Geschäftsbericht 2017 - Eawag
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Eawag:
Das Wasserforschungsinstitut
des ETH-Bereichs
Geschäftsbericht
2017
Esther Michel, Eawag
Inhalt
Editorial der Direktorin 03
Höhepunkte 2017 04
Die Eawag in Zahlen 06
Forschen 08
Lehren 18
Beraten 24
Institution 32
Jahresrechnung 47
Bericht der Revisionsstelle 80
Bund und Kantone betreiben ein Messnetz, um die Qualität der Oberflächen-
gewässer flächendeckend zu untersuchen und deren Entwicklung zu beurteilen.
Im Rahmen dieser Nationalen Beobachtung Oberflächengewässerqualität
(Nawa) untersuchen Eawag-Forschende zusammen mit der VSA-Plattform
Wasserqualität und weiteren Instituten die Pestizidbelastung in kleinen Bächen
(vgl. S. 12). Im Bild: Untersuchungen im Eschelisbach in Güttingen (TG).
Aldo Todaro, Eawag
2 3
EDITORIAL
Für den Vertrag
zwischen Wissenschaft
und Gesellschaft
Am 22. April 2017, dem Tag der Erde, haben Menschen in über 600 Städten
rund um die Welt Märsche und Kundgebungen für die Wissenschaften abge-
halten. Warum? Immerhin prägt das Wissen aus den Mint-Disziplinen Mathe-
matik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik unser modernes Leben:
Grundlegende Güter und Dienstleistungen wie Wasser, Elektrizität, Mobilität
und Kommunikation sind für uns selbstverständlich. Fortschritte in der Medizin
haben zu steigenden Lebenserwartungen beigetragen. Auch Entwicklungs-
und Schwellenländer profitieren immer mehr von diesen Errungenschaften.
Gegen die Verpolitisierung der Wissenschaft
Die Demonstrationen wollten die wichtige Rolle der Wissenschaften für die
Gesellschaft und als Grundlage für politische Entscheidungen ins Bewusst-
sein rücken. Gleichzeitig waren sie ein Protest gegen die Vereinnahmung der
Wissenschaften durch die Politik. Dass so viele Forscherinnen und Forscher
das Bedürfnis hatten, mitzumarschieren, deutet darauf hin, dass es um den
ungeschriebenen Vertrag zwischen Wissenschaft und Gesellschaft nicht zum
Besten steht.
Die öffentliche Hand finanziert einen grossenTeil der Forschung, weil der wissen-
schaftliche Fortschritt essenziell für die nationalen und internationalen Interessen
ist, speziell für Gesundheit, Wohlstand und Sicherheit. Investitionen in die Grund-
lagenforschung und Bildung ergänzen die mehr marktorientierten Beiträge der
Industrie. In Disziplinen wie der Umweltforschung, die sich mit Gemeinschafts-
gütern befassen, ist aber nicht nur die öffentliche Unterstützung der Grund-
lagenforschung wichtig, sondern auch die der angewandten Wissenschaften.
Für wissenschaftlich abgestützte politische Entscheidungen
Die Forschung der Eawag soll in der Umweltpolitik, im Umweltmanagement
und in der Praxis eine verlässliche Orientierung für die Entscheidungsfindung
bieten. Dafür engagieren sich unsere Wissenschaftlerinnen und Wissen-
schaftler in vielen angewandten Projekten und präsentieren die Resultate in
Zeitschriften und an Veranstaltungen für Fachleute aus Verwaltung und Praxis.
Dazu gehören auch die Peak-Kurse oder der jährliche Infotag der Eawag.
Unsere Mitarbeitenden in der Kommunikation und den Corporate Services
spielen eine tragende Rolle dabei, die Resultate ausserhalb der Wissen-
Die Eawag ist das Wasserforschungsinstitut des ETH-Bereichs. Zu diesem schaftsgemeinschaft zugänglich zu machen. Es gilt aber ebenso anzuerkennen,
gehören, neben den beiden Hochschulen ETH Zürich (ETHZ) und ETH dass die Grundlagenforschung die Quelle neuen Wissens ist. Und dieses wird
Lausanne (EPFL), die vier selbstständigen Forschungsinstitutionen Empa, vielleicht erst in ferner Zukunft – und möglicherweise auf eine Art, die sich
PSI, WSL und Eawag. Die Eawag befasst sich – national verankert und heute nicht vorhersagen lässt – praktisch nutzbar.
international vernetzt – mit Konzepten und Technologien für einen nach-
haltigen Umgang mit der Ressource Wasser und den Gewässern. In Zu-
sammenarbeit mit Hochschulen, weiteren Forschungsinstitutionen, öf-
fentlichen Stellen, der Wirtschaft und mit Nichtregierungsorganisationen
trägt die Eawag dazu bei, ökologische, wirtschaftliche und soziale Interes-
Janet Hering
sen an den Gewässern in Einklang zu bringen. Sie nimmt damit eine Brücken-
Direktorin Eawag
funktion wahr zwischen Wissenschaft und Praxis. An den Standorten
Dübendorf (ZH) und Kastanienbaum (LU) sind rund 500 Mitarbeiterinnen
und Mitarbeiter in Forschung, Lehre und Beratung tätig.
4 5
HÖHEPUNKTE 2017
Höhepunkte 2017
eco.ch
Das Projekt Gravit’eau der Eawag und der Fachhochschule Nordwest-
schweiz (FHNW) hat den prix eco.ch 2017 erhalten. Hinter dem Projekt
WBF
stehen Regula Meierhofer (r.) von der Abteilung Sandec und Maryna
Peter (l.), die früher an der Eawag tätig war und heute an der Hoch-
schule für Life Sciences der FHNW forscht. Die autarken Wasserkioske
von Gravit’eau, die in Uganda in Schulen, Dörfern und Gesundheits-
zentren zum Einsatz kommen, reinigen Wasser mit schwerkraftgetrie-
bener Membranfiltration und vertreiben es als Trinkwasser. Der Betrieb
braucht wenig Unterhalt, ist einfach, günstig und robust.
Stefan Kubli, Eawag
Das Projet Lac ist abgeschlossen und damit ein Meilenstein bei der systematischen Erfassung
Im Juli besuchte Bundesrat Johann Schneider-Ammann (Mitte) zusammen mit hochrangigen der Biodiversität der Fische in Schweizer Alpenrandseen erreicht. Als letzten See haben die
Vertretern aus Wirtschaft und Forschung Indonesien – unter ihnen auch Eawag-Direktorin Forschenden den Vierwaldstättersee untersucht und nun den Schlussbericht veröffentlicht.
Janet Hering (rechts im Bild Janet Hering in Rot). Die Wissenschaftsdelegation nahm Die Artzusammensetzung der standardisierten Befischung im Vierwaldstättersee unterschied
unter anderem an einem Seminar zu Innovation und Wissenschaftsparks teil, dem auch der sich erwartungsgemäss stark von den Fängen der Berufsfischerei. Besonders erfreulich war
indonesische Minister für Technologie, Forschung und höhere Bildung, Muhammad Nasir, die Wiederentdeckung des historisch beschriebenen Tiefseesaiblings im Urnersee.
beiwohnte. Bei diesen Gesprächen wurde eine engere Zusammenarbeit in den Bereichen
Wissenschaft und Bildung thematisiert, Kontakte wurden geknüpft und vertieft.
«Ich fühlte mich geehrt, Johann Schneider-Ammann mit
der wissenschaftlichen Delegation nach Indonesien
Matthias Brennwald, Eawag
zu begleiten. Beeindruckt war ich vom grossen Interesse
für das dortige Eawag-Projekt zur Verwertung von
Bioabfällen mit Schwarzen Waffenfliegen.» Janet Hering
Peter Penicka, Eawag
Führt ein Forschungsprojekt zu einer Geschäftsidee, steht die
Eawag bei einer Firmengründung unterstützend zur Seite und
begleitet die Jungunternehmer in der Gründungsphase profes-
sionell und unbürokratisch. 2017 sind wiederum zwei Erfolg
Der Water Hub im Forschungsgebäude «Nest» von Eawag und Empa hat versprechende Spin-offs entstanden: Das Start-up Oncyt revolu-
seinen Betrieb aufgenommen. Unter anderem soll eine Grauwasseraufberei- tioniert die Überwachung der bakteriologischen Wasserqualität –
tungsanlage das gering bis mittelstark verschmutzte Grauwasser dezentral mit einem automatischen Messsystem mit zeitlich hochaufgelöster
so weit aufbereiten, dass es nicht nur für die WC-Spülung eingesetzt werden Durchflusszytometrie. Nicht Bakterien, sondern Gase misst
kann, sondern auch zum Duschen. Hierzu wird das Grauwasser gesammelt ein portables Massenspektrometer (im Bild), das vom Spin-off
und im ersten Schritt durch eine Membran geleitet, die Schmutzpartikel und Gasometrix weiterentwickelt und vermarktet wird (vgl. Seite 40).
