News

Zurück
Verleihung des Otto Jaag Gewässerschutzpreises 2022 an Wenzel Gruber durch ETH-Rektor Günther Dissertori (Foto: ETH, Nicola Pitaro)

Otto Jaag Preis für Wenzel Gruber und Urs Schönenberger

21. November 2022 | Andri Bryner

Die beiden Eawag Forscher Wenzel Gruber und Urs Schönenberger gewinnen für ihre Dissertationen den diesjährigen Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis. Die Emissionen des klimaschädlichen Lachgases aus Kläranlagen reduzieren und die Einschwemmung von Pestiziden aus Drainagesystemen verringern, sind die Themen.

In der biologischen Reinigungsstufe von Abwasserreinigungsanlagen (ARA), konkret bei der Stickstoffelimination, wird Lachgas (N2O) freigesetzt. Je nach Saison, Betriebsart und Qualität der Betriebsführung kann die Menge des entweichenden, klimaschädlichen Gases sehr stark variieren. Zudem zeigen erhöhte Lachgaswerte oft indirekt an, dass im gereinigten Abwasser zu viel Nitrit enthalten ist, ein Fischgift.
 

Verleihung des Otto Jaag Gewässerschutzpreises 2022 an Urs Schönenberger durch ETH-Rektor Günther Dissertori (Foto: ETH, Nicola Pitaro)
Verleihung des Otto Jaag Gewässerschutzpreises 2022 an Urs Schönenberger durch ETH-Rektor Günther Dissertori
(Foto: ETH, Nicola Pitaro).

N2O: Überwachung und Prozessverständnis wichtig

Eine gute Überwachung von Lachgas – technisch nicht trivial - und gesicherte Kenntnisse über die ablaufenden Prozesse sind also sehr wichtig, um ARAs optimal zu betreiben. Der Umweltingenieur Wenzel Gruber hat sich an der Eawag in mehreren Langzeitmesskampagnen intensiv mit diesen Fragen befasst und wird nun dafür mit dem Otto-Jaag-Gewässerschutzpreis ausgezeichnet. Betreut wurde die Dissertation unter anderem von Prof. Eberhard Morgenroth, Leiter der Ingenieurabteilung an der Eawag. Die Arbeit von Gruber hätte sowohl für die Forschung als auch für die Praxis grosse Bedeutung, sagt Morgenroth. Das reiche bis hin zu neuen Methoden, um die Lachgasemissionen in den Treibhausgasbilanzen der Schweiz oder anderer Länder präziser zu berücksichtigen. Ausserdem, so Morgenroth, bilde die Arbeit eine Grundlage, um die gesetzlich geforderte Erhöhung der Stickstoffelimination auf ARAs effizient hinzubekommen.

Preisträger Gruber freut sich über die Anerkennung seiner Arbeit, auch wenn die Preissumme mit 750 Franken sehr bescheiden ist. Er will künftig, anfänglich noch parallel zur Forschungsarbeit an der Eawag, in einer neu gegründeten Firma ARAs und Kantone in Sachen Lachgas beraten und Messkampagnen durchführen.
 

Der Eawag-Forscher Wenzel Gruber bei Wartungsarbeiten an der Messinstallation an der ARA Moossee Urtenenbach. (Bild: Andrin Moosmann, Eawag)
Der Eawag-Forscher Wenzel Gruber bei Wartungsarbeiten an der Messinstallation an der ARA Moossee Urtenenbach.
(Foto: Andrin Moosmann, Eawag)

