Mikroverunreinigungen in Fliessgewässern

In den Schweizer Fliessgewässern werden zahlreiche Mikroverunreinigungen nachgewiesen. In Bächen und kleinen Fliessgewässern überschreiten vor allem Pestizide ihre ökotoxikologischen Grenzwerte, in grossen Flüssen hingegen einzelne Arzneimittel. In den betroffenen Fliessgewässern in den dichtbesiedelten und landwirtschaftlich intensiv genutzten Regionen werden empfindliche Tier- und Pflanzenarten einem zu hohen Risiko für Schädigungen durch diese Stoffe ausgesetzt.

Mikroverunreinigungen sind Pestizide, Arzneimittel und weitere Chemikalien, die in sehr geringen Konzentrationen im Gewässer vorkommen. In der Schweiz sind über 30'000 Chemikalien in unzähligen Produkten im täglichen Gebrauch. Sie gelangen aus Abwasserreinigungsanlagen (ARA), aus Landwirtschaft, Siedlungsgebieten und Verkehr in die Gewässer. Mikroverunreinigungen sind für die Wasserlebewesen unterschiedlich giftig. So sind viele Stoffe, die in grossen Mengen über ARA in die Gewässer gelangen, aus ökotoxikologischer Sicht wenig problematisch. Ein Beispiel dafür sind künstliche Süssstoffe. Andere Mikroverunreinigungen, beispielsweise viele Pestizide und auch einige Arzneimittel, sind hingegen schon in sehr tiefen Konzentrationen giftig für empfindliche Wasserlebewesen.



Mikroverunreinigungen im nationalen Messprogramm

In der Nationalen Beobachtung Oberflächengewässerqualität (NAWA) werden aktuell in der Dauerbeobachtung (NAWA TREND) 38 Messstationen auf mindestens 80 Mikroverunreinigungen untersucht. Mit zeitlich beschränkten Messprogrammen (NAWA SPEZ) werden spezifische Fragestellungen geklärt.

Das Messprogramm wurde ab 2018 gemeinsam mit den Kantonen schrittweise aufgebaut. Weitere Informationen:

Mikroverunreinigung im Gewässermonitoring (PDF, 11 MB, 06.07.2020)Artikel Aqua & Gas 7/8 2020 - Ausbau von NAWA Trend und erste Resultate 2018

NAWA TREND Messstationen mit Untersuchungen zu Mikroverunreinigungen in Betrieb im 2020 (33) und neue, zusätzliche Stationen mit Inbetriebnahme im 2022 (5).
NAWA TREND Messstationen mit Untersuchungen zu Mikroverunreinigungen in Betrieb im 2020 (33) und neue, zusätzliche Stationen mit Inbetriebnahme im 2022 (5).

Konzentrationen von Mikroverunreinigungen variieren je nach Stoff und Gewässer

Die Messungen im Rahmen des NAWA TREND Programms zeigen, dass die Konzentrationen von Mikroverunreinigungen in Fliessgewässern je nach Stoff und Gewässer stark variieren. Sie werden in einem weiten Konzentrationsbereich von Nanogramm-pro-Liter bis Mikrogramm-pro-Liter nachgewiesen. In den grossen Flüssen sind die Konzentrationen, insbesondere von Pestiziden und Arzneimitteln, meist aufgrund der hohen Verdünnung tiefer als in kleineren Fliessgewässern. Auch saisonale Schwankungen sind zu beobachten: Während einige Stoffe das ganze Jahr vorkommen, werden einige Stoffe nur während der Anwendungssaison nachgewiesen.

Konzentrationen der Mikroverunreinigungen an NAWA TREND Messstellen
Boxplots der Konzentrationen der Mikroverunreinigungen (98) an 33 NAWA TREND Messstellen. Konzentrationen der 14-Tagesmischproben (bzw. an einigen Standorten 3.5- oder 7-Tagesmischproben) sind auf einer logarithmischen Skala dargestellt, pro Stoffgruppe und Gewässergrösse. Messwerte unterhalb der Bestimmungsgrenze sind nicht dargestellt. Unter jedem Boxplot steht die gesamte Anzahl Messwerte (N) und der Anteil Messwerte über der Bestimmungsgrenze (im Boxplot eingeschlossen). Daten: NAWA 2018-2020.

