowie Auswasch- «Brücke» (Abbildung 1b) wurde abgelöst und auf einen vorgänge von Nährstoffen und Dachsubstraten (z.B. Probenträger gelegt (Abbildung 1c). Die Details der sek- Ziegelschrott) erkannt und quantifiziert. tionierten Lamelle (Abbildung 1c) sind in Abbildung 2a abgebildet, auf der einzelne Eisenhydroxid-Körnchen von einer Grösse von ca. 5–50 nm sichtbar sind. Mit Hilfe der EFTEM-Analyse konnten das Eisen (Abbildung 2b) Nanotechnologie zur Visualisierung der wie auch das Kupfer (Abbildung 2c) im gleichen Flächen- Adsorption und Diffusion von Kupfer auf bereich lokalisiert werden. Akaganeit (Eisenhydroxid) Aus den Ergebnissen der Untersuchung geht hervor, Denis Mavrocordatos, Michele Steiner, Markus Boller dass Kupfer ins Innere der Eisenhydroxid-Matrix eindringt und auf der internen Oberfläche der Aggregate sorbiert. Emissionen von Dachabdeckungen aus Kupfer lassen Die aufgezeigten Methoden zur Präparation von Partikeln sich in granuliertem Eisenhydroxid absorbieren. Mit Hilfe wurden bisher zur Feststellung von Defekten in Halb- der analytischen Elektronenmikroskopie lässt sich zeigen, leitern und zur Charakterisierung polymerer Substanzen dass Kupfer nicht nur an die Eisenhydroxidpartikel ad- verwendet. Die Studien haben gezeigt, dass die Metho- sorbiert, sondern auch in sie hineindiffundiert. den auch für «Umwelt-Partikel» brauchbar sind und sich 37 abc

10 m

Abbildung 1: Mikrographen des Lochs im Eisenhydroxid-Aggregat, das mittels Focus Ion Beam her- gestellt wurde.

abc

100 nm

Abbildung 2: (a) Transmissions- elektronenmikroskopische Aufnahme einer Eisenhydroxid-Lamelle, Abbildung der Elemente Eisen (b) und Kupfer (c).

damit neue Möglichkeiten zur Charakterisierung von Par- rialaufwand pro Liter abgezweigten Urins durch die Kom- tikeln in der aquatischen Umwelt eröffnen. Die laterale bination verschiedener Eigenschaften von Gebäuden, Auflösung des EFTEM und die Erfassungsgrenze erlauben Wohnungen und Einwohnern bestimmt werden, die in der schliesslich die Analyse der Nanostrukturen und der ele- Aggregation dieser Variablen leicht verloren gehen. mentaren Zusammensetzung von Nanopartikeln. Unser Modell simuliert in recht feinem räumlichem und Literatur zeitlichem Detail das Aufkommen von Urin in einer städti- [1] Egerton R.F. (1986): Electron energy-loss spectroscopy in the electron schen und einer ländlichen Region des Schweizer Mittel- microscope. Plenum Press, New York. landes, basierend auf Daten und Annahmen über das [2] Mavrocordatos D., Perret D. (1998): Quantitative and qualitative Verhalten der Einwohner (Aufstehzeit, Toilettenbesuche, characterization of aquatic iron oxyhydroxide particles by EFTEM. Bewegungen während des Tages etc.). Die räumliche J. Microsc. 191, 83–90. und zeitliche Verteilung des Urinaufkommens interessiert deshalb, weil sie Hinweise darauf gibt, wie die neue Technologie am günstigsten implementiert werden könnte: Ein Mikrosimulationsmodell für die Erfassung in welchen Gebäuden und in welchem zeitlichen Ablauf. von Stoffflüssen im häuslichen Abwasser- Vermutlich lohnt es sich, die Technologie zunächst in management Gebäuden und Quartieren zu installieren, in denen auf kleinem Raum relativ viel Urin aufgefangen werden kann. Irene Peters, Christian Spörri Simulationen mit unserem Modell können aufzeigen, wie sehr die Kosteneffektivität der Urinseparierung in ver- Die Separierung von menschlichem Urin im Abwasser- schiedenen Teilen unserer Modellregionen differiert. management verspricht eine bessere Reinigungsleistung Ebenso ist es plausibel, dass Urinseparierung vor allem auf der Abwasserreinigungsanlage (ARA) sowie mehr im Laufe von Renovierungen installiert wird; diese können Gewässerschutz. Im Rahmen des Forschungsverbundes wir für einzelne Gebäude- und Wohnungsobjekte für die NOVAQUATIS1 haben wir ein Mikrosimulationsmodell nächsten Jahrzehnte simulieren. konstruiert, das verschiedene Implementationspfade und die damit verbundenen Kostenwirksamkeiten für diese Auch die Zwischenspeicherung von Urin in Toiletten- oder Technologie darstellen kann. Die Technik der Mikrosimu- Gebäudetanks hat Vorteile für das Abwassermanage- lation – die explizite Modellierung individueller Objekte – ment: Sie ermöglicht das Abflachen der durch den 38 bietet sich für diese Thematik an, weil Kosten und Mate- Morgenurin verursachten täglichen Stickstoffspitze auf Spuren von Bauchemikalien in Gewässern

Sabine Ruckstuhl, Marc J.-F. Suter, Hans-Peter E. Kohler, Walter Giger

Heutzutage werden dem Beton verschiedene chemische Zusätze beigemischt. Da es sich bei diesen Chemikalien oft um gut wasserlösliche Verbindungen handelt und insgesamt grosse Mengen davon angewendet werden, ist ein Auswaschen in die aquatische Umwelt möglich. Die Resultate von Feld- und Laborstudien erlauben nun die Einschätzung des Umweltgefährdungspotenzials von Bauchemikalien.

Mit dem Einsatz von Chemikalien lassen sich Betoneigen- schaften wie beispielsweise Transportierbarkeit, Druck- festigkeit und Wasserdurchlässigkeit gezielt beeinflussen.

3 km In der Schweiz liegt der Jahresverbrauch an Bauchemi- kalien bei ungefähr 15 000 Tonnen. Aufgrund der meist

Abbildung 1: Räumliche Verteilung des Urinaufkommens in der guten Wasserlöslichkeit der Verbindungen können diese Modellregion ARA Ergolz I (die Punkte entsprechen Quadraten Substanzen bei der Produktion, der Anwendung und mit einer Seitenlänge von 100 Metern; dunklere Punkte bedeuten während der Lebensdauer des Betons in die aquatische ein stärkeres Aufkommen). Das Modell basiert auf Daten vom Umwelt gelangen. Besonders risikoreich sind Bauchemi- Bundesamt für Statistik, Eidgenössische Volkszählung 1990. kalien dann, wenn nicht ausgehärteter Zement mit Ge- wässern in Kontakt kommt. Dies ist oft der Fall bei Tun- nelbaustellen. Beispielsweise traten im Jahre 1997 bei der ARA sowie die Rückhaltung des Urins bei Regen- zwei Tunnelbauprojekten in Norwegen und Schweden ereignissen, während denen regelmässig unbehandeltes akute Vergiftungen des Grundwassers durch ausge- Abwasser in die Gewässer gelangt. Hier ist der Beitrag waschene Bauchemikalien auf. Trotzdem ist das Risiko- einzelner Gebäude und Quartiere zum zeitlichen Verlauf potenzial von Bauchemikalien noch kaum untersucht. des Urinaufkommens von Interesse. Unser Modell kann Daher wurde der Umwelteintrag des wichtigsten Ver- die Wirkungen verschiedener temporärer Rückhalte- treters der Bauchemikalien, nämlich des Hochleistungs- strategien auf die Uringanglinie aufzeigen. betonverflüssigers Naphthalin-Sulfonat-Formaldehyd- Kondensat (NSFK), an den Grossbaustellen «zweite Die Abbildung 1 zeigt das Aufkommen von Urin im länd- SBB-Doppelspur zwischen Zürich und Thalwil» und lichen Modellgebiet (18 Gemeinden im Kanton Basel- «dritte Röhre der A1 am Baregg» studiert. Im Falle der Landschaft, die das Einzugsgebiet der ARA Ergolz I SBB-Baustelle ist das Grundwasservorkommen wichtig bilden), Abbildung 2 dessen zeitlichen Verlauf. Beide für die Zürcher Trinkwasserversorgung. Deshalb wurde Abbildungen basieren auf sehr einfachen Annahmen, die von den zuständigen Behörden ein NSFK-Grenzwert von wir noch verfeinern werden. 1 mg/l festgelegt.

1 http://www.novaquatis.eawag.ch Die gefundenen Grundwasserkonzentrationen von NSFK lagen im Bereich von Mikrogramm pro Liter, mit einem

1400 Maximalwert von 230 µg/l in einer Entfernung von etwa 1200 5–10 m von der Baustelle. Der Grenzwert wurde 1000 während der gesamten Dauer der Bauarbeiten (Oktober 800 1999 bis Juni 2001) nicht überschritten. Von den Grund- 600 wasserkonzentrationen konnte auf die gesamte Menge Urin (Liter) 400 an NSFK geschlossen werden, die beim Bau der Tunnels 200 freigesetzt wurde. Je nach Baustelle belief sich dieser 0 24h 02h 04h 06h 08h 10h 12h 14h 16h 18h 20h 22h 23h Wert auf 1–5% des insgesamt angewendeten NSFK Tageszeit (Abbildung). Langzeitgrundwassermessungen und Labor- Abbildung 2: Zeitliche Verteilung des Urinaufkommens in der versuche zeigten übereinstimmend, dass ein Teil der Modellregion ARA Ergolz I (durchschnittliche Menge in Litern NSFK-Komponenten unter Umweltbedingungen biolo- pro Viertelstunde). Das Modell basiert auf Daten vom Bundes- gisch abgebaut werden kann. Dadurch wird die Menge 39 amt für Statistik, Eidgenössische Volkszählung 1990. Zement Senke Bioabbau 4% 80 kg

92% 1890 kg

100% 5% Grundwasser 1% Grundwasser Injektionen im Kurzzeithorizont Langzeithorizont Pilotstollen <195 Tage >195 Tage 2050 kg 100 kg 20 kg

3% 60 kg Systemgrenze: 195 Tage Abbildung: NSFK-Massenflüsse der Baustelle «zweite SBB-Doppelspur Abwasser- zwischen Zürich und Thalwil» in reinigung absoluten Mengen und in Prozent der total eingesetzten Menge NSFK.

an NSFK im Grundwasserleiter auf ca. 20% der ausge- waschenen Menge reduziert. Für die SBB-Tunnelbaustelle macht das insgesamt 20 kg NSFK aus, welches den Grundwasserleiter nachhaltig belastet. Die Toxizitäten der NSFK-Komponenten sind jedoch so gering, dass die beobachteten Konzentrationen keine ökologischen Schadwirkungen auf das Grundwasser haben. Trotzdem konnte die Studie zeigen, dass wasserlösliche Bau- chemikalien bei Anwendungen im Grundwasser in sub- stanziellen Mengen ausgewaschen werden und dass beim Einsatz von toxischeren Verbindungen eine Ein- schätzung der Auswirkungen notwendig ist, um weitere Zwischenfälle mit Bauchemikalien zu vermeiden.

40 (Foto: Dave Arscott)

Ökosystemforschung auch wichtige Lebensräume für zahlreiche wirbellose Tiere, für Kleinsäuger oder Vögel.

Unbekannt ist allerdings, ob Holzablagerungen über län- Totholzdynamik in Wildflussauen gere Zeit stationär bleiben oder ob sie häufig durch neu angeschwemmtes Material ersetzt werden. Totholz Dimitry van der Nat, Klement Tockner, James V. Ward kann im aktiven Auenbereich auch von Sedimenten über- lagert oder aber durch Hochwasser freigelegt werden. Totholzablagerungen sind ein natürlicher und wesent- In unserer ausgeräumten Landschaft bieten sich nur licher Teil eines Flussökosystems. Es gibt heute allerdings wenige Möglichkeiten, diese Dynamik zu untersuchen. kaum noch Flüsse, in denen Totholz in nennenswerten Wir haben daher einen der letzten naturnahen Alpen- Mengen vorkommt; seine natürliche Dynamik ist daher flüsse, den Tagliamento im Friaul, ausgewählt. Die Unter- wenig untersucht. In dieser Arbeit wurde Totholz im suchungen wurden im bis zu 1 km breiten Mittellauf naturnahen Flusssystem des Tagliamento (Oberitalien) durchgeführt. Der Tagliamento weist eine ausgeprägte mit einer neuen Methode quantifiziert. Die erfassten Hochwasserdynamik auf, die sowohl von der Schnee- Mengen waren sehr gross, beträchtliche Mengen an Tot- schmelze als auch von Starkregenereignissen bestimmt holz wurden bei jedem Hochwasser abtransportiert und wird. Im Laufe weniger Jahre wird dadurch ein Grossteil durch angeschwemmtes Material wieder ersetzt. des Flussbettes umgelagert.

Aus flussnahen Baumbeständen werden bei Hochwasser Um die Totholzmenge in einer ausgedehnten Auland- Bäume und Sträucher losgerissen, die sich im selben schaft zu quantifizieren, haben wir eine neue Methode Abschnitt oder flussabwärts wieder ablagern. Dieses so entwickelt. Es wurde ein virtueller Raster (250x250 m) genannte Totholz (Abbildung A) trägt wesentlich zur über die Untersuchungsfläche gelegt und in jedem Strukturvielfalt einer Aue bei. Totholzablagerungen kön- Rasterquadrat eine gleiche Anzahl an Zufallspunkten be- nen etwa als Feinsedimentfänger wirken und so die stimmt. Diese Punkte (Kreise von 100 m2 Fläche) sind Gestalt der Aue beeinflussen, z.B. indem sie ein Keim- Dauerflächen für die Untersuchung der Totholzdynamik. bett für Pionierpflanzen bilden. Holzablagerungen sind Um die Flächen auch nach einer Umgestaltung der Aue 41 A Beobachtungen zur natürlichen Reproduktion von Bachforellen in Schweizer Fliessgewässern

Eva Schager, Armin Peter

Das Vorkommen bzw. die Dichte von Jungfischen gibt Hinweise auf die Vitalität des Ökosystems Fliessgewässer. Kleinere Bäche fungieren unter anderem als Laichgebiete und Kinderstuben für die grösseren Flüsse. Im Hinblick auf den Rückgang der Fischfänge in Schweizer Fliess- gewässern ist dies wichtig.

B Um einen Eindruck der fischökologischen Verhältnisse Eingrabung in Schweizer Fliessgewässern zu erhalten, wurden im Spätsommer 2000 fischökologische Erhebungen sowie Ausgrabung Abbau Lebensraumanalysen durchgeführt. Die insgesamt 59 Untersuchungsstrecken in 38 verschiedenen Gewässern befinden sich vorwiegend im Mittelland und im Jura, Abtransport Eintrag Totholz stromaufwärts stromabwärts einige wenige auch in alpinen Regionen. Von besonde- rem Interesse war der Nachweis der natürlichen Repro- duktion der Bachforelle als Charakterart vieler Schweizer laterale Erosion Entnahme Fliessgewässer. So lässt sich zeigen, ob in einem Ge- wässer Möglichkeiten zur Fortpflanzung bzw. auch Habi- Abbildung: A) Typische Totholzablagerung in der Aue des Taglia- tate für verschiedene Altersstadien bestehen. Werden in mento. (Foto: Dimitry van der Nat) B) Totholzdynamik (Input/Output) in einer natürlichen Aulandschaft. einem Gewässer keine Jungfische ausgesetzt, ist ihre Präsenz ein sicheres Indiz für eine funktionierende Natur- verlaichung. wieder zu finden, wurden sie mit dem Global Positioning System (GPS) eingemessen. Aus dem Holzvolumen Mittels quantitativer Elektrobefischungen werden die und der durchschnittlichen Dichte der beteiligten Baum- meist 100 m langen Bachabschnitte in drei aufeinander arten (Weiden, Pappeln und Erlen) konnte das Totholz- folgenden Durchgängen ausgefischt, die gefangenen gewicht errechnet werden. Ferner wurden alle Holzstücke Fische anschliessend betäubt, nach ihrer Art bestimmt, markiert, um ihre Verweildauer festzustellen. gemessen, gewogen und wieder ins Gewässer zurück- versetzt. Damit lassen sich die Artenzusammensetzung, Die Totholzablagerungen waren im Mittel mit 200 t/ha die Fischdichte, der Altersaufbau der Fischpopulation beträchtlich. Dieser Wert entspricht der Menge in natür- sowie Anteil und Dichte des natürlichen Bachforellen- lichen und stark bewaldeten Gebirgsflüssen. Die Totholz- nachwuchses feststellen. menge war wesentlich grösser als erwartet, daher könnte Totholz ein wichtigeres Element in einer Aue darstellen, als bisher angenommen wurde. Die Menge des Totholzes bleibt zeitlich konstant. Bei jedem starken Hochwasser wird fast das gesamte Material abtransportiert, jedoch durch neu angeschwemmtes Holz ersetzt (Abbildung B).

Die Ergebnisse unterstreichen die ausgeprägte Totholz- dynamik in naturnahen Flüssen. Diese Dynamik ist so- wohl für die Flussmorphologie als auch als Lebensraum und Refugialbereich für viele aquatische und terrestrische Organismen von grosser Bedeutung. Die gewählte Methode würde sich für vergleichende Untersuchungen der Totholzdynamik in Alpenflüssen bestens eignen und sie könnte auch für die naturschützerische Bewertung

von Flüssen verwendet werden. Solche Untersuchungen Abbildung 1: Wilder, aus der Naturverlaichung stammender Bach- wären im Hinblick auf die morphologische und ökologi- forellensömmerling. Sömmerlinge lassen sich zirka ab dem Sommer 42 sche Funktion von Totholz besonders wichtig. mit dem Elektrofanggerät nachweisen. (Foto: Eva Schager) 8000 Bachforellen gesamt Sömmerlinge der Fischdichte und im Populationsaufbau zwischen beeinträchtigten und naturnahen Gewässerabschnitten n=23 erwartet. Die Resultate werden im Frühjahr 2002 vor- 6000 n=20 liegen.

In einem weiteren Teilprojekt von Fischnetz finden künftig 4000 n=16 (ab Frühling 2002) in vier Testgebieten intensive fisch- ökologische Untersuchungen statt, um den Zustand 2000 bezüglich Fischdichte und Populationsaufbau auch in

mittlere Fischdichte [Ind/ha] mittlere grösseren Fliessgewässern näher auszuleuchten. n=0 0 hart verbaut durchgehendteilweise keine/über- (Sohle + Ufer) wachsen Ufersicherung Seitengewässer der Rhone: ihre Bedeutung für Abbildung 2: Bachforellendichte bzw. Sömmerlingsdichte weisen in den nur teilweise bzw. nicht verbauten Untersuchungsstrecken die natürliche Reproduktion der Bachforelle deutlich höhere Werte auf als in durchgehend gesicherten Ab- schnitten. Stefan Küttel, Armin Peter

In der monoton verbauten Rhone existieren kaum Fort- Die Aufnahme bestimmter Habitatsmerkmale dient der pflanzungsareale für Bachforellen. Die stark verbauten Charakterisierung des jeweiligen Gewässerlebensraumes und schlecht vernetzten Seitengewässer sind nicht in der und erlaubt gegebenenfalls auch Defizite aufzuzeigen. Lage, diese wichtige Funktion als Laichgebiete zu über- Wichtige Parameter, die hierzu einfliessen, sind Breiten- nehmen. und Tiefenvariabilität der Bachquerschnitte, Vorkommen und flächenmässiger Anteil von schnell fliessenden Die Rhone zwischen Brig und der Mündung in den Gen- (Riffles) oder tiefen, langsam fliessenden Gewässerberei- fersee ist ein stark begradigter, kanalisierter Fluss (Aus- chen (Pools), Fischunterstände, Korngrösse des Sub- nahme Fliessstrecke im Pfynwald). Infolge der monotonen strates, Verzahnung mit dem terrestrischen Lebensraum, Habitate weist der Hauptfluss selbst kaum noch Fort- Uferbeschaffenheit und Uferverbauung. pflanzungsmöglichkeiten für Bachforellen auf. Deshalb kommt den Seitengewässern als Laichareale eine wich- Wie die Ergebnisse zeigen, sind in allen beprobten Fliess- tige Bedeutung zu. Mehrere Literaturarbeiten belegen gewässern Bachforellensömmerlinge aus der natürlichen nämlich, dass Bachforellen während der Laichzeit grös- Vermehrung vorhanden. Die Sömmerlingsdichten sind sere Flüsse verlassen und für ihre Fortpflanzung die weit höher, als aufgrund der Ausgangssituation erwartet Seitengewässer aufsuchen. Um Bedeutung und Fort- wurde. In 45% aller Gewässerstrecken ist der Anteil der pflanzungsmöglichkeiten der Seitengewässer der Rhone juvenilen Bachforellen an der Gesamtfischdichte bedeu- zu dokumentieren, wurden 28 Seitengewässer zwischen tend (mehr als 2000 Sömmerlinge pro Hektare). Brig und Martigny im Frühling und Sommer 2001 unter- sucht und 21 davon elektrisch befischt. Zwischen den verschiedenen Lebensraumcharakteristiken und den Bachforellenpopulationen können keine eindeu- Die Seitengewässer wurden in der Regel bis zur ersten tigen Zusammenhänge festgestellt werden. Dies liegt Aufwanderungsbarriere untersucht und ihre ökomorpho- unter anderem daran, dass vorwiegend relativ naturnahe logischen Eigenschaften erfasst. Um genaue Aussagen Gewässer beprobt wurden. Klar zum Ausdruck kommt zur natürlichen Fortpflanzung zu ermöglichen, wurden jedoch die Bedeutung der Uferlinie. Bäche mit guter zusätzlich das Substrat, die hydraulischen Bedingungen Verzahnung von Wasser- und Landlebensraum zeichnen und mögliche Unterstände für die Bachforellen erhoben. sich durch höhere Sömmerlingsdichten aus. Uferverbau- Das Vorkommen von Bachforellenbrütlingen wurde mit- ungen können sich somit nachteilig auf die Jungfisch- tels Elektrofischerei nachgewiesen. Sämtliche Abfischun- dichte auswirken. gen fanden statt, bevor die Gewässer mit Jungfischen besetzt wurden. Somit war sichergestellt, dass im Ge- In der zweiten Projektphase wurden im Jahre 2001 an wässer vorhandene Brütlinge aus der Naturverlaichung 10 ausgewählten Fliessgewässern (38 Strecken) inten- stammten. sivere Beprobungen durchgeführt. Die untersuchten Strecken dieser Gewässer zeichnen sich durch deutliche Bezogen auf die untersuchte Gewässerlänge befanden Unterschiede von Lebensräumen und Gewässerbelastung sich nur 22% in einem ökomorphologisch naturnahen aus. Für die Bachforelle werden klare Unterschiede in oder wenig beeinträchtigten Zustand. 78% der aufsum- 43 Kehrt der Stör in die Donau zurück?