Krankheitserreger herausfiltert. Danach fliesst das Grauwasser durch einen Eine Übersicht auf der Eawag-Website zeigt alle Eawag-Spin-offs:
Filter mit Aktivkohle, der die übrig gebliebenen Schadstoffe bindet. www.eawag.ch/spinoffs
6 7
ZAHLEN / AUSZEICHNUNGEN
Die Eawag in Zahlen Auszeichnungen
Finanzen Personal Distinguished Lecturer 2017 der Europäischen
Operativer Ertrag (in Tausend CHF) Operativer Aufwand (in Tausend CHF) Mitarbeitende nach Funktion Gesellschaft für Geochemie (EAG)
Übrige Mittel Abschreibungen Transferaufwand 54 Lenny Winkel (Wasserressourcen und Trinkwasser)
Total 492 42
Drittmittel 632 (1%) 3470 (5%) 151 (0%) 49,6% 44% 56%
17 825 (21%) 50,4% Schweizer Nachhaltigkeitspreis prix eco.ch
167
131 56% 17
10 für Projekt Gravit'eau
Total Sachaufwand Total 63%
37%
82 628 20 215 (26%) 76 445 44% Technik 96 Regula Meierhofer, Maryna Peter (Siedlungshygiene
Lernende 27 und Wasser für Entwicklung)
54
76%
17
Trägerfinanzierung Personalaufwand
24%
Ehrenmitgliedschaft des IHE Delft Institute for Water
Bund 64 171 (78%) 52 609 (69%)
Wissenschaft 298 and Education
Da die Zahlen gerundet sind, weichen die Summen der Einzelbeträge vom jeweiligen Total ab (siehe Jahresrechnung, S. 47). Administration 71 Janet Hering (Direktion)
Rifcon Award für die beste Publikation
der Gesellschaft für Umwelttoxikologie und -chemie
(Setac Europe)
Yang Yue (Umwelttoxikologie)
Forschung Umwelt
Publikationen Mitarbeit in Kommissionen Energieverbrauch pro Kopf Venture-Start-up-Wettbewerb, dritter Rang
Praxisorientiert
Impaktfaktor > 8 für Businessplan
25 ( 5 %) Nationale Kommissionen 70 000 MJ Energieverbrauch
(nicht referenziert) Kristin Schirmer, Vivan Lu Tan (Umwelttoxikologie)
133 (49%) MJ/Vollzeitäquivalent 80%
78 (16 %)
50 000 MJ
Impaktfaktor 4–8
60% Mid-term Career Achievement Award der International
Total Total
189 ( 39 %)
489 270 30 000 MJ 40% Conference on Urban Drainage
Anteil erneuerbarer Energie 20% Jörg Rieckermann (Siedlungswasserwirtschaft)
Internationale Kommissionen 10 000 MJ
in Prozent
Impaktfaktor < 4 137 (51%)
197 ( 40 %) Alberto Rozzi Award, Best paper on
2008
2010
2014
2006
2012
2016
2018
biological treatment
Christian Zurbrügg, Bram Dortmans, Audinisa Fadhila,
Bart Verstappen, Stefan Diener (Siedlungshygiene und
Wasser für Entwicklung)
Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis
Lehre Michael Besmer (Umweltmikrobiologie)
Lehre an verschiedenen Hochschulen Professuren Stromproduktion aus Fotovoltaik Highly Cited Researchers 2017 in Environment / Ecology
Förderprofessuren 1 2017 von Clarivate Analytics
Assistenzprofessuren 3 180 000 kWh
Ausland 4,8 % Adriano Joss (Verfahrenstechnik),
Fachhochschulen 1,1% 140 000 kWh Christa McArdell (Umweltchemie), Hansruedi Siegrist
Andere Unis 1,8% Total Ordentliche
Total ETHZ 65,4%
28 Professuren 13 100 000 kWh (Verfahrenstechnik)
4399 h
Uni NE 2,6%
60 000 kWh
ETH-Medaille der ETH Zürich für hervorragende
Uni ZH 5,3% Solarstrom
Uni BE
Titularprofessuren 11 20 000 kWh kWh Dissertation
15,2 % EPFL 3,8%
Anja Felmy (Aquatische Ökologie)
2016
2018
2014
2012
2006
2008
2010
Fakultätspreis 2017 der Universität Bern für die beste
Dissertation in Biologie
Joana Meier (Fischökologie und Evolution)
Eawag
8 9
Forschen
Die Forschung der Eawag richtet sich stark auf praxisnahe
Themen und gesellschaftliche Herausforderungen aus. Im
Zentrum stehen das Wohlergehen des Menschen, funktions-
fähige Ökosysteme und Strategien bei Nutzungskonflikten.
So untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler
auf der neuen Freilandanlage mit 36 Versuchsteichen zum
Beispiel die Widerstandsfähigkeit (Resilienz) von Wasserlebens-
räumen bei Störungen.
Nationale Bedürfnisse machen einen wichtigen Teil der
Arbeit der Eawag aus. In zahlreichen Projekten arbeitet das
Forschungsinstitut mit Hochschulen und Fachhochschulen
zusammen. Im Zusammenhang mit der Energiestrategie 2050
des Bundes befasste sich die Eawag 2017 gemeinsam mit
Partnern aus den Schweizer Kompetenzzentren für Energie-
forschung (SCCER) unter anderem mit der Wasserkraftnutzung.
Eawag-Forschende untersuchten dabei primär die
ökologischen Aspekte.
Die Mitarbeit in weltweiten Forschungsnetzwerken ist
für die Eawag zentral. Sowohl die Internationalität als auch
die fachübergreifenden Partnerschaften ergeben wertvolle
Synergien für die Forschungsprojekte und verstärken deren
Wirkung. Eawag-Forschende sind in mehr als 100 internatio-
nalen Gremien tätig und arbeiten weltweit vernetzt.
Tragfähige Lösungen bedingen neben natur- und ingenieur-
wissenschaftlichen Ansätzen auch eine sozialwissenschaftliche
Perspektive. Die Eawag hat deshalb eine eigene Forschungs-
abteilung Umweltsozialwissenschaften, die sich schwerge-
wichtig mit gesellschaftlichen Prozessen in den Bereichen
Governance und Innovation befasst.
Zusammenarbeit mit Fachhochschulen
FHNW
12 ZFH
21
FHO
HSLU 2
BFH 3
3
HES-SO
2
In einem Versuchssystem mit Durchflussrinnen versetzen Eawag- SUPSI
Forschende Wasser gezielt mit Mikroverunreinigungen, um deren Effekte 5
auf aquatische Organismen zu untersuchen. Nebst diesen Experimenten
analysieren die Forschenden im Projekt Ecoimpact die Auswirkungen von
Mikroverunreinigungen auch in natürlichen Gewässern (vgl. S. 17).
Die Eawag fördert die Zusammenarbeit mit Schweizer Fachhochschulen.
2017 waren Eawag-Forschende in 48 gemeinsame Projekte involviert.
10
FORSCHEN 11
Wasserschnecken stecken
Petra Nobs, Eawag
künstliche Lebensräume, sogenannte Mesokosmen,
mit je 1000 Litern Wasser, Sand, Muscheln, Insek-
Hitzewellen weg
tenlarven und vielem mehr. In einem ersten Schritt
setzte sie dort unterschiedlich viele ausgewachse-
ne Stichlinge aus Boden- oder Genfersee aus. Nach Wie viele andere Tiere werden auch Spitzschlamm-
fünf Wochen entfernte sie die Fische und dokumen- schnecken von der Klimaerwärmung beeinflusst und
tierte die Veränderungen an Algen und wirbellosen reagieren auf die höheren Wassertemperaturen, wie
Tieren. Dann besetzte sie die Mesokosmen mit jun- Laborexperimente der Abteilung Aquatische Ökologie
gen Stichlingen aus dem Boden- und Genfersee so- zeigen. Die Schnecken legten bei Hitzewellen durch-
wie aus gemischter Abstammung und beobachtete, schnittlich 60 Prozent mehr Eier. Gleichzeitig drossel-
wie sich die Fische und deren Umwelt entwickelten. ten sie die Synthese des Enzyms Phenoloxidase, das
wichtig ist für den Schutz vor Parasiten. Wurden die
Die Untersuchungen zeigen, dass ausgewachsene Schnecken zusätzlich zum Hitzestress auch Mikro-
Stichlinge ihren Lebensraum verändern und so die verunreinigungen ausgesetzt, überlagerten sich ge-
Überlebenschance und Fitness ihres Nachwuchses wisse Belastungseffekte, was teils zu gegenteiligen
beeinflussen. Diese können unterschiedlich gut mit Reaktionen führte. So wurde etwa die erhöhte Inves-
den Veränderungen umgehen. Am besten kommen tition der Schnecken in die Fortpflanzung wieder zu-
Hybride zurecht. Besonders bei knappem Futteran- nichte gemacht. Die Forschenden schlossen, dass
gebot sind sie gegenüber reinen Genfer- oder Boden- die Spitzschlammschnecke gut mit Umweltverände-
seestichlingen im Vorteil. Sie profitieren davon, dass rungen umgehen kann. Sie betonten allerdings auch,
sie sich von ihrer Elterngeneration unterscheiden und dass daraus keine Rückschlüsse auf andere Wasser-
In Wildbächen haben Doktorand Philip Dermond und sein Team Forellen für ihre Untersuchungen gefangen. dank eines breiten Spektrums an Genen viele poten- lebewesen gezogen werden können.