Bisher nicht beachteter Weg für Pestizide

Auch die zweite prämierte Doktorarbeit kann für sich in Anspruch nehmen, grosse Bedeutung für die Praxis zu haben. Ihr Autor, der Umweltingenieur Urs Schönenberger, zeigt darin auf, wie «Kurzschlüsse», zum Beispiel Einlaufschächte, in landwirtschaftlichen Entwässerungssystemen dazu führen, dass ungewollt Pestizide in die Gewässer gelangen. Das ist ein Pfad, der in der bisherigen Diskussion zu Pestiziden kaum beachtet wurde. «Die Frage ist politisch und wissenschaftlich sehr relevant, da Pestizide zu den wichtigsten öko- und humantoxikologischen Problemstoffen gehören», sagt denn auch Prof. Max Maurer (ETH und Eawag), der Schönenbergers Dissertation mitbetreut hat. Der Forscher Schönenberger habe in seiner Arbeit Feld-, Modellierungs- und Laborarbeit mit teils originellen Ansätzen kombiniert und schliesslich quantitative Ergebnisse präsentiert, welche für die ganze Schweiz Bedeutung haben, sagt Maurer. Und die Arbeit zeigt nicht nur «Missstände» auf: Systematisch hat Schönenberger mögliche Gegenmassnahmen zusammengestellt – das sind wertvolle Grundlagen für die Praxis und für Policy Massnahmen.

Wir gratulieren beiden Preisträgern zur Auszeichnung, die am Samstag, 19. November 2022 anlässlich des ETH-Tags verliehen wurde.
 

Über solche Einlaufschächte gelangt Wasser vom Feld und vom Flurweg direkt ins nächste Gewässer – ein hydraulischer Kurzschluss. (Foto: Eawag, Urs Schönenberger)
Über solche Einlaufschächte gelangt Wasser vom Feld und vom Flurweg direkt ins nächste Gewässer – ein hydraulischer Kurzschluss.
(Foto: Eawag, Urs Schönenberger)


Titelbild: Verleihung des Otto Jaag Gewässerschutzpreises 2022 an Wenzel Gruber durch ETH-Rektor Günther Dissertori. (Foto: ETH, Nicola Pitaro)
 

Originalpublikationen

Extbase Variable Dump
array(2 items)
   publications => '24570,24685' (11 chars)
   libraryUrl => '' (0 chars)
Extbase Variable Dump
array(2 items)
   0 => Snowflake\Publications\Domain\Model\Publicationprototypepersistent entity (uid=24570, pid=124)
      originalId => protected24570 (integer)
      authors => protected'Gruber, W. J.' (23 chars)
      title => protected'Long-term N<sub>2</sub>O emission monitoring in biological wastewater treatm
         ent: methods, applications and relevance' (116 chars)
      journal => protected'' (0 chars)
      year => protected2021 (integer)
      volume => protected0 (integer)
      issue => protected'' (0 chars)
      startpage => protected'305&nbsp;p' (10 chars)
      otherpage => protected'' (0 chars)
      categories => protected'' (0 chars)
      description => protected'Nitrous oxide (N<sub>2</sub>O) emissions substantially contribute to global,
          environmental issues: climate change and stratospheric ozone depletion. Was
         tewater treatment plants (WWTPs) are potent point sources and significant co
         ntributors to anthropogenic N<sub>2</sub>O emissions. However, emissions are
          currently underestimated in most greenhouse gas inventories due to overly s
         implified emission processes of WWTPs in the IPCC guidelines. Key limitation
         s towards more realistic estimations are the low availability of representat
         ive monitoring campaigns and a limited understanding of N<sub>2</sub>O forma
         tion mechanism during biological nitrogen removal in WWTPs. In particular, N
         <sub>2</sub>O emission patterns assessed in long-term full-scale monitoring 
         campaigns have shown strong seasonal variations, highlighting the requiremen
         t for long-term monitoring campaigns as basis for representative emission fa
         ctor estimation. But underlying causes for the seasonal dynamics are unclear
         . Therefore, this thesis investigated (i) methods for long-term emission mon
         itoring and the assessment of representative emission factors (EFs), (ii) me
         thodologies for a more realistic estimation of countrywide N<sub>2</sub>O em
         issions and (iii) causes of the seasonal emission pattern to ultimately prop
         ose mitigation measures. [...]<br /><br />Lachgasemissionen (N<sub>2</sub>O)
          tragen substantiell zu bedeutenden, globalen Umweltproblemen bei: dem Klima
         wandel und der stratosphärischen Zerstörung von Ozon. Kläranlagen (ARAs) 
         sind relevante N<sub>2</sub>O Punktquellen und verursachen einen relevanten 
         Teil der anthropogenen Emissionen. Gegenwärtig werden die N<sub>2</sub>O Em
         issionen aus ARAs in den meisten Treibhausgasinventaren jedoch unterschätzt
         , da die Emissionsprozesse in den üblicherweise verwendeten IPCC Richtlinie
         n unzureichend abgebildet werden. Die Hauptgründe dafür sind eine limitier
         