Jürg Bloesch

Der Stör kommt weltweit mit 27 Arten vor – viele sind heutzutage akut gefährdet oder schon ausgerottet, auch im Donauraum. Dämme als Wanderbarrieren, Zerstörung der Laichgründe durch Verbauungen und Übernutzung durch die Kaviarindustrie sind die Hauptgründe. Ein Vergleich mit dem Lachs im Rhein drängt sich auf. Die EAWAG beteiligt sich im Rahmen der Internationalen Arbeitsgemeinschaft Donauforschung (IAD) an Projekten zur Bestandsstützung und -rettung und hat eine Lite- Abbildung: Dieser Bachforellenbrütling ist – obwohl bereits raturstudie zum Thema mitfinanziert. schwimmfähig – auf ein gut strukturiertes Bachbett angewiesen. Er hält sich weitgehend zwischen Steinen im Bachbett auf. Grösse des Brütlings: 25 mm. (Foto: Colette Winecki) Von den sechs Störarten (Acipenser und Huso spp.), die in der Donau natürlicherweise vorkamen, sind drei Arten akut gefährdet und zwei Arten wahrscheinlich bereits mierten Streckenlänge der untersuchten Fliessgewässer ausgestorben. Es sind dies vor allem solche Störe, die waren stark beeinträchtigt oder naturfremd. Neben den vom Schwarzen Meer in die Donau aufsteigen, um zu Verbauungen der Seitengewässer war vor allem die laichen (sog. anadrome Arten). Betroffen sind nicht nur fehlende Durchgängigkeit der Seitenbäche zur Rhone das Delta und die untere Donau, sondern auch die nachteilig. Von den 21 befischten Gewässern waren mittlere und obere Donau – beide oberhalb des grossen nur 2 Seitenbäche (Rèche und Löübbach) von hoher Be- Staudamms «Eisernes Tor», wo sich immerhin noch eine deutung für die natürliche Reproduktion, zwei weitere Süsswasserform von Acipenser gueldenstaedti als Rest- Gewässer (Kelchbach und Printze) sind von mässiger bestand halten kann. Aber auch die reine Süsswasserart, Bedeutung. In 10 Seitengewässern konnten Brütlinge der Sterlet (Acipenser ruthenus), kann sich im oberen festgestellt werden, in 7 davon allerdings nur in sehr Teil der Donau nur halten, weil Besatzmassnahmen mit geringen Dichten. Nur gerade 3 Gewässer wiesen höhere künstlich vermehrten Fischen aus Fischzuchtanstalten Dichten auf als einen Brütling pro 10 m2. stattfinden und sich die Wasserqualität durch den bau- lichen Gewässerschutz verbessert hat. Es ist klar, dass Diese Resultate zeigen, dass die Seitengewässer im die negative Bestandsentwicklung nicht nur aus Sicht der heutigen Zustand für die Rhone nicht als Produktionsorte Störindustrie, sondern vor allem auch aus ökologischen des Bachforellennachwuchses dienen. Um die Bedeu- Gründen gestoppt werden muss. tung der Seitengewässer für die natürliche Fortpflanzung und als «Quellhabitate» für Jungfische zu verbessern, Die von Ralf Reinartz (Münster, Deutschland) ausgeführte sind Gewässerrevitalisierungen und Verbesserungen der und von der EAWAG mitfinanzierte Literaturstudie [1] Durchgängigkeit unumgänglich. zeigt, basierend auf rund 350 Referenzen, dass die vor- handenen Fangstatistiken der Donauländer unzuverlässig Neben der natürlichen Fortpflanzung der Bachforelle sind und dass das Problem mit politisch kaum durch- wurde das Artenspektrum der Fische in den Seitenkanä- setzbaren Verträgen über Fangquoten und Absichts- len, welche meist parallel zur Rhone fliessen, beurteilt. erklärungen zur Bekämpfung der Wilderei allein nicht ge- Für diese Untersuchungen wurden 16 Kanäle elektrisch löst werden kann. Vielmehr sind neue wissenschaftliche befischt. Insgesamt konnten im Untersuchungsgebiet Methoden zur Charakterisierung der Störbestände und sieben Fischarten nachgewiesen werden. Diese fest- zum Verständnis der Lebensansprüche unabdingbar wie gestellte Artenvielfalt wird als relativ gering eingeschätzt zum Beispiel und ist eine Folge der Gewässerverbauungen sowie der • genetische Fingerprints zur sicheren Bestimmung von intensiven hydroelektrischen Nutzung. Kaviar, Einzelfischen und Populationen, • Markierungs- und Ortungsmethoden zur Untersuchung Umfragen bei den Fischern und der kantonalen Fische- des Wanderverhaltens von Individuen verschiedener reifachstelle ergaben, dass im Rhonetal noch weitere Altersstadien und ganzen Beständen und Fischarten vorkommen. Insgesamt werden heute in • gewässermorphologische Bestandesaufnahmen und Fliessgewässern des Rhonetals 19 in der Schweiz ein- Analysen zur Identifizierung der kritischen Laich- und heimische Fischarten vermutet. Zudem kommen 8 in Jungfischhabitate mit Schlüsselcharakter für die natür- 44 der Schweiz nicht einheimische Fischarten vor. liche Fortpflanzung. In einem am 18. Oktober 2001 eingereichten internatio- Während der letzten neun Monate hatte ich die Möglich- nalen Forschungsprojekt «The Restoration and Manage- keit, meinen Zivildienst mit der EAWAG als Arbeitgeberin ment of Danube River Sturgeons (Family Acipenseridae)» und der Finanzierung durch das seco in Mazedonien im 5. EU-Rahmenprogramm haben IAD und WWF ge- am Ohridsee zu absolvieren. Der Ohridsee befindet sich meinsam den Willen bekundet, zur wissenschaftlichen zwischen Mazedonien und Albanien und sein Einzugs- und praktischen Problemlösung beizutragen. Nebst den gebiet reicht bis nach Griechenland. Die beiden grossen, obgenannten Themen sind im Projekt weitere Aspekte über den karstigen Untergrund hydrologisch verbunde- berücksichtigt worden, so auch nen Seen der Region, Ohrid und Prepsa, sind mit einem • die Erarbeitung ökologischer Standards für Störzucht- Alter von 3 bis 5 Mio. Jahren die ältesten Europas. In anstalten zur Implementierung von Wiederbesiedlungs- den Jahrmillionen ihres Bestehens hat sich eine einzig- programmen, artige Tier- und Pflanzenwelt angesiedelt. Manche der • die Entwicklung länderübergreifender und internatio- Arten gibt es ausschliesslich im Ohrid- und/oder im nalem Recht verpflichteter Managementsstrategien, Prespasee (z.B. Süsswasserschwämme [wie Ochrida- • Empfehlungen für die Schaffung bzw. Überwachung spongia] oder die Ohridforelle [Salmo letnica]). Aufgrund von funktionierenden Fischpässen bei absoluten der ökologischen und historischen Bedeutung der Region Wanderbarrieren wie zum Beispiel den Staudämmen wurden der Ohridsee sowie das Städtchen Ohrid 1979 «Eisernes Tor», Gabcíkovo und Wien-Freudenau von der UNESCO zum «Erbe der Menschheit» erklärt. und Zum Schutze des Sees und zur Erhaltung der historischen • die Förderung des Verständnisses der Öffentlichkeit Güter startete die Weltbank 1995 ein gross angelegtes für eine nachhaltige Bewirtschaftung und Nutzung der Projekt, in dessen Rahmen unter anderem eine wissen- Störbestände, welche zukünftigen Generationen als schaftlich fundierte Überwachung der Wasserqualität auf- wertvolle Ressource erhalten werden sollen. gebaut werden soll.

Das angestrebte Wiederbesiedlungsprogramm der Störe Befürchtet wird insbesondere eine Überdüngung (Eutro- ist auf jeden Fall langfristig auszulegen und wird sich phierung) des Ohridsees. Die stellenweise beträchtliche aufgrund der Besonderheiten im Lebenszyklus der Störe Nährstoffbelastung kommt hauptsächlich durch ein (z.B. der sehr späte Eintritt der Geschlechts- und lückenhaftes, zum Teil leckes Kanalisationssystem auf Laichreife) erst in rund 20 Jahren positiv auswirken mazedonischer Seite und das völlige Fehlen einer können. Abwasserreinigung auf albanischer Seite zustande. Im Moment ist der See noch nicht eutrophiert und in einem Literatur sehr guten Zustand. Dies dank dem Umstand, dass ca. [1] Reinartz R. (2002): Sturgeons in the Danube. Biology, status, conser- 70% der Wasserzufuhr aus Quellen stammen, die dem vation. Literature study conducted on behalf of International Associa- Karstgebirge im Osten des Ohridsees entspringen und tion for Danube Research (IAD), Bezirk Oberpfalz, and Landesfische- erstaunlich geringe Phosphorkonzentrationen aufweisen. reiverband Bayern e.V. 156 pp. Diese Quellen werden zu ca. 60% aus Niederschlägen und zu 40% aus dem um 200 m höher gelegenen Pres-

Ohridsee – ein ökologisches Unikat im Mazedonien internationalen Spannungsfeld

Andreas Matzinger mit Unterstützung von Michael Ohridsee Schurter, Jürg Bloesch, Alfred Wüest (EAWAG) und Martin Saladin (seco) sowie des Hydrobiologischen Institutes in Ohrid Prespasee Der Ohridsee ist ein ökologisches Juwel im südlichen Balkan zwischen Mazedonien und Albanien. Zu seinem Schutz soll über politische Differenzen hinweg ein wissen- Albanien schaftliches Überwachungsprogramm auf die Beine gestellt werden. Während des letzten Jahres haben das Kleiner Staatssekretariat für Wirtschaft (seco) und die EAWAG Prespasee diese Anstrengungen über einen Zivildiensteinsatz unter- 25 km stützt und eine funktionierende Zusammenarbeit mit Griechenland lokalen Institutionen aufgebaut. Abbildung 1: Geographische Lage der Grenzseen Ohrid und Prespa. 45 einfachen Algenlebensgemeinschaften zeigen, dass periodisch wechselnde Lichtintensität und Phosphor- konzentration die Artenzusammensetzung von Algen be- reichern und stabilisieren können.

Wichtige Umweltparameter und Ressourcen wie Licht und Nährstoffe fluktuieren in natürlichen Gewässern in sehr unterschiedlichen Zeitskalen. So schwankt zum Beispiel Abbildung 2: Techniker des die Lichtintensität im Wasser eines Sees, verursacht HBI beim Installieren einer durch Wellenschlag an der Oberfläche, im Sekundentakt. Verankerung mit Tempera- turmessgeräten und Sedi- Bei ziehender Bewölkung variiert sie im Minuten- oder mentfallen im Ohridsee. Stundentakt. Zudem unterliegt die Lichtintensität dem (Foto: Andreas Matzinger) Tag-Nacht-Rhythmus und dem Gang der Jahreszeiten (in unseren Breitengraden mit langen Tagen im Sommer und kurzen Tagen im Winter) sowie über Jahrzehnte oder pasee gespeist, weshalb der Zustand des Prespasees für Jahrhunderte auch Klimaveränderungen. den Ohridsee unmittelbar von Bedeutung ist. Die Quellen und Zuflüsse bringen jährlich zusammen etwa 20 Tonnen In Modell- und Laborexperimenten haben wir ein paar gelösten und partikulären Phosphor in den See, minde- wichtige ökologische Fragen über das Zusammenleben stens gleich viel dürfte durch ungeklärtes Abwasser ein- von verschiedenen Algenarten untersucht [1], so z.B.: gebracht werden. Aufgrund der langen Wasseraufent- • Können Schwankungen der Lichtstärke das Konkur- haltszeit (>70 Jahre) würde eine Verdoppelung des renzverhalten von Algen und somit die Zusammenset- P-Eintrages auch nach zehn Jahren lediglich zung von Algengesellschaften beeinflussen? zu einer Zunahme der P-Konzentration im See um ca. • Führen solche Fluktuationen zu einer grösseren Arten- 10% führen. Um Veränderungen dennoch frühzeitig zu vielfalt? erkennen, müssen Messungen auf hohem analytischem • Wie reagieren einzelne Algenarten auf solche Licht- Niveau betrieben werden. Neben der analytischen Über- schwankungen in Bezug auf wichtige physiologische wachung ist es zudem wichtig, die im See ablaufenden Faktoren wie Wachstum oder Aufnahme und Ver- Prozesse zu verstehen, um wirksame Schutzmassnah- wertung von Nährstoffen (z.B. Phosphor)? men vorschlagen zu können. Unsere Modellstudien zeigten, dass schnelle Fluktua- Diese Aufgaben werden zum grössten Teil vom Hydro- tionen im Licht- und/oder Phosphorangebot (in der biologischen Institut in Ohrid (HBI) wahrgenommen. Grössenordnung eines Tages, welcher ungefähr einer Während meines Aufenthalts in Mazedonien habe ich Generationszeit entspricht) im Vergleich zu stabilen Ver- versucht, in diesem Bereich motivierend und unter- hältnissen den konkurrenzbedingten Ausschluss einer stützend zu wirken und eine wissenschaftliche Brücke Algenart verzögern oder verhindern, ja manchmal sogar zwischen der EAWAG und dem HBI herzustellen. Die eine unter konstanten Bedingungen benachteiligte Art Zusammenarbeit führte zu einem regen Austausch, in bevorteilen können. Relativ langsame Fluktuationen, dessen Rahmen neue Methoden (u.a. eine Verankerung, welche den schnellen überlagert werden, können die regelmässige CTD-Profile) zum Einsatz kamen. In Zu- Koexistenz von Arten ermöglichen, welche sich sonst kunft soll diese Zusammenarbeit weitergeführt und ver- gegenseitig ausschliessen würden. tieft werden. Unsere Laborexperimente mit Vertretern aus drei wich- tigen Algenstämmen (Sphaerocystis, eine Grünalge; Phormidium, eine Blaualge; und Nitzschia, eine Kiesel- Wie die Tageslänge bei Phosphorknappheit alge) bestätigten die Modellprognosen, dass unterschied- die Lebensgemeinschaften von Algen in Seen liche Tageslängen für die einzelnen Algen die Konkur- beeinflussen kann renzbedingungen um den wachstumsbegrenzenden Nährstoff Phosphor verändern können. So haben wir z.B Elena Litchman, Christopher Klausmeier, Daniel Steiner, beobachtet, dass die Blaualge Phormidium in Konkur- Doris Hohmann, Peter Bossard renz mit Nitzschia und Sphaerocystis bei Langtagbedin- gungen länger überleben konnte als bei Kurztagbedin- Phytoplankton ist in natürlichen Gewässern einer Dyna- gungen. Physiologische Zusatzexperimente mit den drei mik von ständig wechselnden Umweltparametern unter- Algenarten (Abbildung) gaben zudem Hinweise für die 46 worfen. Computermodelle und Laborexperimente mit Ursachen dieses Befundes: Das Lichtregime beeinflusst Nitzschia Sphaerocystis Phormidium Daphnien – planktisch lebende Krebstiere – spielen im 10 Nahrungsnetz der Seen eine bedeutende ökologische P= 0,02 P= 0,018 P= 0,06 Rolle. Einerseits sind sie bedeutende Algenfresser, ande- 8 h]

rerseits sind Daphnien als Fischnahrung für Jungfische und Felchen wichtig. Um dem Räuberdruck der Fische 6 zu entkommen, haben Daphnien verschiedene Verteidi- gungsmechanismen entwickelt. Fische geben unfreiwillig 4 chemische Signalstoffe, so genannte Kairomone, ins [mg C/mg Chl ·

max Wasser ab, welche die Daphnien erkennen können. P 2 Daraufhin ändern die Daphnien ihr Verhalten: Sie «ver- stecken» sich tagsüber vor ihren Feinden in der Tiefen- 0 AB AB AB zone und kommen nachts an die Oberfläche, um dort die Algen zu fressen und von der wärmeren Temperatur Abbildung: Physiologisches Laborexperiment: Maximale Photo- syntheseraten der drei Algenarten, welche unter Kurztag- zu profitieren. Experimentelle Laboruntersuchungen (6 Stunden Licht, 18 Stunden Dunkelheit, graue Balken) und ergaben, dass diese tagesperiodische Vertikalwanderung Langtagbedingungen (18 Stunden Licht, 6 Stunden Dunkelheit, so lange beibehalten wird, wie Fischsignalstoffe eine Be- weisse Balken) gezüchtet und unmittelbar vor der Photosyn- drohung anzeigen. Die Konzentration dieser chemischen thesemessung hohen (A) und tiefen (wachstumsbeschränken- Botenstoffe im Wasser zeigt den Daphnien vermutlich an, den B) Phosphatkonzentrationen ausgesetzt wurden. wie gross der Räuberdruck ist. (Chl = Chlorophyll)

In einem Projekt des Prozesses Limnologie wurde das die Effizienz der Phosphoraufnahme und -verwertung der Wanderverhalten dieser schwebenden Krebstiere im drei Algenarten unterschiedlich – die Kieselalge konnte Obersee von Arosa (1734 m ü.M.) während dreier Jahre Phosphat im Licht und in der Dunkelheit gleich gut auf- untersucht. Dort zeigten die Daphnien fast das ganze nehmen, während die Blaualge im Licht effizienter war. Jahr ein typisches Wanderverhalten. Bisher durchge- Somit errang Phormidium durch die Verlängerung der führte Untersuchungen in anderen Seen zeigten, dass Tageslichtdauer gegenüber Nitzschia einen entscheiden- Daphnien nur im Sommer wandern, wenn der Räuber- den Überlebensvorteil. druck der Fische am grössten ist. Anhand von verschie- denen Feld- und Laborexperimenten versuchten wir die Dieses Beispiel zeigt auf, dass zeitliche und räumliche Frage zu beantworten, warum diese Daphnienpopulation Unterschiede in Bezug auf Licht- und Phosphorangebot über das ganze Jahr wandert. den Stoffwechsel und das Wachstum einzelner Algen- arten stark beeinflussen. Konsequenterweise unterliegen In experimentellen Felduntersuchungen zeigte sich, dass somit ganze Planktongesellschaften und aquatische diese Daphnienpopulation nicht auf die Veränderung Nahrungsketten dem stabilisierenden Einfluss variabler der Fischkairomonkonzentration im Wasser reagiert. In Umweltparameter. Planktontürmen am Max-Planck-Institut in Plön, Deutsch- land, wurde die Situation des Obersees nachgeahmt und Literatur das Wanderverhalten mit und ohne Fische untersucht. [1] Litchman E., Klausmeier C.A. (2001): Competition of phytoplankton In der Anwesenheit von Fischkairomonen wanderten die under fluctuating light. Amer. Naturalist 157, 170–187. Daphnien tagsüber jedoch in tiefere, kalte Schichten und kamen nachts wieder in die wärmere Schicht zurück (Abbildung).

Der Einfluss von Umweltfaktoren auf die Für den Obersee stellte sich die Frage, warum diese Vertikalwanderung von Daphnien in Bergseen Organismen im See überhaupt wandern und warum sie nicht auf Fische reagieren. Neben dem Räuberdruck Monika Winder, Piet Spaak spielt für Daphnien auch die Sonneneinstrahlung eine bedeutende Rolle. Es zeigte sich, dass Daphnien an der Die tagesperiodische Vertikalwanderung von Daphnien Oberfläche vor der Reproduktion sterben, wenn sie dem (Kleinkrebse, sog. Wasserflöhe) ist eine wichtige Ver- vollen Sonnenlicht ausgesetzt sind. Der Effekt des UV- haltensstrategie, um dem Räuberdruck der Fische zu Lichtes auf die Sterberate nimmt jedoch mit zunehmen- entgehen. Untersuchungen in einem Schweizer Bergsee der Tiefe ab, da das schädliche UV-Licht bereits in den zeigten jedoch, dass neben den Fischen auch die oberen drei Metern absorbiert wird. Hohe UV-Strahlung Sonnenstrahlung, die Algendichte und die Temperatur im Oberflächenwasser ist sicher ein Grund, warum sie das Verhalten der Daphnien wesentlich beeinflussen. diese Schicht tagsüber meiden, jedoch besteht für die 47 °C Daphnien [Relative Häufigkeit in %] 510152025 -40 -20 0 20 40 -40 -20 0 20 40 0

1 Keine Fische 2 Fische Temperatur 3 4 5 Abbildung: Planktontürme: Verti- 6

Tiefe [m] kalprofil der Algen (gemessen als 7 Kohlenstoff C) und Temperatur 8 Algen (links) und Vertikalverteilung der 9 Daphnia-galeata-Population ohne 10 Fischkairomone (Mitte) und mit 11 Fischkairomonen (rechts). 00,25 0,5 0,75 1,0 mg C/l

Daphnien kein Grund wegen des UV-Lichtes in die tiefe- etabliert. Sie ermöglichen das Messen von Strömungs- ren Zonen des Sees zu wandern. geschwindigkeiten in Gewässern über grosse Entfernun- gen mittels Ultraschallimpulsen. Letztere werden an im Warum wandern die Daphnien überhaupt ins kalte Tiefen- Wasser schwebenden Partikeln gestreut und vom Sensor wasser? Da im Obersee von Arosa das Algenmaximum in wieder empfangen. Dabei setzt man voraus, dass sich der Tiefe ist, könnte dies der Grund für das Wandern in die Partikel passiv mit dem Wasser mitbewegen. Neben diese Tiefen sein. In einem Experiment wurden Daphnien der Geschwindigkeit der Partikel wird auch die Intensität auf Seewasser von verschiedenen Tiefenschichten auf- des zurückgestreuten Signals registriert. Letztere hängt gezogen. Dabei zeigte sich, dass das Seewasser aus der von der Partikelkonzentration und -grösse ab. Akustische Tiefe die Daphnien bedeutend besser wachsen lässt als Strömungssensoren liefern deshalb nicht nur Geschwin- das Oberflächenwasser, selbst unter Berücksichtigung digkeiten, sondern auch Informationen über die Partikel der niederen Temperatur in der Tiefe. Warum aber kom- im Wasser. men die Daphnien überhaupt an die Oberfläche, wenn die Tiefenschicht gute Bedingungen für das Wachstum Ein Beispiel für solche Messungen aus dem Hallwilersee hat? Da im Obersee von Arosa die Temperaturen generell ist in der Abbildung dargestellt. Die akustische Rück- sehr niedrig sind, ist anzunehmen, dass es den Daphnien streuamplitude zeigt einen ausgeprägten Tagesrhythmus, einen Vorteil bringt, wenn sie in der Nacht an die wär- wobei hohe Streuamplituden (hohe Partikeldichte – mere Oberfläche kommen und somit die Entwicklungszeit dunkle Färbung in der Abbildung) während des Tages der Eier beschleunigt wird. zwischen 25 und 40 m Tiefe und während der Nacht dicht unter der Oberfläche zu finden sind. Die Bewegung in Richtung Oberfläche beginnt täglich gegen 18 Uhr. Bei genauerem Hinsehen bemerkt man noch eine zweite Neue Strömungsmesstechnologie und Aufwärtsbewegung gegen 21 Uhr (graue Keile in der erstaunliche Einsichten Abbildung). Diese ist auch deutlich in der gleichzeitig gemessenen, vertikalen Geschwindigkeit sichtbar, wel- Andreas Lorke in Zusammenarbeit mit Michael Schurter, che dann bis zu 0,5 cm/s beträgt. Mit Sicherheit handelt Alfred Wüest (EAWAG), Daniel F. McGinnis (Virginia Poly- es sich in beiden Fällen nicht um Strömungen, sondern technic Institute and State University, USA), Arno Stöckli um Wanderungen von Wasserorganismen, welche vom (AFU, Kanton Aargau) Tageslicht gesteuert sind. Die dominierende Bewegung (schwarze Farbe in der Abbildung) zeigt aller Wahrschein- Das Messprinzip akustischer Strömungssensoren beruht lichkeit nach Zooplankton und die anschliessende Be- auf der Verfolgung von im Wasser «schwebenden» Par- wegung von Insektenlarven (Chaoborus). Sie verstecken tikeln. Sich selbständig bewegende Kleinstlebewesen sich tagsüber in der dunkleren und teils anoxischen können die Strömungsmessung zwar erheblich stören, (sauerstofffreien) Tiefe oder im Sediment vor den Fischen man gewinnt aber dafür einen Einblick in die erstaunlich und nutzen die Dunkelheit der Nacht, um selber im geordneten Bewegungszyklen dieser Organismen. planktonreichen Oberflächenwasser zu fressen. Der in der Abbildung gezeigte zeitliche Ausschnitt ist repräsen- Akustische Strömungssensoren sind in der Gewässer- tativ für den gesamten Sommer. Die gezeigten Wande- 48 forschung und Ozeanografie seit zwei Jahrzehnten rungen wiederholen sich täglich mit erstaunlicher Pünkt- Akustische Rückstreuung [relativ] 5 100,00 96,25 10 89,69 15

83,13 20

76,56 25

Tiefe [m] 70,00 Abbildung: Intensität der akustischen Rück- 30 streuung als Funktion von Tiefe und Zeit. Die

