Die ganzheitliche Betrachtung der Wasserqualität

 

Für eine ganzheitliche Beurteilung der Wasserqualität müssen sowohl chemische Faktoren, als auch biologische und physikalische Einflüsse berücksichtigt werden.  

Aufgrund der Komplexität der Themen Aufgaben des Wassers, Trinkwassergüte und Auswirkungen auf den menschlichen Organismus wird an dieser Stelle auf weitergehende Literatur verwiesen, die im Wesentlichen für die Bewertungen herangezogen wurde und im Register Literatur zusammengestellt ist.


Chemische Wasserqualität

 

Die chemische Wasserqualität wird durch die Konzentration von Wasserinhaltsstoffen wie Chemikalien, Mineralien, Kalk, Sauerstoff, Kohlensäure, Geruchsstoffe, Geschmacksstoffe, Schwebstoffe, Rost und radioaktiven Stoffe sowie dem pH-Wert beeinflusst.  

In Hinblick auf die Gesundheitsverträglichkeit des Trinkwassers und eigentlichen Aufgabe, der das Wasser im Organismus nachkommen soll, sind die nachfolgend aufgeführten Anforderungen an ein gutes Trinkwasser zu stellen:

  • möglichst geringe Chemikalienkonzentration,
  • möglichst geringe Mineralienkonzentration,
  • möglichst geringer Kalkanteil,
  • hohe Sauerstoffkonzentration,
  • möglichst geringe Kohlensäurekonzentration,
  • möglichst geringer Anteil an Geruchs- und Geschmacksstoffen,
  • möglichst wenig Schwebstoffe,
  • möglichst wenig Rost,
  • möglichst geringe Konzentration an radioaktiven Stoffen,
  • möglichst ausgewogener pH-Wert

Die Belastung des Trinkwassers, das in Deutschland für den Verbraucher von den Wasserwerken bereitgestellt wird, ist durch die Trinkwasserverordnung im Ländervergleich vergleichsweise stark begrenzt. Dennoch muss berücksichtigt werden, dass diese Grenzwerte, und die Stoffe für die sie gelten, nicht nur so festgelegt wurden, dass sie keine schädlichen Wirkungen auf den menschlichen Organismus und die Natur haben, sondern auch den technischen Gegebenheiten entsprechen müssen. Sehr geringe Konzentrationen eines Stoffes können nur mit einem erheblichen technischen Aufwand nachgewiesen werden. Des Weiteren ist es nicht möglich, Wasserproben auf alle möglichen chemischen Verbindungen zu untersuchen. Daher werden nur ausgewählte Inhaltsstoffe in der Trinkwasserverordnung erfasst. Einen weiteren wichtigen Punkt stellt der Einfluss der Industrie dar, da hier entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden müssen, die mit finanziellen Folgen verbunden sind. Darüber hinaus können von den Gesundheitsämtern für Ausnahmefälle Überschreitungen der Grenzwerte nach Trinkwasserverordnung zugelassen werden.

Zusätzlich ist zu berücksichtigen, dass obwohl die Grenzwerte der Trinkwasserverordnung für die Entnahmestelle des Trinkwassers gelten, die chemische Wasserqualität von den Wasserwerken in der Regel nur direkt nach der Aufbereitung kontrolliert wird. Die Inhaltsstoffe, die nach dem Transport des Trinkwassers durch die Rohrleitungen im Wasser enthalten sind, sind nur in Einzelfällen bekannt. 

Bei Trinkwasser aus Flaschen wie natürlichen Mineralwässern, Quellwässern, Tafelwässern und Heilwässern ist zu beachten, dass für viele Inhaltsstoffe keine Grenzwerte eingehalten werden müssen. Teilweise sind die Konzentrationen von Nitrat, Schwermetallen, organische Schadstoffe, Radioaktivität und Asbest so hoch, dass die Flaschenwässer nach Trinkwasserverordnung nicht der Definition eines Trinkwassers entsprechen.


