Sten Meusel

Weiterentwicklung der stoffbezogenen Maßnahmenplanung zur Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie am Beispiel des Einzugsgebietes der Ilm

21. Schriftenreihe des Lehrstuhls Abfallwirtschaft und des Lehrstuhls Siedlungswasserwirtschaft

308 Seiten. DIN A5. Broschur. 2008. Preis: 29,80 Euro. Zahlr. Abbildungen und Tabellen, 7 davon farbig. ISBN 978-3-938807-90-3. ISSN 1862-1406. Rhombos-Verlag.



Für die schrittweise Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie ist es notwendig, zahlreiche neuartige Ansätze bzw. Methoden zu entwickeln, die gemäß den Zielen der Richtlinie ein interdisziplinäres Fachspektrum abdecken müssen. Ziel der Dissertation war daher die Entwicklung einer integrierten Methodik zur Identifizierung kosteneffektivster Maßnahmen. Zur thematischen Abgrenzung beschränkte sich die Arbeit auf die Untersuchung stofflicher Einträge in die Binnengewässer (Schwerpunkt Fließgewässer), ohne die ganzheitliche Analyse für alle gewässerbeeinträchtigenden Ursachen zu vernachlässigen. Bestehende Ansätze aus der Literatur wurden vor dem Hintergrund einer umfassenden Recherche der thematischen Grundlagen schrittweise miteinander verglichen und notwendige Verbesserungen abgeleitet.

Für die „ergänzenden“ Maßnahmenbetrachtungen war eine stärkere Fokussierung auf die Anforderungen und die daraus bestimmten biologischen Defizite bzgl. des „guten ökologischen Zustandes“ der Oberflächengewässer vorzunehmen. Nach dem vorliegenden Entwicklungsstand der Bewertungsverfahren konnten nur die Parameter BSB5, oPO4-P bzw. Pges, Salz, Durchgängigkeit sowie eine Versauerung weitgehend klar als Ursachen für Defizite biologischer Qualitätskomponenten zugeordnet werden. Um auf der Ebene von Flussteileinzugsgebieten ebenfalls die akuten toxischen Wirkungen niederschlagsbedingter Abwassereinleitungen im Gewässer berücksichtigen können, wurden Kriterien für eine notwendige Anwendung immissionsbedingter Nachweise erstellt und diese mit der integrierten Methodik verknüpft.

Da die gemessenen und/oder modellierten stofflichen Emissionen der jeweiligen Eintragspfade unterschiedliche Genauigkeiten aufweisen, wurde ein Konzept mit Unsicherheitsfaktoren f1 bis f7 entwickelt, über deren Anwendung im Zusammenhang mit weiteren Unsicherheiten aus der Prognose des „Baseline-Scenarios“, dem Ansatz der LAWA-Orientierungswerte, den vorliegenden Immissionsdaten, den Kenngrößen zur Maßnahmenumsetzung sowie den Modellansätzen zur Nutzenabschätzung mögliche Minimal- und Maximalwerte der Maßnahmenkosten und –nutzen berechnet werden können. Die Ergebnisse sollten bei der abschließenden Entscheidungsfindung und Maßnahmenauswahl berücksichtigt werden, da sie die mögliche Spannweite des finanziellen Aufwandes zur Erreichung der Umweltziele aufzeigen.

Die Erweiterung von Kosten-Nutzen-Betrachtungen um den stoffbezogenen Maßnahmennutzen bediente sich vorhandener umweltökonomischer Instrumente in der Vorstellung eines vereinfachten empirischen „Stufenmodells“. Neben der bereits praktizierten Bestimmung „unverhältnismäßig hoher“ Belastungen für Kostenträger wurde somit eine Möglichkeit eröffnet, die ökonomische Verhältnismäßigkeit der stoffbezogenen Maßnahmen abwägen zu können.
Durch eine schrittweise Anwendung der integrierten Methodik am Flusseinzugsgebiet der Ilm konnte die Praktikabilität der Ansätze überprüft und dokumentiert werden. Ergebnis dieser Anwendung sind mittlere Gesamtkosten zur Erreichung eines „guten Zustandes“ in den Oberflächengewässern und im Grundwasser von 186.000 €/a für eine Umsetzung der „grundlegenden Maßnahmen“ und 16,18 Mio. €/a für eine Realisierung „ergänzender Maßnahmen“. Die zu erwartenden Kosten können bei Einbeziehung möglicher Abweichungen bzw. Unsicherheiten zwischen 2,32 Mio. €/a minimal und 159,70 Mio. €/a schwanken, wobei die Unterschiede vor allem aus den Unsicherheiten bei einer Maßnahmenimplementierung in der Landwirtschaft resultieren. Die Variationskoeffizienten dieser Maßnahmenkosten betragen bis zu 170 %.