35 Messungen wurden mittels eines akustischen Strömungsmessers im Hallwilersee durch- 40 geführt und zeigen die tageslichtgesteuerte Auf-und-Ab-Bewegung von Zooplankton. 45 Hohe akustische Rückstreuung (dunkle Farbe) 00:00 00:00 00:00 00:00 14.6.2001 15.6.2001 16.6.2001 zeigt eine hohe Partikeldichte im Wasser. lichkeit. Zusätzlich gut erkennbar in der Abbildung ist können lokal zu gefährlich schnellen Auftaugeschwindig- eine ausgeprägte Algenschicht in etwa 8 m Tiefe (grauer keiten führen. Weltweit erstmals konnten dazu Turbulenz- Schleier). Hierbei handelt es sich um Phytoplankton messungen direkt unter dem Eis durchgeführt werden. (Planktothrix rubescens), welches in der Tiefe der Tem- peratursprungschicht einen Kompromiss zwischen aus- Wenn Binnengewässer im Winter zufrieren, kommt es reichender Lichtzufuhr von oben und Nährstoffzufuhr von regelmässig zu Unfällen, bei denen Menschen ins Eis unten gefunden hat. Die leichte Auf-und-Ab-Bewegung einbrechen, obwohl die Eisdecke als stabil eingeschätzt dieser Schicht ist in diesem Falle passiv, durch see- wurde. Dabei sind Flächen am gefährlichsten, deren beckenweite interne Schwingungen (Seiches) verursacht. Eisdicken nur lokal begrenzt ungenügend stark sind. Konvektion im Wasser unter dem Eis kann solche lokalen So interessant die gewonnenen Einblicke in die Lebens- Unterschiede in der Eisdicke verursachen, auch wenn gewohnheiten des Zooplanktons sind, für die Messungen die Lufttemperatur deutlich unter 0 °C liegt. der Strömungen stellen die Bewegungen einen Störfaktor dar. Vertikale Strömungen dieser Grösse treten in Seen Viele Faktoren beeinflussen die Auftaugeschwindigkeit unter normalen Bedingungen kaum auf. Auch haben von Eis auf Binnengewässern, so etwa Umkristallisie- hochaufgelöste Strömungsmessungen nahe dem Boden rungsprozesse, atmosphärische Bedingungen oder der gezeigt, dass die Variationen der gemessenen Geschwin- Schichtungszustand des Gewässers. Einer der entschei- digkeiten während des Tages deutlich grösser sind als dendsten Faktoren dürfte aber sein, welche optischen nachts. Auch dieser «Artefakt der Messung» wider- Eigenschaften die Eisdecke aufweist (Reflektionsgrad an spiegelt die ungeordnete Bewegung des Zooplanktons, der Oberfläche, Absorptionsgrad im Innern). Wenn etwa welches sich tagsüber in Bodennähe «versteckt». Wind oder ein kurze Tauphase den Schnee auf einer Eis- decke entfernt, können sich die Zustände drastisch ver- Inwieweit diese alltägliche Auf-und-Ab-Bewegung zur ändern: Sonnenstrahlen dringen dann in Eis und Wasser vertikalen Durchmischung des Sees und somit zum ein und erwärmen diese. Da Wasser unterhalb von 4 °C Austausch von Sauerstoff und Nährstoffen zwischen der Deckschicht und dem Tiefenwasser beiträgt, soll in einem zukünftigen Projekt quantifiziert werden. Sonneneinstrahlung

Schnee

Eis Heimliche Konvektion unter dem Eis in Seen warm kalt kalt Tobias Jonas in Zusammenarbeit mit Arkady Terzhevik Wasser (Northern Water Problems Research Institute, Petroza- vodsk, Russland); Michael Schurter, Alfred Wüest

kalt kalt Wenn Eis auf einem See genügend transparent ist, ver- warm mögen die eindringenden Sonnenstrahlen konvektive Abbildung 1: Schematische Darstellung von Konvektion durch Umwälzbewegungen im Wasser zu verursachen. Diese Absorption von Sonnenstrahlung. 49 bzw. kalten Wasserpakete wurden mit 2–3 mm/s be- stimmt. Die Raten für Erzeugung und Dissipation von turbulenter kinetischer Energie lagen zwischen 10–9 und 10–11 W/kg, womit die kleinsten derzeit messbaren Dissipationsraten nachgewiesen werden konnten [1]. Aufgrund der vielfältigen Messungen konnte Konvektion unter dem Eis und ihre Turbulenzmuster zum ersten Mal direkt und detailliert beobachtet und analysiert werden [2].

Literatur [1] Wüest A., Jonas T., Lorke A., Schurter M. (2001): Mikrostrukturen der Temperatur als Tracer für Turbulenz und Mischung, EAWAG news, Nr. 52d, 16–17. [2] Jonas T., Terzhevik A.Yu., Mironov D.V., Wüest A. (2002): Radiatively- driven convection in an ice-covered lake investigated by using tem- Abbildung 2: Regelmässige Schmelzmuster einer Eisdecke aufgrund perature microstructure technique, submitted to J. Geophys. Res. von organisierter konvektiver Strömung im Wasser. (Foto: G. Götzin- [3] Götzinger G. (1909): Studien über das Eis des Lunzer Unter- und ger 1909 [3]) Obersees, Internat. Revue Ges. Hydrobiol. Hydrogr. 2, 386–396.

bei Erwärmung schwerer wird, sinkt es ab. Im Gegenzug steigt an anderen Stellen kaltes Wasser auf, ein kon- vektives System bildet sich aus. Falls ein See unter der Langfristige Änderungen der thermischen Eisdecke keine nennenswerte horizontale Strömung auf- Struktur des Zürichsees: eine Folge der weist, organisiert sich diese Konvektionsströmung sehr regionalen Klimaänderung schnell, so dass warmes Wasser immer an der gleichen Stelle absinkt (Abbildung 1). Aufgrund dieser Temperatur- David M. Livingstone, Frank Peeters verteilung wird das Eis über solchen Stellen mit der Zeit dünner und transparenter als seine Umgebung, was den In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts hat die Organisationseffekt noch verstärkt. Diese Muster lassen Klimaerwärmung im Zürichsee zu einer Zunahme der sich in seltenen Fällen sogar von Auge auf dem Eis er- Wassertemperatur in allen Tiefen, einer Verstärkung kennen (Abbildung 2). der thermischen Stabilität und einer Verlängerung der Sommerstagnation geführt. Die Prozesse, die für diese Messungen an einem kleinen See in Karelien (Lake Veränderungen verantwortlich sind, finden wahrschein- Vendyurskoe, Russland) haben lokale und temporäre lich vorwiegend in der Nacht statt. Die Anwendung Schmelzraten von bis 12 cm/Tag ergeben, verursacht eines an der EAWAG entwickelten Transportmodells auf durch die Absorption von Sonnenstrahlen in Eis und den Zürichsee erlaubt eine gute Simulation der histo- Wasser. Es ist erstmals gelungen, während starker Kon- rischen Temperaturdaten und sagt weitere Temperatur- vektion hochaufgelöste Temperaturprofile unter der erhöhungen in allen Wassertiefen voraus. geschlossenen Eisdecke zu messen. Bei einer ursprüng- lichen Eisdicke von knapp 60 cm spielten sich im Wasser Im Rahmen des EU-Projektes «REFLECT» wurde die Aus- derart starke Umwälzungen ab, dass es innerhalb von wirkung klimatischer Veränderungen auf die Temperatur- 3 Tagen zu gefährlich wurde, das Eis zu begehen: Allein verteilung im Zürichsee untersucht [1, 3]. Als Folge der durch die Sonneneinstrahlung wärmten sich die obersten regional starken Klimaerwärmung in der Schweiz nahmen 6 m der Wassersäule von 3,2 °C auf 4 °C auf. Da bei Er- die Temperaturen in den oberen 20 m des Zürichsees reichen dieser Temperatur die Konvektion zum Stillstand (Epi/Metalimnion) seit 1947 im Mittel um ca. 0,24 °C pro kommt, sinkt das erwärmte Wasser nicht mehr ab, und Jahrzehnt zu, während sich das Tiefenwasser unterhalb binnen Stunden bildet sich eine dünne Schicht Wasser 20 m Tiefe (Hypolimnion) nur etwa halb so schnell er- direkt unter dem Eis, die leicht 10 °C warm werden kann. wärmte. Die thermische Stabilität des Sees erhöhte sich Dieses Wasser sammelt sich unter den dünnen Stellen im um 20%, was zu einer Verlängerung der sommerlichen Eis (Abbildung 1), da es nun leichter als seine Umgebung Stagnationsperiode um 2–3 Wochen führte. ist, und führt dort lokal begrenzt zu äusserst schnellem Aufschmelzen des Eises. Die in den letzten Jahrzehnten im schweizerischen Mittel- land stattfindende Klimaerwärmung beschränkt sich im Das Hauptaugenmerk der Messungen galt dem konvek- Wesentlichen auf die Nacht; d.h., es gibt eine Erhöhung

tiven System und der dadurch verursachten Turbulenz. des Tagesminimums der Lufttemperatur (TLmin), aber nicht

50 Die Absink- und Aufstiegsgeschwindigkeiten der warmen des Tagesmaximums (TLmax) (Abbildung). Die zeitliche verringert wird. Die Zunahme der Temperatur des Hypo- Tagesmaximum TLmax 15 limnions ist in erster Linie die Folge der zunehmenden

C] Häufigkeit warmer Winter in Europa. ° Basel

14 Das an der EAWAG entwickelte eindimensionale numeri- ε Zürich sche k- -Modell «SimStrat» [2] wurde angewandt, um die langfristige Entwicklung der Temperaturprofile im Zürich-

13 see zu simulieren und Prognosen bezüglich der mög- lichen zu erwartenden Auswirkungen einer weiteren Klimaerwärmung auf die Temperaturverteilung zu erstel-

Tagesminimum TLmin len [3]. Selbst über Simulationszeiträume von 50 Jahren 6 stimmen die mit dem Modell simulierten Wassertempe- C] Lufttemperatur [ ° raturen sehr gut mit den gemessenen Daten überein. Um Basel die möglichen Folgen einer Klimaänderung einzuschät- 5 zen, wurden Modellrechnungen mit verminderter (bis -4 °C) und erhöhter (bis +4 °C) Lufttemperatur durchge-

Lufttemperatur [ führt. Die Simulationsergebnisse deuten darauf hin, dass 4 eine erhöhte Lufttemperatur eine Zunahme der Wasser- Zürich temperatur (um ca. 1–2 °C) in allen Tiefen hervorrufen 13 wird. Die vorhergesagte signifikante Erwärmung des Hypolimnions verdeutlicht, dass Seen wie der Zürichsee Zürichsee T0 anders auf eine Klimaerwärmung reagieren als die in 12

C] früheren Studien modellierten Seen, die zweimal im Jahr °

T5 voll mischen. Voraussichtlich wird es im Zürichsee bei Zürichsee einer Klimaerwärmung – und insbesondere während der 11 kontinuierlichen Zunahme der Temperaturen, bis ein wärmerer Klimazustand erreicht ist – zu einer häufigeren Unterdrückung der Winterzirkulation kommen, was Wassertemperatur [ Wassertemperatur 10 T10 potenziell negative Folgen für das Ökosystem des Sees haben könnte. Zürichsee 9 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Literatur Jahr [1] Livingstone D.M. (2002): Impact of secular climate change on the Abbildung: Langfristiger Vergleich der Wassertemperatur im thermal structure of a large temperate central European lake. Clim.

Epilimnion des Zürichsees mit dem Tagesmaximum (TLmax) und Change, in press.

Tagesminimum (TLmin) der Lufttemperatur in Basel und Zürich. [2] Goudsmit G.H., Burchard H., Peeters F., Wüest A. (2002): Application

Die Wassertemperaturen wurden in 0,3 m (T0), 5 m (T5) and 10 m of k-ε turbulence models to lakes – the role of internal seiches.

(T10) gemessen. Alle Kurven stellen 10-jährige laufende Mittel dar. J. Geophys. Res., in press. [3] Peeters F., Livingstone D.M., Goudsmit G.-H., Kipfer R., Forster R. (2002): Modeling 50 yr of historical temperature profiles in a large Entwicklung der Wassertemperaturen in den oberen 10 m central European lake. Limnol. Oceanogr. 47 (1), 186–197. des Zürichsees widerspiegelt TLmin, nicht aber TLmax (Ab- bildung, [1]). Die Prozesse, die für die längerfristigen Änderungen der Temperaturverteilung im See verantwort- lich sind, müssen deshalb in erster Linie während der Solare Spuren im grönländischen Eis Nacht stattfinden. Die Berechnung des Wärmeaustauschs an der Seeoberfläche bestätigt diese Hypothese. Die Raimund Muscheler, Jürg Beer, Maura Vonmoos, beobachteten langfristigen Änderungen der Wasser- Gerhard Wagner temperaturen lassen sich auf entsprechende Änderungen der nächtlichen Emission von Infrarot-Strahlung von der Für den Zeitbereich der letzten Eiszeit von 25 000 bis Atmosphäre und auf den nächtlichen Austausch latenter 50 000 Jahren vor heute wurde in den 10Be-Daten des und fühlbarer Wärme an der Seeoberfläche zurückführen. GRIP-Eisbohrkerns ein Zyklus mit einer Periodenlänge Die langfristige Erwärmung des Oberflächenwassers wird von 205 Jahren gefunden. Rekonstruktionen der Sonnen- vermutlich hauptsächlich dadurch verursacht, dass die aktivität für die letzten Jahrhunderte deuten auf einen nächtliche konvektive Mischung im See und die damit solaren Ursprung dieser Schwingung hin. Die Amplitude zusammenhängende Abkühlung an der Seeoberfläche der Schwingung ist umso grösser, je schwächer das 51 Erdmagnetfeld ist. Ein solches Verhalten ist ein starker verlassen. Sonnenfleckenbeobachtungen zeigen zum Hinweis auf den solaren Ursprung auch in der letzten Beispiel sehr schön den 11-Jahres-Zyklus für die letzten Eiszeit [1]. 300 Jahre, geben jedoch keinen direkten Hinweis auf die tatsächliche Strahlungsintensität der Sonne. Für das Verständnis der gegenwärtigen Klimaänderungen ist die zuverlässige Rekonstruktion der treibenden Kräfte Der 11-Jahres-Zyklus wurde auch in 10Be-Datensätzen in der Vergangenheit von entscheidender Bedeutung. von Eisbohrkernen gefunden [2]. Darüber hinaus liefern Die kosmogenen Radionuklide wie zum Beispiel 14C, 10Be 14C-Datenreihen für die jetzt schon zirka 10 000 Jahre und 36Cl geben Hinweise auf Änderungen einer der wich- andauernde Warmzeit (das so genannte Holozän) ein tigsten Komponenten – der Sonne. Diese schirmt in Mass für Sonnenaktivitätsänderungen. Für die letzte Eis- ähnlicher Weise wie das Erdmagnetfeld je nach Aktivität zeit beziehungsweise ältere Zeitbereiche war bisher über bzw. Intensität des Sonnenwinds die kosmische Strah- die Sonnenaktivität so gut wie nichts bekannt. 10Be-Mes- lung mehr oder weniger stark ab und variiert so die Pro- sungen im Eisbohrkern des GReenland Icecore Project duktionsraten der kosmischen Radionuklide, welche (GRIP) erweitern unser Wissen über die Geschichte der durch Reaktionen der kosmischen Strahlung mit Atomen Sonne. Die Analyse dieser Daten im Zeitbereich von in der Erdatmosphäre entstehen. Zusätzlich zur Klima- 25 000 bis 50 000 Jahren vor heute mit verschiedenen forschung tragen Radionuklide somit auch zum besseren Spektralanalysemethoden zeigt eine dominierende Verständnis der Variabilität der Sonne und der ihr zu- Periode mit einer Länge von 205±5 Jahren, welche auch grunde liegenden Prozesse bei. schon in den 14C-Daten im Holozän gefunden wurde.

Satellitenmessungen über die letzten zirka 20 Jahre ge- Wie weiss man nun, dass dieser Zyklus solaren Ursprungs ben einen guten Einblick in die Änderungen, die auf der ist? Unter der Annahme, dass der 10Be-Fluss proportional Sonne stattfinden. Geht man jedoch weiter zurück in der zur globalen 10Be-Produktionsrate ist, kann der Einfluss Zeit, so muss man sich auf indirekte Beobachtungen von Änderungen im Erdmagnetfeld auf die Amplitude der 205-Jahres-Schwingung bestimmt werden. Erwartet wird aufgrund von theoretischen Berechnungen der 10Be- 2,5 Produktionsrate [3], dass die Amplitude umso grösser 2,0 ist, je schwächer das Erdmagnetfeld ist. Der obere Teil der Abbildung zeigt die 205-Jahres-Schwingung im 10Be- 1,0 Fluss. Die Amplitude des 205-Jahres-Zyklus zeigt einen ähnlichen Verlauf wie das Erdmagnetfeld [4], welches im 0,0 unteren Teil der Abbildung gezeigt ist. Während eines

-1,0 Minimums des Erdmagnetfeldes um 38 500 Jahre vor [relative Einheiten] [relative 205-Jahres-Zyklus heute, als das Erdmagnetfeld sehr schwach war, zeigt -2,0 sich in den 10Be-Daten die 205-Jahres-Schwingung fast -2,5 doppelt so stark als in Zeitbereichen, in denen das Erd- 1,5 magnetfeld in etwa den heutigen Wert erreichte. Die gute Übereinstimmung mit der Theorie weist stark auf den solaren Ursprung dieser Schwingung in der letzten Eis-

1,0 zeit hin.

Literatur [1] Wagner G., Beer J., Kubik P.W., Laj C., Masarik J., Mende W., 0,5 [relativ zu heute] [relativ Muscheler R., Raisbeck G.M., Yiou F. (2001): Presence of the solar de

Erdmagnetfeldintensität Vries cycle (205 years) during the last ice age. Geophys. Res. Lett. 28, No. 2, 303–306.

0,0 [2] Beer J., Blinov A., Bonani G., Finkel R.C., Hofmann H.J., Lehmann B., 25 000 30 000 35 000 40 000 45 000 Oeschger H., Sigg A., Schwander J., Staffelbach T., Stauffer B., Alter [Jahre vor heute] Suter M., Wölfli W. (1990): Use of 10Be in polar ice to trace the Abbildung: Vergleich der 205-Jahres-Schwingung in den 10Be- 11-year cycle of solar activity. Nature, 347, No. 6289, 164–166. Daten mit einer Rekonstruktion des Erdmagnetfeldes für den [3] Masarik J., Beer J. (1999): Simulation of particle fluxes and cosmo- Zeitbereich von 25 000 bis 50 000 Jahren vor heute. Oben: der genic nuclide production in the earth’s atmosphere. J. Geophys. Res., isolierte 205-Jahres-Zyklus im 10Be-Fluss nach Zentralgrönland. 1999. 104 (D10), 12099–12111. Unten: die Intensität des Erdmagnetfelds. Wie erwartet ist der [4] Laj C., Kissel C., Mazaud A., Channell J.E.T., Beer J. (2000): North Zyklus am stärksten ausgeprägt, wenn das Erdmagnetfeld klein Atlantic paleointensity stack since 75 kal (NAPIS-75) and the duration ist, wie am Beispiel des Erdmagnetfeldminimums um 38 500 of the Laschamp event. Phil. Trans. Royal Soc. London, 358 (A), 52 Jahre vor heute gut zu erkennen ist. 1009–1025. (Foto: EAWAG)

Umwelt und Gesellschaft sektor gesprochen wurde und keine eigentlichen «Strom- produkte» am Markt präsent waren. Ferner schien es, dass die Interessengegensätze zwischen Umweltbeweg- ten und Elektrizitätswirtschaft gerade im Bereich der Ökostrom – von der verrückten Idee zum Wasserkraft nicht zu überbrücken seien. Nach einer lan- marktfähigen Produkt gen und bewegten Projektarbeit ist aus diesem Gedan- kenexperiment nun ein marktfähiges Produkt geworden: Bernhard Truffer, Christine Bratrich, Jochen Markard, «greenhydro», das EAWAG-Verfahren zur Zertifizierung Dieter Rothenberger, Bernhard Wehrli von Ökostrom-Wasserkraftanlagen.

Das EAWAG-Projekt Ökostrom war vor fünf Jahren als Mit der Publikation des Verfahrens in deutscher und verrückte Idee gestartet worden. Im Jahr 2001 wurden englischer Sprache konnte ein zentrales Ziel des Projek- nun alle wichtigsten Projektziele erreicht: Die ersten tes Ökostrom erreicht werden (eine Übersicht über die Ökostromprodukte aus Wasserkraftanlagen, die nach gesamte Ökostrom-Publikationsreihe findet sich unter dem EAWAG-Verfahren zertifiziert wurden, sind am Markt www.oekostrom.eawag.ch). In Zusammenarbeit mit dem erhältlich. Gleichzeitig wurde das Verfahren auch inter- Verein für umweltgerechte Elektrizität (VUE), der für sein nationalen Fachkreisen vorgestellt. Schliesslich konnten Ökolabel «naturemade star» das Verfahren der EAWAG zahlreiche Publikationen veröffentlicht werden und weiter- anwendet, wurden Seminare mit Fachauditoren, die die führende wissenschaftliche Projekte gestartet werden. fachlich korrekte Umsetzung des Verfahrens überprüfen werden, durchgeführt. Zusätzlich konnten Projekte zu Im Sommer 1996 tauchte im späteren Projektteam die einzelnen methodischen Fragen des Zertifizierungsver- Idee auf, Strom könnte bald einmal den Kunden, ähnlich fahrens abgeschlossen werden (z.B. Anpassung für Klein- der Situation auf dem Eiermarkt, nach ökologischen wasserkraftwerke). Den Ende 2000 zertifizierten Anlagen Kriterien differenziert angeboten werden. Für die Wasser- folgten im vergangenen Jahr die ersten Angebote auf kraft könnte dies eine Gelegenheit darstellen, Umwelt- dem Schweizer Markt u.a. der Firmen Swisspower AG, fragen unter einem neuen Licht anzugehen. Dies war BKW AG oder Rätia Power AG. Schliesslich konnte das damals eine aussergewöhnliche Idee, da öffentlich noch Verfahren der EAWAG mit der Marke «greenhydro» inter- kaum von Liberalisierung und Wettbewerb im Strom- national geschützt werden. 53 Der EAWAG-Standard fand auch international grosse geführt und erfolgreich abgeschlossen werden konnte. Beachtung. Das Projektteam organisierte im Juni 2001 Aus der verrückten Idee wurde eine Selbstverständlich- die zweite internationale Konferenz «Hydropower as keit. Green Electricity» mit etwa 60 Fachleuten aus Europa, den USA und Japan. Hier wurde das Verfahren als rich- tungsweisend für die Entwicklung eines internationalen Umweltstandards für Wasserkraftwerke bezeichnet, wie Kennzeichnung von Elektrizität – er etwa von der World Commission on Dams gefordert Informationsbedürfnisse von Konsumentinnen wird. Schliesslich übernahm das Projektteam auch den und Konsumenten Vorsitz in der Arbeitsgruppe Wasserkraft der europä- ischen Initiative (EUGENE) für ein Umweltzeichen für Jochen Markard «grünen» Strom. Im Auftrag des Bundesamtes für Energie (BFE) in Bern Abbildung: Die registrierte Wort- hat die EAWAG die Anforderungen und Bedürfnisse Bild-Marke «greenhydro», welche von privaten Konsumentinnen und Konsumenten an eine den Schutz des EAWAG-Ökostrom- Kennzeichnung von Elektrizität erhoben. Die Unter- verfahrens garantieren soll. suchung zeigt, dass vor allem Informationen zur Art und Herkunft der Stromerzeugung sowie zum Preis gewünscht Auf der Ebene einzelner Forschungsprojekte sind ver- werden, welche in einem einheitlichen Format darzu- schiedene Publikationen erschienen: Die Arbeitsgruppe stellen sind. Es wird eine zweistufige Deklarationspflicht Restwasser entwickelte einen Vorschlag zur ökologisch empfohlen. begründeten Restwasserbemessung. Ferner wurden eine Dissertation abgeschlossen, die sich mit der Modellie- Mit der Öffnung des Elektrizitätsmarktes für den Wett- rung von Temperaturverhältnissen in Restwasserstrecken bewerb werden Konsumentinnen und Konsumenten die befasst, sowie eine Übersichtsstudie über den aktuellen Möglichkeit erhalten, ihre Stromversorgung aus einer Stand der Forschung zum Thema Fischabstieg durch Vielzahl von Angeboten frei zu wählen. Hierzu bedarf es Kraftwerksanlagen. fundierter Informationen und einer entsprechenden Markttransparenz. Das schweizerische Elektrizitätsmarkt- Aus den Forschungsaktivitäten im Bereich Markt und gesetz sieht daher in Artikel 12 vor, eine Kennzeichnung Politik bildete sich eine neue Forschungsgruppe an der von Elektrizität einzuführen. Diese ist vergleichbar mit EAWAG mit dem Namen CIRUS (Centre for Innovation der Deklaration von Inhaltsstoffen bei Nahrungsmitteln. Research in the Utility Sector, siehe auch www.cirus.ch). Diese befasst sich mit der Übertragung von Erkenntnis- Ziel der Studie im Auftrag des BFE war es, zu ermitteln, sen, die am Beispiel des Elektrizitätsmarktes gewonnen welche Informationen bei der Entscheidung für ein Elekt- werden konnten, auf andere Versorgungssektoren. Im rizitätsangebot benötigt werden, wie die KonsumentIn- Rahmen von CIRUS konnte u.a. eine grössere Fokus- nen diese erhalten sollen und in welcher Weise die gruppenbefragung in den Städten Bern, Zürich und Informationen darzustellen sind [2]. Die Datenerhebung Stuttgart im Auftrag des Bundesamtes für Energie (BFE), erfolgte mit Hilfe von insgesamt vier Fokusgruppen (mo- und der Firma Swisspower AG durchgeführt werden, die derierten Gruppendiskussionen) in Bern und Lausanne eine detaillierte Analyse der Kundenwahrnehmung des mit zufällig ausgewählten KonsumentInnen. Themas Ökostrom aus Wasserkraft vornimmt. Das BFE beauftragte ferner eine Konsumentenbefragung zur Die Untersuchung zeigt, dass aus Sicht der Konsumen- Kennzeichnung von Elektrizität, welche im anschliessen- tInnen ein grundsätzlicher Bedarf für eine Kennzeichnung den Beitrag dieses Jahresberichts vorgestellt wird.

