Groundwater discharges of biocides from façades in urban regions : GRUBURG : final report / by Michael Burkhardt, Mirko Rohr, Michael Patrick, Olaf Tietje (Institute for Environment and Process Engineering (UMTEC), OST- Eastern Switzerland University of Applied Sciences, Rapperswil, Switzerland), Jens Lange, Felicia Linke (Hydrology, Faculty of Environment and Natural Resources, University of Freiburg (UNI), Freiburg im Breisgau, Germany), Dimitrios Skodras, Michael Klein, Judith Klein (Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology (IME), Schmallenberg, Germany) ; on behalf of the German Federal Environment Agency ; edited by: Section IV 1.2 Biocides - Schwander, Maura; Meier, Christiane

Abstract

This study addresses the emissions of biocides from construction materials, specifically focusing on their leaching to groundwater. Biocides, commonly used in building materials, are released through precipitation and can contaminate the groundwater. Despite the well-documented risks, current risk assessment models do not adequately reflect these emissions. To close this gap, this project develops realistic worst-case emission scenarios based on a holistic source-path-target framework, considering building geometry, weather conditions, and urban soil properties. The study evaluates the transport of biocides through urban pathways-vegetated soils, permeable pavements, and infiltration systems-by applying the dynamic leaching model COMLEAM and the soil transport models PEARL and PELMO. A representative building geometry was derived, refining standard regulatory geometries, to better model biocide emissions of façades. Furthermore, the research integrates data on urban soils and weather conditions in urban areas to enhance the modeling of biocide transport to groundwater. The project underscores the importance of considering multiple emission pathways in urban areas and biocide load emissions to better describe biocide emissions to groundwater and preserve groundwater resources. Recommendations for refining the European Emission Scenario Documents (ESD) for biocides are presented, suggesting improvements in the characterization of building geometries and the inclusion of diverse urban emission pathways. The study's findings culminate in the development of a guideline for architects, engineers, and municipalities, promoting sustainable construction practices to reduce biocide emissions. These measures aim to enhance groundwater protection in urban areas, advocating for the use of biocide-free materials and sustainable rainwater management as part of broader blue-green infrastructure strategies.

Diese Studie befasst sich mit den Emissionen von Bioziden aus Baumaterialien, insbesondere mit deren Auswaschung ins Grundwasser. Biozide, die üblicherweise in Baumaterialien verwendet werden, werden durch Niederschläge freigesetzt und können das Grundwasser kontaminieren. Trotz der gut dokumentierten Risiken spiegeln die derzeitigen Risikobewertungsmodelle diese Emissionen nicht angemessen wider. Um diese Lücke zu schließen, entwickelt das Projekt realistische Worst-Case-Emissionsszenarien auf der Grundlage eines ganzheitlichen Quelle-Pfad-Ziel-Ansatzes, der die Gebäudegeometrie, die Wetterbedingungen und die städtischen Bodeneigenschaften berücksichtigt. Die Studie evaluiert den Transport von Bioziden durch städtische Pfade - begrünte Böden, durchlässige Beläge und Versickerungsanlagen - unter Anwendung des dynamischen Auswaschungsmodells COMLEAM und der Bodentransportmodelle PEARL und PELMO. Zur besseren Modellierung der Biozidemissionen aus Fassaden wurde eine repräsentative Gebäudegeometrie abgeleitet, die die standardmäßigen regulatorischen Geometrien verfeinert. Darüber hinaus werden Daten über städtische Böden und Wetterbedingungen in städtischen Gebieten einbezogen, um die Modellierung des Biozidtransports ins Grundwasser zu verbessern. Das Projekt unterstreicht, dass die Berücksichtigung mehrerer Emissionspfade in städtischen Gebieten und von Biozidbelastungen wichtig ist, um die Emissionen in das Grundwasser besser zu beschreiben und die Grundwasserressourcen zu schützen. Es werden Empfehlungen zur Verfeinerung der europäischen Emissions-Szenarien-Dokumente (ESD) für Biozide vorgelegt, die Verbesserungen bei der Charakterisierung von Gebäudegeometrien und die Einbeziehung verschiedener städtischer Emissionspfade vorschlagen. Die Ergebnisse der Studie münden in die Entwicklung einer Planungshilfe für Architekten, Ingenieure und Kommunen, um nachhaltige Baupraktiken zur Reduzierung von Biozidemissionen zu fördern. Diese Maßnahmen zielen darauf ab, den Grundwasserschutz in städtischen Gebieten zu verbessern, indem die Verwendung biozidfreier Materialien und eine nachhaltige Regenwasserbewirtschaftung als Teil umfassenderer Strategien für eine blau-grüne Infrastruktur gefördert werden.