ziell nützliche Eigenschaften besitzen.
Fische beeinflussen ihre ralisten und Spezialisten um Anpassungen an die
Marko Koenig, Imagebroker, Okapia
ökologischen Verhältnisse handelt», sagt Brodersen.
Umwelt – und umgekehrt
Um die Befunde zu erhärten, nimmt sein Team nun
150 Bäche in der ganzen Schweiz unter die Lupe.
Wie passen sich Forellen an wechselnde Lebensräu-
me an? Auf welche Art beeinflussen sich invasive Weiter prüfen die Wissenschaftler, wie Bachforellen
Stichlinge und ihre Umwelt gegenseitig? Verschie- auf Uferverbauungen und andere vom Menschen
dene Forscherteams der Eawag widmen sich die- verursachte Stressfaktoren reagieren – und damit
sen Fragen. auch, mit welchen Massnahmen die Forellenbestän-
de am besten geschützt werden können.
Individueller Menüplan bei Forellen
Wie sich Forellen an verschiedene Lebensraumbe-
dingungen anpassen, ist erst wenig erforscht. Nun
«Diese Resultate stützen die Annahme, dass
gingen Jakob Brodersen von der Abteilung Fischöko- es sich bei der Entwicklung von Generalisten
logie und Evolution und sein Doktorand Philip Der- und Spezialisten um Anpassungen an
mond der Frage nach, wie sich die Ernährung von
Forellen in von Grundwasser gespeisten Bächen mit
die ökologischen Verhältnisse handelt.»
Jakob Brodersen, Abteilung Fischökologie und Evolution
stabilem Futterangebot von jenen unterscheidet, die
in Wildbächen leben. Dort schwanken die Abfluss-
mengen stark und Hochwasser schwemmt immer Anpassungsfähige Stichling-Hybride
wieder wichtige Futtertiere weg. Die Resultate sind Rebecca Best und ihr Team untersuchten, wie sich
deutlich: Forellen in Wildbächen nutzen das gesam- Stichlinge und ihre Umwelt gegenseitig beein-
te Nahrungsangebot – sie müssen fressen, was da flussen. Dabei wollten die Forschenden auch her-
ist. In stabileren Umgebungen sind die Fische wäh- ausfinden, wie ökologische Veränderungen eine
lerisch, sogar einzelne Individuen haben sich stark massenhafte Vermehrung dieser in der Schweiz inva-
spezialisiert. «Diese Resultate stützen die Annah- siven Art begünstigen oder hemmen. Für ihr kontrol-
me, dass es sich bei der Entwicklung von Gene- liertes Experiment verwendete sie fünfzig identische Die Spitzschlammschnecke kann Umweltveränderungen wie ein wärmeres Klima gut meistern.
12
FORSCHEN 13
Pestizide in Gewässern und Klimawandel verstärkt
Esther Michel, Eawag
China, im Süden Südamerikas, in Südafrika und im
Südwesten der Vereinigten Staaten zur Verfügung
im Boden vielerorts den Selenmangel
stehen. In Teilen von Australien, China, Indien und
Afrika wird der Selenanteil zunehmen.
Die Landwirtschaft verwendet Pflanzenschutzmittel Selen ist ein essenzielles Spurenelement für den
(PSM), die Fliessgewässer belasten und lange im Boden Menschen, das über die Nahrung aufgenommen Gesundheitliche Konsequenzen?
verbleiben. Die Eawag und das Oekotoxzentrum Eawag- wird. Steht im Boden weniger Selen zur Verfügung, Diese Verluste können für die Gesundheit der Men-
EPFL haben gemeinsam mit den Kantonen Thurgau, ist auch die Konzentration in den Nahrungsmitteln schen relevant sein. Schon heute nehmen bis zu
Basel-Landschaft, Bern, Wallis und Tessin sowie dem geringer. Studien zeigen, dass die Selenkonzentra- einer Milliarde Menschen zu wenig Selen zu sich.
Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfach- tion im Boden sinkt, wenn pH-Wert und Sauerstoff- Dies kann das Immunsystem schwächen, zudem
leute fünf Bäche unter die Lupe genommen und ihre Be- verfügbarkeit hoch und gleichzeitig die Anteile an Ton dient Selen dem Körper als Baustein verschiedens-
lastung mit PSM über längere Zeiträume überwacht. und organischem Kohlenstoff tief sind. In Gebieten ter Eiweisse. Die Autorinnen und Autoren hoffen,
mit wenig bis mässigem Niederschlag und einem dass humanitäre Organisationen und auch die Ag-
Grenzwerte dauerhaft überschritten hohen Tonanteil im Boden ist ein hoher Selengehalt rarindustrie ihre Studie als frühzeitige Warnung
Die Forschenden haben im Wasser 61 verschiedene damit am wahrscheinlichsten – eher weniger Selen sehen. Selenhaltige Düngemittel oder Selen als Zu-
Herbizide, 45 Fungizide und 22 Insektizide nachge- enthalten trockene, basische Böden. Selenarme Bö- satzstoff in Tierfutter könnten dem Selenmangel
wiesen. In allen Bächen fanden die Wissenschaftler den finden sich in Europa zum Beispiel in Deutsch- entgegenwirken.
20 bis 40 Substanzen. 80 Prozent der Proben über- land, Schottland und einigen Ländern des Balkans.
schritten die Anforderungen der Gewässerschutz-
Agroscope (G. Brändle, U. Zihlmann), LANAT (A. Chervet)
verordnung bei mindestens einem Stoff. In zwei der Umverteilung bis Ende des Jahrhunderts
fünf Bäche wurden die Grenzwerte fast während der Forscherinnen und Forscher der Eawag werteten ge-
ganzen Studiendauer von sechs Monaten überschritten. meinsam mit Partnern der ETH Zürich, dem Pots-
Biotests zeigten, dass alle Gewässer chronisch öko- dam-Institut für Klimaforschung, dem Rothamsted
toxisch waren: Ausgesetzte Bachflohkrebse wurden Research und der Universität Aberdeen 33 241 Bo-
lethargisch und ihre Mortalitätsrate stieg. Da sich denproben aus und modellierten die durchschnitt-
die Zusammensetzung der verschiedenen PSM stetig liche Selenkonzentration der Böden für die Jahre
ändert, haben die Organismen in den Bächen in vielen 1980 –1999 und 2080 – 2099. Infolge des Klimawan-
Erstmals wurde die Wasserqualität von kleinen Schweizer Bächen über einen
Fällen keine Zeit, sich von der Belastung zu erholen. längeren Zeitraum gemessen. Im Bild: Probenahme am Eschelisbach in Güttin- dels wird der Selengehalt demnach auf zwei Drit-
gen (TG). teln der landwirtschaftlich genutzten Böden bis Ende
Verbesserung ist dringend nötig dieses Jahrhunderts um rund 9 Prozent abnehmen. Das Spurenelement Selen wird von Pflanzen aus dem Boden
Für Stephan Müller, Leiter der Abteilung Wasser des Weniger Selen wird vor allem in Europa und Indien, aufgenommen und gelangt so in die Nahrungskette.