Schliesslich wurde auch mit der Auswertung der Projekt- Basisdeklaration erfahrungen begonnen. Der Schlussbericht der Projekt- leitung über die Phase 1997–2001 steht kurz vor der Strom-Mix* Fertigstellung. Eine Reihe von Publikationen zu Heraus- Erneuerbare Energien 40% forderungen und Chancen einer praxisorientierten For- Kernenergie 30% schungsorganisation werden aktuell verfasst. Schliesslich Fossile Energien 25% ist für 2002 auch eine externe Evaluation der Projekt- Sonstige 5% organisation und der Ergebnisse geplant. Damit ist Ökostrom das erste grössere Projekt an der EAWAG, * nähere Informationen: 0800 xxx xxx 54 welches als so genanntes Querprojekt gestartet, durch- Abbildung 1: Basisdeklaration von Elektrizität. von Elektrizitätsangeboten in einem liberalisierten Strom- Vor die Wahl zwischen verschieden umfangreichen Kenn- markt besteht. Die Kennzeichnung kann aber nicht nur zeichnungsvarianten gestellt, bevorzugte die grosse Informationsbedürfnisse erfüllen, sondern auch Verbrau- Mehrheit der TeilnehmerInnen die detailliertere Informa- cherinnen und Verbraucher sensibilisieren, die der Strom- tion, auch wenn diese in der Darstellung komplexer zu marktliberalisierung eher desinteressiert gegenüber- erfassen war. Hinsichtlich der Energieträger stellte die stehen oder ihre Kaufentscheidung alleine nach dem anteilige Kennzeichnung der erneuerbaren Energien, der Preis ausrichten würden. Kernenergie und der fossilen Energieträger die Minimal- lösung einer Kennzeichnung aus Sicht der KonsumentIn- Die befragten KonsumentInnen gaben übereinstimmend nen dar. an, dass sie wissen möchten, in welcher Art von Kraft- werken die Elektrizität erzeugt wurde, aus welchem Land Als Ergebnis der Studie wird empfohlen, ein zweistufiges bzw. welcher Region sie stammt und wie teuer der Strom Kennzeichnungsmodell mit einer Basis- und einer Detail- ist. Als sehr wichtig beurteilten die TeilnehmerInnen der deklaration einzuführen. Fokusgruppen weiterhin die Vergleichbarkeit der Anga- ben sowie ihre Verlässlichkeit. Es wurde wiederholt eine Die Basisdeklaration (Abbildung 1) beinhaltet den Strom- unabhängige Kontrolle gefordert. Mix sowie eine Telefonnummer für weitergehende Infor- mationen; sie ist als verpflichtender Bestandteil der Die KonsumentInnen wollten die Informationen über eine produktbezogenen Kommunikation (Werbeplakate, Infor- Vielzahl von Medien (Fachzeitschriften, Tageszeitungen, mationsbroschüren, Mailings etc.) vorzusehen. Internet, Broschüren etc.) erhalten, legten jedoch ins- besondere in den Berner Gruppen Wert darauf, dass sie Die Detaildeklaration (Abbildung 2) enthält darüber hinaus nicht ungewünscht mit einer grossen Menge von Papier insbesondere Angaben zur Stromherkunft, zum Preis und «überhäuft» werden. Mehrfach wurde der Wunsch ge- zu Vertragsbedingungen. Die Detaildeklaration sollte den äussert, dass die Informationen auf Anforderung, etwa Konsumentinnen und Konsumenten jederzeit auf Anfrage über eine Gratis-Telefonnummer, bekannt zu geben sowie vor Vertragsabschluss und mindestens einmal seien. jährlich mit der Rechnungsstellung mitgeteilt werden. Die Abbildungen verstehen sich als Gestaltungsvorschläge.

Weitere Informationen zu diesem Projekt unter Detaildeklaration www.cirus.ch. Name Produktname

Anbieter Name, Firmensitz Literatur Jahr Bilanzjahr [1] Dettli R., Markard J. (2001): Kennzeichnung von Elektrizität. Erneuerbare Energien 40% Mögliches Vorgehen gemäss Art. 12 EMG. Forschungsprogramm • Wasser 35% Energiewirtschaftliche Grundlagen, Bundesamt für Energie, Bern, • Sonne – Januar, 80 Seiten. • Wind – [2] Markard J. (2001): Fokusgruppen-Erhebung zur Kennzeichnung von • Biomasse 5% Elektrizität – Informationsbedürfnisse von Konsumentinnen und • Sonstige – Konsumenten. Bundesamt für Energie BFE, Ittigen. Strom- Kernenergie 30% [3] Markard J., Holt E. (2002): Disclosure of electricity products: a com- Mix parison of consumer research in Switzerland and the United States – Fossile Energien 25% implications for a regulatory framework. Submitted to Energy Policy. • Kohle 10% • Erdöl 5% • Erdgas 10% Sonstige 5% UNCSIM – ein Programmpaket zur Unsicherheitsschätzung von Modellprognosen 25% Frankreich

Herkunft 60% 5% Deutschland Peter Reichert Schweiz 5% Italien 5% Sonstige Zur Unsicherheitsschätzung von Modellprognosen wurde Verbrauch in kWh 2000 5000 ein Programmpaket entwickelt, das über eine einfache Preis Haushaltsgrösse 1 Person 4 Personen Kosten pro Jahr XX.–CHF XX.–CHF Schnittstelle mit beliebigen Simulationsprogrammen zu- sammenarbeiten kann. Es erlaubt die Schätzung der Vertrag jährlich/quartalsweise/monatlich kündbar Unsicherheit von Modellprognosen und deren Reduktion Weitere Auskünfte erhalten Sie unter 0800 xxx xxx durch zusätzliche Information über das modellierte Abbildung 2: Detaildeklaration von Elektrizität. System. 55 a: Reguläres Gitter b: Zufällige Stichprobe c: Quasi-Monte-Carlo-Sequenz 1,0

0,8

0,6 Abbildung 1: Repräsentation Y einer Gleichverteilung von 0,4 Einflussgrössen durch eine Menge von Datensätzen. 0,2 a: reguläres Gitter b: zufällige Stichprobe 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 c: Quasi-Monte-Carlo-Sequenz X X X

Viele Umweltentscheide stützen sich auf Modellprognosen für jeden dieser Datensätze. Die Verteilung der Resultate für die Auswirkungen von Handlungsalternativen. Leider repräsentiert dann deren Unsicherheit. Abbildung 1 zeigt enthalten die meisten Umweltsimulationsprogramme, die verschiedene Möglichkeiten der Darstellung von zwei für die Berechnung dieser Prognosen eingesetzt werden, im Intervall von null bis eins unabhänging voneinander keine Optionen für die Unsicherheitsschätzung der Re- gleich verteilten Einflussgrössen X und Y eines Modells. sultate. Diese Unsicherheit kann aber für den Entscheid Die Repräsentation durch ein reguläres Gitter (Abbil- relevant sein. Da für verschiedene Systeme und Frage- dung 1a) ist in den meisten Fällen nicht empfehlenswert. stellungen verschiedene Simulationsprogramme ein- Demgegenüber hängt es von der Zahl der Einflussgrös- gesetzt werden, ist es nützlich, ein Programmpaket zur sen und von der Zahl der realisierbaren Simulationen ab, Verfügung zu haben, das die Unsicherheit der Prognosen ob eine zufällige Stichprobe (Abbildung 1b) oder eine so beliebiger Simulationsprogramme schätzen kann. genannte Quasi-Monte-Carlo-Sequenz (Abbildung 1c) zu besseren Resultaten führt. Damit UNCSIM mit den Simulationsprogrammen kommu- nizieren kann, ist der Einbau einer einfachen Schnitt- Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für die Reduktion der

stelle erforderlich. Dies erlaubt dann die Schätzung der Unsicherheit zweier Modellgrössen K und rmax aufgrund

Unsicherheit der Modellprognosen und deren Reduktion von Messungen. rmax ist dabei die maximale Umwand- durch zusätzliche Messungen am modellierten System. lungsrate eines Substrates durch eine Bakterienpopula- tion, K die Substratkonzentration, bei welcher die halbe UNCSIM verwendet verschiedene Monte-Carlo-Techniken maximale Rate erreicht wird. Als Daten liegen gemessene zur Durchführung der Unsicherheitsschätzungen. Die Umwandlungsraten in Funktion der Konzentration vor. Grundidee dieser Techniken ist die Darstellung der Un- Im einen Fall (Abbildung 2a) wurden nur sehr wenige sicherheit der Einflussgrössen durch eine Menge ver- Messungen verwendet. Dies führt zu einer relativ grossen schiedener Datensätze und die Berechnung der Resultate verbleibenden Unsicherheit. Bei der Verwendung von mehr Messdaten (Abbildung 2b) reduziert sich die Unsicherheit viel stärker (man beachte die unterschied- a: wenige Daten b: viele Daten lichen Skalen). 4 1,4 Die Programmmodule von UNCSIM, eine kurze Benut- 3 zungsanleitung sowie einige Beispiele können von der 1,2 Homepage http://www.uncsim.eawag.ch heruntergeladen

K 2 werden. 1,0 1 0,8 0 01234 0,8 1,0 1,2 1,4 Bestimmung von Modellparametern in Anlehnung r max r max an das Verhalten von Ameisen auf Nahrungssuche Abbildung 2: Reduktion der Unsicherheit von zwei Einflussgrössen K und rmax aufgrund von Messungen. Die gestrichelten Linien be- Karim C. Abbaspour schreiben die Verteilung der Einflussgrössen vor der Messung und die durchgezogenen Linien nach der Messung (die äusserste Linie enthält dabei 95%, die mittlere 50% und die innerste 5% der mög- In der Umweltforschung ist der Einsatz mathematischer lichen Werte). Die Punkte repräsentieren die Verteilung nach der Modelle heutzutage selbstverständlich. Die Bestimmung 56 Messung. a: wenige Daten. b: viele Daten. (Unterschiedliche Skalen!) der Modellparameter ist jedoch meist schwierig. Inverse Modellierung benutzt messbare Variablen, die ein Modell später als Output simulieren soll, um unbekannte Modell- parameter zu berechnen. Diese Methode erfordert die β– β+ 4 4 Optimierung einer Zielfunktion. In der hier beschriebenen Untersuchung benutzen wir dafür einen Algorithmus, der ein Ameisenvolk auf Nahrungssuche nachahmt. β– β+ 3 4

Soziale Insekten (Ameisen, Bienen, Termiten, Wespen) zeichnen sich durch die Fähigkeit zur kollektiven Prob- β– β+ 2 4 lemlösung aus. So können Ameisen den kürzesten Weg zwischen Nest und Nahrungsquelle finden. Anscheinend wird diese Optimierung erreicht, indem Ameisen, die ge- β– β+ rade beim Nahrungstransport sind, für ihre Artgenossen 1 4 wahrnehmbare Pheromone ausscheiden [1]. Abbildung 1 verdeutlicht diesen autokatalytischen (auf positiven Abbildung 2: Virtuelle Ameisen durchsuchen den Parameterraum: Rückkopplungen basierenden) Prozess, der dazu führt, β– and β+ sind die oberen und unteren Grenzen der Unsicherheits- dass immer mehr und schliesslich alle Ameisen nur den intervalle für die zu bestimmenden Parameter β. Die Intervalle sind kürzeren Pfad von A nach B wählen. in fünf Schichten zerlegt (Beispiel).

Eine Optimierungsroutine, die dieses Verhalten nachahmt, bedarf folgender Schritte: Schicht abgelegt, so dass die Intensität von «Phero- 1) Bestimmung einer Zielfunktion, basiert meist auf der mon» umgekehrt exponentiell mit dem Wert der Ziel- Abweichung simulierter von gemessenen Output- funktion steigt. (Im Falle der echten Ameisen würde auf Variablen; einem kürzeren Pfad zwischen Nest und Nahrungs- 2) Schätzung der anfänglichen Unsicherheit jedes zu quelle mehr und mehr Pheromon deponiert.) bestimmenden Parameters; 3) Zerlegung der Unsicherheitsintervalle für die zu be- Sobald alle virtuellen Ameisen diese Tour beendet haben, stimmenden Parameter in eine Anzahl von Schichten wird ein Zielerreichungsgrad für jede Parameterschicht (Abbildung 2). Dann werden virtuelle Ameisen ein- berechnet und der Parameter-Raum aktualisiert. Die Ziel- gesetzt, die nach folgendem Muster suchen: erreichungsfunktion basiert auf der Abwägung zwischen 4) Jede Ameise wählt zufällig einen Pfad (Abbildung 2) konfligierenden Anliegen: schnell eine Lösung zu finden und merkt sich die Werte der unbekannten Parameter und lokale Minima zu vermeiden, was durch distributed entlang diesem Pfad. computation erreicht wird [2]. 5) Das Simulationsprogramm berechnet den Wert der Zielfunktion; Der Ameisenvolk-Algorithmus ist in einer Reihe von Pro- 6) basierend auf diesem Wert wird eine bestimmte Menge jekten erprobt worden und hat ebenso gut oder besser von «Pheromon» in jeder von Ameisen besuchten als traditionelle Methoden abgeschnitten [2]. Wir haben ihn u.a. für die Bestimmung hydraulischer und chemischer Parameter in Modellen für Kehrichtdeponien eingesetzt B B B [3, 4].

Literatur [1] Nakamura M., Kurumatani K. (1995): A mathematical model for the foraging of an ant colony and pattern formation of pheromone trail. CD C D C D In: «Fundamental theories of deterministic and stochastic models in mathematical biology», Institute of Statistical Mathematics, pp. 120–131. (www.carc.aist.go.jp/~kurumata/Old/ants-sim.html) [2] Abbaspour K.C., Schulin R., van Genuchten M.Th. (2001): Estimation of unsaturated soil hydraulic parameters using ant colony optimization. Adv. in Water Resources 24, 827–841. [3] Abbaspour K.C., Schulin, R., van Genuchten M.Th., Schläppi E. (1998): Procedures for uncertainty analyses applied to a landfill A A A leachate plume. Ground Water 36 (6), 874–883. Abbildung 1: Ameisen auf der Nahrungssuche: Anfangs wählen [4] Kohler A., Abbaspour K.C., Fritsch M., Schulin R., van Genuchten gleich viele Ameisen die Wege ACB und ADB (links). Der Weg ACB M.Th. (2001): Simulating unsaturated flow and transport in a macro- erhält mehr Pheromone, weil er kürzer ist (Mitte). Nach einer Weile porous soil to tile drains subject to an entrance head: model develop- wählen alle Ameisen ACB, weil er mehr Pheromone enthält (rechts). ment and preliminary evaluation. J. Hydrology 254, 67–81. 57 Der Leistungsauftrag der Abwasserentsorgung Der Leistungsauftrag für die Abwasserentsorgung muss als Führungsinstrument daher zwingend die gesetzlichen Anforderungen, die in der jeweiligen kantonalen Gewässerschutzgesetzgebung Stefan Binggeli, Willi Gujer an die Gemeinden gestellt werden, enthalten. Für diese eigentlichen Kernaufgaben der Abwasserentsorgung wur- Die Aufgaben der Abwasserentsorgung im Vollzug der de auf der Grundlage der Gewässerschutzgesetzgebung Gewässerschutzgesetze reichen von gewässerschutz- im Kanton Bern eine Vorlage als Muster-Leistungsauftrag polizeilichen Einsätzen bis hin zum Betrieb von Abwasser- erstellt [1]. Diese gliedert sich in acht Produktegruppen reinigungsanlagen. Festgelegt werden diese hauptsäch- (Tabelle) und umschreibt die Kernaufgaben, die von den lich durch den gesetzlichen Leistungsauftrag, den in Gemeinden wahrgenommen oder an Dritte delegiert seinem Umfang aber nicht alle politischen Verantwortungs- werden müssen. Fallweise können diese Kernaufgaben träger in den Gemeinden kennen. Der Leistungsauftrag von den Gemeinden durch weitere Anforderungen, z.B. wäre jedoch ein wichtiges Führungsinstrument, um die an die Arbeitssicherheit oder das Datenmanagement, Verantwortung für eine sachgerechte Durchführung der ergänzt werden. Abwasserentsorgung wahrzunehmen. Das Festlegen des Leistungsauftrages für die beiden Im Zusammenhang mit der anstehenden Einführung eines Werke Abwasserentsorgung und Wasserversorgung Qualitätsmanagementsystems für die gesamte Verwaltung ermöglicht dem Gemeinderat von Hergiswil, seiner Ver- hat die Gemeinde Hergiswil NW (rund 5000 Einwohner) antwortung für eine sachgerechte Durchführung unter entschieden, für die Bereiche Abwasserentsorgung und Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften besser gerecht Wasserversorgung einen Leistungsauftrag zu erstellen. zu werden. Auslöser dazu war das Bewusstsein, dass für beide Bereiche mit einem Wiederbeschaffungswert der Anlagen Literatur von über 100 Millionen Franken geregelte Abläufe und [1] Binggeli S. (2002): Geschäftsprozessoptimierung in der Abwasserent- Zuständigkeiten notwendig sind, um den sachgerechten sorgung. Diss. ETH Zürich. Veröffentlichung geplant für Herbst 2002. Betrieb, Unterhalt und den Werterhalt der Anlagen zu gewährleisten. Der Leistungsauftrag ist dabei ein wich- tiges Führungsinstrument, um festzuhalten, welche Auf- Informationsmanagement: gaben zu erfüllen sind und welche Ziele dabei verfolgt Bedeutung und organisatorische Umsetzung werden. Er bildet die Grundlage, um anschliessend die in der Abwasserentsorgung organisatorischen Prozesse und Führungsgrössen des Qualitätsmanagementsystems für die Bereiche Abwas- Stefano Gianella, Willi Gujer serentsorgung und Wasserversorgung abzuleiten. Nicht nur die sichtbaren technischen Einrichtungen prä- gen die Entwicklung der Abwasserentsorgung, sondern Gewährleistung der Festlegen der Aufgaben, Pflichten und Kom- auch der Informationsstand der beteiligten Akteure öffentlichen Aufgabe petenzen der Führungs- und Ausführungs- «Abwasserentsorgung» organe (Ingenieure, Politik, Verwaltung). Information ist die Basis

Finanzierung Beitrags- und Gebührenrechnung, Spezial- jeder Entscheidung. In der Vergangenheit haben sowohl finanzierung Quantität als auch Qualität von Entscheidungsgrund-

Liegenschafts- Gewässerschutzbewilligungen, Gewässer- lagen ständig neue Dimensionen angenommen. Dieser entwässerung schutzpolizei, Baubewilligungen, Kontrolle Trend ist auch für die Zukunft gesetzt. Die Schaffung von von Anlagen Rahmenbedingungen zur optimalen Akquisition, Speiche- Industrie und Gewerbe Gewässerschutzbewilligungen, Grundlagen- beschaffung, Vollzug rung, Nutzung und zum Austausch von Entscheidungs- grundlagen durch ein Informationsmanagement wird also Abwasserableitung Betrieb und Unterhalt des Kanalnetzes, Entwässerungsplanung, Bereitstellen der Erfolgsfaktor der Abwasserentsorgung. Abflusskapazitäten

Abwasserreinigung Betrieb und Unterhalt der ARA, generelle In Gemeinden, Abwasserverbänden und Ingenieurbüros ARA-Planung, Bereitstellen der Reinigungs- kapazitäten wurden schon immer Daten erhoben, bearbeitet und genutzt. Wieso ist es also heute erforderlich, das Infor- Störfallvorsorge und Schutz der Bevölkerung und der Gewässer Störfallmanagement vor nachteiligen Auswirkungen von Störfällen mationsmanagement in der Abwasserentsorgung zu untersuchen, wenn man sich «schon immer» damit be- Rückstandsentsorgung Regelung der Rückstandsentsorgung für alle Abwasseranlagen fasst hat?

