-Daten Die Ergebnisangabe für Biotests erfolgt i. d. R. als Verdünnungsstufe. Ange-geben wird die Verdünnungsstufe, bei der eine bestimmte Wachstumshem-mung im Vergleich zur Referenzprobe nicht überschritten wird. Beim Lemna-Test wird diese mit Dw bezeichnet. Trotz der o. g. Vorteile des Lemna-Tests gegenüber anderen Biotests ist sein entscheidender Nachteil, dass nur sehr wenige Dw-Werte vorliegen. Im Grunde lagen bei Projektbeantragung über die in [4, 5] 20 publizierten Werte nur noch behördeninterne Daten vor, die im Zu-ge der FuE-Aktivitäten auch der PTS zur Verfügung Zu-gestellt worden sind. Auf aktuelle Dw-Daten zu biologisch voll gereinigten PF-Abwasserproben wird in Abschnitt 1.3 eingegangen.
So wurden z. B. in NRW im Zeitraum 2009 … 2012 61 Proben aus Papierfab-riken mit dem Fischeitest untersucht, 39 Proben mit dem Algentest, aber nur 18 Proben mit dem Lemna-Test. Aus bayerischen Werken wurden im gleichen Zeitraum 26 Proben mit dem Fischeitest bewertet, 25 mit dem Algentest und 27 mit dem Lemna-Test.
Ursachen erhöh-ter Dw-Werte un-bekannt
Die in [4] ermittelten Wirktestdaten inkl. der statistisch ausgewerteten Behör-dendaten (2001 … 2007) sind meist unauffällig, d. h. Dw = 1 oder 2, zeigen aber auch Maxima bis 8, aktuellere Behördendaten (2008 … 2012) bzw. von Industrieseite ermittelte Daten sogar bis 24 und darüber hinaus, s. nächster Abschnitt „Praxisbeispiele“. Auffällig ist, dass alle erhöhten Werte in Altpapier (AP) verarbeitenden Werken - sowohl ohne als auch mit Deinkinganlage - gemessen wurden. Weitere Zusammenhänge oder Erkenntnisse zu den Ur-sachen der erhöhten Werte sind nicht bekannt. Darüber hinaus wurden bei Parallelmessungen an Abwasserproben Schwankungen im Dw-Wert von zwei bis vier Verdünnungsstufen ermittelt.
Dw-Grenzwert soll später in Kraft treten
Aufgrund dieser völlig unbefriedigenden Datenlage und des Umstandes, dass bis dato keinerlei Erkenntnisse zu den Ursachen erhöhter Dw-Werte vorliegen, sah sich die AG Anhang 28 außerstande, einen Dw-Grenzwert schon jetzt verbindlich festzuschreiben. Daher wurde im Abschnitt C „Anforderungen an die Einleitungsstelle“ des Anhang 28-Entwurfs folgende Klausel aufgenom-men:
„(9) Der Wert für den Wasserlinsen-Wachstumshemmtest (Dw) tritt 3 Jahre nach Inkraftsetzen dieses Anhangs in Kraft.“
Dieser Zeitraum muss nach Auffassung der AG Anhang 28 sowohl von FuE- als auch von Industrieseite genutzt werden, die vorstehend genannten Defizi-te aus dem Weg zu räumen.
Aufnahme Lem-na-Test darf nicht zu Grenzwert-problemen führen
Die letzte Umfrage der PTS im Auftrag des Verbandes Deutscher Papierfabri-ken e. V. (VDP) belegt, dass hinsichtlich der auferlegten Biotestgrenzwerte, meist zu GEi, keines der 92 an der Umfrage 2010 beteiligten Werke Probleme mit der Grenzwerteinhaltung hat [1]. Dies ist umso bedeutender, da der GEi -Wert gem. Abwasserabgabengesetz (AbwAG) ein abgabepflichtiger Parame-ter ist und zukünftig wohl durch den Lemna-Test ersetzt. Dieser muss, wie der GEi-Grenzwert, einhaltbar sein, um Strafzahlungen zu vermeiden.
Zum zukünftigen Anhang 28 wurden durch die FST [6, 7] für die neuen Para-meter TOC und TNb Vorschläge für einhaltbare Anforderungen erarbeitet, die weitestgehend in den Entwurf des revidierten Anhangs 28 (Stand 25.04.2012, [8]) übernommen wurden.
