Biologische Erfolgskontrolle des Ausbaus der Kläranlage Langwiese an der Schussen: Histologische Diagnostik und Biotransformationsleistung bei Forellen, Döbeln und Schneidern

Abstract

Der Gewässerschutz ist in den letzten Jahrzehnten immer wichtiger geworden. Am 23. Oktober 2000 wurde daher die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) eingeführt, durch die bis Ende 2015 eine gute Gewässerqualität erreicht und erhalten werden sollte. Hierfür sollten die besten verfügbaren Technologien für die Behandlung von kommunalem Abwasser eingesetzt werden. Unter besagte Technologien fallen zusätzliche Reinigungsstufen in Kläranlagen, so beispielsweise eine Behandlung des Abwassers mit Ozon oder Aktivkohle. Das Projekt SchussenAktivplus untersuchte beide Methoden hinsichtlich ihrer Effektivität, verschiedene Stoffe wie Arzneimittel, Pestizide oder endokrin wirksame Substanzen besser herauszufiltern. Hierfür wurden im Rahmen dieser Arbeit Untersuchungen an Fischen durchgeführt, um eine Einschätzung über deren Gesundheitszustand bei Exposition gegenüber geklärtem Abwasser mit und ohne zusätzlichen Reinigungsstufen zu erhalten. Die Untersuchungen wurden an zwei Bodenseezuflüssen durchgeführt: Als Testgewässer diente die Schussen, da sie relativ stark belastet war, während die Argen auf Grund ihrer geringeren Belastung als Referenzgewässer diente. Zwei der an der Schussen gelegenen Kläranlagen lagen hierbei im Fokus dieser Arbeit. An der Kläranlage Eriskirch wurde eine Modellanlage mit Ozonierung, Sandfilter und granulierter Aktivkohle installiert. Hier erfolgte die Exposition von Regenbogenforellen in zwei verschiedenen Aquarien. Das eine Becken erhielt den regulären Kläranlagenablauf nach Flockungsfilter, welcher ins Gewässer eingeleitet wird, das andere Becken wurde mit dem Ablauf der Modellanlage gespeist. Die Kläranlage Langwiese erhielt eine großtechnische Erweiterung mit einer Pulveraktivkohlestufe. An der Kläranlage Langwiese wurden direkt in die Schussen Käfige eingebracht, um dort Regenbogenforellen zu exponieren. Dabei befand sich ein Käfig 200 m oberhalb der Kläranlage, ein zweiter im Ablauf der Kläranlage. Des Weiteren wurden Bypass-Systeme an der Schussen unterhalb der Kläranlage Langwiese und an der Argen für die Exposition von Bach- und Regenbogenforellen installiert. Zusätzlich zu diesem aktiven Monitoring wurde ein passives Monitoring durchgeführt, wobei an verschiedenen Probestellen an der Schussen und der Argen Döbel und Schneider direkt aus dem Wasser per Elektrobefischung entnommen wurden. In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Untersuchungen für endokrine und toxische Wirkungen durchgeführt. Im Bereich der endokrinen Wirkungen wurde der Reifezustand der Fische mit Hilfe der Histologie bestimmt sowie der Gonadosomatische Index berechnet. Bei den toxischen Wirkungen wurden dioxin-ähnliche Toxizitäten unter Anwendung des EROD-Assays und Gewebetoxizitäten anhand der Histopathologie analysiert. Innerhalb des Projektes wurden noch weitere Effekte an Fischen untersucht, die von Kollegen der Universität Tübingen und Kooperationspartnern des Projektes SchussenAktivplus ermittelt wurden. Weiterhin erfolgte ein Vergleich der oben aufgeführten Effekttests mit Wirkpotentialtests, die von Kooperationspartnern durchgeführt wurden. Für diese Wirkpotentialtests wurden Oberflächenwasser, Sediment und Abwasser hinsichtlich ihres Potentials untersucht, Effekte in Fischen auszulösen. Die von Kooperationspartnern durchgeführte chemische Analyse von Oberflächenwasser-, Sediment-, Abwasser-, und Fischproben sollte verschiedene toxische und endokrine Substanzen, die für die Ergebnisse der Wirkpotential- und Effekttests verantwortlich sein können, ermitteln. Vor dem Ausbau der KA Langwiese konnten endokrine Substanzen in Schussen und Argen nachgewiesen werden, jedoch konnte durch die Ergebnisse der Wirkpotential- und Effekttests die Belastung als gering eingestuft werden. Von größerer Bedeutung waren hingegen die Belastung mit toxischen Substanzen und die daraus resultierenden Effekte in Fischen. Sowohl die Schussen, aber auch die Argen, zeigten Belastungen aus den Bereichen der dioxin-ähnlichen Toxiziät, Genotoxizität, Gewebetoxizität und Proteotoxizität. Nach Behandlung des Abwassers mit Aktivkohle und/oder Ozon waren die Konzentrationen an toxischen Substanzen geringer und die Effekte in den Fischen reduziert. Dabei konnten starke Verbesserungen bei der dioxin-ähnlichen Toxiziät, der Genotoxizität und der Gewebetoxizität festgestellt werden, während es bei der Proteotoxizität sowohl zu Verbesserungen kam, aber auch teilweise keine Veränderungen festgestellt wurden. Durch die zusätzliche Reinigung des Abwassers konnte an beiden Kläranlagen eine Verbesserung der allgemeinen Fischgesundheit nachgewiesen werden. Diese Resultate spiegelten sich in den Ergebnissen der chemischen Analytik und der Wirkpotentialtests wider.