Tabelle: Produktegruppen und Produkte des Muster-Leistungs- auftrages nach Vorgabe der Gewässerschutzgesetzgebung im Die Gründe dazu sind vielfältig. Wichtig ist festzuhalten, 58 Kanton Bern. dass allein das Erfassen von vielen Daten nicht ausreicht, insbesondere wenn die Voraussetzungen für eine lang- Bewirtschaftung der organischen Abfälle in fristige Nutzung und Werterhaltung nicht vorhanden sind. Kumasi (Ghana) mit Hilfe der Stoffflussanalyse Heute beobachten wir viele Insellösungen, welche dem Denken in übergreifenden Strukturen entgegenwirken, Hasan Belevi; Christoph Leitzinger (Entsorgung + sowie viele meist nicht mehr genutzte Datensammlungen. Recycling Zürich); Claudia Binder (Umweltnatur-/Umwelt- sozialwissenschaften, ETH Zürich); Agnes Montangero, Die Hauptmotivation für ein Informationsmanagement Martin Strauss, Christian Zurbrügg ergibt sich aus der gewachsenen Komplexität der Auf- gaben. Weil die Informationstechnologien sich ständig Eine Stoffflussanalyse für organische Güter und Nähr- entwickeln, ist Spezialwissen erforderlich. Damit die stoffe in Kumasi zeigt, dass bei der heutigen Einsamm- Fachbereichsleiter ihre Aufgabe wahrnehmen können, lungspraxis 30% der in der urbanen und periurbanen brauchen sie neue, geeignete Führungsinstrumente. Landwirtschaft verwendeten Düngemittel durch Kompost Sie müssen ihre fachlichen, organisatorischen und tech- aus menschlichen Fäkalien und festen organischen nischen Anforderungen festlegen. Sind diese plane- Abfällen ersetzt werden könnten. Die Schlüsselpunkte rischen Vorgaben definiert, kann die Beschaffung und bezüglich Ressourcenbewirtschaftung sind jedoch die der Aufbau von Informationssystemen den Spezialisten privaten Haushalte. Nur höhere Sammelquoten und eine übergeben werden. anschliessende Behandlung der menschlichen Aus- scheidungen könnten die Verschmutzung der Gewässer Informationsmanagement ist eine dauernde Aufgabe. Die und des Bodens signifikant reduzieren. Bedürfnisse nach Informationen, deren Beschaffung und optimale Nutzung sowie die Informationsflüsse zwischen Etwa eine Million Menschen leben in Kumasi, Ghana. Das den Geschäftsprozessen und externen Stellen werden periurbane Gebiet umfasst zusätzlich 740 000 Einwohner hier gestaltet und gesteuert. Die Bereitstellung einer ge- und erstreckt sich ausserhalb der Stadt im Umkreis von eigneten Organisation, Entscheide betreffend eine teil- 40 km. Brauereien, Geflügelfarmen und Holz verarbei- weise oder vollständige Auslagerung von Aufgaben sowie tende Betriebe sind die wichtigsten Industrien bezüglich die Bestimmung der Art und des Ausmasses des Techno- der organischen Stoffflüsse. Als Sanitärsysteme gibt es logieeinsatzes werden unterstützt. Für die Fachbereichs- öffentliche und private Toiletten mit Trockengruben oder leiter stellt das Informationsmanagement ein geeignetes Spül-WCs und Faulkammern, traditionelle Kübellatrinen Vorgehen und entsprechende Methoden bereit. und WCs mit Schwemmkanalisation. Freie Defäkierung wird auch praktiziert. Ein Teil des gesammelten Fäkal- Informationsmanagement richtet sich nicht nur an die schlammes wird in einem Teichsystem behandelt. Die grossen Verwaltungen (Städte, Kantone), sondern auch festen Abfälle werden nur teilweise gesammelt und depo- an die mittleren und kleinen Gemeinden, welche in der niert. Schweiz die Mehrheit bilden. Informationsmanagement ist Bestandteil der Organisationsentwicklung, die sich Für Kumasi und Umgebung wurden die jährlichen orga- aus einer Kombination von Prozess- und Produktinnova- nischen Güter- und Nährstoffflüsse gemessen, durch tion ergibt [1]: Literaturwerte abgeschätzt oder durch Massenbilanzen • Die Prozessinnovation kommt durch das Aufbauen ge- berechnet. Eine durchschnittliche Person in Kumasi kon- eigneter Strukturen für das Informationsmanagement sumiert jährlich 770±150 kg Lebensmittel (Frischgewicht und das Einsetzen neuer Methoden zum Ausdruck. ohne Getränke). Die periurbane Landwirtschaft liefert • Die Produktinnovation bezieht sich einerseits auf das etwa 66% des Lebensmittelbedarfes der privaten Haus- Einführen neuer Informationssysteme, andererseits halte, etwa 14% werden durch die urbane Landwirtschaft zeigt sie sich in zusätzlichen Entscheidungsunterlagen geliefert und etwa 20% werden importiert. Die Abbildung und veränderten Geschäftsprozessen der Abwasser- zeigt die jährlichen Stickstoffflüsse. Etwa 80% des Stick- entsorgung. stoffes, welcher in die Umwelt gelangt, fliesst durch die privaten Haushalte. Die Haushalte tragen 87% der tota- Im Rahmen einer Dissertation werden die Methoden des len Stickstoffemissionen in die Gewässer bei, 90% der Informationsmanagements auf die spezifischen Anfor- Emissionen in den Boden und 58% der Emissionen in die derungen der Abwasserentsorgung übertragen. Anhand Deponie. Die Schlüsselprozesse laufen in den privaten von Fallstudien werden die Schritte zu deren Einführung Haushalten ab. Sie sind durch einen hohen Material- aufgezeigt. umsatz und die Produktion grosser Abfallmengen gekenn- zeichnet. Massnahmen, die in den Haushalten getroffen

Literatur werden, könnten deshalb erheblich zur Ressourcen- [1] Pietsch T., Martiny L., Klotz M. (1998): Strategisches Informations- schonung und Verminderung der Umweltbelastung in management, 3. Auflage, Erich Schmidt Verlag, Berlin. Kumasi beitragen. 59 Jährlich werden ca. 1700 Tonnen Stickstoff in der Depo- ca. 20% des Stickstoffbedarfes der periurbanen Land- nie abgelagert. Zusätzlich gelangen 3600 Tonnen Stick- wirtschaft gedeckt werden. stoff in die Gewässer und 1700 Tonnen in den Boden. Ein Teil dieses Stickstoffes könnte durch die gemeinsame Kompostierung von Fäkalschlämmen mit festen organi- schen Abfällen sowie durch die Verwendung dieses Kom- Das Ressourcenmanagement alpiner Regionen postes als Bodenverbesserer und Düngemittel in der und deren physiologische Interaktionen mit Landwirtschaft verwertet werden. Für die Stoffflussana- dem umliegenden Tiefland und dem globalen lyse wurde eine hypothetische Co-Kompostieranlage ins Hinterland System eingefügt. Die Transferkoeffizienten wurden aus Literaturdaten abgeschätzt und verschiedene Szenarien Florian Hug, Peter Baccini berechnet. Im «realistischen» Szenario wurden nur die Abfallflüsse, die bereits gesammelt und deponiert werden, Alpine Hochländer und umliegende Tiefländer können in die Co-Kompostierungsanlage geführt. So könnten sich mit ihren physiologischen Ressourcen (Energie, die Stickstoffflüsse in die Gewässer um 17% und jene in Nahrungsmittel, Wasser, Baumaterialen) gegenseitig ver- den Boden um 50% gesenkt werden. Eine signifikante sorgen und die Abhängigkeit vom globalen Hinterland Reduzierung der Verschmutzung der Gewässer und des deutlich senken. Die dezentrale Einführung verschiedener Bodens ist jedoch nur mit einer Verbesserung des erneuerbarer Energiesysteme, die Reduktion des Energie- Sammlungs- und Behandlungssystems der menschlichen verbrauchs auf das Niveau einer 2-kW-Gesellschaft so- Ausscheidungen möglich. wie die Veränderung der Ernährungsgewohnheiten sind dafür notwendig. Der Zeitbedarf für eine solche System- Eine gemeinsame Kompostierung von Fäkalien und anpassung beträgt mindestens zwei Menschengene- festen organischen Abfällen würde auch zur Ressourcen- rationen. schonung beitragen. Mit 60% des Kompostes, der aus den heute eingesammelten Fäkalschlämmen und festen Seit Jahrtausenden besteht ein Ressourcenaustausch Abfällen produziert werden könnte, wäre es möglich, den zwischen alpinen Hochländern und den umliegenden gesamten Düngerbedarf der urbanen Landwirtschaft zu Tiefländern. Die Debatte über eine nachhaltige Entwick- decken. Mit den restlichen 40% des Kompostes könnten lung bringt die regionalen Potenziale und Möglichkeiten

Atmosphäre 560 Gas 7 1000 Gas 1 3200 4980 Gas 2

Lebensmittel 2 Lebensmittel 4 30 120 Periurbane Haushalt 130 Fäkalschlamm 1 Düngemittel 1 Landwirtschaft

1150 Lebensmittel 1

13 Urbane 680 Transport / 90 AW 1 Fäkalschlamm- Düngemittel 2 Landwirtschaft Lebens- Verteilung behandlung mittel 3 7 SA 6 3200 Exkremente 3 Exkremente SA 1 SA 5 SA 4 BS 2 SA 3 2 Exkremente Industrie SA 2

273 15 530 Rohmaterialien Holzverarbeitung <10 640 2500 1000 830 640 1700 Brauereien Konsum- produkte 1 Konsumprodukte 2 Geflügelfarmen

180 SA 7 Deponie

AW 3 170 SA 8 SA 9 80 Systemgrenze 150

Gewässer Boden

Abbildung: Jährliche Stickstoffflüsse in Kumasi, Ghana, in Tonnen/Jahr. Die Flüsse wurden mit einer Genauigkeit von 20–50% bestimmt. 60 SA: Fester Abfall, AW: Abwasser, BS: Behandelter Fäkalschlamm. Muster Status quo Neuer Energiehaushalt

Primärenergie reg. Produktion Abbildung: Vereinfachte Darstel- 33 12 48 36 lung des Energiehaushaltes des Ab- Schweizer Alpenraumes (SAR) und Import wärme 40 59 3 25 SAR SAR SAR der Mittellandgebiete (MLG) für den Status quo und einen neuen Transfer 14 26 Energiehaushalt in TWh pro Jahr. Ab- 231 205 Die Figur links zeigt das Lese- Import wärme 8 70 MLG MLG MLG muster (Import = Importe aus dem globalen Hinterland).

zur Verbesserung des Ressourcenmanagements in öko- geändert, so könnten die beiden Regionen für Energie logischer Hinsicht in Diskussion. In diesem Zusammen- und Nahrungsmittel einen komplementären Ressourcen- hang wird die folgende Frage aktuell: Welche Möglich- haushalt mit geringer Abhängigkeit vom globalen Hin- keiten haben benachbarte Hoch- und Tieflandregionen, terland und hoher interregionaler Austauschaktivität er- um bezüglich ihres Ressourcenhaushaltes beidseitig reichen (Abbildung). Im Hinblick auf eine nachhaltige zu profitieren? Um die physiologischen Prozesse alpiner Entwicklung ist die Siedlungspolitik somit weitgehend Regionen und deren Interaktionen mit den umliegenden frei. Die Bereitstellung und der Konsum von Energie und Tiefländern und dem globalen Hinterland untersuchen Nahrungsmitteln haben hingegen weniger Freiheitsgrade. zu können, wurde die Stoffflussanalyse angewendet. Energie und die Aktivität «Ernähren» wurden als Indika- toren ausgewählt. Die Schweiz dient mit den beiden Regionen Schweizer Alpenraum (SAR) und Mittelland- gebiete (MLG) als Untersuchungsgebiet.

Die Resultate zeigen, dass der alpine Lebensstil sich bezüglich der Physiologie vom städtischen Lebensstil nicht unterscheidet. Der Grad der Selbstversorgung auf Energie- und Nahrungsmittelebene ist relativ niedrig. Das globale Hinterland ist für die beiden Regionen der Hauptversorger für diese Massengüter. Die physio- logischen Netto-Interaktionen zwischen den beiden Regionen für Energie und die Aktivität «Ernähren» sind unbedeutend (Abbildung). Der SAR liefert zwar Hydro- elektrizität in die MLG. Diese Interaktion ist aber nur im Kontext der erneuerbaren Energien gewichtig. Aus gesamtenergetischer Sicht ist sie nicht relevant. Der Export tierischer Nahrungsmittel als historische Tradition des SAR existiert immer noch. Es ist allerdings die einzige signifikante Netto-Interaktion landwirtschaftlicher Güter zwischen den beiden Regionen.

Mit quasistationären und dynamischen Ansätzen wurden ein Trendszenario und weitere, zeitunabhängige Szena- rien berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Trend- entwicklung den Regionen weder physiologisch noch bezüglich der Interaktionen Vorteile bringt. Auch eine umfassende Migration der Bevölkerung innerhalb des Gesamtsystems ohne weitere Anpassungen würde bezüglich der Physiologie des Gesamtsystems wenig ändern.

Würden jedoch die Technologie und die Ernährungs- gewohnheiten (z.B. Halbierung des Fleischkonsums) 61 EAWAG-INTERN Organigramm

Direktion Prozesse

Alexander J.B. Ueli Willi Roland René James V. Urs Bernhard Marc Rik James V. Hansruedi Peter Zehnder Bundi Gujer Schertenleib Schwarzenbach Ward von Gunten Wehrli Suter Eggen Ward Siegrist Reichert Direktor Stv. Direktor W+T SURF AQU MIX LIM ING SIAM

Stab

Alfred Markus Roland Stephan Walter Peter Ueli Wüest Boller Schertenleib Müller Giger Baccini Bundi APEC SWW SANDEC W+L CHEMPRO S+E L+M Peter Yvonne Herbert Isabel Häni Uhlig Güttinger Wiedmer Leitung Public Weiter- Wissens- Relations bildung, transfer Umwelt- Logistik + Marketing (L+M) management

IGW

Gabriel Verena Ulrich Martin Max Monika Max Arianne Piepke Cajochen Joss Mauz Zemp Reutlinger Maniglia INF PD FEKD TD/BaFA Bibliothek Lehrlings- Kinder- René wesen pavillon Schwarzenbach Institut für Gewässerschutz und Wasser- Abkürzungen technologie APEC Angewandte Gewässerökologie SANDEC Wasser und Siedlungshygiene in AQU Aquatische Umweltanalytik Entwicklungsländern BaFA Bauten Forschungsanstalten S+E Stoffhaushalt und Entsorgungstechnik CHEMPRO Chemische Problemstoffe SIAM Systemanalyse, Integrated Assessment FEKD Finanz-, Einkaufs- und Kaufmännische und Modellierung Dienste SURF Oberflächengewässer INF Informatik SWW Siedlungswasserwirtschaft ING Ingenieurwissenschaften TD Technischer Dienst LIM Limnologie W+L Wasser und Landwirtschaft L+M Logistik und Marketing W+T Wasserressourcen und Trinkwasser MIX Umwelt-Mikrobiologie und Molekulare Ökotoxikologie 62 PD Personaldienst Stand: 1. Januar 2002 63 Beratende Kommission 2001

Ursula Mauch Dipl. Ing. Bernhard Jost Mauch Consulting, Oberlunkhofen Amt für Gewässerschutz und Wasserbau (Präsidentin) des Kantons Zürich, Zürich

Dr. Claude Martin Dr. André Bachmann Directeur Général, WWF – World Wide Fund Direktor BMG Engineering AG, Schlieren for Nature, Gland

Dr. Peter Donath Dr. Philippe Roch Environment, Health & Safety, Direktor, Bundesamt für Umwelt, Wald und Ciba Speciality Chemicals Inc., Basel Landschaft, BUWAL, Bern

Dr. Mathias Hohl Vizedirektor, Leiter Sicherheit und Umweltschutz EMS-Dottikon AG, Dottikon

64 Umweltschutz an der EAWAG

Herbert Güttinger (in Zusammenarbeit mit dem Umwelt- Team und dem BaFA)

Für den betrieblichen Umweltschutz spielen Bauten eine entscheidende Rolle, und zwar im ganzen Prozess von der Bedarfsermittlung, der Konzeption, der Planung, dem Bau, dem Betrieb bis zum Rückbau und zur Entsorgung. Das BaFA (Bauten Forschungsanstalten) hat gemeinsam mit der EAWAG und den Projektteams beim Neubau der Abbildung 1: Die ursprüngliche Tankanlage der EMPA im Jahre 1998, Versuchshalle in Dübendorf Pionierarbeit geleistet, indem am Standort der späteren Versuchshalle; Ansicht von Westen. Nachhaltigkeitsaspekte von allem Anfang an mit hoher (Foto: Herbert Güttinger) Gewichtung einbezogen worden sind.

Die Ökologie-Kerngruppe der EAWAG heisst neu Umwelt- Gebäudes und die Entsorgung der Materialien. Zum Teil Team, hat ein neues Pflichtenheft erhalten und ist musste beim Bau von gängigen Techniken und Materialien personell ergänzt worden. Damit wurde ein Schritt zur abgewichen werden. Zum Beispiel verursachte das be- Einführung von RUMBA, dem Ressourcen- und Umwelt- grünte Flachdach einiges Kopfzerbrechen. Üblicherweise managementsystem der Bundesverwaltung, getan. werden für solche Dächer Dichtungsfolien verwendet, welche die wurzelwachstumshemmende Substanz Pre- Nachhaltigkeitsaspekte als zweitwichtigstes ventol enthalten. Mit Wasser wird Preventol zum löslichen Beurteilungskriterium für den Neubau Versuchshalle Pestizid Mecoprop hydrolisiert und kann bei Regen aus- 1987 hat die EAWAG beschlossen, ihre Versuchsstation gewaschen werden und in die Gewässer gelangen. Dass Tüffenwies in Zürich zu schliessen und von ihrem Miet- Flachdächer eine wichtige Quelle für Mecoprop sind, vertrag mit der Stadt Zürich zurückzutreten. 1997 konnte haben Studien der EAWAG gezeigt (s. Bucheli et al., die Werkstatt in neue Räumlichkeiten im NO-Gebäude in EAWAG-Jahresbericht 1998, S. 27). Um eine solche Dübendorf umziehen, während Pilotversuche weiterhin in Auswaschung bei der Versuchshalle der EAWAG zu der Tüffenwies oder in Kläranlagen durchgeführt werden verhindern, mussten die Arbeiten zum Einbau der Folien mussten. Im Dezember 1999 schliesslich wurde das auf dem Hallendach kurzfristig gestoppt, zusätzliche Pflichtenheft für den Gesamtleistungswettbewerb zum Abklärungen getroffen und das Konzept geändert wer- Bau einer neuen Versuchshalle in Dübendorf auf dem den. Eine zusätzliche Folie wurde verlegt, welche eine Areal der Tankanlagen der EMPA (Abbildung 1) an fünf Auswaschung des Pestizids verhindern soll. Anbieter verschickt. Die Beurteilungskriterien des Preis- gerichtes für den Gesamtleistungswettbewerb waren (in der Reihenfolge ihrer Gewichtung):

1. Betriebliches Konzept (Betriebsabläufe, Flexibilität) 2. Ökologie 3. Preis-Leistungs-Verhältnis 4. Architektur

Damit erhielten erfreulicherweise die Nachhaltigkeits- aspekte eine hohe Bedeutung und die Wettbewerbsteams wurden entsprechend motiviert. Selbstverständlich sind Umweltüberlegungen bereits bei der Bedarfsabklärung und bei der Erstellung des Raumprogrammes für das Pflichtenheft der neuen Versuchshalle eingeflossen.

Die praktische Umsetzung der Anforderungen erwies sich als anspruchsvoll für alle Beteiligten. Es mussten nicht nur sämtliche Baumaterialien im Voraus deklariert und Abbildung 2: Der Holzbau der Versuchshalle ist im Entstehen; bewertet werden, sondern ebenso der Rückbau des vom gleichen Standort wie Abbildung 1. (Foto: Raoul Schaffner) 65 Zeit) sind vor allem auch durch den Standort der Ver- suchshalle in unmittelbarer Nähe des Hauptsitzes der EAWAG zu erwarten.

Mit der Formulierung und hohen Gewichtung ökologischer Anforderungen an diesen Neubau haben die Beteiligten einen wichtigen Schritt zur Förderung der Nachhaltigkeit im Bau getan und Standards gesetzt. Gemäss Würdigung des Preisgerichtes konnte notabene «die Zielsetzung eines ökologisch vorbildlichen Gebäudes ohne Mehr- kosten und betriebliche Nachteile erreicht werden». Den verantwortlichen Personen im BaFA, den Unternehmer- teams, dem Preisgericht und den involvierten EAWAG- Abbildung 3: Gesamtansicht der neuen Versuchshalle mit dem Vertretern gebührt deshalb ein besonderer Dank. Namen «Jellyfish», von Süden. (Foto: BaFA) RUMBA und ein neues Umwelt-Team an der EAWAG Der Bundesrat hat im Leistungsauftrag 2000–2003 den Die Versuchshalle (Abbildungen 2 und 3) ist eine Holz- ETH-Rat verpflichtet, bis Ende 2003 das Ressourcen- konstruktion mit transparenter Fassade und Bürocontai- und Umweltmanagementsystem der Bundesverwaltung nern als «Haus im Haus». Die Grauenergie (diejenige RUMBA in seinen Institutionen einzuführen. Im Rahmen Energie, welche zur Herstellung sämtlicher Materialien des 2001 gestarteten Projektes «RUMBA im ETH-Bereich» benötigt wurde) beträgt insgesamt 95 000 MJ/Jahr (bei (www.rumba-eth.ch) wird die EAWAG RUMBA bis Ende einer Nutzungszeit der Halle von 20 Jahren). Die not- 2002 einführen und hat erste Vorarbeiten bereits 2001 wendige Heizenergie wird auf 128 000 MJ/Jahr geschätzt. geleistet. Dabei wurde die Ökologie-Kerngruppe (OEKG) Diese Energien entsprechen mittleren Leistungen von neu zusammengesetzt, in Umwelt-Team umbenannt und 3 kW bzw. 4 kW, und die Heizenergiekennzahl beträgt mit einem neuen Pflichtenheft versehen. Das Umwelt- 76 MJ/m2 ·Jahr, bei einer Energiebezugsfläche von Team hat der Geschäftsleitung im November 2001 An- 1688 m2. Wesentliche Einsparungen an Energie (und träge zur Umlagerung von Autofahrten auf öffentliche Verkehrsmittel vorgelegt (im Januar 2002 z.T. genehmigt) und arbeitet ebenfalls an der Verbesserung der Umwelt- kommunikation und der Bewirtschaftung von Chemikalien. Anforderungen an die Nachhaltigkeit gemäss Pflichtenheft Gesamtleistungswettbewerb Die Mitglieder des Umwelt-Teams sind:

Die EAWAG ist der Umwelt verpflichtet, deshalb sind Christine Bratrich, Martin Elsner, Kai-Uwe Goss, Herbert bei der Ausgestaltung der Versuchshalle den Fragen Güttinger, Claude Jaques, Yvonne Lehnhard, Thomas des baulichen und betrieblichen Umweltschutzes Lichtensteiger, Max Mauz, Bouziane Outiti, Christiane besondere Beachtung zu schenken. Rapin, Christine Roth, Torsten Schmidt, Michael Schurter, Michele Steiner, Alexander Zehnder. Das Bauwerk soll so erstellt, betrieben, unterhalten und entsorgt werden, dass schädliche oder lästige Einwirkungen auf Menschen, Tiere und Pflanzen sowie auf ihre Lebensgemeinschaften und Lebensräume vermieden werden und dass die Qualität der Lebens- grundlagen Boden, Wasser und Luft möglichst wenig beeinträchtigt wird. Bei Material- und Systementschei- den sollen die Belastungen für Menschen, Tiere, Boden, Luft, Wasser von der Herstellung über die Nutzungs- dauer bis zur Wiederverwertung oder Entsorgung von Baumaterialien mit berücksichtigt werden.