Bundesamts für Umwelt (Bafu), sind PSM aus der
Landwirtschaft neben Mikroverunreinigungen heute
die bedeutendsten stofflichen Verunreinigungen von
Schweizer Oberflächengewässern. Dies gilt insbeson- 60
dere für kleine Bäche, die als Rückzugsort und «Kin-
derzimmer» für Wasserlebewesen dienen. Um die 51 Mooskanal
Eawag
50 Weierbach
Situation zu verbessern, hat das Bundesamt für Land-
Eschelisbach
wirtschaft deshalb den Aktionsplan zur Risikoreduktion
42 Canale Piano
und nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmit- 40
40 di Magadino
teln erarbeitet, der 2017 vom Bundesrat verabschie- Tsatonire
32 Anzahl Stoffe, die an
det wurde.
30 29 29 30 allen Stationen nach-
30
gewiesen wurden
Rückstände bleiben über Jahrzehnte im Boden 23
21 Veränderung des Selengehalts
Nicht nur die Gewässer, auch die Böden sind belastet: 20 18 in Böden zwischen den Perioden
1980–1999 und 2080–2099
Eine vom Bafu finanzierte Studie ergab, dass PSM bis 15
13 13 13
zu jahrzehntelang im Erdreich verbleiben. Gemeinsam 11
10 10
mit Agroscope analysierte die Eawag Bodenproben von
6
14 Schweizer Landwirtschaftsflächen aus den Jahren
1995 bis 2008 auf Pestizidrückstände. Zusätzlich fanden 0
PSM – Herbizid PSM – Fungizid PSM – Insektizid
die Forschenden auch Rückstände von Substanzen, die
vermutlich schon vor 1995 ausgebracht worden waren. In allen untersuchten Bächen haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Vielzahl Als Folge des Klimawandels verändert sich der Selengehalt in Böden: Die roten Flächen auf der Karte symbolisieren
verschiedener Pflanzenschutzmittel nachgewiesen. Orte, wo der Selengehalt im Boden bis Ende des Jahrhunderts mehr als 10 Prozent sinken wird. In blau eingefärbten
Gebieten wird der Boden mehr Selen aufnehmen als heute.
14
FORSCHEN 15
Gezielt Innovationen fördern
Aldo Todaro, Eawag
und behoben werden können, wie sie zum Beispiel in
Deutschland Anfang 2000 gemacht wurden: Damals
sollte ein Programm zur Förderung der Photovoltaik die
Jede Innovation braucht Wissen, Geld, einen Markt und einheimische Solarindustrie antreiben. Da die Herstel-
eine gesellschaftliche Legitimation, damit sie entste- lung von PV-Zellen aber stark international und standar-
hen und reüssieren kann. Voraussetzung ist auch, dass disiert ist, wanderte die Produktion schnell nach China,
alle an einer Innovation beteiligten Akteure miteinander Korea und Taiwan ab. Die Schweiz muss diesen Fehler
kooperieren und sich vernetzen. Wie eine solche Koor- im Rahmen der Energiestrategie 2050 nicht wiederho-
dination ablaufe, sei allerdings abhängig vom Industrie- len. Gemäss dem Konzept von Binz und Truffer ist es
zweig, sagen Christian Binz und Bernhard Truffer von sinnvoller, in der Schweiz gezielt Forschung und Ent-
der Abteilung Umweltsozialwissenschaften. wicklung sowie die Endmontage zu fördern.
Industriezweige ticken unterschiedlich
Solar Impulse
Verschiedene Industriezweige bauen für Innovationen
auch auf unterschiedliches Wissen. Einige verlassen sich
auf wissenschaftsbasierte Erkenntnisse, andere eher
auf Erfahrungen. Biotechnologie-Unternehmen zum Bei-
spiel arbeiten oft eng mit Hochschulen zusammen und
betreiben eigene Forschung, während sich Experten in
der Abwasseraufbereitung auf praktische Erfahrungs-
werte stützen. Daneben weisen die Industriezweige
unterschiedliche Standardisierungsgrade auf: Während
Im Rahmen des Projekts Athene wurden in unzähligen Versuchen viele Abbauprozesse der Abwasserreinigung analysiert. Smartphones auf der ganzen Welt ähnlich sind und die
Nutzer weltweit alle etwa das gleiche wollen, ist eine
Rechtsberatung genau auf die Bedürfnisse der Kund-
schaft zugeschnitten und regional sehr verschieden.
Neue Abbauprozesse entdeckt Verfahren abgebaut werden.» Ein biologischer Abbaupro-
zess wurde zum Beispiel für Diclofenac gefunden, dem Zukunftsweisend investieren
Wirkstoff in Voltaren. Oder für Acesulfam, ein künstlicher Mit diesen Überlegungen haben Binz und Truffer ein
Eine biologische Methode zur Elimination von Mikro- Süssstoff, der auch in Cola verwendet wird: «Einst glaub- Konzept entwickelt, mit dem Prozesse analysiert wer- Die Weltumrundung von Solar Impulse zeigt das Potenzial
innovativer Technologien auf. Für Länder wie die Schweiz
verunreinigungen aus dem Abwasser wäre am kos- te man, Acesulfam sei so stabil, dass man anhand seiner den können, die der Entstehung einer Innovation zu- ist es erfolgversprechender, in Forschung und Entwicklung
tengünstigsten und umweltverträglichsten. Denn die Konzentration die Menge an Siedlungsabwasser bestim- grunde liegen. Damit sollen auch Fehler identifiziert von Fotovoltaik zu investieren, statt Panels zu produzieren.
bisher bekannte Abbaumethode der Ozonung benö- men könne», lacht Joss. Dank Athene ist nun bekannt,
tigt Strom, Aktivkohle setzt CO2 frei. dass Acesulfam sehr wohl biologisch abbaubar ist.
Mit dem Ziel, die biochemischen Prozesse in Abwas-
«Ein Bakterium, das alle Mikroverunreinigungen
serreinigungsanlagen (ARA) besser zu verstehen und
eine biologische Methode für die Elimination von Mi- abbaut, werden wir nicht finden.»
kroverunreinigungen verwenden zu können, wurde Adriano Joss, Abteilung Verfahrenstechnik
2010 das internationale Forschungsprojekt Athene
ins Leben gerufen. Beteiligt waren die Eawag, die Neue Analysemethoden Granulierte Aktivkohle als attraktive Alternative
deutsche Bundesanstalt für Gewässerkunde und die Die lange Laufzeit von Athene und die unzähligen durch- Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt hat die Eawag untersucht, ob sich die Filtration mit granulierter
Universität Frankfurt am Main, finanziert wurde das geführten Versuche brachten ein deutlich besseres Ver- Aktivkohle (GAK) dafür eignet, Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser zu eliminieren. Bisher wurde
Projekt vom Europäischen Forschungsrat. ständnis vieler Abbauprozesse. Für Diclofenac sind nun angenommen, dass GAK-Verfahren auch aus wirtschaftlichen Gründen nicht mit Pulver-Aktivkohle-Verfah-
fünf bis sechs Abbaureaktionen bekannt, die in willkür- ren (PAK) oder solchen mit Ozonung konkurrieren können. Um dies näher zu untersuchen, haben die For-
Einzelne Abbauprozesse entdeckt licher Reihenfolge ablaufen. «Damit entstehen etwa 20 schenden gemeinsam mit 20 Partnern auf der Kläranlage Bülach ein Pilotprojekt durchgeführt. Es zeigte
Nach kumuliert 15 Jahren Laufzeit der Abwasserreini- Umwandlungsprodukte, die im Rahmen von Athene ge- sich, dass die Investitions- und Betriebskosten von GAK-Lösungen insbesondere im Vergleich mit PAK ähn-
gungsreaktoren wurde Athene 2016 abgeschlossen. nauer angeschaut worden sind», erklärt Joss. Im Zuge die- lich, möglicherweise sogar tiefer sind und auch der technische Aufwand für Betrieb und Unterhalt kleiner
«Eine biologische Methode, die alle Mikroverunrei- ser Analysen wurden auch die Analysemethoden selbst ist. Gleichzeitig profitieren GAK-Lösungen von einer höheren Betriebssicherheit. Somit sind sie vor allem für
nigungen ausreichend aus dem Abwasser entfernen weiterentwickelt. Joss ergänzt: «Auch wenn wir das Su- kleinere Anlagen mit wenig Personal interessant. Die auf der ARA Bülach aufgebaute Infrastruktur soll nun
könnte, haben wir leider nicht gefunden», sagt Adria- perbakterium, das alle Mikroverunreinigungen abbaut, genutzt werden, um weitere Fragestellungen zur GAK-Filtration, zur Kombination von Ozonung und GAK
no Joss, der vonseiten der Eawag an Athene beteiligt nicht gefunden haben, so haben wir doch sehr viele neue sowie zur Überwachung des Betriebs mit UV-Sonden zu beantworten.
war. «Viele Spurenstoffe können aber mit biologischen Erkenntnisse zu den Abläufen in den ARAs gewonnen.»
