So berechnen Sie die Regenwasser-Qualität bei Zinkbedachungen

Regenwasser hat in unserer urbanen Umwelt eine besondere Bedeutung. Wer kennt sie nicht, die Meldungen in den Sommermonaten über Dürre, die Nutzungsverbote von Trinkwasser für die Gartenbewässerung und die Meldungen der Landwirtschaftskammern über schlechtere Ernten. Aber auch Meldungen über Starkregenereignisse und heftige Sommergewitter sind uns bekannt. Kanalisationen, die überlastet sind, Bäche und Flüsse, die innerhalb kurzer Zeit über die Ufer treten, Keller und Tiefgaragen oder auch ganze Straßenzüge, die überflutet werden, was immense Schäden mit sich bringt. Das Management des Niederschlags hat deshalb große Bedeutung in der Stadt- und Raumplanung.

Qualität von Regenwasser für aktiven Umweltschutz

Aber nicht nur die Häufigkeit und Intensität des Niederschlags zu unterschiedlichen Jahreszeiten und dessen Wirkung sind von besonderer Bedeutung. Bei der Ableitung und Nutzung von Regenwasser hat im Sinne des aktiven Umweltschutzes auch die Qualität des Regenwassers Relevanz.

Je nach Region, ob ländlich, urban oder industriell, verändert sich die Qualität des Regenwassers. Natürliche Bestandteile der Luft oder Immissionen aus z. B. Heizungs- und Industrieanlagen, Verkehr, Staub etc. reichern das Regenwasser mit Stoffen an. Diese Veränderung setzt sich fort, wenn der Regen auf befestigte Flächen trifft und über diese abgeleitet wird. Die Veränderung der Qualität des Regenwassers geht einher mit dem Weg, den das Regenwasser nimmt. Kleine Partikel oder in Lösung gegangene Stoffe von Dachbaumaterialien und anderen Flächen der urbanen Nutzung finden sich im Regenwasser mit Konzentration und Wirkung wieder.

Die öffentliche Wahrnehmung zur Regenwasserqualität hat sich in den vergangenen 20 Jahren erfreulicherweise positiv verändert. Heute ist der Anspruch, das Regenwasser möglichst rein und ohne Verschmutzung dem natürlichen Kreislauf zuzuführen und nicht mehr über kanalisierte Bäche und die Kläranlage abzuleiten. Dieser Anspruch dient nicht nur der Entlastung der urbanen Infrastruktur und dem Hochwasserschutz, sondern vielmehr der Verbesserung des Grundwasserhaushalts und dem Rückbau natürlicher Fließgewässer mit der damit verbundenen Artenvielfalt. Dem gegenüber steht der Trend zu noch mehr versiegelten Flächen mit den damit verbundenen Problemen.

Regenwasser: Qualität ist nicht gesetzlich ­geregelt

Die Qualität des natürlichen Regenwassers im Moment des Auftreffens auf urbane Flächen ist nicht durch Verordnungen oder Gesetze geregelt. Das Einbringen von Stoffen in fester oder gelöster Form in die Kanalisation, in Oberflächengewässer, in den Boden über den Weg einer Versickerungsanlage und somit in das Grundwasser wird jedoch durch Gesetze und Verordnungen zum Schutz von Boden und Grundwasser geregelt.

Hierbei gilt mit dem Besorgnisgrundsatz ein Minimierungsgebot für den Stoffeintrag. Für das Oberflächen- und Grundwasser gilt die EU-Wasserrahmenrichtlinie, welche in den Nationalstaaten durch eigene Gesetzte umgesetzt wird. In Deutschland sind dies die Oberflächengewässerverordnung (OGewV) und die Grundwasserverordnung (GrwV), außerdem ist das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) zu nennen. Für den Boden gelten die Vorgaben der deutschen Bundesbodenschutzverordnung (BBodSchV). Ziel ist es, zu verschiedenen Stoffen Qualitätsziele bzw. Grenz-, Prüf- oder Vorsorgewerte vorzugeben. Diese Ziele gilt es bei der Nutzung der schützenswerten Güter Boden und Wasser im Fall einer Regenwasserversickerung einzuhalten.

