Risk-based management approaches are more and more used in the water sector and are promoted by the WHO. As a first step towards an overall risk-based management approach of the agricultural wastewater reuse concept of Braunschweig a quantitative microbial risk assessment (QMRA) is conducted. A 1000 trial Monte Carlo Simulation is used for the assessment of microbial risks for fieldworkers and nearby residents. As a tolerable value of risk an additional disease burden of 1 µDALY is set following the current WHO guidelines. Concerning microbial risks risk-based targets are set in terms of additional required pathogen reduction in the STP Steinhof. Based on the model results an additional reduction of 1.5log units is derived for viruses, for which the highest annual risks of infection per person per year (pppy) is calculated in all scenarios.

Das vorgestellte modellbasierte Werkzeug bildet Mischwasserüberläufe aus dem Berliner Mischkanalsystem und deren kurzfristige Auswirkungen im Gewässer ab. Es soll für die Massnahmenplanung und die Berechnung von Zukunftsszenarien verwendet werden. Das Werkzeug zeigt eine gute Übereinstimmung mit Messungen bezüglich des Verlaufes der Sauerstoffkonzentration im Gewässer und des Auftretens kritischer Bedingungen für die Fischfauna.

Das vorgestellte modellbasierte Werkzeug bildet Mischwasserüberläufe aus dem Berliner Mischkanalsystem und deren kurzfriste Auswirkungen im Gewässer ab. Es soll für die Maßnahmenplanung und die Berechnung von Zukunftsszenarien verwendet werden. Das Werkzeug zeigt eine gute Übereinstimmung mit Messungen bezüglich des Verlaufes der Sauerstoffkonzentration im Gewässer und des Auftretens kritischer Bedingungen für die Fischfauna. Eine Szenarienuntersuchung für ein Extremjahr zeigt, dass durch die bis zum Jahr 2020 geplante Stauraumvergrößerung die Häufigkeit fischkritischer Bedingungen im Gewässer bereits um ein Drittel reduziert werden kann. Eine Reduktion um ein zusätzliches Drittel wäre durch weitergehende Maßnahmen im Bereich der Entsiegelung möglich. Die verbleibenden fischkritischen Bedingungen sind das Ergebnis von sehr starken Regenereignissen und können kaum verhindert werden. Eine durch Klimaveränderung erhöhte oder reduzierte Regenintensität im Sommer hätte starken Einfluss auf das Auftreten fischkritischer Bedingungen; die erwartete Temperaturerhöhung würde hingegen hauptsächlich die Sauerstoffsituation bei Trockenwetter verschlechtern.

The present laboratory study tests the hypothesis that straw-bark mulch bioreactors are capable of concurrently retaining nitrate (NO3-) and the herbicides atrazine or bentazone at short hydraulic residence times (HRT). In a 1 year column experiment at HRT of ~4h three organic carbon sources, straw of common wheat (Triticum aestivum L.), bark mulch of pine tree (Pinus sp.) and a mixture of both materials, showed high reduction of continuously dosed NO3- (100mgL-1) with average denitrification rates of 23.4g-Nd-1m-3, 8.4g-Nd-1m-3 and 20.5g-Nd-1m-3, respectively. Under denitrifying conditions, fast and substantial retention of continuously dosed atrazine (20µgL-1) was observed with estimated dissipation times (DT50) between 0.12 and 0.49 days in the straw-bark mulch bioreactor. In parallel batch experiments, it could be confirmed that atrazine retention is based on adsorption to bark mulch and on degradation processes supplied by the organic materials as continual sources of carbon. In contrast, bentazone was not significantly reduced under the experimental conditions. While aging of materials was clearly observed in a reduction of denitrification by 60-70% during the experiment, systems still worked very well until the end of the experiment. The results indicate that the combined use of straw and bark mulch could increase the efficiency of mitigation systems, which are installed to improve the quality of drainage water before its release to surface waters. Further, the addition of these materials has the potential of parallel retention of NO3- and less mobile herbicides like atrazine, even during high flow events, as expected at the outlet of agricultural drainage systems. High removal is expected for mitigation system designed to remain saturated most of the time, whereas bioreactors that run periodically dry are not covered by this study. However, further experiments with the tested materials at technical or field scale under more realistic climate conditions need to be carried out.