16
FORSCHEN 17
Neue Beteiligte am Mikroverunreinigungen
Eawag
Untersuchungen vor und nach Kläranlagen
Ein Teil der Schweizer Kläranlagen wird mit einer zu-
Methanabbau entdeckt stressen Gewässerorganismen
sätzlichen Reinigungsstufe zur Elimination von Mikro-
verunreinigungen ausgerüstet. Dadurch bietet sich die
Beim Abbau von totem organischem Material in Seen einmalige Gelegenheit, die Auswirkungen von Mikro-
Eawag
und im Meer wird Methan freigesetzt. Ein Teil die- verunreinigungen auf aquatische Ökosysteme zu un-
ses Methans gelangt in die Atmosphäre, wo es als tersuchen und zu vergleichen. An 24 ausgewählten
starkes Klimagas wirkt. Einen weiteren Teil bauen Flussstrecken ober- und unterhalb von Kläranlagen im
Bakterien im Wasser ab. Bis vor Kurzem wurde an- Schweizer Mittelland und im Jura erfasst Ecoimpact
genommen, dass vor allem kleine, runde Bakterien molekulare, physiologische und ökologische Parame-
an diesem Abbauprozess beteiligt sind. Nun haben ter. Parallel dazu untersuchen die Forschenden den
Forschende der Eawag und des Max-Planck-Instituts Effekt der Mikroverunreinigungen in kontrollierten Ex-
per Zufall entdeckt, dass auch fadenförmige Bakteri- Langfädige Crenothrix-Bakterien spielen im Rotsee und im Zugersee eine wichtige Rolle
perimenten. Dazu nutzen sie ein Versuchssystem mit
en der Gattung Crenothrix dabei eine zentrale Rolle beim Methanabbau. Durchflussrinnen, in denen Wasser gezielt mit Mikro-
einnehmen können. verunreinigungen versetzt werden kann.
Wichtige Rolle unerwarteter Bakterien «Wir haben wohl völlig unterschätzt, An 24 ausgewählten Flussabschnitten ober- und unterhalb
von Abwasserreinigungsanlagen untersuchen Forschende Dank Ecoimpact soll klar abgegrenzt werden kön-
Um den Methanabbau im Rotsee und im Zuger- wie wichtig die Crenothrix-Bakterien im der Eawag die Auswirkungen von Mikroverunreinigungen nen, welche Wirkungen Mikroverunreinigungen ha-
auf aquatische Ökosysteme.
see besser quantifizieren zu können, haben die ben. Weiter wird analysiert, ob verschiedene Arten
Kohlenstoff-Kreislauf sind.»
Forschenden Methanmoleküle mit schweren 13C- von Mikroverunreinigungen unterschiedliche Effek-
Carsten Schubert, Abteilung Oberflächengewässer
Atomen markiert. Nehmen Bakterien diese gekenn- Mikroverunreinigungen sind organische und anor- te haben. Ziel ist, Aussagen machen zu können, die
zeichneten Moleküle auf, können sie anschliessend ganische chemische Schadstoffe in sehr geringen nicht auf einzelne Standorte beschränkt sind.
gezielt sichtbar gemacht werden. Dass die Wissen- wie wichtig die Crenothrix-Bakterien im Kohlen- Konzentrationen. Sie können aus Kosmetika, Bau-
schaftlerinnen und Wissenschaftler dabei neben stoff-Kreislauf sind.» Bisher waren Crenothrix-Bak- stoffen, Arzneimitteln oder Pestiziden stammen und Einfluss auf aquatische Lebensräume
den erwarteten kleinen, runden auch lange, faden- terien vor allem aus Trinkwassersystemen bekannt. gelangen über die Kanalisation oder aus Landwirt- Erste Resultate zeigen, dass eine erhöhte Konzen-
förmige Crenothrix-Bakterien voll mit den markier- Dort sind die Bakterien oft sehr lästig, denn sie kön- schafts- oder Verkehrsflächen in die Gewässer. Die tration von Mikroverunreinigungen Fliessgewässer-
ten 13C-Atomen fanden, hat sie sehr überrascht: Sie nen sich stark vermehren und Rohre, Sandfilter oder Effekte von Mikroverunreinigungen auf einzelne Or- Ökosysteme beeinflussen. Mikroverunreinigungen
hätten nicht einmal gewusst, dass diese Bakterien Siebe verstopfen. Nach den Ergebnissen der bei- ganismen sind bereits umfassend erforscht. Um ihre können zum Beispiel die Photosynthese hemmen
in der Natur so häufig seien. Auch Carsten Schu- den Mittellandseen haben die Forschenden nun be- Auswirkungen auf ganze aquatische Ökosysteme zu oder dazu führen, dass bei Bachforellen Gene akti-
bert von der Abteilung Oberflächengewässer, der gonnen, die Bedeutung der Crenothrix-Bakterien für untersuchen, startete 2013 das interdisziplinäre For- viert werden, die sie für die Entgiftung des Orga-
als Spezialist für den bakteriellen Methanabbau gilt, die natürliche Elimination von Methan genauer zu schungsprojekt Ecoimpact. Umgesetzt wird es von nismus brauchen. Bei Wasserlebewesen lösen Mikro-
ist erstaunt: «Wir haben wohl völlig unterschätzt, untersuchen. einem Team der Eawag gemeinsam mit Forschen- verunreinigungen also Stress aus, was wiederum bio-
den des Oekotoxzentrums Eawag-EPFL. Partner aus logische Antworten hervorruft. Die Studie zeigt auch,
Kanada, Deutschland, England und den Niederlanden dass die Aufrüstung der ersten Kläranlagen bereits
unterstützen das Projekt. wirkt und zum Beispiel die erhöhte Aktivität von
Entgiftungsgenen bei Bachforellen verschwand.
Bakterien mischen Seewasser Flusswasser + Abwasser
Helmut Bürgmann, Eawag
von Auslauf Kläranlage
Abwasserprobe von
Mikroorganismen, die das Wasser in einem See durchmischen? Nicht möglich,
Auslauf Kläranlage Flusswasser + Chemie Cocktail
sagten bisher alle Studien. Die winzigen Wirbel, welche die Bakterien durch
ihre Schwimmbewegungen verursachen, seien viel zu schwach. Doch eine
neue Studie unter der Leitung der Eawag zeigt, dass Bakterien sehr wohl grös- Das Versuchssystem «Maiandros» mit
sere Wassermassen bewegen können: Befinden sich auf kleinem Raum sehr Durchflussrinnen: Verschiedene Organis-
mengruppen werden damit unterschied-
viele Mikroorganismen, die schwerer sind als Wasser, steigt die Dichte des
lich zusammengesetztem Abwasser
Wassers an und dieses sinkt samt den Organismen ab. Nachweisen konnten Flusswasser ausgesetzt (vgl. auch auf S. 8).
die Forschenden diese indirekte Wasserbewegung im Cadagno-See im Tessin.
In 11 bis 13 Metern Tiefe zählten sie pro Milliliter Wasser über 10 000 Bakterien
der Art Chromatium okenii – das sind über 10 Milliarden pro Kubikmeter – die
sich mit dem Wasser absinken lassen und dann aktiv wieder in Richtung Licht
schwimmen. Diese sogenannte Biokonvektion hält die Durchmischung in Gang
Pe
t er
und sorgt für eine homogene Schicht. Vermutlich ist sie wichtig für die Ökolo-
Pe
nick
a,
gie von Seen und Ozeanen. Tobias Sommer, Erstautor der Studie, geht davon
Ea
Im Cadagno-See konnten Forschende erstmals Biokonvek-
w
ag
tion unter natürlichen Bedingungen nachweisen. aus, dass die Rolle der Biokonvektion bisher unterschätzt wurde.Aldo Todaro, Eawag
18 19
Lehren
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Eawag
tragen wesentlich zur Ausbildung in den Umweltsystem-
und Umweltingenieurwissenschaften bei. Sie unterrichteten
2017 an der ETH Zürich und der ETH Lausanne insgesamt
über 3000 Lektionen. Weitere 1300 Unterrichtsstunden an
anderen Hochschulen (vor allem kantonalen Universitäten)
kamen dazu. Abgesehen von den beiden ETHs haben Eawag-
Forschende Professuren an den Universitäten von Bern
(Aquatische Ökologie und Sozialwissenschaften), Neuenburg
(Hydrogeologie) und Zürich (Biodiversität, Umweltchemie und
Umweltpsychologie) inne.