Diese Vorsorgewerte definieren Stoffmengen, die ohne Besorgnis emittiert werden können. In Bezug auf den natürlichen Werkstoff Zink ist anders als bei künstlichen Stoffen eine naturgegebene Hintergrundkonzentration zu beachten.

Versickerung von Niederschlag von Metalldächern

Der Boden einer Versickerungsanlage, sei es in einer Versickerungsmulde oder in einer Rigole, wird in der Regel im Verlauf der Bauphase von Gebäuden künstlich eingebracht. Dieser Boden wird hierdurch Teil einer technischen Anlage mit bestimmten Anforderungen an die Mächtigkeit und Qualität. Der Boden übernimmt die Aufgabe, feste Stoffe aus dem Regenwasser zu filtern bzw. gelöste Stoffe durch Adsorption zu binden. Dabei kann es sich z. B. um Biozide, Herbizide, PAK, Mikroplastik und andere chemische Verbindungen oder Metalle handeln. Bei der Versickerung von Regenwasser von Metalldachflächen liegen bei natürlichen Metalloberflächen gelöste Metallionen vor.

Über das Abschwemmverhalten und deren Wirkung auf die Umwelt existieren eine Reihe von wissenschaftlichen Untersuchungen [1, 2]. Im Fall von Ionen von Zinkbedachungen werden diese in den oberen 10 cm der Bodenzone adsorbiert [3, 4].

Niederschlags- und Bodenqualität berechnen

Für die Bewertung der Qualität des Niederschlags, nachdem er über Metalldächer aus natürlich patinierendem Zink abgelaufen ist, und für die Analyse der langfristigen Bodenqualität hat das Umweltinstitut Arche ein Berechnungstool entwickelt. Mithilfe dieser Software kann ermittelt werden, ob dem Besorgnisgrundsatz bei einer Versickerung über Mulden oder Rigolen entsprochen wird.

Dieser Regenwasser-Check Zink basiert auf wissenschaftlichen Untersuchungen zum Abschwemmverhalten von Flächen aus Zink und wendet die Erkenntnisse über das Adsorptionsverhalten von Zink im Boden und den Verteilungsfaktor in ­Gewässern an. Diese Ergebnisse werden in das Verhältnis zu den geforderten Grenz- und Vorsorgewerten gesetzt.

Über die Gesetzgebung hinaus beschreiben die Arbeitsblätter der DWA-ATV den praktischen Umgang mit Niederschlagswasser. Die novellierte Fassung des im Herbst 2020 veröffentlichten Arbeitsblattes ATV-A 102 ermöglicht den objektspezifischen Nachweis zur Niederschlagsqualität. Durch das einfache und schnelle Eingeben der Gebäudeparameter und der gewünschten Art der Niederschlagswasserbeseitigung wird direkt ermittelt, ob ein Risiko für die Umwelt vorliegt.

Ein PDF-Ausdruck gibt einen Überblick über alle Parameter und Umweltwerte. Wird kein Risiko ermittelt, erfolgt die Angabe, zu welchem Anteil die Vorsorgewerte unterschritten werden. Das Programm RegenwasserCheck Zink ist zur kostenfreien Nutzung in deutscher und englischer Sprache unter www.zn-rate.com erreichbar. Das Onlineprogramm und seine Berechnungsmethodik wurden von dem Umweltinstitut Ramboll validiert.

In der Fortsetzung dieses Beitrags "Regenwasserqualität: So funktioniert eine Risikoanalyse" wird erläutert, wie ein Qualitätsnachweis objektspezifisch umgesetzt werden kann. Er erscheint am 11.05.2021.

Dieser Beitrag von Frank Neumann ist zuerst erschienen in Baumetall 1/2021. Neumann ist Geschäftsführer der Initiative Zink und dort Ansprechpartner für Behörden, Anwender, Presse und Einzelpersonen in allen Fragen, die mit Zink zu tun haben.