Biologische Wasserqualität

Die biologische Wasserqualität wird hinsichtlich der Häufigkeit von Bakterien, Viren, Parasiten und Pilzsporen in einer definierten Probenmenge beurteilt. Für eine gute Qualität mit einer geringen biologischen Verunreinigung muss die Anzahl der Keime möglichst gering sein. In Trinkwasser aus Hausleitungen, das nach Trinkwasserverordnung von den Wasserwerken so aufbereitet sein muss, dass es für den menschlichen Verzehr geeignet ist, dürfen keine patogenen Keime wie Escherichia Coli, Enerokokken oder coliforme Bakterien enthalten sein. Hierbei ist wieder zu berücksichtigen, dass selbst wenn die Bedingungen an die Wasserqualität durch die Wasseraufbereitung durch Wasserwerke an den Einleitungsstellen in des Rohrleitungsnetz eingehalten werden, die biologische Verunreinigung des Trinkwassers nach dem Transport durch die Rohrleitungen nicht bekannt ist.

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Physikalische Wasserqualität

Unter der physikalischen Wasserqualität wird die innere Oberfläche, die Tröpfchengröße, der Energiegehalt/ Saugkraft, die Clusterstruktur, der Lichtinhalt/ die Biophotonenaktivität, der Gehalt an Fremdinformationen sowie die verdichtenden Kräfte verstanden. Damit das Wasser möglichst gut seinen eigentlichen Aufgaben im Organismus nachkommen kann, soll in einem guten Wasser durch eine geringe Tröpfchengröße eine möglichst große innere Oberfläche vorhanden sein. Die Saugkraft und damit der Energiegehalt oder die Lebendigkeit/ Belebtheit des Wassers soll ebenfalls möglichst hoch sein, was durch eine geringe Clusterstruktur beeinflusst werden kann. Die Biophotonenaktivität soll möglichst hoch sein. Die Fremdinformationen, die das Wasser aufgenommen hat und durch Schwingungen der Clustergebilde mit sich führt und weiter verstärkt, sollen möglichst gering sein. Ebenso sollen die verdichtenden Kräfte im Wasser, die durch einen hohen Wasserdruck entstehen können, vermieden werden.


 

Wissenschaftlicher Standpunkt zur Beeinflussung von Trinkwasser

Die aktuellen wissenschaftlichen Standpunkte und Grenzwertdiskussionen zur Beeinflussung der Trinkwasserqualität durch Arzneimittel und Industriechemikalien sind im 25. Bochumer Workshop Siedlungswasserwirtschaft am 04.09 2007 „Arzneimittel und Industriechemikalien - ein Abwasserproblem“ (Band 54 der Schriftenreihe des Lehrstuhles für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik der Ruhruniversität Bochum) diskutiert worden. Einzelne Erkenntnisse aus insgesamt 10 Vorträgen von verschiedenen Autoren sind nachfolgend zusammengestellt.

Sowohl die Oberflächengewässer wie auch Grundwasser und damit auch der gesamte Wasserkreislauf werden zunehmend von Spurenstoffen belastet. Dabei handelt es sich um Stoffe, die in geringsten Konzentrationen (Spuren) im aquatischen System vorhanden sind. Es handelt sich um anorganische (Schwermetalle) und organische Schadstoffe, deren Anwesenheit im Gewässer gesundheitlich bedenklich ist bzw. ökotoxikologische Wirkungen hinterlassen kann. Als „gefährliche Stoffe“ werden die Spurenstoffe bezeichnet, die als toxisch, persistent und bioakkumulierbar gelten. Dabei schließt die Definition von Toxizität auch chronische Wirkungen wie Krebs erzeugende (kanzerogene), Erbgut verändernde (mutagene) und Missbildungen hervorrufende (teratogene) Wirkungen sowie schädliche Wirkungen auf die Funktion des Hormonhaushalts von Organismen (endokrin wirksame) mit ein. Zu den organischen Spurenstoffen gehören im Wesentlichen:

 

  • Hormone und hormonell aktive Substanzen,
  • Industriechemikalien, wie PFT (perfluorierte Tensid-Verbindungen), Moschusduftstoffe, Desinfektionsmittel (z.B. Triclosan), Pflanzenschutz- und Lösungsmittel, EDTA und NTA, Flammschutzmittel und Benzinzusatzstoffe
  • Arzneimittel von landwirtschaftlichen Flächen (Tierpharmaka) und  aus Humanpharmaka, wie z.B. Ibuprofen, Carbamazepin oder Diclofenac.

