Dieser Leitfaden wurde im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojektes „Getrennte Erfassung von jodorganischen Röntgenkontrastmitteln in Krankenhäusern“ der Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH erstellt. Er soll dazu dienen Ihnen einen kurzen Überblick zu geben, wie und warum die getrennte Sammlung von Urin der Patienten, die mit jodorganischen Röntgenkontrastmitteln untersucht werden, in Krankenhäusern durchgeführt werden könnte. Das Projekt wurde in zwei Phasen in Zusammenarbeit mit zwei Berliner Krankenhäusern, einem Universitäts-Klinikum und einem Krankenhaus der Grundversorgung, realisiert, die beispielhaft für das Krankenhauswesen in Deutschland stehen. Die 1. Phase, eine Machbarkeitsstudie, dauerte von April 2004 bis April 2005 und bildete die Grundlage für die 2. praktische Projektphase, die bis zum Dezember 2005 durchgeführt wurde. In der 2. Projektphase wurde das dezentrale Erfassungskonzept mit mobilen Urinbehältern (siehe Bild 1), entsprechend der Machbarkeitsstudie, im Zeitraum von 20 Wochen auf jeweils einer Krankenhausstation getestet, um die Röntgenkontrastmittel an der Quelle zurückzuhalten und nicht ins Abwasser gelangen zu lassen (Pineau et al., 2005; Pineau und Heinzmann, 2005; Schuster et al., 2006).

At Lake Tegel in Berlin, Germany, drinking water is produced by induced bank filtration. Under such increased infiltration conditions, it is very important to understand the natural purification processes in the upper littoral zone (sediment depth of about 0–30 cm) in order to maintain a high drinking water quality. We therefore analyzed the pore water and measured the redox potential at Lake Tegel regularly to detect fluctuations in the concentrations of physicochemical parameters due to seasonal variations in the redox potential. The redox potential is not only influenced by the biological activity of the interstitial biocoenosis, but also by hydraulic conditions that occasionally produce unsaturated zones leading to an intrusion of gaseous oxygen. The result is an increase in the redox potential, which declines during the summer due to intensive dissimilatory reduction and microbial activity, thus leading to distinctly anaerobic conditions. When this is the case, the oxygen supplied by primary production and bioturbation cannot meet the oxygen demand needed for the mineralization of organic material. Negative redox values (minimal –200 mV) are accompanied by increases in nitrite (max. conc. 150 µg/L) and ammonium levels (max. conc. 0.45 mg/L), while the nitrate concentrations decreased (min. conc. 0.2 mg/L). This indicates that processes such as denitrification and ammonification occur, and that, after depletion of free oxygen reserves, other electron acceptors, such as nitrate and also heavy metal ions (Fe3+), are used.

A modelling concept is presented that enables a quantitative evaluation of transport and natural attenuation processes during bank filtration. The aim is to identify ranges of degradation rates for which bank filtration is effective or ineffective. Such modelling should accompany experimental work, as otherwise the meaning of determined degradation rates for a field situation remains uncertain. The presented concept is a combination of analytical and numerical methods, solving differential equations directly for the steady state. It is implemented using FEMLABs code and demonstrates a typical idealized situation with a single well near a straight bank boundary. The method can be applied to confined, to unconfined and to partially confined/unconfined aquifers and may be extended for applications in more complex situations, including a clogging layer, galleries of pumping and recharge wells, etc.

In several slow-sand-filter experiments the behaviour of phages during the subsurface passage was measured and modelled. Here the focus is on the effect of the velocity. The observed data show a strong effect of decreasing filter efficiency with increasing velocity. Using a modelling approach, which is based on the transport differential equation, the theoretical influence of velocity on filter efficiency is examined. Finally an extrapolation of the results to large scale filtration units or bank filtration processes is attempted.

In several slow-sand-filter experiments the behaviour of phages during the subsurface passage was measured and modelled. Here the focus is on the effect of the velocity. The observed data show a strong effect of decreasing filter efficiency with increasing velocity. Using a modelling approach, which is based on the transport differential equation, the theoretical influence of velocity on filter efficiency is examined. Finally an extrapolation of the results to large scale filtration units or bank filtration processes is attempted.