Viele Gewässer mit Mikroverunreinigungen verunreinigt

Die NAWA TREND Untersuchungen zeigen, dass viele Gewässer des Mittellandes und der Talebenen mit Mikroverunreinigungen verunreinigt sind. Bei 20 der 22 Mikroverunreinigungen (19 Pestizide und 3 Arzneimittel), die in der Gewässerschutzverordnung (GSchV) mit ökotoxikologisch basierten Grenzwerten geregelt sind, wurde 2020 nachgewiesen, dass sie die Grenzwerte überschreiten. Nur in fünf der 33 bisher untersuchten Gewässer wurden die Grenzwerte immer eingehalten.

Anzahl Messstellen, an denen Überschreitungen der Grenzwerte festgestellt wurden
Anzahl Messstellen, an denen Überschreitungen der Grenzwerte festgestellt wurden (rot), pro Grössenkategorie. Unter den Balken ist Anzahl Substanzen (# Substanzen) aufgeführt, die über den Grenzwerten nachgewiesen wurden. Daten: NAWA 2020.

Kleine und mittelgrosse Fliessgewässer besonders durch die Belastung mit Pestiziden betroffen

Am stärksten ausgeprägt sind Verunreinigungen durch Pestizide in kleinen und mittelgrossen Fliessgewässern. In fast allen dieser Gewässer, die in NAWA TREND untersucht werden, überschreiten Pestizide ihre ökotoxikologischen Grenzwerte. In den betroffenen Fliessgewässern werden empfindliche Tier- und Pflanzenarten einem zu hohen Risiko für Schädigungen durch diese Stoffe ausgesetzt. Deutlich geringer ist die Pestizidbelastung in den grossen Flüssen. In der Mehrzahl davon überschreiten keine Pestizide ihre Grenzwerte.

Der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln (PSM) in der Landwirtschaft ist die Hauptursache für die beobachtete Pestizidbelastung in den kleinen Bächen. Mehr als die Hälfte aller Grenzwertüberschreitungen sind aktuell durch Pestizide verursacht, die ausschliesslich für den Einsatz als PSM zugelassen sind. Einigen dieser Stoffe wurde in der Zwischenzeit die Bewilligung entzogen oder die Anwendung eingeschränkt. Es ist zu erwarten, dass die Belastung durch diese Stoffe (bspw. Chlorpyrifos, Isoproturon, Thiacloprid) in Zukunft abnimmt.

Ein hohes Risiko besteht insbesondere durch Insektizide, die bereits im Pikogramm-pro-Liter-Bereich (Millionstel Gramm-Bereich) eine schädigende Wirkung auf Wasserlebewesen haben.

Aqua&Gas Nr. 4/2022: Insektizide in Schweizer Fliessgewässern (PDF, 2 MB, 18.08.2022)Welche Risiken gehen von Pyrethroiden und Organophosphaten aus?

Aqua&Gas Nr. 11/2019: Geringe Konzentrationen mit grosser Wirkung (PDF, 1 MB, 18.08.2022)Nachweis von Prythroid- und Organophosphat-Insektiziden in Schweizer Bächen im pg l-1-Bereich

Mikroverunreinigungen mit ökotoxikologischen Grenzwerten
Die 22 Mikroverunreinigungen mit ökotoxikologischen Grenzwerten unterscheiden sich bezüglich der maximalen Überschreitung des Grenzwertes (Verhältnis von Maximalkonzentration zu Grenzwert), der Anzahl Nachweise über den Grenzwerten und der Anzahl von Gewässern, in denen sie über ihrem Grenzwert nachgewiesen wurden. Dargestellt sind die Überschreitungen der Grenzwerte für die andauernde und die kurzzeitige Belastung. Für jeden Stoff ist angegeben, ob der Einsatz als Biozid (B), Pflanzenschutzmittel (PSM), Tierarzneimittel (TA) oder Humanarzneimittel (HA) zum Zeitpunkt der Untersuchungen bewilligt war; n. b. = nicht bestimmbar, da es für Diclofenac keinen ökotoxikologischen Grenzwert für kurzzeitige Belastungen gibt. Daten: NAWA 2020.

Arzneimittel überschreiten Grenzwerte in vielen mittelgrossen und grossen Gewässern

Die drei in der GSchV geregelten Arzneimittel (Azithromycin, Clarithromycin, Diclofenac) überschreiten die Grenzwerte mehrheitlich in mittelgrossen bis grossen Fliessgewässern. Dabei verursacht das Schmerzmittel Diclofenac weitaus am meisten Überschreitungen des ökotoxikologischen Grenzwerts.