Beurteilt werden einerseits als zentrale, umweltrele- vante und beurteilbare Grösse der Energiehaushalt (Betriebsenergie und Grauenergie) und andererseits die Umweltverträglichkeit der vorgesehenen Bau- materialien und deren Zusammensetzung. 66 Aus dem Personal an Nachklärbecken sowie mit der Projektierung und dem Bau der Pilotanlage für weitergehende Abwasserreinigung in der Tüffenwies. Seit 1976 gehörte Vladimir Krejci der Gruppe Siedlungswasserbau an und wurde ab 1981 Rudolf Koblet unter Mitarbeit von Hans Burkhalter, Klaus deren Leiter. Zu den bedeutenden Projekten in dieser Dombrowsky, René Gächter, Vladimir Krejci, Sonja Rex, Gruppe gehörten die regionale abwassertechnische Michael Sturm, Tina Tsukada, Margrit Weber Studie Glatttal, die Abwassersanierung in ländlichen Gebieten, die Einführung der Siedlungshydrologie an der Im Laufe des Jahres 2001 wurden die folgenden Mit- EAWAG und die integrierte Siedlungsentwässerung arbeiterinnen und Mitarbeiter pensioniert: (Fallstudie Fehraltorf). Vladimir Krejci war ebenfalls an neuen VSA-Richtlinien über generelle Entwässerungs- Hans Burkhalter ist diplomierter Bauingenieur der ETH planung und Regendaten für die Siedlungsentwässerung Zürich. Er kam Anfang 1966 als Ausbildungsassistent an beteiligt. Ab 1994 hat er massgeblich zum Aufbau eines die Abteilung für Ingenieurwesen der EAWAG. Ab 1967 neuen Institutes für Siedlungshydrologie an der TU Prag wirkte er als Ingenieur. Zu seinen Aufgaben gehörten die beigetragen. Seit 1981 unterrichtet V. Krejci an der Hoch- Begutachtung von Kläranlageprojekten und Untersuchun- schule Zürich und seit 1994 an der TU Prag. Die Tätig- gen über Nachklärbecken und Belüftungssysteme. Ab keit an seiner Heimat-Universität machte ihn während der 1973 leitete er die Versuchsstation Tüffenwies. In seine letzten Jahre oft zum Reisenden zwischen zwei Welten. Zeit an der Tüffenwies fielen der Bau der kleinen und grossen Rinnensysteme, die Versuche für die Erweiterung Sonja Rex, Übersetzerin mit Ausbildung an der Dolmet- der Kläranlage Zürich-Werdhölzli und die lange Vorberei- scherschule Genf, kam 1975 nach mehrjähriger Berufs- tungszeit für den Ende der 1990er Jahre erfolgten Trans- tätigkeit in der Privatwirtschaft für eine vermeintlich fer nach Dübendorf. Im Rückblick am interessantesten kurzzeitige Stelle an die EAWAG. Als Sekretärin in der empfindet Hans Burkhalter vor allem den Wandel bei der Mikrobiologie-Abteilung bei Prof. Wuhrmann entwickelte Abwasserreinigung von der End-of-pipe-Philosophie zur sich ihr Verständnis für naturwissenschaftliche Zusam- Sensibilisierung für weitergehende Reinigungsverfahren. menhänge, und es faszinierte sie mitzuerleben, wie Lösungen für wissenschaftliche Fragestellungen gefun- Anschliessend an sein Biologiestudium an der ETH (Abt. X) den wurden. 1980 wurde sie von Prof. Stumm ins Direk- doktorierte René Gächter bei Professor Otto Jaag zum tionssekretariat berufen. Ein Schwerpunkt ihrer Aktivi- Thema «Phosphorhaushalt und planktische Primärpro- täten bestand da in der Organisation von internationalen duktion im Vierwaldstättersee». Nach einem Postdoc- Tagungen im In- und Ausland. Nach der Übernahme der Aufenthalt am Canada Center for Inland Waters (CCIW) EAWAG-Leitung durch Prof. Zehnder 1992 betreute sie kehrte er 1968 als Biologe nach Kastanienbaum zurück. von Anbeginn an die Geschäfte der Direktion und hielt Seine zahlreichen wissenschaftlichen Arbeiten auf dem die Beschlüsse verbindlich fest, die zunächst im Gremium Gebiet der limnischen Stoffkreisläufe fanden dank ihrer der AbteilungsleiterInnen, später im kleineren Kreis der Praxisrelevanz nicht nur bei Fachkollegen, sondern auch Geschäftsleitungsmitglieder entwickelt wurden. Hinzu bei Umwelt-Managern und Seesanierern Anerkennung. kamen allgemeine und organisatorische Sekretariats- Seit 1977 betreute er als Lehrbeauftragter an der ETH arbeiten in diversen Sprachen. Als Direktionsassistentin und zeitweise an der Universität Zürich und am Abend- am Schnittpunkt von zwischenmenschlichen Ansprüchen technikum der Innerschweiz (ATIS) das Fachgebiet und Forschungsgeschehen sah sie sich, wissenschaftlich «Angewandte Limnologie». Als Abteilungsleiter der Ab- gesprochen, an einer Grenzfläche tätig, «wo etwas an- teilungen Multidisziplinäre Limnologische Forschung kommt, umgewandelt wird und in veränderter Form (MLF) und Biogeochemie (BGC) hat er den Ausbau der weiterfliesst». In dieser Übermittlerfunktion bedachte sie Forschungsstation in Kastanienbaum vom monodiszi- das Wohl des Gesamtgebildes EAWAG. plinären Einmannbetrieb am «Hydrobiologischen Labora- torium» zum interdisziplinären «Forschungszentrum für Tina Tsukada wirkte seit 1995 als Sekretärin im Direktions- Limnologie» mit mehr als 40 Mitarbeitern wesentlich sekretariat, wo sie für allgemeine Sekretariatsarbeiten mitgeprägt. Unter Werner Stumm amtete er auch als und schriftliche und mündliche Kontakte in den Sprachen Vorsitzender der EAWAG-Direktionskonferenz. Deutsch, Englisch, Spanisch und Japanisch zuständig war. Ihre langjährigen Aufenthalte in Entwicklungsländern Vladimir Krejci bildete sich in Prag zum Wasserbau- und Japan prädestinierten sie für die Betreuung von Ingenieur aus. Er kam 1969 in die Schweiz und an die Gastwissenschaftern aus aller Welt, für deren Wohlbefin- EAWAG. Zu Beginn seiner vielseitigen Tätigkeit assis- den und Integration sie auch auf privater Basis besorgt tierte er Walter Munz bei der Erarbeitung von dessen war. Sie erbrachte viele wertvolle Hintergrundarbeit im Abwasser-Lehrmittel, befasste sich mit Untersuchungen direktorialen Umfeld. 67 Klaus Dombrowsky ist Laborant pharmakologischer und cesses in Combined Sewers» den Otto-Jaag-Preis für biologischer Richtung. Er arbeitete seit Sommer 2000 in Gewässerschutz erhalten. Kastanienbaum im Prozess SURF und beschäftigte sich vor allem mit der Analyse von Wasserproben und Bohr- kernen aus Mittellandseen. Für das Projekt «Fischnetz» Im Berichtsjahr wirkten folgende Gastwissenschafterin- präparierte und sezierte er Forellen für pathologische nen und Gastwissenschafter an der EAWAG: Untersuchungen. • Bäuerle Erich, Dr., VESCO Moislingen, Deutschland (1. September –15. Oktober 2001, 26. November – Wir wünschen den Pensionierten alles Gute zum Übertritt 31. Dezember 2001, im Prozess APEC) in den nächsten wichtigen Lebensabschnitt, vor allem • Beutel Marc, Dr., University of California, Berkeley, aber Glück, Gesundheit und viel Musse, um sich dem zu USA (Februar – August 2001, im Prozess SURF) widmen, was ihnen am Herzen liegt. • Bürge-Weirich Diane Annemarie, Dr., ETH Zürich (9. Januar 2001– 31. Dezember 2002, im Prozess LIM) • Feliciano Jessika, University of Kentucky, Lexington, Auch Hans Rudolf Wasmer, der stellvertretende Direktor USA (1. September – 30. November 2001, im Prozess der EAWAG, trat 2001 in den Ruhestand. Leider ist er MIX) bereits am 13. Oktober gestorben. Eine ausführliche • Hermens Joop, Dr., Institute for Risk Assessment Würdigung seiner Person finden Sie vorne auf Seite 3. Sciences, Toxicology Division, Utrecht University, The Netherlands (1.– 31. November 2001, im Prozess MIX) Nach langer und schwerer Krankheit ist Kerry Kelts am • Hoang Thi Minh Hang, Hanoi University of Science, 8. Februar 2001 in den USA verstorben. Geboren am Center for Environmental Chemistry, Hanoi, Vietnam 3. Februar 1947 in Loma Linda, Kalifornien, hatte er (1. November 2000 – 31. Dezember 2001, im Prozess 1978 seine Dissertation «Geological and Sedimentary CHEMPRO) Evolution of Lakes Zurich and Zug/Switzerland» an der • Klausmeier Christopher, Dr., University of Minnesota, ETH Zürich abgeschlossen. Sein Interesse an der sedi- Saint Paul, Minnesota, USA (1. Juli 2000 – 31. Juli mentologischen Analyse von natürlichen aquatischen 2001, im Prozess LIM) Systemen und deren Beeinflussung durch den Menschen • Litchman Elena, Dr., Smithsonian Institution, Edge- hatte ihn 1985 an die EAWAG geführt, wo er bis 1988 water, Maryland, USA (1. Juni 2000 – 31. Juli 2001, im die Gruppe Geologie leitete. Die Untersuchung von Prozess LIM) hydrogeologischen Prozessen und die Entwicklung von • Meunier Laurence, Dr., Université Blaise Pascal, Cler- hochauflösenden Methoden zur Charakterisierung von mont Ferrand, France (12. März 2001– 31. März 2002, Aquiferen bildeten hier die Schwerpunkte seiner Arbeiten. im Prozess LIM) 1988 wurde er erster Direktor von ProClim (Forum for • Meyer Joseph S., Prof. Dr., University of Wyoming, Climate and Climate Change) in Bern und leitete nach Laramie, USA (Mai – Juni 2001, im Prozess SURF) seiner Berufung an die University of Minnesota von 1990 • Novak Maja, Universität Zagreb, Kroatien (22. Oktober und 2000 das Limnological Research Center in Pillsbury, 2001–30. Juni 2002, im Prozess MIX) Minnesota. Kerry war weltweit aktiv beteiligt an zahl- • Nozhevnikova Alla, Prof. Dr., Institute of Microbiology, reichen internationalen Projekten, vor allem im Bereich Russian Academy of Science, Moscow (September – der Klimaforschung. Seine Begeisterungsfähigkeit, seine November 2001, im Prozess SURF) erfolgreichen wissenschaftlichen Arbeiten, sein ausser- • Odzak Niksa, Institute of Oceanography and Fisheries, gewöhnliches didaktisches Geschick und die Liebens- Split, Croatia (Januar – Dezember 2001, im Prozess würdigkeit im Umgang mit seinen Mitmenschen werden AQU) allen, die ihn gekannt haben, nachhaltig in Erinnerung • Quignon Frédéric, Dr., Université de Metz, France bleiben. (4. Januar – 31. März 2001, im Prozess MIX) • Satroutdinov Aidar, Dr., Akademie der Wissenschaften Am 28. Kongress der «International Association of Theo- Pushchino, Moskau, Russland (2.– 9. April 2001, im retical and Applied Limnology (Societas Internationalis Prozess MIX) Limnologiae or SIL)» in Melbourne, Australien, vom • Schmid Tina-Simone, University of Linköping, Lin- 4.–10. Februar erhielt Nana Büsing für ihre Präsentation köping, Sweden (22. Oktober 2001–15. Juli 2002, im «Microbial production in a littoral reed stand» (Co-Autor: Prozess S+E) Mark O. Gessner) den «Student award for the three best • Srinivasan Raghavan, Dr., Spatial Sciences Laboratory oral presentations». Texas, College Station, Texas, USA (7.–17. Mai 2001, im Prozess SIAM) Dr. Jacob Leendert Huisman hat für seine Dissertation 68 mit dem Thema «Transport and Transformation Pro- Ressourcen Bauten und Räume

Mit der Inbetriebnahme der Versuchshalle in Dübendorf können nun Pilotversuche in unmittelbarer Nähe des Ueli Joss, Verena Cajochen, Max Mauz, Ueli Bundi EAWAG-Hauptsitzes durchgeführt werden, was eine deutlich effizientere Projektabwicklung ermöglicht. Der Im Dezember 1997 hat der Bundesrat im Zusammen- in verhältnismässig kurzer Bauzeit erstellte Neubau erfüllt hang mit der Regierungs- und Verwaltungsreform hohe Nachhaltigkeitsansprüche (s. auch S. 65). Damit beschlossen, den ETH-Bereich ab 1.1.2000 mit einem konnte auch der Auszug aus der über lange Jahre Leistungsauftrag und einer eigenen Rechnung zu führen. genutzten Versuchsstation Tüffenwies abgeschlossen Die Integration aller früher bei anderen Bundesstellen werden. für den ETH-Bereich eingestellten Kredite beinhaltet auch alle damit verbundenen operativen Kompetenzen Das BaFA (Bauten Forschungsanstalten) und die vier und Aufgaben. Beispielhaft sind die früher beim Amt Forschungsanstalten haben gemeinsam PLANON, ein für Bundesbauten angesiedelten Immobilienaufgaben «Facility-Management-System», eingeführt. Dieses oder die beim Eidg. Personalamt angesiedelte Verant- ermöglicht in Zukunft eine effizientere Bewirtschaftung wortung für das gesamte Salärwesen zu erwähnen. Die der Liegenschaften auch der EAWAG. mit der Übernahme dieser Verantwortungsbereiche ver- bundenen Rechte und Pflichten beanspruchten die ope- Ein Neubau als Ersatz für die Mietliegenschaft Chries- rative Direktion und die Support-Bereiche der EAWAG bach und zur Abdeckung weiterer Anforderungen soll in zusätzlich zu den «traditionellen» Dienstleistungsauf- den nächsten Jahren auf dem EAWAG/EMPA-Areal gaben für Lehre, Forschung und Beratung. Die mit der erstellt werden. 2001 konnte die mit der EMPA abge- eigenen Rechnung verbundenen Kompetenzen ermög- stimmte Bedarfsermittlung abgeschlossen werden. lichen aber auch ein schnelles, auf die Bedürfnisse der EAWAG abgestimmtes Handeln. Zusätzlich zu den im Voranschlag 2001 budgetierten Rückstellungen von 1,615 Mio. Fr. für verpflichtete Bau- vorhaben konnten 2,043 Mio. Fr. ordentliche Rückstel- Personal lungen gebildet werden, weil diverse Vorhaben entweder verschoben oder nicht in geplantem Ausmass realisiert Es wurden ohne Lehrlinge 251,25 Personenjahre finan- wurden. Damit betragen die in der Bestandesrechnung ziert (2000 = 245,19), wovon 57,04 Stellen (2000 = des Bundes zurückgestellten Baumittel 3,658 Mio. Fr., 52,45) aus Drittmitteln bezahlt wurden. Dies entspricht welche für die Finanzierung der Vorhaben der kommen- einer Zunahme der aus Budgetmitteln finanzierten Stellen den Jahre (Ersatz der Mietliegenschaft Chriesbach, Sanie- um 1,47 Personenjahre gegenüber 2000. rung des Büro- und Laborgebäudes) benötigt werden.

Auf das In-Kraft-Treten des Bundespersonalgesetzes (BPG) und der neuen Personalverordnung des ETH- Apparative Einrichtungen Bereichs am 1. Januar 2002 wurden mit allen Angehöri- gen der EAWAG Einzelarbeitsverträge abgeschlossen. Die Messung von Schadstoffen in kleinsten Konzentra- Die von den Änderungen betroffenen Weisungen der tionsbereichen in der Umwelt ist unabdingbare Grund- EAWAG wurden entsprechend überarbeitet. Auf der inter- lage für die EAWAG-Tätigkeit. Sie muss über modernste nen Homepage steht neu ein Personalhandbuch für die Techniken verfügen und diese den speziellen wissen- Mitarbeitenden zur Verfügung. schaftlichen Bedürfnissen der Umweltanalytik anpassen können. Im Berichtsjahr wurde beispielsweise die Die EAWAG verliert immer wieder hoch qualifiziertes Reversed-Phase-Chromatographie mit ICP/MS gekop- wissenschaftliches Personal durch Berufungen auf Pro- pelt und so neu die Anreicherung und Bestimmung von fessuren an in- und ausländischen Hochschulen. Dieser apolaren Metallkomplexen und Metallverbindungen an sich erfreuliche Umstand, der für die hohe wissen- ermöglicht. schaftliche Qualität des EAWAG-Personals spricht, bedeutet aber jeweils einen Kompetenzverlust bei den Im Jahr 2001 sind apparative Einrichtungen und EDV- betroffenen Projekten und kann die Kontinuität in der Hardware im Umfang von 1,76 Mio. Fr. beschafft worden. Forschungsarbeit schwächen oder zu Verzögerungen Es ist davon auszugehen, dass bei einem kumulierten führen. Beschaffungswert des bestehenden Forschungsgeräte- Inventars von ca. 20 Mio. Fr. und jährlichen Anschaffun- gen von weniger als 2 Mio. Fr. in Zukunft mit höheren 69 Beträgen für Ersatz- und Neuanschaffungen gerechnet Vorjahr und die nachfolgenden Kommentare zu Bilanz werden muss. und Erfolgsrechnung.

Aktiven wie Passiven sind von 11,35 Mio. Fr. auf 16,39 Finanzen Mio. Fr. gestiegen. Das zweckgebundene Umlaufver- mögen (Drittmittel) ist um 0,63 Mio. Fr. auf 8,90 Mio. Fr. Die Darstellung der Rechnung gemäss der 2. Ausgabe angestiegen. Die Rechnungsabgrenzungen (Transi- des Handbuches zur Neugestaltung des Rechnungs- torische Aktiven) betragen 3,66 Mio. Fr. (siehe Absatz wesens des ETH-Bereiches vom 15. Oktober 1999 und Bauten und Räume) und die Sachanlagen stiegen um in Anlehnung an Swiss GAAP FER per 1.1.2000 erlaubt 0,86 Mio. Fr. Trotz des Aufwandüberschusses von für die Rechnung 2001 erstmals Vergleiche mit dem 0,47 Mio. Fr. stieg das Eigenkapital leicht auf 1,73 Mio.

Schlussbilanz per 31.12.2001 Eingangsbilanz Schlussbilanz ∆ in Franken per 1.1.2001 per 31.12.2001

AKTIVEN

Flüssige Mittel 395 628 77 431 -318 197

Forderungen 1 015 451 889 097 -126 354

Finanzmittel 8 569 351 9 535 760 966 409 Aktivbestand Reserven Finanzierungsbeitrag Bund 299 247 636 976 337 729 Zweckgebundenes Umlaufvermögen (Drittmittel) 8 270 105 8 898 784 628 679 Forschungsförderung 1 064 178 1 661 756 597 578 Ressortforschung 1 790 035 1 549 777 -240 258 Wirtschaftsorientierte Forschung 4 379 401 4 856 450 477 049 Europäische Forschungsprogramme 1 036 491 830 802 -205 689

Transitorische Aktiven 0 3 655 306 3 655 306

Sachanlagen (Investitionsgüter) 1 375 841 2 236 482 860 641

AKTIVEN 11 356 272 16 394 077 5 037 805

PASSIVEN

Laufende Finanzverbindlichkeiten 1 043 238 1 062 304 19 066

Verbindlichkeiten gegenüber staatlichen Stellen 0 153 988 153 988

Rechnungsabgrenzung (Trans. Passiven) 409 772 40 000 -369 772

Ordentliche Rückstellungen 0 4 701 300 4 701 300

Zweckgebundenes Fondskapital (Drittmittel) 8 229 168 8 707 907 478 739 Rückstellungen für pendente Projekte (alt bis 1.1.01) 8 229 168 0 -8 229 168 Forschungsförderung 0 1 661 756 1 661 756 Ressortforschung 0 1 358 900 1 358 900 Wirtschaftsorientierte Forschung 0 4 856 450 4 856 450 Europäische Forschungsprogramme 0 830 802 830 802

Kapital 1 674 093 1 728 577 54 484 Aufwandüberschuss 0 -474 122 -474 122 Reserven 299 247 827 853 528 606 Kapital 1 374 846 1 374 846 0

PASSIVEN 11 356 272 16 394 077 5 037 805 70 Fr. an, weil die Möglichkeit der 3%-Reservenbildung mit Der Ertrag vergrösserte sich gegenüber dem Vorjahr um 0,64 Mio. Fr. beansprucht wurde und ungebundene 4,72 Mio. Fr., weil der EAWAG-Anteil des Finanzierungs- Drittmittel von 0,3 Mio. Fr. in die Reserven übergeführt beitrages des Bundes für den ETH-Bereich im Rahmen wurden. der 4-Jahres-Planung anstieg (4,42 Mio. Fr.) und die

Erfolgsrechnung 2001 Rechnung 2000 Budget 2001 Rechnung 2001

Ertrag 40 173 551 43 922 065 44 894 605

Total Finanzierungsbeitrag des Bundes 32 953 139 37 603 413 37 265 684 Finanzierungsbeitrag des Bundes 32 819 903 36 845 313 36 845 313 Abtretungen vom ETH-Rat 2 099 300 758 100 758 100 3%-Reserve (Auflösung und Neubildung) 0 0 -337 729 Abtretungen innerhalb ETH-Bereich -1 966 064 0 0

Erlös 7 220 412 6 318 652 7 628 921 Entgelte aus Drittmitteln 6 615 116 6 061 192 7 223 772 Verkaufserlös 3 276 124 973 3 467 Gebühren + Dienstleistungsertrag 78 708 0 37 656 Erlöse aus Rückerstattungen 122 718 0 0 Andere Erträge 215 029 70 000 364 026 Finanzerträge 185 565 62 487

Aufwand 35 647 764 36 597 824 38 430 347

Materialaufwand 1 778 261 1 587 459 1 658 731 Labormaterialien 1 146 205 1 036 965 1 258 097 Warenaufwand 0 0 0 Mobilien, Maschinen, Fahrzeuge 632 056 550 494 400 634

Personalaufwand 28 034 219 29 307 666 30 562 860 Löhne und Gehälter 23 162 935 23 566 441 24 856 877 Sozialversicherung 1 477 418 1 797 999 1 532 219 Personalversicherung 1 783 411 2 618 780 2 348 157 Unfall- und Krankenversicherung 153 306 192 899 139 360 Übriger Personalaufwand 1 457 150 1 131 547 1 686 246

Übriger Sachaufwand 5 835 284 5 702 699 6 208 756 Raumaufwand 1 476 603 1 046 850 1 350 118 Unterhalt, Reparaturen, Leasing 555 191 636 234 1 011 186 Wasser, Energie, Betriebsmaterial 524 967 401 108 588 530 Verwaltungsaufwand 341 637 327 803 332 704 Informatik- und Telekommunikation 509 902 779 705 394 279 Übrige Dienstleistungen, Honorare 1 704 331 1 791 241 1 225 358 Übriger Sachaufwand 264 039 323 800 408 219 Debitorenverluste 0 0 0 Zinsaufwand 0 0 0 Abschreibungen 458 613 395 958 898 362

Ergebnis I 4 525 788 7 324 241 6 464 258

Ausserordentlicher Ertrag /Aufwand 2 850 701 6 140 000 6 938 380 Beiträge/Transferausgaben 19 803 0 28 562 Rückstellungen für zukünftige Bauten 0 1 615 000 3 657 600 Rückstellung getätigte Bauinvestitionen 2 349 585 4 525 000 2 582 603 Drittmittel-Bestandesveränderungen 481 313 669 616

Ergebnis II 1 675 087 1 184 241 -474 122 71 Entgelte aus Drittmitteln erhöht werden konnten. Der gegenüber dem Vorjahr höhere Aufwand ist neben den um 2,56 Mio. Fr. gestiegenen Personalausgaben auf die in Bauten und Räume erwähnten Aufwendungen für die Bau-Rückstellungsbildung zurückzuführen.

Die Forschungsprozesse erhielten während des Berichts- jahres die Möglichkeit, von allen EDV-gestützten Arbeits- plätzen aus direkt auf ihre jeweiligen zentral geführten Finanzdaten (Kontostände, Verbrauchsanalysen, Stellen- besetzungen) zuzugreifen. Durch diese Dezentralisierung kann das Kostenmanagement direkt an der Entstehungs- quelle optimiert werden.

