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Starkregenbedingte Schadstoffbelastung in Städten erkennen und gezielt reduzieren mit CleanCityCover der TU Berlin

Starkregenbedingte Schadstoffbelastung in Städten erkennen und gezielt reduzieren mit CleanCityCover der TU Berlin

Starkregen als Ursache für Schadstoffeinträge in Gewässer – Analysewerkzeug der TU Berlin identifiziert Belastungsschwerpunkte

Das interaktive Webtool CleanCityCover ermöglicht es Kommunen, Flächen mit hohem Schadstoffeintrag durch Oberflächenabfluss bei Starkregen zu erkennen und Gebiete mit vergleichsweise sauberem Wasser zu identifizieren, das für eine Wiederverwendung geeignet sein könnte.

Unterschiedliche Abflussqualitäten urbaner Flächen

Städtische Flächen wie Straßen, Plätze, Grünanlagen oder Dachflächen reagieren bei Starkregenereignissen unterschiedlich. Während einige Flächen Schadstoffe wie Reifenabrieb, Ölreste oder Schwermetalle in die Kanalisation und letztlich in Gewässer eintragen, liefern andere Bereiche überwiegend sauberes Regenwasser. Das an der Technischen Universität Berlin entwickelte Tool CleanCityCover wurde im Rahmen des EU-Horizon-Projekts WATERUN geschaffen, um Kommunen bei der Identifikation von Hotspots diffuser Verschmutzungen zu unterstützen und die Planung städtischer Wasserwirtschaft zu optimieren. WATERUN arbeitet mit 14 europäischen Partnern an innovativen Ansätzen für eine wassersensible Stadtentwicklung.

Diffuse Verschmutzung als zentrale Belastung urbaner Gewässer

Diffuse Schadstoffeinträge stellen eine wesentliche Belastung für städtische Oberflächengewässer dar und verschlechtern den ökologischen Zustand von Flüssen, Seen und Grundwasser europaweit. Starkregen führt dazu, dass Schadstoffe von versiegelten Flächen abgeschwemmt und über Regenwasserentwässerungssysteme in Gewässer gelangen. Zu den Schadstoffen zählen unter anderem Mikroplastik aus Reifenabrieb, Schwermetalle von Metalldächern, Ölrückstände aus dem Straßenverkehr sowie verschiedene organische Stoffe. Angesichts der zunehmenden Häufigkeit von Starkregenereignissen infolge des Klimawandels gewinnt die Frage an Bedeutung, welche Flächen welche Schadstoffe freisetzen und wo Rückhalt, Reinigung oder Wiederverwendung von Regenwasser besonders effektiv sind.

Funktionsweise und Einsatz des CleanCityCover-Tools

Das Tool wurde von der Doktorandin Boney Joseph, Prof. Eva Paton und der Gastwissenschaftlerin Dr. Nasrin Haacke am Fachgebiet Ökohydrologie der TU Berlin entwickelt und für mehrere europäische Städte angepasst. CleanCityCover bewertet städtische Flächen hinsichtlich ihres Potenzials, Schadstoffe über Oberflächenabfluss einzutragen, und ermöglicht so die Identifikation kritischer Quellen diffuser Verschmutzung. Gleichzeitig werden Bereiche mit vergleichsweise sauberem Abfluss ausgewiesen, die sich für die Regenwassernutzung eignen könnten. Ein integriertes Ranking der Schadstoffquellen unterstützt die Planung von blau-grüner Infrastruktur auf verschiedenen räumlichen Ebenen.

Prof. Eva Paton erläutert: „Ziel war es, ein praxisorientiertes und übertragbares Werkzeug zu schaffen, das Kommunen, Umweltbehörden, Wasserversorgern und Entwässerungsunternehmen hilft, diffuse Verschmutzung besser zu verstehen und gezielte Maßnahmen zu planen.“

Anwendung in europäischen Städten

Im Rahmen des WATERUN-Projekts wurde CleanCityCover für die Städte Aarhus (Dänemark), Santiago de Compostela (Spanien) und Berlin parametriert und eingesetzt. Das Tool berücksichtigt derzeit drei Arten von Verschmutzungen: atmosphärische Ablagerungen, verkehrsbedingte Schadstoffe in Abhängigkeit von der Verkehrsintensität sowie Schwermetalle von Metalldächern. In allen drei Städten konnten mit CleanCityCover urbane Verschmutzungsschwerpunkte identifiziert werden, die als Grundlage für die Planung blau-grüner Infrastruktur dienen.

Vergleichende Untersuchungen und Bedeutung von Compound-Ereignissen

Vorstudien analysierten den urbanen Oberflächenabfluss in zehn mitteleuropäischen Städten von Südfrankreich bis Dänemark und zeigten ein vergleichbares Abflussverhalten hinsichtlich der Größe und Saisonalität von Ereignissen. In Städten wie Berlin und Essen traten häufiger kurze, aber intensive Abflussereignisse auf. Eine aktuelle Big-Data-Analyse für Berlin belegt, dass nicht ausschließlich extreme Starkregen die Wasserqualität beeinträchtigen, sondern auch schwächere Regenfälle nach längeren Trockenperioden („Compound-Ereignisse“) eine bedeutende Rolle spielen. Diese Erkenntnis wurde in die Modellierung von CleanCityCover integriert.

Erfassung und Bewertung von Ölverschmutzungen im urbanen Raum

Eine ergänzende Studie der Studentin Luz von der Groeben untersuchte die Verbreitung diffuser Ölverschmutzungen in Berlin. Dazu wurden Einsatzdaten der Feuerwehr analysiert und Ölflecken auf Straßen und Parkplätzen erfasst. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Verbreitung solcher Schadstoffe, die sowohl den Straßenbelag schädigen als auch negative Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme haben können. Die Studie unterstreicht den Bedarf an verbesserten Erfassungs- und Minderungsstrategien für Ölverschmutzungen im urbanen Raum.

Unterstützung der nachhaltigen Wasserwirtschaft und Klimaanpassung

Für die Anpassung an den Klimawandel und eine nachhaltige Bewirtschaftung von Regenwasser sind präzise räumliche Informationen unerlässlich. In Berlin gewinnt dies vor dem Hintergrund des Berliner Klimaanpassungsgesetzes (KAnGBln) an Bedeutung, das Maßnahmen zum Schutz vor Hitze, Dürre und Starkregen sowie zur Förderung von Stadtgrün und Regenwassernutzung vorsieht. CleanCityCover trägt dazu bei, stark belastete Gebiete ebenso sichtbar zu machen wie Flächen mit geringerer Schadstoffbelastung, und unterstützt so die fundierte Planung von blau-grüner Infrastruktur. Aufgrund seiner Übertragbarkeit kann das Tool in verschiedenen europäischen Städten zur Verbesserung der Wasserqualität und zur Stärkung der Klimaresilienz beitragen.

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