Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung können Probleme der versiegelten Stadt wie die Belastung urbaner Oberflächengewässer und städtische Hitzeinseln vermindern und gleichzeitig die biologische Vielfalt und die Freiraumqualität verbessern. Um dieses Potenzial gezielt einsetzen zu können, wurden im vorliegenden Leitfaden die Vorteile und der Aufwand dieser Maßnahmen konsequent quantitativ bewertet. Ausgehend von dieser Bewertung wurde im Rahmen von KURAS eine Methode entwickelt, die eine integrierte Planung von Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung für konkrete Stadtquartiere unterstützen kann. Sie verknüpft lokale Anforderungen mit der Maßnahmenbewertung, um geeignete und machbare Maßnahmen auszuwählen und im Stadtquartier zu platzieren. Neben Einzelmaßnahmen wurden in einem Planspiel auch durch die KURAS-Methode erstellte Maßnahmenkombinationen für zwei Berliner Stadtquartiere hinsichtlich ihrer Effekte quantitativ bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass eine gezielte Kombination von Maßnahmen über die Ebenen der Stadt hinweg - vom Gebäude über das Quartier bis zum Kanaleinzugsgebiet - die angestrebten Effekte für Umwelt und Bewohner deutlich erreicht.

Der Regenwasserabfluss von versiegelten Flächen kann zu erheblichen Beeinträchtigungen von Flüssen und Seen führen. Durch das schnelle Ableiten des Regenwassers bleibt das positive Potenzial für die Stadtbevölkerung und die Umwelt zudem oft ungenutzt. Für eine nachhaltige Regenwasserbewirtschaftung stehen eine Vielzahl von Maßnahmen auf Gebäude-, Quartiers- und Kanaleinzugsgebietsebene zur Verfügung. Im laufenden BMBF-Projekt KURAS werden diese Maßnahmen hinsichtlich Ihrer stadträumlichen, klimatischen, ökologischen und ökonomischen Effekte umfassend untersucht. Daraus werden Empfehlungen für Planer und Behörden für den Umgang mit Regenwasser im städtischen Raum abgeleitet. Beispielhaft für den verfolgten Bewertungsansatz werden im vorliegenden Beitrag Indikatoren vorgestellt, mit denen die Maßnahmeneffekte auf drei ausgewählte Wirkungsbereiche (Biodiversität, Grundwasser und Oberflächengewässer) quantifiziert werden können. Erste Ergebnisse zeigen bereits, wie unterschiedlich Maßnahmen wirken können und wie wichtig die Berücksichtigung lokaler Schutz- und Entwicklungsziele bei der Maßnahmenauswahl ist. Aus der starken Streuung einzelner Bewertungsindikatoren kann zudem ein bedeutender Einfluss von Standortfaktoren und der konkreten Umsetzung einer Maßnahme abgeleitet werden, der bei der Planung ebenfalls berücksichtigt werden sollte.

Integrated planning of stormwater management requires a quantitative description of positive and negative effects of possible measures. We suggest quantifying these effects with generic performance indicators within eight categories: building physics and services, landscape quality, urban climate, biodiversity, groundwater, surface water, direct costs and indirect environmental costs. First results indicate that the defined performance indicators allow an objective pre-selection of measures based on their ability to reach local stormwater management goals. The final selection of measures should be based on an evaluation for a specific city quarter (to reduce indicator uncertainty) and reviewed by local stake holders.

Cyanobacterial toxins are toxic substances produced by cyanobacteria or blue-green-algae. The can occur in surface waters wordwide and have to be removed sufficiently when using infested surface waters as drinking water source. Bank filtration has been used since 150 years for drinking water (pre-)treatment and utilizes natural elimination processes like sorption and degardation in the sub-surface. During several research projects the German Federal Environmental Agency (Umweltbundesamt, UBA) carried out field investigations and experiments in different scales in order to assess under which conditions secure elimination of microcystins (the most common group of cyanobacterial toxins) takes place. Filtration of cells on the sediment surface is the most prominent process for eliminating the primarily cell-bound toxins. Middle to coarsly grained sands eliminated more than 99.9 % of intracellular toxins within the first 10 centimeters. Elimination of extracellular microcystin during underground passage is mainly due to biodegradation. Reversible adsorption processes do not reduce the total load but lead to longer contact times for extended biodegradation. Laboratory experiments showed that high clay and silt content is crucial for maximum adsorption. However, redox conditions play an important role for degradation rates: under aerobic conditions half lives of less than one day occured frequently whereas anoxic conditions resulted in lag phases of one day and more as well as in half lives of up to 25 days. Field experiments could show that temperature is crucial for degradation velocity under natural conditions.