72 (Foto: EAWAG)

ANHANG 27./28. März Image analysis course (EAWAG/EMPA) Leitung: Denis Mavrocordatos Zusammengestellt von Rudolf Koblet 24.–26. April Biologische Mikro-Analytik in Umweltsystemen Kurse und Fachtagungen der (PEAK-Anwendungskurs A15/01) Leitung: Rik Eggen, Jan Roelof van der Meer EAWAG 3. Mai Projekt «Netzwerk Fischrückgang Schweiz» – Fakten – Fragen – 5.–8. Februar Forderungen / Projet «Réseau suisse poissons en diminution» – Course with the Cleaner Production Centre in Hanoi: Activated Faits – Questions – Requêtes, (3. Fachseminar Fischnetz) sludge modelling and design with case studies for municipal Leitung: Patricia Holm and pulp and paper wastewater, Hanoi University of Science and Technology 20. + 21. Juni ( 2 Kurse à 1 Tag) Leitung: Hansruedi Siegrist Der GEP–Zustandsbericht Gewässer; Neue VSA-Empfehlungen und Simulationsprogramm REBEKA (PEAK-Anwendungskurs 6.–8. März A14/01) Ökotoxikologie-Kurs Hauptmodul E: Evaluation von Schad- Leitung: Vladimir Krejci, Wolfgang Rauch stoffen / Cours d’Ecotoxicologie Module Principal E: Evaluation des Polluants (coetox Modul E/01) 26.–27. Juni Leitung: Kristin Becker (EPFL); Renata Behra, Herbert Güttinger; Cours d’écotoxicologie module de base (coetox module Bf/01) Joseph Tarradellas (EPFL) Direction: Kristin Becker (EPFL); Renata Behra, Herbert Güttinger; Joseph Tarradellas (EPFL) 15./16. März COMPREHEND spring meeting, Morschach 27. Juni Organisation: Franziska Pfister, Marc Suter 2nd International Conference on Hydropower as «Green Electricity», Zurich 25.–30. März Organisation: Bernhard Truffer, Dieter Rothenberger 1st International Symposium on Landscape Dynamics of Riverine Corridors, Ascona 2./3. Juli Local Organizing Committee: Klement Tockner, David B. Arscott, Internationaler Workshop zum Thema Proliferative Cécile Claret, Edith Kaiser, Ute Karaus, Dimitry van der Nat; Nierenkrankheit (PKD) Sophie Karrenberg (Geobotan. Inst. ETHZ) Leitung: Patricia Holm 73 12.–13. Juli Lehrveranstaltungen Analytische Trenn- und Nachweistechniken im neuen Jahrtausend: von der Grundlagenforschung zu aktuellen * gemeinsam mit Dozenten, die nicht zur EAWAG gehören Anwendungen (CEAC ETHZ Sommerworkshop) Leitung: Walter Giger, Hans-Peter E. Kohler; Peter Schmid (EMPA, Dübendorf) ETH Lausanne 4.–5. September Pestizidrückstände im Wasser und in Lebensmitteln • Course on urban environmental management Dipl Geol. Christian (PEAK-Vertiefungskurs V22/01) Zurbrügg* Leitung: Stephan Müller; Kurt Seiler (Lebensmittelkontrolle Kantone • Cycle d’études postgrades en aménagements hydrauliques Appenzell a. Rh. und i. Rh., Glarus, Schaffhausen) Prof. Alexander J.B. Zehnder* • Stoffausbreitung in Fliessgewässern (Beitrag zu NDK Risiko und 6.–7. September Sicherheit) Werner Meier Schwerpunktprogramm Umwelt: Workshop für Vollzugs- behörden, BMG Schlieren Leitung: Jan Roelof van der Meer, Christoph Werlen ETH Zürich 10.–14. September • Angewandte Limnologie Dr. Hans Rudolf Bürgi, PD Dr. Chris- Sediments and biofilms – in situ approach to limnic systems topher T. Robinson, Dr. Klement Tockner analysis. International workshop • Anthrophogene Schadstoffe: Eigenschaften und Dynamik Leitung: Kornelia Zepp, Beat Müller Prof. Walter Giger • Aquatische Lebensgemeinschaften Dr. Hans Rudolf Bürgi, 19. September PD Dr. Christopher T. Robinson, Prof. James V. Ward Risikofaktoren im Wasser – Eintrag, Verhalten und Beurteilung • Aquatische Mikroinvertebraten und Kryptogamen (Algen) Dr. Hans (Infotag 2001) Rudolf Bürgi Leitung: Hans-Peter Kohler, Yvonne Uhlig • Aquatische Physik I: Einführung in die Physik aquatischer Systeme Dr. Rolf Kipfer* 1.–5. Oktober • Aquatische Physik II Dr. Alfred Wüest* Modeling of water flow and solute transport in variably saturat- • Biogeochemische Kreisläufe Prof. Bernhard Wehrli ed media (PEAK-Applied Course A17/01) • Biologie V: Ökologie II Dr. Hans Rudolf Bürgi* Direction: Karim C. Abbaspour • Biologie V: Ökologie II Übungen und Exkursionen Dr. Hans Rudolf Bürgi* 2. Oktober • Biologische Abwasserreinigung (Abwasserreinigung II) Prof. Willi Arsenic in rocks, soils, sediments and water. Arsenic Sym- Gujer posium in Bern, Mineralogisches Institut der Universität Bern • Biotechnologie I PD Dr. Thomas Egli* Leiter: Stephan Hug • Chemie aquatischer Systeme Prof. Laura Sigg • Chemie I Dr. Werner Angst, Dr. Dieter Diem* 25.–26. Oktober • Chemie II Dr. Werner Angst, Dr. Dieter Diem* Swiss Group for Mass Spectrometry, annual meeting • Chemische Hydrogeologie Dr. Eduard Hoehn Leitung: Raffaele Tabacchi (Université de Neuchâtel); Marc Suter; • Einführung in die Umweltchemie und Umweltmikrobiologie Laurent Fay (Nestec, Vers-chez-les-Blancs); Andreas Stämpfli Prof. René Schwarzenbach, Prof. Bernhard Wehrli* (Hoffman LaRoche, Basel) • Einführung in die Umweltgeologie Dr. Eduard Hoehn* • Entsorgungstechnik I: Einführung in die Entsorgungssysteme 27.–29. November Dr. Helmut Rechberger, Prof. Peter Baccini, Dr. Thomas Seenplankton Teil 1: Diatomeen (PEAK-Anwendungskurs Lichtensteiger A16/01) • Entsorgungstechnik II Dr. C. Annette Johnson Leitung: Hans Rudolf Bürgi; Joachim Hürlimann (Aqua Plus, Un- • Entwicklungszusammenarbeit (EZA) im urbanen Kontext: Die Stadt terägeri); François Straub (Lycée Blaise-Cendrars, La Chaux-de- im Spannungsfeld zwischen Entwicklung und Umwelt Fonds) Dipl. Ing. Roland Schertenleib, Dipl Geol. Christian Zurbrügg • Fachexkursionen Stoffhaushalt Prof. Peter Baccini, Dr. Thomas Lichtensteiger* • Fische: Biologie, Ökologie, Ökonomie Dr. Rudolf Müller, Dr. Armin Peter • Fortgeschrittenes Analytikpraktikum für Umweltnaturwissenschafter Dr. Stephan Müller* • Grundlagen der Biochemie Dr. Werner Angst, Dr. Hans-Peter E. Kohler, Prof. Alexander J.B. Zehnder* • Grundwasserökologie Prof. James V. Ward • Integrated Assessment – Umgang mit Risiken und Unsicherheit Dr. Martin Büssenschütt, PD Dr. Claudia Pahl-Wostl • Integriertes Grundpraktikum II, Teil Aquatische Ökologie Dr. Hans Rudolf Bürgi, Dr. Andreas Frutiger, PD Dr. Christopher T. 74 Robinson • Integriertes Grundpraktikum III: AnfängerInnenpraktikum in Physik • Umweltchemie I: Chemische Ökologie Prof. Bernhard Wehrli, Dr. Dr. Werner Aeschbach-Hertig Kai-Uwe Goss, PD Dr. Stefan Haderlein, Martin Elsner • Integriertes Grundpraktikum IV: Mikrobiologie Dr. Rik I.L. Eggen, • Umweltchemie II Dr. Beate Escher, Dr. Gabriela Friedl, PD Dr. PD Dr. Thomas Egli, Dr. Hans-Peter E. Kohler, PD Dr. Wolf- Stefan Haderlein, Prof. René P. Schwarzenbach, PD Dr. gang Köster, Dr. Paolo Landini, Dr. Jan Roelof van der Meer Barbara Sulzberger, Prof. Bernhard Wehrli • Integriertes Systempraktikum für Umweltnaturwissenschafter • Umweltchemie II: Allgemeine Toxikologie und Ökotoxikologie Christian Leu Dr. Rik Eggen* • Integriertes Systempraktikum Dr. Rolf Kipfer • Umweltchemisches Praktikum, Vertiefung Umwelthygiene • Kulturtechnischer Diplom-Feldkurs Prof. Willi Gujer* Bianca Wisner • Laborkurs für Umweltingenieure Kai Markus Udert • Umweltingenieur-Labor Dr. Stefan Rubli* • Limnogeologie Dr. Michael Sturm* • Umweltmikrobiologie I Dr. Rik Eggen, PD Dr. Wolfgang Köster, • Limnologie: Fliessgewässer und Seen Dr. Hans Rudolf Bürgi, Dr. Paolo Landini, Prof. Alexander J.B. Zehnder Prof. James V. Ward • Umweltmikrobiologisches Praktikum PD Dr. Thomas Egli • Mensch – Technik – Umwelt (Gruppenarbeit) Dr. Jürg Beer* • Umweltorientierte Bewertung chemischer Produkte und Prozesse • Mikrobielle Ökologie PD Dr. Thomas Egli* Dr. Beate Escher* • Mikrobiologie Prof. Alexander J.B. Zehnder, Dr. Jan-Roelof van • Umweltseminar für Doktorierende PD Dr. Claudia Pahl-Wostl der Meer, PD Dr. Thomas Egli • Umweltsystemanalyse PD Dr. Peter Reichert • Modellierung sozioökonomischer Systeme: Akteure als Software- • Vertiefungsblock C 8: Siedlungswasserwirtschaft und Versorgungs- agenten PD Dr. Claudia Pahl-Wostl technik Prof. Willi Gujer, PD Dr. Wolfgang Rauch • Nachhaltige Baustoff-Bewirtschaftung Dr. Thomas Lichtensteiger, • Vertiefungsblock F 8: Regionaler Stoffhaushalt und Abfallwirtschaft Prof. Peter Baccini Prof. Susanne Kytzia, Prof. Peter Baccini • NADEL: Wasserwirtschaft und Siedlungshygiene Dipl. Ing. Roland • Vollpraktikum Limnologie PD Dr. Piet Spaak (Koord.), Dr. Peter Schertenleib, Dipl.Ing. Martin Strauss, Dipl. Ing. Martin Bossard, PD Dr. Mark O. Gessner, Dr. Tom Gonser Wegelin, Dipl Geol. Christian Zurbrügg • Wassertechnologie Prof. Markus Boller, Dr. Urs von Gunten • Natürliche Isotope in der Umwelt Dr. Jürg Beer • Wasserversorgung Prof. Markus Boller • Ökologie I: Grundlagen der Ökologie Dr. Hans Rudolf Bürgi, Prof. James V. Ward* • Ökologie natürlicher Gewässer Dr. Hans Rudolf Bürgi • Ökologie von Feuchtgebieten: Vorlesung und Praktikum Andere Hochschulen Dr. Klement Tockner, PD Dr. Mark O. Gessner • Ökologische Genetik aquatischer Organismen PD Dr. Piet Spaak Addis Abeba University, Ethiopia • Organische Umweltchemie PD Dr. Barbara Sulzberger Politics in the Horn of Africa and the Middle East (contributed four • Praktikum Analytische Chemie Dr. Stephan Müller* lectures to the course) Dr. Hong Yang • Praktikum Aquatische Systeme (für Fortgeschrittene) Dr. Hans Rudolf Bürgi, Dr. Rolf Kipfer, Dr. Gabriela Friedl, Prof. Bern- ETH Zürich/ETH Lausanne/Hochschule für Wirtschafts-, hard Wehrli* Rechts- und Sozialwissenschaften St.Gallen (HSG) • Praktikum Limnologie II Dr. Hans Rudolf Bürgi Nachdiplomkurs Risiko und Sicherheit (gemeinsame Veranstaltung) • Praktikum Systematische und ökologische Biologie I Dr. Rudolf Dr. Rik I.L Eggen, Alfred Wüest* Müller, Dr. Armin Peter, PD Dr. Christopher T. Robinson* • Praktikum Systematische und ökologische Biologie II Dr. Hans Fachhochschule Rapperswil Rudolf Bürgi* Gesellschaft, Umwelt und Kultur (GUK) Dr. Hans Rudolf Bürgi • Seminar in Siedlungswasserwirtschaft Prof. Willi Gujer • Seminar in Umweltchemie und Umweltmikrobiologie Prof. René Fortbildung für Mittelschullehrkräfte FORMI, Lehrerfortbildung Schwarzenbach, Prof. Bernhard Wehrli St. Gallen • Siedlungsentwässerung Prof. Willi Gujer, PD Dr. Wolfgang Palmen auf den Almen – Klimawandel und Tourismus im Geografie- Rauch unterrricht Dr. Martin Büssenschütt • Siedlungswasserwirtschaft Grundzüge Prof. Willi Gujer • Siedlungswasserwirtschaft II Prof. Willi Gujer, Dr. Tove A. Larsen Gewerbliche Berufsschule Luzern • Stadtentwerfen (Netzstadt-Methode), Entwurf V und VII Umweltkunde für Chemielaboranten Dr. Peter Bossard Prof. Peter Baccini, Georg Henseler, Dr. Thomas Lichten- steiger* Hochschule Zürich – Studienbereich Technik, Abt. Bau- • Stoffausbreitung in Fliessgewässern (Beitrag zu NDK Risiko und ingenieurwesen Sicherheit) Werner Meier Hydrologie und Hydraulik Dr. Vladimir Krejci • Stoffhaushalt der Anthroposphäre Prof. Peter Baccini Siedlungswasserwirtschaft Hans Balmer, Dr. Vladimir Krejci • Stoffhaushalt I: Regionaler Ressourcenhaushalt Prof. Peter Umweltplanung und Ökologie Hans Balmer, Hans Jürg Lutz Baccini • Synthesetage Aquatische Systeme Dr. Rolf Kipfer Gehörlosenberufsschule Zürich • Synthesewoche Umweltnaturwissenschafter PD Dr. Thomas Egli Berufskundlicher Unterricht Max Reutlinger • Systematik aquatischer Makroinvertebraten Dr. Klement Tockner, Prof. James V. Ward Gewerblich Industrielle Berufsschule Winterthur GIBW • Trinkwasser und Abwasser Dr. Mario Snozzi, Dr. Urs von Gunten Informatik für Chemielaboranten Max Reutlinger • Umweltchemie I Dr. Kai-Uwe Goss, Prof. René P. Schwarzen- bach, Prof. Bernhard Wehrli* 75 Grand Combin Summer School, Aosta, Italy Wissenschaftliche Fundamental problems in geophysical and environmental fluid dynamics Dr. Alfred Wüest Publikationen