Arzneimittel gelangen grundsätzlich mit dem gereinigten Abwasser in die Gewässer. Auch Abwässer aus Industrie und Gewerbe werden entweder direkt über eigene ARA oder indirekt über kommunale ARA in die Gewässer geleitet. Noch entfernen die meisten ARA in erster Linie die Nährstoffe aus dem Abwasser. Mikroverunreinigungen werden nicht oder nur teilweise zurückgehalten und gelangen in die Gewässer. Die Aufrüstung durch eine zusätzliche Reinigungsstufe läuft aktuell und wird hier in den kommenden Jahren Besserung bringen.

Mikroverunreinigungen permanent über dem Grenzwert

Die Untersuchungen zeigen, dass die Wasserqualität in den Fliessgewässern die gesetzlichen Mindestanforderungen vielerorts und zum Teil anhaltend nicht erfüllt. Viele Fliessgewässer sind praktisch permanent durch Mikroverunreinigungen über den Grenzwerten belastet und somit verunreinigt. Dies gilt sowohl für Mikroverunreinigungen aus Rückständen von Pestiziden wie Arzneimitteln.

Jahresverlauf der Überschreitungen der ökotoxikologischen Grenzwerte von Arzneimitteln
Jahresverlauf der Überschreitungen der ökotoxikologischen Grenzwerte von Arzneimitteln an 33 Standorten. Angaben zur Landnutzung: % LW = Anteil Landwirtschaftsfläche mit hohem PSM-Einsatz (Ackerland, Obst, Reben) im Einzugsgebiet, % Abw. = Anteil gereinigtes Abwasser bei Niedrigwasserabfluss (Q347) in den untersuchten Fliessgewässern. Daten: NAWA 2018-2020.
Jahresverlauf der Überschreitungen der ökotoxikologischen Grenzwerte von Pestiziden
Jahresverlauf der Überschreitungen der ökotoxikologischen Grenzwerte von Pestiziden an 33 Standorten. Angaben zur Landnutzung: % LW = Anteil Landwirtschaftsfläche mit hohem PSM-Einsatz (Ackerland, Obst, Reben) im Einzugsgebiet, % Abw. = Anteil gereinigtes Abwasser bei Niedrigwasserabfluss (Q347) in den untersuchten Fliessgewässern. Daten: NAWA 2018-2020.

Haupterkenntnisse der bisher durchgeführten Spezialuntersuchungen (NAWA SPEZ)

NAWA SPEZ 2012: Im NAWA SPEZ 2012 lag der Fokus auf der möglichst vollständigen Erfassung der Belastung von mittelgrossen Gewässern durch Pestizide (PSM und Biozide). Die Ergebnisse wiesen klar auf die hohe Relevanz von PSM für die stoffliche Belastung von Fliessgewässern hin

Über 100 Pestizide in Fliessgewässern (PDF, 5 MB, 01.03.2014)Programm NAWA Spez zeigt die hohe Pestizidbelastung der Schweizer Fliessgewässer auf. Artikel aus Aqua & Gas 3/2014

NAWA SPEZ 2015: Mit der NAWA SPEZ 2015 Studie lagen die kleinen Fliessgewässern im Fokus. In den 5 untersuchten Gebieten mit intensiver landwirtschaftlichen Nutzung wurden in hohe Konzentrationsspitzen von PSM gefunden, die schädigende Auswirkungen auf Wasserlebewesen haben.

Aqua&Gas 4/2017: Hohe PSM-Belastung in Schweizer Bächen (PDF, 3 MB, 19.08.2022)NAWA SPEZ-Kampagne untersucht Bäche in Gebieten intensiver landwirtschaftlicher Nutzung

NAWA SPEZ 2017: Im NAWA SPEZ 2017 lag der Fokus wie im 2015 auf die PSM-Belastung von kleinen Fliessgewässern in landwirtschaftlich intensiv genutzten Gebieten. Dabei war erstmals für 2 Standorte ein Vergleich über zwei aufeinanderfolgende Jahre möglich. Die Studie hat ebenfalls gezeigt, dass einzelne Pestizide nicht nur über längere Zeit in zu hohen Konzentrationen vorkommen, sondern auch oft verschiedene Pestizide gleichzeitig zu hohe Risiken für die Gewässerlebewesen verursachen, und dies bis in den Herbst hinein.

Aqua&Gas 4/2019: Anhaltend hohe PSM-Belastung in Bächen (PDF, 1 MB, 18.08.2022)NAWA SPEZ 2017: Kleine Gewässer in Gebieten mit intensiver Landwirtschaft verbreitet betroffen

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Letzte Änderung 23.08.2022

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