Die Aussagen zur Bedeutung von Arzneimittelrückständen für die Trinkwasserversorgung sind im Wesentlichen bereits in der Wasser-Information Nr. 54 des DVGW (Deutscher Verband Gas- und Wasserfach) von 1998 veröffentlicht.

Mit dem heute in einem modernen Wasserlaboratium zur Verfügung stehenden analytischen Instrumentarien können Arzneimittelrückstände in wässerigen Proben bis zu Konzentrationen von wenigen ng/l (und teilweise darunter) nachgewiesen werden. Nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht über verschiedene Klassen von Arzneimittelwirkstoffen, die in der aquatischen Umwelt nachgewiesen werden können.

 

Tabelle  1:      Derzeit nachweisbare Klassen von Arzneimittelwirkstoffen in der aquatischen Umwelt

Schmerzmittel

Fibersenkende Mittel

Entzündungshemmende Mittel

Lipidsenker

Betablocker

Broncholytika

Antiepileptika

Durchblutungsfördende Mittel

Psychopharmaka

Zytostatika

Antibiotika (Makrolide, Sulfonamide, Penicilline, Tretracycline, Fluorchinolone,

Cephalosporine,.....)

Röntgenkontrastmittel



Ein Vergleich der Zulauf- und Ablaufkonzentrationen der Kläranlagen zeigt in der Regel, dass in modernen Kläranlagen zwar eine Reduzierung einzelner Stoff und Gehalte an Arzneimittelrückständen erreicht wird, dass eine vollständige Elimination aber zumeist nicht gelingt. Dabei ist die beobachtete Abnahme der Konzentrationen in der Kläranlage oft nicht auf einen mikrobiellen Abbau der Stoffe, sondern auf eine Sorption an den Klärschlamm zurückzuführen.


Neben häuslichen Abwässern tragen nach derzeitigem Kenntnisstand insbesondere Krankenhausabwässer, Abwässer aus Alten- und Pflegeheimen und in weitaus geringerem Umfang industrielle Abwässer der Produzenten zu einem Eintrag der Arzneimittel in die Umwelt bei. Aufgrund der unvollständigen Elimination in den Kläranlagen und aus landwirtschaftlichen Betrieben kommt es zu einem Eintrag von Arzneimittelrückständen in die Vorfluter (z.B. Rhein und Ruhr) und auch in das Grundwasser (Monitoring-Programm Baden Württemberg). Die nachgewiesenen Einzelstoffe und Konzentrationen sind nach Untersuchungen im Grundwasser und im Oberflächengewässer vergleichbar.