Zusammen mit der ETH Lausanne bietet die Eawag frei
zugängliche Onlinekurse zur Siedlungshygiene, Abwasser- und
Abfallbehandlung in Entwicklungsländern an. Daran haben in
den letzten drei Jahren über 50 0 00 Personen aus 176 Ländern
teilgenommen. Ein weiteres Standbein in der Lehre sind die
international ausgerichteten Summerschools. 2017 führte die
Eawag zum neunten Mal einen Kurs über Umweltsystemanalyse
durch. Zudem beteiligte sie sich an einer Summerschool der
ETH Zürich und der ETH Lausanne zu Transportprozessen in
Wassereinzugsgebieten.
Mit Praxiskursen trägt die Eawag zur Weiterbildung von
Fachleuten bei und pflegt mit diesen den Wissensaustausch.
2017 organisierte sie teilweise zusammen mit Branchen-
verbänden oder Fachhochschulen 13 Kurse, unter anderem
zu Nutzungskonflikten zwischen Grundwasser-gewinnung und
Landwirtschaft, Heizen und Kühlen mithilfe von Gewässern,
Synergien zwischen Wasserbau und Ökologie oder zur
Revitalisierungsplanung für Seeufer.
Doktorierende und Studierende
Ausland 7,9 %
Ausland 17,3 %
Andere Unis 4,3 % FH 3,5 %
Uni BE 7,9 %
Andere Unis 1,7 %
Doktorierende Studierende
Uni ZH 7,1%
140 173
EPFL 5,7 % Uni BE 15,6 %
ETHZ 67,1 % Uni ZH 7,5 % ETHZ 49,7 %
EPFL 4,7 %
Fabian Suter und Philippe Reymond bei den Aufzeichnungen eines Lehrvideos für einen
Massive Open Online Course (Mooc). Insgesamt vier Moocs bietet die Eawag zusammen
mit der ETH Lausanne zum Thema Sanitation, Water and Solid Waste for Development an
2017 betreuten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Eawag
– weltweit haben schon über 50 000 Personen einen dieser Kurse absolviert (vgl. S. 21). 140 Doktorierende sowie insgesamt 173 Bachelor- und Masterstudierende
verschiedener Hochschulen.20
LEHREN 21
Neuer Onlinekurs zu
Peter Penicka, Eawag
wickeln und auszuwählen. Denn Sanitärlösungen sind
anfällig für Fehler, wenn sie nicht sorgfältig geplant wer-
Fäkalschlamm-Management
den und gleichzeitig massgeschneiderte institutionelle,
organisatorische und finanzielle Regelungen getroffen
Was ist Fäkalschlamm? Diese Frage bildet den Einstieg werden. Der Mooc schliesst mit einem Blick auf die ak-
zum Massive Open Online Course (Mooc) «Introduc- tuelle Forschung und technologische Innovationen und
tion to Faecal Sludge Management», den die Eawag gibt so einen Überblick über die neusten Optionen.
gemeinsam mit der ETH Lausanne anbietet. Der rund
fünf Wochen dauernde Kurs vermittelt die Grundlagen Der Kurs gehört zur Mooc-Serie «Sanitation, Water
eines nachhaltigen Managements von Fäkalschlamm and Solid Waste for Development». Seit 2014 haben
in Städten. Die Kursunterlagen in Form von Videos und über 50 000 Personen aus mehr als 170 Ländern an
Textmaterial sind online verfügbar und vermitteln einen den vier Kursen teilgenommen. Videos, ergänzende
umfassenden Überblick über das Thema. Teilnehmerin- Texte sowie Quizze und Prüfungen sind kostenlos
nen und Teilnehmer werden in Konstruktionsgrundlagen online verfügbar. Nur, wer ein Kurszertifikat möchte,
eingeführt und lernen, passende Technologien zu ent- zahlt dafür eine Gebühr von knapp 50 Dollar.
300
Ozeanien
Asien 250
Südamerika
200
Nordamerika
Eva Reinhard, stellvertretende Direktorin des Bundesamtes für Landwirtschaft, legte in ihrem Referat die Bestrebungen der
neuen Agrarpolitik ab 2022 dar. 150
100
Europa
50
Afrika
Coursera
Eawag-Infotag zu Landwirt- wirtschaft, betonte, dass Gewässerschutz die ganze Be- 0
18–24 25–34 35–44 45–54 55–64 65+
schaft und Gewässer völkerung betrifft. Zwar können zum Beispiel Roboter
eingesetzt werden, die im Feld nur dort Pflanzenschutz-
Absolventinnen und Absolventen des Mooc «Introduction to Faecal Sludge Management» nach Kontinent sowie
mittel spritzen, wo dies wirklich nötig ist. «Solche Innova- nach Alter und Geschlecht. Vor allem junge Menschen und solche aus Afrika und Asien nahmen an diesem Kurs teil.
Am 5. September 2017 fand der Eawag-Infotag zum tionen können aber nicht alle Zielkonflikte lösen», sagte
Thema «Landwirtschaft und Gewässer – Lösungsansät- Stamm. «Konsumentinnen und Konsumenten müssen
ze für aktuelle Herausforderungen» statt. Nur mit na- wohl ihre Ansprüche an die Lebensmittel anpassen.»
turnahen Gewässerräumen können Ökosysteme ihre
Leistungen erbringen, zum Beispiel für eine gute Was- Ressourcen effizienter einsetzen
serqualität. Doch viele Tümpel sind trockengelegt, Bä- Auch die Massnahmen des Aktionsplans Pflanzen-
che eingedolt und mit Düngern und Pestiziden belastet. schutzmittel sollen zu einer besseren Gewässerquali-
Über Jahrzehnte wurden Fliessgewässer verbaut, Tüm- tät beitragen. Die wichtigsten Pfeiler des Aktionsplans
pel und Teiche verschwanden fast ganz aus dem Land- wollen den Eintrag von Chemikalien in die Gewässer re-
schaftsbild. «Ein riesiger Verlust für die Biodiversität. duzieren und gleichzeitig den Schutz der Kulturen sicher-
Mooc zu Wasser in der Schweiz
Universität Zürich
Teiche müssen besser geschützt werden», betonte Beat stellen. Christian Leu, Chef der Sektion Wasserqualität
Oertli von der Fachhochschule Westschweiz in Genf. beim Bafu, setzt grosse Hoffnung in den Aktionsplan. Wasser ist allgegenwärtig – in einem neuen Mooc zur
«Für eine erfolgreiche Umsetzung müssen sich alle Ak- Wasserwirtschaft in der Schweiz lernen Interessierte, wie
Aufgabe für alle teure gemeinsam und stark engagieren, und es braucht das Wasser unser Leben, die Gesellschaft, Landschaft
Angesichts des sich ändernden Klimas und der wach- eine detaillierte Erfolgskontrolle», betonte er. Für Eva und Wirtschaft der Schweiz prägt. Der Kurs richtet sich an
senden Bevölkerung wird der Konflikt zwischen Ge- Reinhard, stellvertretende Direktorin des Bundesam- ein breites Publikum und dauert etwa sieben Wochen.
wässerschutz und Landwirtschaft immer grösser. Der tes für Landwirtschaft, braucht es in der Landwirtschaft Die einwöchigen Module nehmen je etwa eine bis drei
Eawag-Infotag mit 300 Teilnehmenden aus Wissen- eine sehr hohe Ressourceneffizienz. Diese müsse mit Stunden in Anspruch. Angeboten wird der Kurs von der
schaft, Verwaltung und Politik zeigte, dass ein sachlicher Innovationskraft, unternehmerischem Denken und Wis- Abteilung Hydrologie und Klima des Geographischen Insti-
Dialog, klare Ziele und ein Strauss verschiedener Mass- sen über Ökosystemleistungen erreicht werden. Auch tuts der Universität Zürich. In den online verfügbaren Kurz-
nahmen zur Lösung dieses Konflikts beitragen können. neue Anreizsysteme, Technologien und die Möglichkei- Eawag-Wasserexperten dozieren in neuem Onlinekurs. Im Bild: Oeschinensee
filmen und Vorträgen dozieren mit Christian Stamm und
Christian Stamm, Eawag-Experte für Wasser und Land- ten der Digitalisierung sollen dazu beitragen. im Berner Oberland Alfred Johny Wüest auch Experten der Eawag.22
LEHREN 23
Big Data in der sind auch bei starken Niederschlägen leer, andere wer- «Es war eine Es war eine sehr spannende, intensive und etwas verrückte
den überflutet. Wenn das bestehende Netz effizient ge- Zeit, denn gleichzeitig kam meine zweite Tochter zur Welt.»