Auf Grundlage der Nutzen-Kosten-Betrachtung scheint trotz signifikanter Ergebnisunsicherheiten bei ausschließlicher Betrachtung des Ilm-Einzugsgebietes, wahrscheinlich eine ökonomische Unverhältnismäßigkeit der Maßnahmenkosten zu bestehen. Ca. 95 % des Gesamtbetrages fallen jedoch aufgrund der Vermeidung einer erhöhten Trophie an, deren ökonomischer Nutzen im Rahmen der Dissertation nur ungenügend quantifiziert werden konnte, da angenommen werden kann, dass er sich hauptsächlich aus einer Vermeidung der Umweltschäden im Meer ergibt. Diese Nutzeffekte sind in einer übergeordneten Untersuchung der gesamten Flussgebietseinheit zu monetarisieren.
Die entwickelte integrierte Methodik erwies sich bei der Anwendung am Beispiel des Ilm-Einzugsgebietes als praktikabel, sodass die Übertragbarkeit auf vergleichbare Flussgebiete möglich sein sollte. Voraussetzung für eine Anwendung ist vor allem eine ausreichende, weitgehend konsistente Datenlage, um Fehlentscheidungen und widersprüchliche Ergebnisse zu minimieren.
Das Ziel eines optimierten Gewässerschutzes im Sinne der EG-Wasserrahmenrichtlinie kann nur erreicht werden, wenn neben übergeordneten Leitbildern pragmatische, nicht-politisch motivierte interdisziplinäre Konzepte von Seiten der Wissenschaft vorgeschlagen und durch die wasserwirtschaftliche Administration aufgegriffen werden. Die im Rahmen dieser Arbeit abgeleitete Methodik soll hierzu einen Beitrag liefern und kann von den zuständigen Behörden bei der weiteren nationalen Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie als wissenschaftlich fundiertes und transparentes Werkzeug vollständig oder partiell genutzt werden.

Inhaltsverzeichnis

1    Einführung    1
1.1    Entwicklung der Gewässerbelastung    1
1.2    Problemstellung    2
1.3    Zielstellung, Vorgehensweise und Abgrenzungen    5

2    Rechtliche Grundlagen    9
2.1    Gewässerschutzrecht der Europäischen Gemeinschaft    9
2.2    EG-Wasserrahmenrichtlinie    11
2.2.1    Ziele und Ausnahmen    11
2.2.2    Bewirtschaftungseinheiten    12
2.2.3    Oberirdische Gewässer    12
2.2.4    Grundwasser    17
2.2.5    Umsetzungsschritte und Fristen    20
2.2.6    Ökonomisches Prinzip    25
2.3    Umsetzung der EG-WRRL in Deutschland    27
2.3.1    Rechtliche Auswirkungen    27
2.3.2    Erstmalige Bestandsaufnahme der Gewässer    28
2.3.3    Überwachungsprogramme und Zustandsklassifizierung    31
2.3.4    Überlegungen zu Maßnahmenprogrammen    35
2.4    Zusammenfassung des Kapitels    36