Bioteste in der AbwV: Stand der Technik
Bioteste sind an und für sich kein Novum in der Abwasserüberwachung. So enthält die AbwV insgesamt 53 branchenspezifische Anhänge (Anh.), von Anh. 1 (häusliches/kommunales Abw.) bis 57 (Wollwäschereien), wobei die Nrn. 30, 34, 35 und 44 nicht belegt sind. In 22 dieser Anh. sind bereits Bio-tests verankert, z. B. chemische Industrie (Anh. 22), Eisen- und Stahlerzeu-gung (Anh. 29), Textilherstellung/-veredelung (Anh. 38) und Steinkohleverko-kung (Anh. 46) etc.
In all diesen Anh. gilt GEi = 2, einzig bei Abwässern aus der Druckfarbenher-stellung (Anh. 56) sind Werte bis 4 und aus der Eisen-/Stahlerzeugung (Anh.
29) sowie Metallbe-/verarbeitung (Anh. 40) Werte bis 6 zulässig. Bei einigen Abwässern (z. B. chem. Industrie) sind weitere Biotestparameter zu überwa-chen. Hierzu zählen die Daphnien- GD, Algen- GA und Leuchtbakterientoxizität GL oder das erbgutverändernde Potenzial GEU im umu-Test.
Abwässer aus zur Papierindustrie verwandten Industriezweigen, wie z. B. aus der Herstellung von Holzfaserplatten (Anh. 13) oder aus der Zellstofferzeu-gung (Anh. 19) müssen eine Anforderung zur Fischeitoxizität von GEi = 2 ein-halten.
Die Publikationen zur aquatoxikologischen Wirkung von Chemikalien und Ab-wässern sind enorm umfangreich und erfordern eine gezielte Eingrenzung.
Knapp 200 Arbeiten wurden hierzu ausgewertet und im Folgenden sind einige Stellen speziell zu Zellstoff-/Papierfabriksabwässern zusammengefasst.
Arbeiten zur mutagenen Wirkung Anfang der 80er bis Mitte der 90er Jahre er-folgten ausschließlich an Abwässern aus Cl2- und ClO2-Bleichstufen in (meist integrierten) Sulfatzellstoffwerken. Hier wird die Mutagenität mit chlororgani-schen Stoffen in Verbindung gebracht, z. B. chlorierte Hydroxyfuranone [9].
Natürlichen (Lignane, Sterole, Flavonoide etc.) bzw. durch die chlorhaltige Bleiche halogenierten Holzextraktstoffen (Trichlorguaiacol etc.) wird auch ein endokrines Potenzial zugeschrieben. Möglicherweise sind derartige Stoffe auch für das endokrine Potenzial verantwortlich, wie es in einigen AP verar-beitenden oder in Werken mit integrierter Holzstofferzeugung durch die PTS in Projekten mit dem PMV der TU Darmstadt ermittelt worden ist [10, 11]. Holz-extraktstoffe und chlorierte Verbindungen werden auch für auftretende Toxizi-täten im Daphnien-, Fischei-, Algen- und Leuchtbakterientest verantwortlich
gemacht [12, 13, 14]. In Bleichereiabwässern von integrierten Zellstoff-/Papierfabriken wurden ebenfalls höhere Wasserlinsentoxizitäten gemessen [15, 16]. Überdurchschnittlich hohe GL-Werte von ≥ 12 wurden durch die PTS fallweise in Werken mit integrierter Holzstofferzeugung und bei
AP-Verarbeitern ermittelt [17].
Alle 20 in [4, 5] untersuchten Abwasserproben aus 13 deutschen Papierfabri-ken zeigen beim Daphnien-, Fischei- und umu-Test durchweg unkritische Werte. Im Gegensatz dazu zeigen Proben aus 3 der untersuchten Werke er-höhte Dw-Werte > 4 und zwei Werke leicht erhöhte Werte von 3 oder 4. Be-gleitet werden diese Wasserlinsentoxizitäten auch von erhöhten GA- und GL -Werten. Auffällig ist, dass alle erhöhten Dw-Werte in Abwässern aus AP-verarbeitenden Werken ermittelt wurden.