Within the scope of the interdisciplinary NASRI research project (Natural and Artificial Systems for Recharge and Infiltration) dealing with river bank filtration processes at Berlin water works, a semi-technical column experiment is ongoing since January 2003 to simulate river bank filtration. Here a 30 m long ensemble of 6 soil columns is operated by surface water sampled from Lake Tegel (Berlin, Germany). In April 2004, oxic conditions in the column ensemble were forced to change in anoxic by gassing the flushing solution supply with nitrogen gas. The objective of reactive transport modelling was to (i) identify the main biogeochemical processes and the governing redox conditions within the soil column system during flushing as a conceptual model for river bank filtration and to (ii) verify the observed hydrochemistry of the pore water.

Die TU-Forschungsgruppe beschäftigt sich mit dem Verhalten von DOC und organischen Einzelstoffen bei der Uferfiltration. Die Forschung soll Einblick in die Vielzahl von Einflussfaktoren geben, die das Verhalten der Organik in der Bodenpassage beeinflussen. Unterschiedliche Redoxverhältnisse, Aufenthaltszeiten und Bodenbeschaffenheiten beeinflussen den Abbau der Organik. Die Forschung im Rahmen des NASRIProjektes konzentrierte sich in der ersten Phase auf ein umfangreiches Feldmonitoring, welches im Zeitraum Mai 2002August 2005 durchgeführt wurde. Dazu wurden drei Feldstandorte in Berlin ausgewählt, an welchen ein deutlicher Einfluss von behandeltem Abwasser auf das Oberflächenwasser vorliegt. Zusätzlich wurde eine Vielzahl von Experimenten an Bodensäulenanlagen durchgeführt. Neben einem 30 mBodensäulensystem in Berlin- Marienfelde, wurden eine redoxgeregelte Bodensäulenanlage und eine temperaturgeregelte Bodensäulenanlage für die Untersuchungen aufgebaut. Die Feldund Bodensäulenproben wurden mittels DOC, SAK, LC-OCD, differenziertem AOX und Spurenstoffanalytik (HPLC-FLD und HPLC-MS/MS) untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl oxische als auch anoxisch/anaerobe Infiltrationsbedingungen zu einem ähnlich niedrigen DOC führen können. Unter oxischen Verhältnissen ist zur Mineralisierung des BDOC nur eine einmonatige Bodenpassage notwendig, während es unter anoxisch/anaeroben Verhältnissen aufgrund der langsameren Abbaukinetik bis zu 6 Monate dauern kann. Die Ergebnisse der DOCFraktionierung mittels LC-OCD zeigten, dass die Fraktion der Polysaccharide unter allen Bedingungen sehr schnell abgebaut wurde. Dagegen wurde für die anderen Fraktionen (Huminstoffe, Building Blocks etc.) nur eine partielle Entfernung beobachtet. Bezüglich der Spurenstoffe konnte gezeigt werden, dass das Röntgenkontrastmittel Iopromid in allen Felduntersuchungen schnell entfernt wurde. In den Bodensäulenexperimenten zeigte sich, dass die Entfernung durch Metabolisierung und nicht durch Mineralisierung zustande kam. Das Antibiotikum Sulfamethoxazole wurde unter anoxisch/anaeroben Verhältnissen effektiver entfernt (bis zu 80%), während unter oxischen Bedingungen maximal 50% der Ausgangskonzentration abgebaut wurden.

The aim of the study was to calculate mixing proportions of treated wastewater in the surface water and production wells during bank filtration as well as the travel times to observation and abstraction wells. For this purpose, a variety of tracers such as the stable isotopes deuterium (D) and 18O and several wastewater indicators like chloride, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), boron and the rare earth element (REE) gadolinium (Gd) are used and compared to each other. Time series measurements in the surface water could be traced back in bank filtrates and raw water. Gd-DTPA was found to be a useful sewage indicator, even though it is biodegradable at favourable conditions at very slow rates. The travel times of the bank filtrates were obtained by the analysis of the peak shift in time-series of the tracer. Most tracers were found to be applicable but best results were obtained with the stable isotopes.

The transect of the bank filtration site at Lake Tegel is characterized with regards to their redox conditions using a Cluster analysis. Four different groups of observation wells could be found, enabling the derivation of a redox zoning with horizontal boundaries, which are moving downward during winter time. At the same site, Regression analysis served to examine influencing variables on the reduction of the pharmaceutical Carbamazepin during bank filtration. Two different regression models for summer and winter time were found, with each of them including the standardized temperature and the travel time as influencing variables. Whereas during winter time the redox conditions seem to have a significant influence on the reduction of Carbamazepin, the same influence could not be found for the reduction of Carbamazepin during summer time.