In Baustoffen wird eine Vielzahl von Stoffen verwendet, um deren Eigenschaften zu verbessern. Die Aufmerksamkeit wurde in den letzten Jahren auf organische Zusätze in Putzen, Fassadenfarben oder Dachabdichtungsbahnen gelenkt, da diese Verbindungen in städtischen Regenwasserabflüssen und Oberflächengewässern nachgewiesen wurden. In der vorgestellten Studie wurde das Ausmaß der durch Regenereignisse induzierten Emissionen an zwei Neubaugebieten in Berlin untersucht. Dazu wurden über einen Zeitraum von 1,5 Jahren Regenwasserabflüsse von Dächern, Fassaden und dem Gesamtgebiet beprobt und analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere die Biozide Diuron und Terbutryn aus Fassaden, die Wurzelschutzmittel Mecoprop und MCPA in Bitumenbahnen sowie Zink aus Dächern und Fassaden in die Regenwasserkanalisation gelangten und damit in kleinen Fließgewässern zu Überschreitungen der Umweltqualitätsziele führen können. Zusätzlich traten regelmäßig Transformationsprodukte der Biozide auf. Die berechnete Massenbilanz zeigt, dass die größte Menge der Stoffe vor Ort verbleibt und diffus oder gezielt versickert. Minderungsmaßnahmen zur Quellenkontrolle sollten in Betracht gezogen werden, um das Auslaugen umweltrelevanter Stoffe aus Baumaterialien zu vermeiden.

Bei Regenwetter können von Gebäuden verschiedene anorganische und organische Stoffe in die Gewässer gelangen. Um solche Stoffeinträge zu bilanzieren, wurden in Berlin die Stoffemissionen in zwei Untersuchungsgebieten erfasst und mittels Modellierung die Emissionsdynamik und Belastungen in Gewässern abgeschätzt. Die Ergebnisse zeigen beispielsweise, dass vor allem von den Westfassaden der Wirkstoff Diuron emittiert. Obwohl im vorgestellten Untersuchungsgebiet nur 1 % der Stoffemission in den Regenkanal bzw. das Gewässer gelangt, können vor allem bei kleinen Gewässern kritische Konzentrationen auftreten. Die überwiegende Fracht verblieb im Gebiet oder versickerte. Um solche Stoffbelastungen zu vermeiden, bieten sich verschiedene Maßnahmen an der Quelle oder nachgeschaltet an. Die entwickelten Vorschläge sind für die Praxis umsetzungsorientiert ausgelegt und zielen auf Fassaden, Dächer und die Grundstücksentwässerung.

Green roofs are widely recognized as a viable solution in the context of water-sensitive urbanization, especially with respect to their effects on heat island mitigation and future-proof urban drainage [1, 2, 3, 4, 5]. In order to support their dissemination throughout different regions, comparisons of performance under varying climatic conditions can be very useful. Storm characteristics such as rainfall depth, intensity and duration can be expected to play an important role, as well as the temporal distribution of storm events relative to seasonal patterns of temperature, radiation and wind. This paper summarizes the first of several such data- and model-based comparisons between Germany and China planned in the Sino-German cooperative project “Smart Technologies for Sustainable Water Management in urban Catchments as Key Contribution to Sponge Cities” (KEYS).

Die Modellierung der biogeochemischen Prozesse im Sediment mittels QSim (2.3.1) sollte durch den Aufbau eines vereinfachten, prozessbasierten Modellansatzes optimiert werden. Konkret sollte die Weiterentwicklung des Sedimentmoduls SEDFLUX des Gewässergütemodells QSim unterstützt werden, indem die Abbildung des Stickstoffumsatzes im Sediment unter verschiedenen Intensitäten vertikaler Advektion untersucht wird. Diese Arbeiten stellen eine konzeptuelle Prüfung („proof-ofconcept“) der im Kapitel 2.3.1 abgeleiteten Hypothesen zum Austausch zwischen Wasser und Sediment dar, sowie ihrer Effekte auf den Stoffumsatz in diesem Kompartiment. Die Modellergebnisse werden mit Hilfe von Vertikalprofilmessungen plausibilisiert. Die Nutzung vereinfachter Modellansätze ermöglicht die Untersuchung einzelner Prozesse sowie eine schnelle Anwendung auf verschiedene Gewässer. Als Simulationsumgebung wird das frei verfügbare Softwarepaket R-ecosim genutzt (Reichert 2014).