In Berlin – wie auch in anderen Regionen Deutschlands – wird ein Großteil des Trinkwassers durch Uferfiltration gewonnen. Durch eine Untergrundpassage mit einer Dauer von meist mehreren Wochen erhält es eine Aufreinigung, die den Aufwand der konventionellen Trinkwasseraufbereitung verringert und eine zusätzliche Barriere gegenüber Schadstoffen darstellt (Kühn 2001). Das Ziel eines interdisziplinären Forschungsvorhabens mit dem Titel NASRI (Natural and Artificial Systems for Recharge and Infiltration) war, die Reinigungsprozesse für verschiedenste Substanzen zu ermitteln und Empfehlungen für das zukünftige Wassermanagement in Berlin abzuleiten (Fritz 2003). Aufgabe der Arbeitsgruppe des Umweltbundesamtes war dabei zu klären, wie wirksam Microcystinen (MCYST) als wichtigste Gruppe der Cyanobakterientoxine durch die Bodenpassage eliminiert werden. Im Folgenden werden einige Schlüsselergebnisse berichtet. Für eine ausführliche Ergebnisdarstellung siehe Grützmacher et al. (2006). MCYST sind in der Regel überwiegend (> 90 %) zellgebunden, so dass die physikalische Filtration der Zellen an der Sedimentoberfläche als Eliminationsprozess im Vordergrund steht (Grützmacher et al. 2003). Das extrazelluläre MCYST wird dagegen überwiegend biologisch abgebaut (Lahti et al. 1998, Grützmacher et al. 2005a). Um unter naturnahen Bedingungen Extremfälle für den biologischen Abbau zu simulieren, wurden i) Freilandversuche unter variierenden Redoxbedingungen und ii) Laborsäulenversuche bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt. Ferner wurde die Freisetzung von MCYST aus sedimentierten Zellen untersucht.

Cyanobacterial toxins are substances produced by cyanobacteria that occur in surface waters world wide. The most common group of cyanobacterial toxins is the group of structurally similar microcystins (MCYST). Sand passage as used in slow sand filtration, artificial recharge and bank filtration has shown to be effective in eliminating microcystins in many cases. For secure drinking water production from surface waters infested by microcystins removal has to be ensured in a wide variety of cases met in the field. It was therefore the aim of experiments in technical and semitechnical scale on the UBA’s experimental field in Berlin to test some worst case scenarios for the reliability of microcystin elimination during sand passage. Experiments were conducted with virgin sand (no previous contact to MCYST) and high filtration rates as well as under anaerobic conditions. The results show that the greatest problem for MCYST elimination can be found under anaerobic conditions as degradation is not complete and may lead to harmful residual concentrations.

Microcystins (MCYST) are a group of toxic substances produced by cyanobacteria (‘blue-green-algae’). In case of cyanobacterial blooms microcystin concentrations in surface waters may reach values far above the value proposed as provisional guideline for drinking water by the WHO of 1 µg/L for MCYST-LR. For drinking water production via underground passage it is therefore necessary to ensure removal to a large extent. For this reason experiments with extracellular microcystins were conducted in the laboratory as well as in a natural setting on the UBA’s (German Federal Environmental Agency) experimental field for simulation of underground passage. Laboratory batch experiments showed that adsorption of microcystins can be neglected in sandy material (kd < 1 cm³/g). Batch and column experiments identified biodegradation as the predominant elimination process in these sediments. The degradation rates derived from laboratory column experiments as well as semi-technical scale enclosure experiments varied between 0.2 d–1 and 18 d–1. In the worst case this means a half life of 2.8 days, so that under aerobic conditions contact times of several days should be sufficient to eliminate MCYST to an extent safe for use as drinking water.

The UBA’s experimental field on the outskirts of Berlin offers a unique possibility of simulating bank filtration, artificial recharge and slow sand filtration on a technical scale. The site consists of a storage reservoir (pond) with an adjacent artificial aquifer consisting of sand and gravel. Additionally the surface water can be conducted into 4 infiltration basins (two slow sand filters and two aquifer infiltration ponds). Three enclosures as well as large scale columns can be used for shorter and longer term simulation of groundwater transport. The whole site is separated from the surrounding aquifer by a layer of clay. A variety of physico-chemical parameters can be measured continuously and observed online. The travel times for the bank filtration passage determined by tracer experiments range from a few days to a maximum of 3 weeks. In the enclosures, infiltration ponds and large scale columns contact time can be varied between a few hours up to 3 months.