3    Anthropogene stoffliche Gewässerbelastung    39
3.1    Abgrenzung    39
3.2    Immissionsbetrachtung    39
3.2.1    Stoffspezifische Umweltwirkungen    39
3.2.2    Biologische Indikation von Belastungen    41
3.2.3    Belastungen bei Regenwetter    44
3.2.4    Stoffretention im Gewässer    47
3.3    Emissionsbetrachtung    51
3.3.1    Eintragspfade und Belastungsherkunft    51
3.3.2    Quantifizierung der Einträge    52
3.3.3    Unsicherheiten bei der Ermittlung der Einträge    58
3.4    Ökonomische Bewertung    60
3.4.1    Gesamtwert von Umweltgütern    60
3.4.2    Umweltschadenskosten    62
3.4.3    Bewertungsmethoden    63
3.4.4    Benefit Transfer    64
3.4.5    Ressourcenkosten    67
3.4.6    Diskussion der ökonomischen Bewertungen    69
3.5    Zusammenfassung des Kapitels    71

4    Stoffbezogene Maßnahmen    73
4.1    Grundsätze    73
4.2    Kosten-Effektivitäts-Analyse    74
4.3    Maßnahmenkosten    77
4.4    Effektivität von Maßnahmen    80
4.4.1    Ökologische Wirksamkeit    80
4.4.2    Stoffbezogene Wirksamkeit    82
4.4.3    Unsicherheiten der Effektivität    84
4.5    Verhältnismäßigkeitsprüfung    85
4.5.1    Arten der Unverhältnismäßigkeit    85
4.5.2    Kosten-Nutzen-Analyse    86
4.5.3    Datengrundlage und Relevanz    88
4.6    Maßnahmenkataloge    91
4.7    Zusammenfassung des Kapitels    95

5    Bestehende Ansätze zur Maßnahmenidentifizierung    99
5.1    Überblick    99
5.2    Bewertungskriterien    101
5.3    Ermittlung der Ausgangssituation    103
5.4    Defizit- und Belastungsbetrachtung    105
5.5    Technische und ökonomische Maßnahmenanalyse    110
5.6    Entscheidungsfindung und Maßnahmenauswahl    115
5.7    Kostenverteilung und Priorisierung    117
5.8    Bearbeitungsreihenfolge und Aufwand    119
5.9    Zusammenfassung des Kapitels    121

6    Ableitung einer integrierten Methodik    125
6.1    Schlussfolgerungen aus der Literaturrecherche    125
6.2    Zielformulierung zur Weiterentwicklung    127
6.3    Beschreibung der Bearbeitungsschritte    128
6.3.1    Schritt 1    128
6.3.2    Schritt 2    130
6.3.3    Schritt 3    137

7    Einzugsgebiet der Ilm    147
7.1    Allgemeine Beschreibung    147
7.2    Ergebnisse aus Bestandsaufnahme und Monitoring    149
7.3    Weitere Emissions- und Immissionsdaten    155
7.3.1    Abwassertechnische Situation    155
7.3.2    Schmutzfrachtberechnungen    156
7.3.3    Bilanzierung diffuser Nährstoffeinträge aus der Fläche    158
7.3.4    Sonstige Stoffeinträge    161
7.3.5    Ergänzende Informationen    164

8    Anwendung der Methodik und Ergebnisse    167
8.1    „Baseline-Scenario“    167
8.2    Identifizierung „grundlegender Maßnahmen“    175
8.2.1    Überblick    175
8.2.2    Grundwasser    176
8.2.3    Oberflächengewässer    180
8.2.4    Zusammenstellung der Maßnahmen    190
8.3    Identifizierung „ergänzender Maßnahmen“    192
8.3.1    Überblick    192
8.3.2    Grundwasser    192
8.3.3    Defizitanalyse der Oberflächengewässer    196
8.3.4    Versauerung und Versalzung    197
8.3.5    Niederschlagsbedingte Belastungen    198
8.3.6    Saprobielle Belastungen    205
8.3.7    Trophische Belastungen    209
8.3.8    Maßnahmenzusammenstellung und Nutzenbetrachtung    218

9    Bewertung und Ausblick    225
9.1    Diskussion der Methodik    225
9.2    Diskussion der Ergebnisse    231
9.3    Problembetrachtung    234
9.4    Möglichkeiten zur Weiterentwicklung    236

10    Zusammenfassung    241
11    Literaturverzeichnis    245
12    Anhang    263