Siedlungswasserwirtschaft sehr spannende,
managt und kontrolliert werden könnte, muss nicht das
ganze Leitungssystem ausgebaut oder ersetzt werden. intensive und etwas Besmer schätzte sehr, dass er für die Dissertation so viel im
Wo liegt die Zukunft der Siedlungswasserwirtschaft? Ist ein neues Rohrnetz wirklich nötig, ermöglichen ge- verrückte Zeit.» Feld unterwegs war. «Ich brauche bei meiner Arbeit eine Ver-
Wie kann die Möglichkeit, grosse Datenmengen zu naue Daten und Informationen eine detaillierte Situati- Michael Besmer, Eawag-Alumnus knüpfung zur Praxis.» So war Besmer mit zwei Realitäten
sammeln und auszuwerten, die Siedlungswasser- onsanalyse und ökonomischere Lösungen. Auf dieser konfrontiert: Die Brunnenmeister vor Ort begegneten ihm
wirtschaft verändern? Sieben Doktorandinnen und Grundlage lässt sich ein Abwassersystem planen, das zu Beginn mit Skepsis, die wissenschaftliche Gemeinschaft
Doktoranden der Eawag haben sich in eine Berghütte genau den Bedürfnissen entspricht. Michael Besmer entwickelte im Rahmen seiner Doktorarbeit rannte der Gruppe die Türe ein. Trotz des ganzen Trubels war
zurückgezogen und sich gemeinsam diesen Fragen einen Online-Durchflusszytometer zur automatischen Über- Besmer die Zeit mit seiner Familie immer sehr wichtig. «Ich
gewidmet. Die Gruppe profitierte davon, dass jede Ähnlich sieht es bei der Regenwasserbewirtschaf- wachung der bakteriologischen Wasserqualität. Jetzt ist der konnte meine Masterarbeit und Dissertation zeitlich flexibel
und jeder seinen ganz eigenen wissenschaftlichen tung aus: Wird in wasserarmen Regionen Regenwas- Eawag-Alumnus Jungunternehmer und leitet den Eawag- erarbeiten», erzählt er. «Frederik, meinen Betreuer, konnte ich
Hintergrund in die Diskussion einbringen konnte. Das ser gezielt gesammelt und wiederverwendet, spart Spin-off «Oncyt» mit meiner Leidenschaft von dieser Lösung überzeugen.» Für
Resultat ist eine Fachpublikation in «Environmental das viel Geld. Dazu muss bekannt sein, wo, wann, die Eawag ist er voll des Lobes: «Es ist ein guter Ort, um zu
Science and Technology», in der die jungen Forsche- wie viel Wasser anfällt. Wird auch die Wasserquali- Es war der Zufall, der Michael Besmer an die Eawag brachte: forschen und gute Resultate zu erzielen.» Neben der guten In-
rinnen und Forscher ihr Wissen zusammenbringen. tät an verschiedenen Standorten erfasst, können gar «Frederik Hammes, Gruppenleiter der Trinkwassermikrobio- frastruktur hebt er das Betriebsklima hervor: «Man kann sich
Epidemien verhindert werden. logie, betreute eine kleine Literaturarbeit in meinem Studi- auch spontan mit einer Frage an jemanden wenden.»
Effiziente Steuerung statt neuer Leitungen um», erzählt er. Die Zusammenarbeit mit Hammes empfand
In verschiedenen Beispielen zeigen die Forschenden Wer kontrolliert die Daten? Besmer als so spannend, dass er auch seine Masterarbeit bei Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis
Vorteile von Datenanalysen in der Siedlungswasserwirt- Das Sammeln von Daten birgt auch Risiken – dessen ihm machen wollte. Die Arbeit wurde ausgezeichnet, Ham- Für seine Doktorarbeit erhielt Michael Besmer 2017 den
schaft auf. Vieles davon ist schon heute möglich oder ist sich das Team bewusst. Reinigt zum Beispiel eine mes schlug Besmer vor, als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis für hervorragende Dissertati-
wird dank moderner Sensortechnik, Datenübertragung Kleinkläranlage das Abwasser von nur einem einzi- Projekt «Regionale Wasserversorgung Baselland 21» den Teil onen der ETH Zürich auf dem Gebiet von Gewässerschutz und
und -verarbeitung bald möglich sein. Unsere Siedlun- gen Haushalt, lassen die zu dieser Anlage gesam- Mikrobiologie zu bearbeiteten. Was als Postdoc-Stelle vorge- Gewässerkunde. Trotz all seiner Erfolge bleibt er bescheiden:
gen wachsen, parallel dazu steigen auch die Herausfor- melten Daten verschiedenste Rückschlüsse auf das sehen war, wandelten sie kurzerhand in ein Doktorat um. «Natürlich nehme ich die Auszeichnung sehr gerne entgegen.
derungen für die Bewirtschaftung des Abwassers. Mit Leben der Benutzer zu: Wer ist wann da, was ma- Doch es ist alles auch etwas verrückt. Neben viel Arbeit hatte
modernen Möglichkeiten der Datenanalyse können die chen die Bewohner, welche Medikamente nehmen «Neben viel Arbeit hatte ich ich auch einfach Glück und traf im Laufe der Zeit immer wie-
Prozesse im Leitungssystem im Detail untersucht wer- sie ein und so weiter. Die Doktorierenden weisen da- der die richtigen Menschen.»
auch einfach Glück und traf im
den. Dabei zeigt sich zum Beispiel, dass heutige Kana- rauf hin, dass solche Fragen sorgfältig beantwortet
lisationen nicht effizient genutzt werden: Einige Rohre werden müssen. Laufe der Zeit immer wieder die Inzwischen ist der Umweltnaturwissenschaftler auch Jungun-
richtigen Menschen.» ternehmer. Mit dem Eawag-Spin-off Oncyt bringt er die Inno-
Eawag
vation aus seiner Dissertation auf den Markt. Auch bei diesem
Besmers Aufgabe war, kurzzeitige Änderungen der Bakte- Schritt konnte er auf die Unterstützung der Eawag zählen.
rienkonzentration im Wasser zu messen. Im Karstgebiet des
Peter Penicka, Eawag
Baselbiets gelangt Oberflächenwasser bei Regenfällen
innert Stunden zur Quelle. Durch die geringe Filterwirkung
ist das Quellwasser anfällig für Verschmutzungen. Gängige
Methoden können solche kurzzeitigen Veränderungen nicht
sichtbar machen.
Gemeinsam mit einem befreundeten Ingenieur versuchte das
Team um Hammes und Besmer, ein Robotersystem zu bauen,
das mit Durchflusszytometrie automatisierte Messungen mit
hoher zeitlicher Auflösung ermöglicht. Der Versuch klappte:
«Die Methode liefert schnell und einfach sehr genaue Resul-
tate. Nach einem halben Jahr hatten wir zwei Datensätze und
den Proof of Principle.» 2014 wurde eine Publikation dazu
veröffentlicht. Danach sammelte Besmer Daten in Quell- und
Grundwasser und in Wasseraufbereitungsanlagen und ent-
deckte viele Dynamiken, die vorher nicht messbar waren.
Er ist noch heute fasziniert: «Wir haben überall etwas Spannen-
des gefunden und konnten das in hoher Kadenz in internatio-
nale Publikationen und Berichte umsetzen. Von so viel Erfolg
Zurückgezogen in den Bergen arbeiteten Doktorandinnen und Doktoranden an einer Publikation zur Siedlungswasserwirtschaft. wagt man zu Beginn einer Dissertation nicht zu träumen.Simon Dicht, Eawag
24 25
Beraten
Die Eawag betreibt verschiedene Kompetenzzentren, die
den Austausch zwischen den Forschungsdisziplinen und
der Praxis fördern und gemeinsame Projekte initiieren.
Zentrale Partner sind der Schweizerische Verein des Gas-
und Wasserfaches und der Verband Schweizer Abwasser-
und Gewässerschutzfachleute (VSA). Die Plattform
Verfahrenstechnik Mikroverunreinigungen und die Plattform
Wasserqualität sind Kooperationen zwischen dem VSA, dem
Bundesamt für Umwelt (Bafu) und der Eawag. Sie unterhalten
Datenbanken mit Hintergrundinformationen und beraten
Gemeinden, Kantone und Private.
Im Programm Fliessgewässer Schweiz erarbeitet die
Eawag zusammen mit dem Bafu und Partnern aus Praxis
und Wissenschaft Leitlinien für die Wirkungskontrolle von
Gewässerrevitalisierungen und Wasserkraftsanierungen.