         ' (2819 chars)
      serialnumber => protected'' (0 chars)
      doi => protected'10.3929/ethz-b-000537321' (24 chars)
      uid => protected24570 (integer)
      _localizedUid => protected24570 (integer)modified
      _languageUid => protectedNULL
      _versionedUid => protected24570 (integer)modified
      pid => protected124 (integer)
   1 => Snowflake\Publications\Domain\Model\Publicationprototypepersistent entity (uid=24685, pid=124)
      originalId => protected24685 (integer)
      authors => protected'Schönenberger,&nbsp;U.&nbsp;T.' (31 chars)
      title => protected'The overlooked pathway: hydraulic shortcuts and their influence on pesticide
          transport in agricultural areas' (108 chars)
      journal => protected'' (0 chars)
      year => protected2022 (integer)
      volume => protected0 (integer)
      issue => protected'' (0 chars)
      startpage => protected'207&nbsp;p' (10 chars)
      otherpage => protected'' (0 chars)
      categories => protected'' (0 chars)
      description => protected'<em>Introduction.</em> Pesticides used in agriculture are transported to sur
         face waters through various pathways and pose a major threat to aquatic ecos
         ystems. Farmers and authorities take various measures to reduce pesticide tr
         ansport to surface waters and to protect them from harmful effects. However,
          such actions can only be effective if the underlying processes driving the 
         pesticide risk are understood well enough. Previous research suggests that s
         o-called <em>hydraulic shortcuts</em> may be an important pesticide transpor
         t pathway that has been overlooked in the past. The term hydraulic shortcuts
          refers to inlet or maintenance shafts of agricultural storm drainage system
         s, but also to roads, farm tracks, channel drains, and ditches. Even though 
         the relevance of hydraulic shortcuts for pesticide transport has been shown 
         in single cases, it is unclear how often these structures occur and how rele
         vant they are in general for pesticide transport compared to other pathways.
         <br /><em>Objectives.</em> This thesis aimed on quantifying the relevance of
          pesticide losses via hydraulic shortcuts to Swiss surface waters. For this,
          the following four research questions were investigated: 1) How often do hy
         draulic shortcuts occur in Swiss agricultural areas? 2) What is their releva
         nce for surface runoffrelated pesticide transport? 3) What is their relevanc
         e for spray drift-related pesticide transport? 4) What pesticide concentrati
         ons and loads are found in hydraulic shortcuts? [...]' (1497 chars)
      serialnumber => protected'' (0 chars)
      doi => protected'10.3929/ethz-b-000539927' (24 chars)
      uid => protected24685 (integer)
      _localizedUid => protected24685 (integer)modified
      _languageUid => protectedNULL
      _versionedUid => protected24685 (integer)modified
      pid => protected124 (integer)

Long-term N2O emission monitoring in biological wastewater treatment: methods, applications and relevance

Nitrous oxide (N2O) emissions substantially contribute to global, environmental issues: climate change and stratospheric ozone depletion. Wastewater treatment plants (WWTPs) are potent point sources and significant contributors to anthropogenic N2O emissions. However, emissions are currently underestimated in most greenhouse gas inventories due to overly simplified emission processes of WWTPs in the IPCC guidelines. Key limitations towards more realistic estimations are the low availability of representative monitoring campaigns and a limited understanding of N2O formation mechanism during biological nitrogen removal in WWTPs. In particular, N2O emission patterns assessed in long-term full-scale monitoring campaigns have shown strong seasonal variations, highlighting the requirement for long-term monitoring campaigns as basis for representative emission factor estimation. But underlying causes for the seasonal dynamics are unclear. Therefore, this thesis investigated (i) methods for long-term emission monitoring and the assessment of representative emission factors (EFs), (ii) methodologies for a more realistic estimation of countrywide N2O emissions and (iii) causes of the seasonal emission pattern to ultimately propose mitigation measures. [...]