Der Großteil von Seen und Flüssen in Deutschland befindet sich nicht in dem von der europäischen Wasserrahmenrichtlinie geforderten guten ökologischen Zustand. Die Ursache hierfür besteht in den meisten Gewässern nach wie vor in zu hohen Nährstoffbelastungen. Dadurch wird besonders im Sommer das Wachstum des Phytoplanktons (Algen) gefördert, das Wasser wird trübe, zeitweise sauerstoffarm und riecht unangenehm. Solche Gewässer stellen für viele Tiere und Pflanzen keinen geeigneten Lebensraum dar und sind für den Menschen unattraktiv. Die Hauptnährstoffe, um die es dabei geht, sind Stickstoff und Phosphor. Dabei galt Phosphor (P) lange Zeit als der begrenzende Faktor der Phytoplanktonbiomasse in Binnengewässern: Je geringer die PKonzentration desto geringer die Biomasse und desto besser die Gewässergüte. Dies ist bis heute Lehrbuchmeinung. In der Praxis wurde und wird daher auf eine Senkung der Phosphorkonzentrationen gesetzt, was in vielen, aber längst nicht allen Gewässern zum Erfolg führte. Deutlich weniger Studien zeigten, dass Stickstoff die Phytoplanktonbiomasse begrenzt, was allerdings auch darauf zurückzuführen ist, dass deutlich weniger Studien zum Einfluss von Stickstoff durchgeführt wurden. Eine systematische Analyse zur Bedeutung von Phosphor im Vergleich zu Stickstoff fehlte bisher. Bis heute wird daher die Bedeutung von Stickstoff als begrenzender Faktor der Phytoplanktonbiomasse weitgehend negiert. In NITROLIMIT I (2011 - 2013) wurde dagegen gezeigt, dass die Algenbiomasse in fast der Hälfte der Seen der Norddeutschen Tiefebene durch N begrenzt wird. In der Praxis wird bislang die gezielte Reduktion von Stickstoffeinträgen abgelehnt, weil man befürchtet, dass dies besonders in Seen durch Stickstofffixierung von Cyanobakterien ausgeglichen werden kann und sinkende Nitratkonzentrationen die Freisetzung von Phosphor aus den Gewässersedimenten steigern. Beides könnte einer Verbesserung der Gewässergüte entgegenwirken. Für diese Argumente fehlte jedoch eine fundierte wissenschaftliche Grundlage. Stickstoff wird sowohl in Seen als auch in Fließgewässern intensiv umgesetzt und kann über verschiedene mikrobielle Umsatzprozesse (insbesondere Denitrifikation) auch wieder aus dem System entfernt werden. Fließgewässer transportieren schließlich die nicht zurückgehaltenen Nährstoffe aus den Einzugsgebieten in die Ästuare, Küstengewässer und Meere, wo in weiten Bereichen Stickstoff der limitierende Nährstoff ist. Über den Umsatz und den Rückhalt von Stickstoff in großen Flüssen bestehen bis heute allerdings große Unsicherheiten. Zur Beantwortung der Frage „Ist Stickstoffreduktion ökologisch sinnvoll?“ bestand daher umfangreicher Forschungsbedarf. Die bisherige Strategie zur Verbesserung der Gewässergüte zielte auf Minderung der Phosphorkonzentration ab. Hierzu existieren Erfahrungswerte zu Wirkung und Kosten von Maßnahmen. Viele Maßnahmen zur Phosphorreduktion gehen zu einem gewissen Teil auch mit Stickstoffreduktion einher. Der Erfolg der Begleiterscheinung „Stickstoffreduktion“ wurde jedoch meist nicht analysiert. Fallstudien zur Verbesserung der Gewässergüte durch gezielte Stickstoffminderung wurden bisher nicht durchgeführt, weshalb Daten und Erfahrungen zu Kosten und Wirksamkeit solcher Maßnahmen fehlen. Unabhängig davon, ob eine Verbesserung der Gewässergüte über Phosphor- oder Stickstoffreduktion angestrebt wurde, fehlte bisher eine Strategie, nach der im Voraus Kosten, Wirksamkeit und Nutzen ermittelt und abgewogen werden. Daher bestand auch zur Beantwortung der Frage, „Ist Stickstoffreduktion wirtschaftlich vertretbar?“ deutlicher Forschungsbedarf.