Eine breite nationale Zusammenarbeit besteht auch
bei der Biodiversität und der Erfassung und Bewertung
von Pestizideinträgen in Fliessgewässer. Letzteres
erfolgt im Rahmen der nationalen Beobachtung der
Oberflächengewässerqualität. Im Auftrag des Bundesamts für
Gesundheit überwacht die Eawag mit ihrem Gamma-Labor
kontinuierlich die Radioaktivität in aquatischen Systemen.
Das Oekotoxzentrum Eawag-EPFL hat 2017 die
Festlegung risikobasierter Anforderungswerte für
gewässerrelevante Biozide, Pflanzenschutzmittel und
weitere Mikroverunreinigungen abgeschlossen. Nach
dem Vernehmlassungsverfahren sollen die Werte als
numerische Anforderungen in die Schweizerische
Gewässerschutzverordnung eingehen.
Beratungsmandate
Andere 7,8%
Bund 9,8%
Wissenschaft 2%
International 24%
NGOs 19,6%
Total Total
51 51
Privatwirtschaft 17,7% Kantone und Schweiz 76%
Gemeinden 43,1%
Überflutungsexperiment der Abteilung Siedlungswasserwirtschaft auf einem Übungsgelände der Schweizer
Armee. Mit den gewonnenen Daten entwickeln die Forschenden Algorithmen, um aus Videoaufnahmen und
Fotos Wasserstände und Fliessgeschwindigkeit zu berechnen. Solche Daten sind notwendig, um regenbedingte
Einen Grossteil der Beratungsmandate der Eawag machen Kooperationen
Überschwemmungen in städtischen Gebieten zu modellieren (vgl. S. 29).
mit Kantonen und Gemeinden aus.26
BERATEN 27
Der tödlichen Fischkrankheit men und Schleimhäute der Fische, wo die Krankheit Der ökologische Nutzen von Geschiebedynamik wichtig
ausbricht, bevor sie die Nieren befällt. Mutierte Sporen Laut den Forschenden ermöglichen solche Umleitun-
PKD auf der Spur Sediment-Bypässen
wandern über den Harn der Fische wieder ins Wasser gen eine natürlichere Fliess- und Geschiebedynamik,
und infizieren erneut Kolonien von Moostierchen. Der die bei regulierten Gewässern sonst fehlt. Für das
Süsswasserfische in der Schweiz, aber auch in ganz Eu- Erreger führt erst bei erhöhten Temperaturen zu Symp- Geschiebeablagerungen in Stauseen können deren Funktionieren der Flussökosysteme sind periodische
ropa und den USA sind vom Parasiten bedroht, der die tomen. Bleiben die Wassertemperaturen mehrere Wo- Volumen über die Jahre massiv reduzieren. In ver- Hochwasserspitzen und die damit verbundenen Um-
Nierenkrankheit PKD (Proliferative Kidney Disease) ver- chen lang über 15 Grad Celsius, endet die Krankheit für schiedenen Stauseen sind deshalb Umleitstollen in wälzungen essenziell. Sie treiben biotische und abioti-
ursacht. Sie ist hochansteckend und kann ganze Fisch- die Fische tödlich. Infizierte Tiere, die überleben, kön- Betrieb, die bei Hochwasser angeschwemmtes Ge- sche Prozesse an und sind wichtig für die Lebenszyklen
populationen auslöschen. In der Schweiz sind vor allem nen noch mehrere Sommer lang Sporen ausscheiden. steinsmaterial um die Staumauer herum in die nach- bestimmter Wasserorganismen.
Forellen und Saiblinge betroffen. PKD gilt als einer der Das macht das Verständnis und die Modellierung der folgende Restwasserstrecke leiten. Biologen der
Hauptgründe für den Rückgang der Fischbestände in Krankheit noch komplexer. Eawag und der Zürcher Hochschule für Angewand- Mit Sediment-Bypässen liessen sich betriebliche und
den letzten Jahrzehnten. te Wissenschaften haben am Solis-Stausee (GR) ge- ökologische Ansprüche gut verbinden, so die Wissen-
zeigt, dass sich solche Bypässe auch positiv auf die schaftler. Entscheidend sei allerdings, dass man an die
Modell sagt Krankheitsausbrüche voraus ökologischen Bedingungen der unterhalb der Stau- natürlichen Begebenheiten angepasste Abflussober-
Forschende der Eawag haben zusammen mit Kolle- mauer gelegenen Flussabschnitte auswirken. grenzen festlege, um dauerhafte Schäden an den Fluss-
gen der ETH Zürich und Lausanne und des Zentrums ökosystemen zu verhindern.
für Fisch- und Wildtiermedizin der Universität Bern drei
Für das Funktionieren der Flussökosysteme
ewz-Medienarchiv, Matthias Kunfermann
Jahre lang den Fluss Wigger in den Kantonen Luzern
und Aargau untersucht. Anhand der gesammelten Da- sind periodische Hochwasserspitzen und die
ten haben sie ein mathematisches Modell entwickelt,
um die Verbreitung des Parasiten zu modellieren und
damit verbundenen Umwälzungen essenziell.
Ausbrüche vorherzusagen. Das Projekt, das eine Pro-
blemstellung aus der Praxis behandelt, lieferte auch
relevante Erkenntnisse für die Wissenschaft. Die Re-
sultate wurden im Journal «PNAS» veröffentlicht.
Komplexer Lebenszyklus
Prävalenz
Für ihr epidemiologisches Modell mussten die Wis-
Ein 2012 in Betrieb genommener Umleitstollen bei Tie-
senschaftler den komplizierten Lebenszyklus des Pa- 0 0.5 >1 0 0.5 1 fencastel (GR) sorgt dafür, dass das Geschiebe bei Hoch-
rasiten berücksichtigen: Zunächst befällt der Erreger wasser flussabwärts transportiert wird und sich nicht im
Solis-Stausee ablagert.
Moostierchen (Bryozoa), die an Steinen im Flussbett Ergebnisse aus dem Model an der Wigger. Links: Vorhergesagte Dichte des Parasiten;
haften. Sporen des Parasiten gelangen dann in Kie- Rechts: Vorhergesagter Befall von Jungfischen (Jährlingen) Ende Sommer 2016.
Hohe Zahlungsbereitschaft für
mehr Wasserkraft statt Kernenergie
Schweizerinnen und Schweizer tragen die Energiestrategie 2050
des Bundes mit, wie eine repräsentative Befragung ergab, die
Temperatursturz im Genfersee
meteolakes.ch, OpenStreetMap, Mapbox
Umweltökonomen der Eawag durchgeführt haben. 78 Prozent
Ende Juni 2017 ist die Temperatur im südwestlichen Teil des Genfer- der Befragten befürworten einen Ausstieg aus der Kernener-
sees innerhalb von 48 Stunden von 23 auf 8 Grad abgesackt. Schuld gie und wären bereit, durchschnittlich mindestens 160 Franken
daran war ein konstanter Wind aus Südwest, der die oberste, aufge- oder rund ein Fünftel mehr pro Haushalt und Jahr für den Strom
wärmte Wasserschicht nach Nordosten geschoben hatte. Darunter zu bezahlen. Zusätzlich zu diesen Mehrkosten würden sie 180
floss kaltes Wasser aus der Tiefe nach – das Phänomen ist als «Upwel- Franken mehr für den Ausbau der Wasserkraft berappen. Dabei
ling» bekannt. Das von Eawag und ETH Lausanne betriebene Seephy- wird der Ausbau bestehender Kraftwerke Neubauten vorgezo-
sik-Labor in Lausanne hatte das kühle Ereignis mit einem 3D-Modell gen, da dies mit einer geringeren Umweltbelastung einhergeht.
vorausgesagt. Es nutzt aktuelle und prognostizierte Wetterdaten sowie Aufgrund dieser Ergebnisse sehen die Forschenden für die Was-
Joujou, Pixelio.de
hydrologische und Satellitendaten, um Seewassertemperaturen dar- serkraft auch zukünftig ein wirtschaftliches Potenzial, obwohl sie
zustellen. Das im Internet öffentlich zugängliche Modell kann drei bis im teilliberalisierten Schweizer Strommarkt momentan einen
Temperatur an der Oberfläche des Genfersees am 1.7.2017: Wäh-
fünf Tage in die Zukunft blicken und ist nebst dem Genfersee auch für schweren Stand hat.
rend in Genf und am Südwestufer bis Nyon unter 10 Grad gemes-
sen wurden, konnte in Évian bei 22 bis 23 Grad gebadet werden. den Bieler- und den Greifensee verfügbar: www.meteolakes.ch Staudamm am Lago di Luzzone.Sie können auch lesen