Lachgasemissionen (N2O) tragen substantiell zu bedeutenden, globalen Umweltproblemen bei: dem Klimawandel und der stratosphärischen Zerstörung von Ozon. Kläranlagen (ARAs) sind relevante N2O Punktquellen und verursachen einen relevanten Teil der anthropogenen Emissionen. Gegenwärtig werden die N2O Emissionen aus ARAs in den meisten Treibhausgasinventaren jedoch unterschätzt, da die Emissionsprozesse in den üblicherweise verwendeten IPCC Richtlinien unzureichend abgebildet werden. Die Hauptgründe dafür sind eine limitierte Verfügbarkeit an repräsentativen Langzeitdaten und ein fehlendes Verständnis der N2O Bildung während der biologischen Stickstoffelimination auf ARAs. Insbesondere die Ursachen für die saisonale Variabilität der Emission sind unbekannt. Die hohe Variabilität im Jahresverlauf unterstreicht die Notwendigkeit von Langzeitmess-kampagnen als Grundlage für eine repräsentative Schätzung der Emissionsfaktoren. Deshalb hatte die vorliegende Doktorarbeit folgende Zielsetzung: (i) Entwicklung und Anwendung einer Methode zur langfristigen Emissions-überwachung und zur Abschätzung repräsentativer Emissionsfaktoren (EFs), (ii) Erarbeitung eine Methode für eine realistischere Abschätzung der landesweiten N2O Emissionen ARAs sowie (iii) Charakterisierung von ursächlichen Faktoren für die saisonale Variabilität, um schließlich Maßnahmen zur Emissionsminderung vorzuschlagen. [...]
Gruber, W. J. (2021) Long-term N2O emission monitoring in biological wastewater treatment: methods, applications and relevance, 305 p, doi:10.3929/ethz-b-000537321, Institutional Repository

The overlooked pathway: hydraulic shortcuts and their influence on pesticide transport in agricultural areas

Introduction. Pesticides used in agriculture are transported to surface waters through various pathways and pose a major threat to aquatic ecosystems. Farmers and authorities take various measures to reduce pesticide transport to surface waters and to protect them from harmful effects. However, such actions can only be effective if the underlying processes driving the pesticide risk are understood well enough. Previous research suggests that so-called hydraulic shortcuts may be an important pesticide transport pathway that has been overlooked in the past. The term hydraulic shortcuts refers to inlet or maintenance shafts of agricultural storm drainage systems, but also to roads, farm tracks, channel drains, and ditches. Even though the relevance of hydraulic shortcuts for pesticide transport has been shown in single cases, it is unclear how often these structures occur and how relevant they are in general for pesticide transport compared to other pathways.
Objectives. This thesis aimed on quantifying the relevance of pesticide losses via hydraulic shortcuts to Swiss surface waters. For this, the following four research questions were investigated: 1) How often do hydraulic shortcuts occur in Swiss agricultural areas? 2) What is their relevance for surface runoffrelated pesticide transport? 3) What is their relevance for spray drift-related pesticide transport? 4) What pesticide concentrations and loads are found in hydraulic shortcuts? [...]
Schönenberger, U. T. (2022) The overlooked pathway: hydraulic shortcuts and their influence on pesticide transport in agricultural areas, 207 p, doi:10.3929/ethz-b-000539927, Institutional Repository

Links

  • Socialmedia Buttons aktivieren
    Durch das Aktivieren der Socialmedia Buttons ist es möglich, dass Daten an die Netzwerke übermittelt werden.