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Wüest A., Jonas T., Lorke A., Schurter M. (2001/2002): Mikro- strukturen der Temperatur als Tracer für Turbulenz und Mischung. EAWAG news 52d, 16–17 / Les microstructures thermiques: Traceurs 89 Tätigkeit in Kommissionen, • BUWAL, Arbeitsgruppe «Kormoran und Fische», Mitglied Rudolf Müller Arbeitsgruppen etc. • BUWAL, Arbeitsgruppe «Ökologische Kriterien mineralischer Bau- stoffe», Mitglied Thomas Lichtensteiger • Ad-hoc-Arbeitsgruppe «DDT im Lago Maggiore», Mitglied Stephan • BUWAL, Arbeitsgruppe «Revision der Technischen Verordnung über Müller Abfälle», Mitglied C. Annette Johnson • Aguasan, Schweiz. Koordinationsgruppe im Bereich Wasserver- • BUWAL, Erarbeitung des «Forschungskonzeptes Umwelt für die sorgung und Siedlungshygiene in Entwicklungsländern, Mitglieder Jahre 2004–2007», Vertreter der EAWAG Herbert Güttinger Hasan Belevi, Roland Schertenleib, Martin Strauss, Martin • BUWAL, Fachkommission für Ökotoxikologie, Mitglieder Beate Wegelin, Christian Zurbrügg Escher, René P. Schwarzenbach, Experte Torsten Schmidt • American Academy of Microbiology, Colloquium «Re-evaluation of • BUWAL, Kommission, Revision der Technischen Verordnung über Microbial Water Quality, Powerful New Tools for Detection and Risk Abfälle TVA Mitglieder C. Annette Johnson, Rolf Kipfer Assessment», Member Wolfgang Köster • BUWAL/EAWAG/EMPA, Benthosbiologische Beurteilung der • Arbeitsgemeinschaft «Material- und Energieflussrechnung» Fliessgewässer (Stufe F), Erarbeitung der Methode, Vorsitz (zu- (Deutschland), Mitglied Susanne Kytzia sammen mit U. Sieber, BUWAL) Andreas Frutiger • Arbeitsgemeinschaft «Renaturierung des Hochrheins», Mitglied • BUWAL/EAWAG/Gewässerschutzamt des Kantons Bern/Wasser- Jürg Bloesch versorgung Zürich, Arbeitsgruppe Modulkonzept Seen, Mitglieder • Arbeitsgemeinschaft zum Schutz der Aare (ASA), Vizepräsident René Gächter, Beat Müller, Rudolf Müller, Stephan Müller; Jürg Bloesch Vorsitzender Fachgruppe «Litoral» Hans Rudolf Bürgi • Arbeitsgruppe «Projektbegleitung der Kläranlage Luzern», Mitglied • BUWAL/EAWAG/Gewässerschutzamt des Kantons Bern/Wasser- Hansruedi Siegrist versorgung Zürich, Task Force Modul-Stufenkonzept Zustands- • Arbeitsgruppe «Veterinärpharmaka in der Umwelt», Vorsitzender beurteilung der Fliessgewässer, Mitglieder Andreas Frutiger, Stephan Müller; Mitglieder Alfredo Alder, Christa McArdell Armin Peter, Klaus Dieter Schulz • ATV-DVWK Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser • BUWAL/Schweiz. Gesellschaft für Hydrogeologie, Arbeitsgruppe und Abfall e.V., Arbeitsgruppe 2.1.2 «Nachhaltige Siedlungswasser- «Wegleitung zur Ausscheidung von Grundwasserschutzzonen und wirtschaft», Mitglieder Tove A. Larsen, Irene Peters Zuströmbereichen», Mitglied Eduard Hoehn • ATV-DVWK, Work Group «Water Conservation», Irene Peters • BWG Bundesamt für Wasser und Geologie, Gruppe «Isotope und • ATV-DVWK, Arbeitsgruppe GB 5 «Stoffeinträge in die Fliessgewäs- Umwelt», Experte Jürg Beer ser», Mitglied Vladimir Krejci • BWG Gruppe für operationelle Hydrologie, Mitglied Eduard Hoehn; • ATV-DVWK Arbeitsgruppe GB 5.1: «Nachhaltige Siedlungswasser- Arbeitsgruppe «Feststoffbeobachtung», Mitglied Michael Sturm wirtschaft», Mitglied Tove A. Larsen • Collaborative Council for Water Supply and Sanitation (CCWSS), • ATV-DVWK, Arbeitsgruppe GB 5.3. «Integrierte Siedlungsentwäs- Working Group «Environmental Sanitation» Chairman Roland serung», Vorsitz Vladimir Krejci Schertenleib • ATV-DVWK, Fachausschuss 2.6. «Aerobe biologische Abwasser- • Collaborative Working Group for the Promotion of Municipal Solid reinigungsverfahren», Mitglied Willi Gujer Waste Management in Lower and Middle Income Countries, • Auenberatungsstelle, Yverdon, Komitee-Mitglied Armin Peter Member Chris Zurbrügg • AWEL Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft des Kantons Zürich, • Commissione internazionale per la protezione delle acque italo- Wissenschaftlicher Beirat für Abfallkonzept 2002–2006, Mitglieder svizzere (CIPAIS), Esperta Renata Behra Hans Peter Bader, Thomas Lichtensteiger • Deutsche Forschungsgemeinschaft, Expertengruppe «Schwerpunkt- • AWEL, Koordinationsstelle für Störfallvorsorge, Task Force für Bio- programm Grundwasser», Mitglied Bernhard Wehrli logische Sicherheit, Biologie-Fachberater Rik Eggen, Thomas • DVGW Deutscher Verband des Gas- und Wasserfachs, Arbeitskreis Egli, Paolo Landini «Partikelentfernung», Gast Markus Boller • AWWA American Water Works Asscociation Resarch Foundation • DVGW, Fachausschuss «Oxidation/Desinfektion», Mitglied Urs von (AWWARF), Emerging Technology Group, Member Markus Boller Gunten • BirsVital, Mitglied Begleitkommission Armin Peter • DVGW, Länderarbeitsgemeinschaft Wasser, Arbeitskreis «Wasser- • Bundesamt für Energiewirtschaft, Kommission für die nukleare schutzgebiete», Delegierter des SVGW Eduard Hoehn Entsorgung (KNE), Mitglied C. Annette Johnson • EAWAG/BUWAL, Projekt «Fischnetz», Projektleiterin Patricia Holm; • BAG, Bundesamt für Gesundheit, Arbeitsgruppe «Übernahme Mitglieder der Projektleitung Roman Bucher, Walter Giger, internationaler normierter Methoden», Mitglied Jürg Zobrist Herbert Güttinger, Armin Peter, Marc Suter • BAG, Expertengruppe «Umweltradioaktivität», Experte Jürg Beer • Editorial Board «Aquatic Sciences» (Schweiz. Akademie für Natur- • BAG, Wissenschaftliche Arbeitsgruppe «Viren», Mitglied Wolfgang wissenschaften SANW, EAWAG), Editor-in-Chief Barbara Sulzber- Köster ger; Managing Editor Peter Bossard; Members Heinrich Bührer, • Bundesamt für Landwirtschaft, Projektgruppe «Evaluation der Hans Rudolf Bürgi, René Gächter, Mark Gessner, Tom Gonser, Ökomassnahmen», Mitglieder Stephan Müller, Heinz Singer Rudolf Müller, Michael Sturm, Klement Tockner, Bernhard • Bundesministerium für Bildung und Forschung (Deutschland), Wehrli, Alfred Wüest Mitglied Gutachtergremium Laura Sigg • Editorial Board of Antonie van Leeuwenhoek, Member Alexander • BUWAL, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Arbeits- J.B. Zehnder gruppe «Abfallentsorgung in Zementwerken», Revisionskommission, • Editorial Board of Aquatic Geochemistry, Member Laura Sigg Mitglied Thomas Lichtensteiger • Editorial Board of Archiv für Hydrobiologie, Suppl., Member James • BUWAL, Arbeitsgruppe «Abschätzung der konkreten Gefahr gemäss V. Ward Altlasten-Verordnung mittels TRANSSIM», Mitglied Stefan Hader- • Editorial Board of Biodegradation, Managing Editor Thomas Egli lein • Editorial Board of Biogeochemistry, Member Alexander J.B. • BUWAL, Arbeitsgruppe «Endokrine Effekte», Mitglieder Walter Zehnder 90 Giger, Patricia Holm • Editorial Board of Chemosphere, Member Walter Giger • Editorial Board of Environmental Science and Technology, European • European Chemical Industry Council (CEFIC), External Science Office, Senior Associate Editor Alexander J.B. Zehnder; Associate Advisory Panel, «The Long-range Research Initiative», Chairman Editors Walter Giger, Laura Sigg Alexander J.B. Zehnder • Editorial Board of FEMS Microbiology Reviews, Federation of • European Federation for Biotechnology, Section Microbial Physiolo- European Microbiology Societies, Member Thomas Egli gy, Member (Delegierter Schweiz. Gesellschaft für Mikrobiologie) • Editorial Board of Journal of Contaminant Hydrology, Member Thomas Egli Alexander J.B. Zehnder • European Federation of the Chemical Societies (FECS), Division of • Editorial Board of Limnology, Advisor Alfred Wüest Chemistry and Environment, Member Walter Giger • Editorial Board of Regulated Rivers, Member James V. Ward • European Green Power Labeling Initiative. Head of the Working • Editorial Board of TheScientificWorld, associated Editor Jürg Beer Group «Hydropower» Bernhard Truffer • Eidg. Departement des Innern, Informations- und Koordinations- • European Mountain Lake Ecosystems: Regionalization, Diagnostics organ «Umweltbeobachtung» (IKUB), Mitglied Jürg Zobrist and Social Economic Evaluation (EMERGE), EU Project, Steering • Eidg. Forschungsanstalt für Agrarökologie und Landbau FAL, Group, Convenor and Member David M. Livingstone Zürich-Reckenholz, Begleitende Expertengruppe, Mitglied Ueli • European Network of Fresh Water Research Organizations Bundi (EurAqua), Member Walter Wagner • Eidg. Kommission für AC-Schutz (KOMAC), Arbeitsgruppe Mess- • European Photochemistry Association (EPA), Executive Committee, organisation, Mitglied Jürg Beer Member Silvio Canonica • Entsorgung und Recycling Zürich: Arbeitsgruppe «Optimierung • European Science Foundation (ESF), European Lake Drilling Project Kläranlagenbetrieb Werdhölzli», Mitglied Hansruedi Siegrist (ELDP), Steering Committee, Member Michael Sturm • ETH Zürich, Doktorats-Ausschuss Umweltnaturwissenschaften, • European Society for Quantum Solar Energy Conversion (ESQSEC), Mitglied James V. Ward Scientific Board, Member Barbara Sulzberger • ETH Zürich, Forschungskommission, Mitglied Bernhard Wehrli • European society of Limnology and Oceanography (ESLO), organiz- • ETH Zürich, Kompetenzzentrum Analytische Chemie (CEAC), ing committee Gabriela Friedl Mitglieder des Leitenden Ausschusses Walter Giger, Marc Suter, • FAO Food and Agriculture Organization, European Inland Fisheries Bernhard Wehrli Advisory Commission (EIFAC), Chairman Rudolf Müller; Working • ETH Zürich, Kompetenzzentrum Analytische Chemie (CEAC), Group «Habitat – Fish», Member Armin Peter Wilhelm Simon Scholarship, Award Comittee, Member Marc Suter • Flughafen Zürich-Kloten, Expertengruppe «Enteisung» Markus • ETH Zürich, Silbermedaille, Umweltnaturwissenschaften, ETH, Boller, Stefan Haderlein, Hans Peter E. Kohler Mitglied der Jury James V. Ward • Forschungsanstalten EMPA/EAWAG/WSL/PSI, Beauftragter für das • ETH Zürich, Studiendelegierter für den Studiengang Umweltinge- Bauwesen, Vorsitz Chefkonferenz Hans Wasmer nieurwissenschaften am Departement Bau, Umwelt und Geomatik • GDCh Gesellschaft Deutscher Chemiker, Arbeitsgruppe «Chemika- (D-BAUG) Willi Gujer lienbewertung, Fachgruppe Umweltchemie und Ökotoxikologie», • ETH Zürich, Unterrichtskommission Departement Umweltnatur- Mitglied Stefan Haderlein wissenschaften, Vorsitzender René P. Schwarzenbach; Mitglied • GDCH, Arbeitskreis Chemie und Biologie der Altlasten Stefan Bernhard Wehrli Haderlein • ETH-Bereich, ECOINVENT 2000. Centre for Life Cycle Inventories, • GDCh, Expertengremium «Wirkungsbezogene Verfahren zur Ge- Representative of EAWAG Susanne Kytzia wässerbewertung» im Hauptausschuss II der Fachgruppe Wasser- • ETH-Bereich, Erfahrungsaustausch-Gruppe «Verwertung von chemie, Mitglied Rik I.L. Eggen Wissen», Mitglied Isabel Wiedmer • GDCh, Kommission «Biochemische Arbeitsmethoden» der Fach- • ETH-Bereich, Erfahrungsaustausch-Gruppe zur Einführung von gruppe Wasserchemie, Mitglied Hans-Peter E. Kohler SAP/R3, Mitglied Gabriel Piepke • GDCh, Koordinierungsgremium des Hauptausschusses II «Stoffe • ETH-Bereich, Informatikkommission (IK-EB), Mitglied Gabriel und Gewässergüte» der Fachgruppe Wasserchemie, Mitglied Rik Piepke I.L. Eggen • ETH-Bereich, Ressourcen- und Umweltmanagement in der Bundes- • Geochemical Society, V.M. Goldschmidt Award Comittee, Member verwaltung RUMBA, Gesamtprojektleitung Einführung von RUMBA Laura Sigg im ETH-Bereich Herbert Güttinger • Global Applied Research Network (GARNET), Advisory Committee, • ETH-Bereich, Risk Management, Projektleiter Hans Wasmer Member Roland Schertenleib • ETH-Rat, Implementierung Strategische Planung (ISP), Vertreter der • Global Water Partnership, Member Roland Schertenleib EAWAG Herbert Güttinger • Gothenburg Symposium, Scientific Committee Markus Boller • ETH-Rat, Lenkungsausschuss Strategie Nachhaltigkeit, Vorsitzen- • Greifensee-Projekt, Mitglied der Steuergruppe Stephan Müller der Alexander J.B. Zehnder • Gruppierung Gewässer- und Umweltschutzlaboratorien der Kantone, • EU-COST European Cooperation in the field of Scientific and Mitglied Michael Berg, David Kistler Technical Research, Action 520 «Biofouling and Materials», Member • Hermann-von-Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungs- Oskar Wanner zentren, Senatsmitglied Alexander J.B. Zehnder • EU-COST Action 629 «Impact and Indicators of Water Pollution in • Hochschulgruppe «Erfahrungsaustausch Simulation», Mitglied Leiv Natural Porous Media», Swiss Representative Jürg Zobrist Rieger • EU-COST, Program 624 «Optimal Management of Wastewater • Hydrologischer Atlas der Schweiz, Atlaskommission, Mitglied Hans systems», Working group 2, «Integrated Modelling», Head Wolf- Wasmer (bis Mai 2001); Mitglied Jürg Bloesch (ab Juni 2001) gang Rauch; Member Leiv Rieger • Internat. Association of Hydraulic Research/Internat. Water Asso- • EU-COST, Program 624 «Optimal Management of Wastewater ciation (IAHR/IWA), Joint committee «Urban drainage», Member systems», Management committee and Working Group 4 «Biological Wolfgang Rauch processes», Mitglied Hansruedi Siegrist • Internat. Association on Water Quality (IAWQ), Specialist Group on Wastewater Reclamation, Recycling and Reuse, Member Martin Strauss 91 • Institut National de la Recherche Agronomique, Commission • OECD-Experte für aquatische Ökotoxikologie (BUWAL), Mitglied d’Evaluation collective du champ thématique «Fonctionnement et Rik I.L. Eggen Gestion des Ecosystèmes Aquatiques (FEA)», Membre Rudolf • OECD, Working group «Molecular technologies for safe drinking Müller water», Members Thomas Egli, Wolfgang Köster • Interessengemeinschaft Ökologische Beschaffung (IGÖB), Vertreter • OECD, Working Group on Human-Health-Related Biotechnologies der EAWAG Herbert Güttinger (WG-HHRB), Paris, France, Delegate of Switzerland Wolfgang • Internat. Arbeitsgemeinschaft Donauforschung (IAD), Präsident Köster Jürg Bloesch • OECD, Working Party Biotechnology (WPB), Delegate of Switzer- • Internat. Association for Sediment Water Science (IAWS), Board of land Wolfgang Köster Directors, Member Jürg Bloesch • Österreichische Akademie der Wissenschaften, Kuratorium Lim- • Internat. Committee on Microbial Ecology (ICOME), Executive nologie, Mitglied James V. Ward Committee, Member Alexander J.B. Zehnder • Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis, Mitglied der Jury James V. Ward • Internat. Geosphere-Biosphere Programme, Landeskomitee • ÖWAV Österreichischer Wasserwirtschaftsverband, Arbeitsgruppe Schweiz, Mitglied Jürg Beer «Entwässerungsverfahren», Mitglied Wolfgang Rauch • Internat. Gewässerschutzkommission für den Bodensee (IGKB), • ÖWAV, Fachgruppe Abfallwirtschaft, Ausschuss «Deponien im Arbeitsgruppe «See», Sachverständige Hans Rudolf Bürgi, Festgestein», Eduard Hoehn Heinrich Bührer; Arbeitsgruppe «Umland», Sachverständiger • Prüfungskommission für höhere Fachprüfung für Laboranten und Heinrich Bührer Laborantinnen (HFP), Experte David Kistler • Internat. Kommission für die Hydrologie des Rheingebietes (KHR), • Rheinaubund, Co-Präsident Jürg Bloesch Mitglied Ueli Bundi • Russian Academy of Science – Siberian Branch (RAS-SB) and • International Society for Industrial Ecology, Members Susanne National Science Foundation of Switzerland (SNF), Baikal Internat. Kytzia, Helmut Rechberger Center of Ecological Research (BICER), Delegate Michael Sturm • Internat. Solid Waste Association – Switzerland; Forum Thermal • SANW, Schweiz. Akademie der Naturwissenschaften, Präsident Treatment of Waste, Members Hasan Belevi, Christian Zurbrügg Peter Baccini • Internat. Vereinigung für Limnologie / Societas Internationalis • SANW, Ausschuss des GeoForums CH, Mitglied Michael Sturm Limnologiae (IVL-SIL), Landesvertreter der Schweiz Jürg Bloesch • SANW, Kommission für Ozeanographie und Limnologie (KOL), • IWA Internat. Water Association, Governing Board, Mitglied, Vizepräsident Michael Sturm; Mitglied David M. Livingstone Vertreter des VSA Willi Gujer • SANW, Organisationskomitee Jahrestagung 2001 Yverdon, Mitglied • IWA Research Committee, Member Markus Boller Piet Spaak • IWA Management Board of Task Force «Systems Analysis and • SANW, Permafrost-Koordinationsgruppe, Mitglied Eduard Hoehn Integrated Assessment», Claudia Pahl-Wostl • SANW, Schweiz. Hydrologische Kommission (Chy), Mitglied Alfred • IWA, Specialist Group «Biofilm Processes», Chairman Oskar Wüest Wanner • Schweiz. Gesellschaft für Hydrologie und Limnologie (SGHL), • IWA, Specialist Group «Solids Separation», Organizing Committee, Vorstandsmitglied Klement Tockner; Vizepräsident Armin Peter Member Markus Boller • Schweiz. Gesellschaft für Mikrobiologie, Kommission für Ange- • IWA, Task Force «Biofilm Modelling», Member Oskar Wanner wandte Mikrobiologie, Mitglied Thomas Egli • IWA, Task Group «Anaerobic Modelling», Member Hansruedi • Schweiz. Gruppe für Massenspektrometrie, Vorstandsmitglied Siegrist Marc Suter • IWA, Task Group «Mathematical Modelling for Design and Operation • Schweiz. Ingenieur- und Architekten-Verein (SIA), Kommission für of Biological Wastewater Treatment», Member Willi Gujer Grundsatzfragen, Mitglied Thomas Lichtensteiger • IWA, Task Group «River Water Quality Modelling», Member Peter • Schweiz. Kommission für Forschungspartnerschaft mit Entwick- Reichert lungsländern, Mitglied ad personam Roland Schertenleib • Kantonale Einführungskurskommission für Chemielaboranten- • Schweizerischer Nationalfonds, Forschungsrat, Abteilung Mathe- Lehrlinge, Mitglied Max Reutlinger matik, Natur- und Ingenieurwissenschaften, René P. Schwarzen- • Kantonale Prüfungskommission der Lehrlinge des Laboranten- bach berufes, Präsident Max Reutlinger; Experte René Schönen- • Schweiz. Normenvereinigung, IBN/TK Nr. 107 «Wasserbeschaffen- berger heit», Vorsitz Jürg Zobrist • Kehrichtverbrennungsanlage Linthgebiet, Baukommission, Experte • Schweiz. Ingenieur- und Architektenverein (SIA), USG 162-4.4 Hans Wasmer «Umweltverträglichkeit von Beton», C. Annette Johnson • Kompetenzverbund Risiko und Sicherheitswissenschaft (KOVERS), • Schweiz. Studiengesellschaft für mineralische Rohstoffe, Fachstelle Geschäftsleitender Ausschuss, Mitglied Hans Wasmer für Sekundärrohstoffe, Mitglied Thomas Lichtensteiger • Max-Planck-Institut für Limnologie, Plön, Deutschland, Wissen- • Schweiz. Verein des Gas- und Wasserfachs SVGW, Kommission für schaftlicher Beirat, Mitglied James V. Ward Wasserfragen, Mitglied Markus Boller • Nationale Arbeitsgruppe «Dokumentation Wasserversorgung», • Science et Cité, «Runder Tisch», Mitglieder Michael Berg, Christi- Mitglied Hans Balmer ne Bratrich, Rolf Kipfer, Gabriella Meier Bürgisser, Martin • Nationale Arbeitsgruppe «Gewässerschutzkonzeption 21», Mitglied Strauss Hans Balmer • Scientific Committee on Oceanic Research (SCOR), associate • Nationale Arbeitsgruppe Wegleitung «Grundwasserschutz», Jürg member of Working Group 117 Jürg Beer Zobrist • SIL Societas Internat. Limnologiae (INTECOL), Internat. GAP • Nationales Programm für die analytische Daueruntersuchung von Committee (Working group for aquatic primary productivity), Fliessgewässern (NADUF), Mitglieder Max Reutlinger, Bernhard Member Peter Bossard Wehrli, Jürg Zobrist • Sondermülldeponie Kölliken, Begleitkommission, Internat. Jury für • Neue Schweizerische Chemische Gesellschaft (SACh), Sektion einen «Ideenwettbewerb» Gesamtsanierung, Expertin C. Annette 92 «Analytische Chemie», Vorstandsmitglied Walter Giger Johnson • Stadt Dübendorf, Kommission für Gesundheitswesen und Umwelt- Diplomarbeiten, Dissertationen, schutz, Mitglied Michael Berg • Stadt Prag, Kommission für Generelle Entwässerungsplanung, Habilitationen Mitglied Vladimir Krejci • Stiftung für Kunststoffreintegration, Stiftungsrat, Präsident Hans Wasmer • Stiftung Praktischer Umweltschutz Schweiz (PUSCH), Präsident des Diplomarbeiten Stiftungsrates Ueli Bundi; Mitglied Stiftungsrat und Fachausschuss Thomas Lichtensteiger Aebi, Beatrice • Stiftung SOLAQUA, Mitglied Stiftungsrat Roland Schertenleib; Schnittstellen zwischen Raumplanung und Facility Management. Geschäftsführer Martin Wegelin Nachdiplomarbeit (NDS Raumplanung, ETHZ) • Sustainable Performance Group (SPG), Member Board of Directors Alexander J.B. Zehnder Aebischer, Stefan • SVGW Schweiz. Verein des Gas- und Wasserfaches, «Wasser- Effects of floods on macroinvertebrate distributions (ETHZ) kommission», Mitglieder Markus Boller, Urs von Gunten • Swiss Priority Program Environment, Synthesis Expert group Andersen, Henrik T. Claudia Pahl-Wostl Fe(II)-Fe(III) hydroxide sulphate (green rust) as a reducing agent for • Technical University of Copenhagen, Assessment committee for nitroaromatic compounds (The Royal Veterinary and Agricultural the selection of a professor in environmental geochemistry, Member University, Copenhagen, DK) C. Annette Johnson • Technisch-wissenschaftliche Arbeitsgruppe zur Sanierung der Badaro, Diana Mittellandseen TWA (Baldeggersee, Sempachersee, Hallwilersee), Ponds as a tool to lower the nutrient load of lakes (IHE, Delft NL) Mitglieder René Gächter, Bernhard Wehrli, Alfred Wüest • U.S. National Academy of Sciences, Committee «Emerging Drinking Barthelmes, Tamara Water Contaminants», Member Walter Giger Population genetic structure of Acrophylax zerberus (ETHZ) • Umweltforschungszentrum Leipzig UFZ, Mitglied Wissenschaftlicher Beirat René P. Schwarzenbach Bosshard, Franziska • Universität Zürich/ETH Zürich/EAWAG, «Zentrum für Fremdstoff- Molecular-ecological characterization of the anammox biofilm of a und Umweltrisikoforschung Zürich (XERR)», Mitglied des Leitungs- rotating disk contacter (ETHZ ) ausschusses Rik I.L. Eggen • University of Girona, Spain, 6th Workshop on Physical Processes in Brögli, Michael Natural Waters, Advisor Alfred Wüest Geochemische und wasserisotopische Untersuchungen im Rhone- • Upper Mississippi River Long-Term Research Program, Advisory abschnitt zwischen Sion und Branson (ETHZ) Board, Member James V. Ward • Verband Schweiz. Abwasser- und Gewässerschutzfachleute VSA, Doering, Michael Vorstandsmitglied Willi Gujer Assessment of springs in the Swiss National Park: combining tradi- • Verein für umweltgerechte Elektrizität (VUE), Koordinationsstelle der tional fieldwork with GPS and GIS (Ruhr Universität Bochum, D) Fachauditorinnen und Fachauditoren Mitglied Christine Bratrich • Vereinigung Schweiz. Strassenfachleute (VSS), Subkommission Elmer, Peter «Strassenentwässerung», Experte Markus Boller Waste Design durch Urinseparierung (ETHZ) • VSA-Kommission «Weiterbildungskurse», Mitglied Max Maurer • VSA-Kommission «Abfall und Wasserressourcen», Mitglied Erzinger, Florian C. Annette Johnson Quantifizierung der tiefenspezifischen, mikrobiell mediierten Denitri- • VSA-Kommission «Chemie und Ökologie», Mitglied Urs Uehlinger fizierungsrate im Zugersee-Südbecken aufgrund der N-Isotopen- – • VSA-Kommission «Ganzheitlicher Gewässerschutz», Vorsitzende signale im NO3 und N2 (ETHZ) Tove A. Larsen • VSA-Kommission «Genereller Entwässerungsplan GEP», Mitglied Faller, Patrick Vladimir Krejci Bewertung des Gesundheitszustandes von Gründlingen (Gobio gobio) • VSA-Kommission «Abwasserentsorgung im ländlichen Raum», unter dem Einfluss der Abwasserreinigungsanlage Surental (Univ. Mitglied Markus Boller Zürich) • VSA-Kommission «Messtechnik in der Siedlungsentwässerung», Mitglieder Hansruedi Siegrist, Michael Thomann Ferrari, Pierre • VSA-Kommission «Optimierung Siedlungsentwässerung», Mitglied Evaluation de l’infiltration de la Thur par les berges dans la région de Stefan Binggeli Niederneunforn TG (Univ. Neuchâtel) • VSA-Kommission «Regenwasserentsorgung», Mitglied Markus Boller Gilg, Rahel und Inderwildi, Andreas • WasteNet, Swiss Forum for Resource Management, Member Qualität in der Abwasserreinigung (ETHZ) Christian Zurbrügg • WWW Biofilm Scientific Discussion Group, Initiator Oskar Wanner Götz, Christian • Zürcher Hochschule Winterthur (ZHW), Prüfungsexperte Markus Neue wichtige Maisherbizide: Entwicklung einer analytischen Boller Methode und Evaluation des Vorkommens dieser Herbizide in Ober- flächengewässern (ETHZ)

93 Gsell, Monika Tschirky, Martin Development of an arsenite biosensor for testing arsenic contamina- Regional orientierte Nahrungsmittelversorgung – Auswirkungen auf tion in drinking water (Univ. Zürich) die Ressourceneffizienz und den Selbstversorgungsgrad einer Region – Fallbeispiel am Kanton Zürich (ETHZ) Hart, Heleno Oskar Control of leaf litter breakdown rates in streams by litter quality Uhlmann, Vivianne (ETHZ) Die Uferzoozönosen in natürlichen und regulierten Flussabschnitten (ETHZ) Holzner, Christian Untersuchung der Tiefenwasserneuerung in meromiktischen Seen Wimander, Hanna mittels transienter Tracer und numerischer Modellierung (ETHZ) Modelling of copper adsorption on ironhydroxide (Dept. of Environ- mental Engineering, Technical University of Lulea, Sweden) Jakob, Christian Effects of experimental flooding on a regulated river: the longitudinal Wüthrich, Simone perspective (ETHZ) Effect of Copper on the Glutathione Metabolism in Oocystis marssonii (ETHZ) Kellerhals, Thomas

Reaktivität und Produktebildung von CCl4 in DOM-freien, selbst- puffernden Goethit/Fe(II)-Systemen (ETHZ) Dissertationen Küttel, Stefan Bedeutung der Seitengewässer der Rhone für die natürliche Repro- Dähn, Rainer duktion der Bachforelle sowie die Diversität der Fischfauna (ETHZ) Determination of Ni(II) and Th(IV) sorption mechanisms on clay mineral surfaces: a combined macroscopic, spectroscopic and Langer, Christian microscopic approach. ETHZ No. 14 390, Zurich 2001. Partielle Nitrifikation, Untersuchung von Parametern zum Erreichen einer stabilen Nitritproduktion aus Belebtschlamm (ETHZ ) Gerecke, Andreas C. Phenylurea herbicides in the aquatic environment – sources and Lacqua, Andrea elimination processes. Diss. ETHZ No. 14 111, Zurich 2001. [2956] Einfluss von Bacteriophagen auf die Biofilmbildung (ETHZ) Girardclos, Stephanie Lerch, Markus Sismostratigraphie et structure sédimentaire en 3D d’un bassin Investigation of ant colony optimization – inverse modeling parame- lacustre du retrait glaciaire à nos jours (Lac Léman, Suisse) (Univ. ters and development of a windows interface (ETHZ) Genève), Zurich 2001.

Maier, Maximilian Huisman, Jacco L. Thermic volume reduction of urine (Fachhochschule beider Basel) Transport and transformation processes in combined sewers. Diss ETHZ No. 13 989, Schrr. Inst. für Hydromechanik und Wasser- Markwalder, Matthias wirtschaft Nr. 10, Zürich 2001. [3124] Numerische Simulation von eisbedeckten Seen (ETHZ) Hunziker, René W. Najar, Christine Quantification of the membrane toxicity of hydrophobic ionogenic Lösungsansätze zur Verknüpfung von Flächendaten zur Biomassen- organic compounds (HIOCs): role of uptake and speciation for single bewirtschaftung in GIS mit der Methodik der Stoffflussanalyse für den compounds and binary mixtures. Diss. ETHZ No. 14 066, Zurich regionalen Ressourcenhaushalt – dargestellt an Waldparzellen der 2001. [2995] Stadt Zürich (Univ. Rostock) Jonas, Tobias Rudis, Michael Phenylurea herbicides in the aquatic environment – sources and Variation der life-history von Daphnia galeata in den letzten 30 Jahren elimination processes. Diss. ETHZ No. 14 111, Zurich 2001. im Greifensee (ETHZ) Leisinger, Urs Rungruerchaisri, Kampanat Regulation of gene expression upon oxidative stress in Chlamydo- Growth characteristics of the selected algal species, Phormidium monas reinhardtii ETHZ-Nr. 14 434, Zurich 2001. luridum, Sphaerocystis schroeteri and Nitzschia sp., under phospho- rus-deficient and replete conditions and fluctuating light in semicon- Ruckstuhl, Sabine tinuous cultures (Univ. Delft, NL) Sulfonated naphthalene formaldehyde condensates from concrete superplasticizers in the aquatic environment – sources and environ- Shams, Fatema mental fate Diss. ETHZ No. 14 477, Zürich 2001. Auswaschverhalten ausgewählter polarer Treibstoffbestandteile aus einer NAPL (nichtwässrige organische Phase) (ETHZ) Tillman, Donald Stakeholder analysis in water supply systems. Diss. ETHZ-Nr. 13 992. Strehler, Adrian Schrr. Inst. für Hydromechanik und Wasserwirtschaft, ETHZ, Nr. 9. Entwicklung einer Extraktionsmethode zur Bestimmung von Fluoro- Zürich 2001. [3069] 94 chinolonen in Klärschlamm (ETHZ) Volkland, Hans Peter From biocorrosion to bioprotection. Diss. ETHZ-Nr. 14 293, Zurich 2001.

Habilitation

Robinson, Christopher T. PD, Dr. ETH-Zürich, Lehrgebiet: Fliessgewässer-Ökologie: (2. November 2001)

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