Fazit Stand der
Die in Bleichereiabwässern ermittelten Ursachen für höhere Dw-Werte können nicht als Erklärung für die teilweise sehr hohen Dw-Werte von bis zu 64 in bio-logisch gereinigten Abwässern aus Altpapier verarbeitenden Papierfabriken herangezogen werden, zumal diese nur in einzelnen Werken und dort auch nicht immer auftreten. Der Stand der Forschung bei Projektbeantragung lässt sich mit folgenden Stichpunkten zusammenfassen:
• Bis dato sind nur biologisch gereinigte PF-Abwässer untersucht worden;
siehe hierzu aber Abschnitt 1.3.
• Hohe Dw-Werte, d. h. > 8, wurden ausschließlich in Abwässern Altpapier verarbeitender Werken gemessen.
• Die vorliegende Dw-Datenbasis ist zur verbindlichen Festlegung eines Grenzwertes nicht ausreichend.
• Dw-Werte unterliegen beträchtlichen Schwankungen.
• Ursachen für erhöhte Dw-Werte sind nicht bekannt und wurden auch noch nicht erforscht.
Denkbare Ursachen für erhöhte Dw-Werte:
• Stoffe, die mit dem Altpapier eingetragen werden,
• biochemische Abbauprozesse in den biologischen Abwasserreinigungsan-lagen,
• chemische Additive zur Papierherstellung
• oder synergistische Effekte aller vorstehend genannten Ursachen/Quellen.
Anwendung von Biotests in der EU uneinheitlich
In der EU gibt es keine einheitliche Regelung zur Anwendung von Biotests bei der Überwachung von Papierfabriksabwässern. Auch der abschließende Ent-wurf des BVT-Merkblattes für die Zellstoff- und Papierindustrie (Stand Juli 2013, [18]) enthält keine Vorschläge zur Anwendung von Biotests. In Öster-reich enthält die Abwasseremissionsverordnung Anforderungen zum Fischtest mit GF ≤ 2 und zum Leuchtbakterientest mit GL ≤ 8 [19]. In Frankreich hinge-gen wird gelehinge-gentlich der Alhinge-gentest GA oder Daphnientest GD gefordert [20].
Skandinavische Behörden legen sowohl die physikalisch-chemischen als auch die toxikologischen Anforderungen sehr individuell unter Berücksichti-gung der jeweils lokal gegebenen Umstände fest.
Die im Abschnitt „Aquatoxikologische Wirkung von Papierfabriksabwässern:
Bisherige Forschungsarbeiten“ kurz vorgestellten Publikationen repräsentie-ren einen kleinen Ausschnitt der weltweiten FuE-Aktivitäten zum Thema Bio-teste. Biologisch gereinigte Abwasserproben aus alleinigen Papierfabriken, d.
h. ohne integrierte Zellstofferzeugung, wurden nach Kenntnissen der PTS bis dato nur in Deutschland mit dem Lemna-Test untersucht.
Bayern und NRW
führend Wie bereits ausgeführt, waren deutschlandweit nur 20 Dw-Werte aus [4, 5] öf-fentlich zugänglich. Einige wenige Dw-Werte wurden im Rahmen der Revision des Anhangs 28 generiert, sie sind aber nur den AG-Mitgliedern bekannt. Die in NRW und Bayern zuständigen Behörden zur Abwasserüberwachung unter-suchen seit dem Jahr 2009 bzw. 2007 Papierfabriksabwässer regelmäßig auch mit Biotests. Die Daten werden zentral beim Landesamt für Natur, Um-welt und Verbraucherschutz (NRW) bzw. beim Bay. LfU gesammelt und wur-den auch der PTS für die Projektbearbeitung im PTS-Projekt IGF 16844N
„Wasserlinsen“ (s. Kap. 1.3) und zur Erstellung des diesem Berichtes zugrun-deliegenden Projektantrages zur Verfügung gestellt. Die PTS kennt nur eine deutsche Papierfabrik, die ihr Abwasser aus eigenem Antrieb fallweise mit dem Lemna-Test untersucht.
Hinsichtlich der Erkenntnisse zu Dw-Werten in Papierfabriksabwässern sind die BL Bayern und NRW führend in der Bundesrepublik.
1.3 Abgrenzung der vorliegenden Projektergebnisse zum laufenden PTS-Projekt