 
In der Trinkwasserverordnung gibt es keine Grenzwerte für Arzneimittelrückstände. Derzeit sind auch auf europäischer Ebene keine Bemühungen erkennbar, Trinkwassergrenzwerte für diese Stoffe zu definieren. Bei der Bewertung müssen jedoch die Konzentrationen und die toxikologische Relevanz berücksichtigt werden. Das Umweltbundesamt (UBA) empfiehlt in seiner „Bewertung der Anwesenheit teil- oder nicht bewertbarer Stoffe im Trinkwasser aus gesundheitlicher Sicht“ für nicht gentoxische Stoffe einen gesundheitlichen Orientierungswert (GOW) von 0,1 μg/l. Bei Einhaltung des GOW sollte auch bei lebenslanger Aufnahme keine toxische Wirkung von dem Trinkwasser ausgehen. Die wesentlichen Elemente einer Risikoabschätzung stellen die Messung bzw. Berechnung der Umweltkonzentrationen („MEC = Measured Environmental Concentration“ bzw. „PEC = Predicted Environmental Concentration“) und die Ermittlung der Wirkung von Stoffen auf Wasserlebewesen dar. Zur Bestimmung von Wirkungen werden standardisierte Testverfahren für mindestens drei Trophiestufen (Algen-Wirbellose-Fische) herangezogen. Neben Tests für die akute Giftigkeit werden auch länger dauernde Tests zur Bestimmung von chronischen Schadwirkungen eingesetzt. Es werden diejenigen Konzentrationen experimentell bestimmt, unterhalb derer keine schädlichen Effekte auf das aquatische System und seine Organismen zu befürchten sind („PNEC = Predicted No Effect Conentration“). Die niedrigste festgestellte Wirkkonzentration wird dabei je nach Datenlage noch durch einen Sicherheitsfaktor dividiert. Zur ökotoxikologischen Bewertung wird das Verhältnis von MEC bzw. PEC zu PNEC ermittelt. Liegt dieses Verhältnis bei > 1, so wird von einer Schadwirkung auf Wasserlebewesen ausgegangen. Für viele Arzneimittelwirkstoffe liegen keine ausreichenden Daten zur Wirkung vor, so dass eine ökotoxikologische Bewertung häufig nicht möglich ist. Hier besteht ein hoher Forschungsbedarf, um diese Datenlücken zu schließen.

Nur für wenige Arzneimittelwirkstoffe sind Umweltdaten zu den jeweiligen Abbauprodukten bekannt. Arzneimittelmetaboliten (Zwischenprodukte aus einem enzymatischen biochemischen Stoffwechselvorgang und Wechselwirkungen) sind in der Regel gegenüber den Ausgangssubstanzen deutlich polarer und daher analytisch schwieriger erfassbar. Darüber hinaus sind nur für wenige Metalboliten die entsprechenden Referenzsubstanzen verfügbar. Arzneimittelmetaboliten können in Gewässern in höheren Konzentrationen auftreten als die ursprünglichen Wirkstoffe. Nur in den wenigsten Fällen liegen Daten zur ökotoxikologischen Wirkung von Arzneimittelmetaboliten vor.


Für eine nachhaltige Bewirtschaftung zur Reduzierung des Eintrages von umweltrelevanten Spurenstoffen in die Gewässer werden die nachfolgenden Handlungsoptionen zukünftig im verstärkten Maß berücksichtigt werden müssen:

  • Verbote von Stoffen,
  • erstellungs- und Nutzungseinschränkungen von Stoffen,
  • Substitution von Stoffen bei der Herstellung,
  • Verhaltensänderungen bei den Verbrauchern,
  • Emissionsgrenzwerte für die Stoffe an der Produktions- bzw. an der Emissionsquelle,
  • Anforderungen an Behandlungsanlagen (Abwasserreinigung und Trinkwasseraufbereitung)
  • Immissionsanforderungen im Gewässer auch in Abhängigkeit von Nutzungen.

Die organischen Spurenstoffe können aus dem Abwasser/Wasser mit nachfolgenden Verfahren in der Regel als Sorptionsvorgänge (Absorption und Adsorption) entfernt werden:

  • Membran-Filtration oder –Belebungsanlage
  • Ozonung
  • Pulveraktivkohle-Filtration.

Das Eliminationspotenzial der einzelnen Verfahrenstechniken ist substanzabhängig. In jedem Fall ist der Einsatz der weitergehenden Behandlungsstufen mit zusätzlichen Kosten verbunden.

Das brisante Thema „Trinkwassergüte“ wurde auch aktuell in weiteren Fachtagungen aufgegriffen, zuletzt auf der „Essener Tagung für Wasser- und Abfallwirtschaft“, veranstaltet durch die RWTH Aachen, der Universität Essen, dem Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW, vom 18.3. - 20.03.2009.