Arzneimittelwirkstoffe im Wasserkreislauf

Das Labor des Umweltbundesamt untersucht im Rahmen eines Arbeitsschwerpunktes das Verhalten von Arzneimittelwirkstoffen im Wasserkreislauf.

Arzneimittelwirkstoffe, die in der Human- und Veterinärmedizin eingesetzt werden, verlassen den Körper auf natürlichem Ausscheidungsweg teilweise unverändert. Über die Kanalisation gelangen diese Stoffe in die Kläranlage, wo viele dieser Substanzen nicht ausreichend entfernt werden.

© Umweltbundesamt/Trimbacher

Das gereinigte, aber noch teilweise mit Arzneimittelwirkstoffen oder deren Abbauprodukten belastete Abwasser wird in als Vorfluter dienende Oberflächengewässer eingeleitet. Viele dieser Wirkstoffe verbreiten sich aufgrund ihrer guten Löslichkeit weiter im Wasserkreislauf. Diese Arzneimittelwirkstoffe können die Gesundheit von Wasser lebenden Organismen beeinträchtigen. Zudem besteht die Gefahr, dass Arzneimittelwirkstoffe ins Grundwasser gelangen, welches zum Teil zur Trinkwasserproduktion genutzt wird.

Das Umweltbundesamt kooperiert in mehreren Projekten mit in- und ausländische Universitäten, die die Verbesserung der Abwasserbehandlung in Hinblick auf Arzneimittelwirkstoffe, aber auch andere polare Spurenstoffe untersuchen. Durch geeignete technologische Verfahren soll so das Risiko, welche diese Substanzen für die Umwelt aufweisen, vermindert werden.

Ausbau der Wiener Kläranlage

Im Rahmen des Projektes „Adequad“ untersuchte die Technische Universität Wien, Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft, wie sich der Ausbau der Hauptkläranlage Wien zu einer zweistufigen niedrig belasteten biologischen Kläranlage mit einer Kapazität von 4 Millionen Einwohnergleichwerten auf die Entfernung von Arzneimittelwirkstoffen und anderer organischer Spurenstoffe auswirkt.

Neben Arzneimittelwirkstoffen umfasste das analytische Programm auch hormonell wirksame Substanzen wie Estrogenhormone und Xenohormone (Nonylphenol, Bisphenol A) Tenside (quaternäre Ammoniumverbindungen), Organozinnverbindungen, Flammschutzmittel (Trisphosphate), industriell eingesetzte Stoffe (Naphthalinsulfonate, Benzotriazole), sowie Komplexbildner (EDTA, NTA). Diese Spezialanalytik wurde vom Umweltbundesamt durchgeführt.

Entfernung durch Oxidation

Ein Kooperationsprojekt mit der Montanuniversität Leoben, welches durch den Kommunalkredit finanziert wird, untersucht die Möglichkeiten physikalisch-chemischer Nachbehandlung von Kläranlagenabläufen. Das bereits biologisch gereinigte Abwasser wird hier mittels Ozon oder Anodischer Oxidation behandelt, wodurch manche Stoffe zerstört werden. Im Rahmen dieses Projektes wird die Entfernung von Arzneimittelwirkstoffen und Komplexbildnern untersucht.

Verbesserung der biologischen Abwasserbehandlung durch Einsatz von Membranbioreaktoren

Die Verbesserung der Kläranlagenablaufqualität in Hinblick auf Arzneimittelwirkstoffe durch Intensivierung der biologischen Behandlung (mittels des Einsatzes von u.a. Membranbioreaktoren) ist Inhalt eines Forschungsprojektes mit der Universität Santiago de Compostela, Spanien.

Arzneimittel als Indikator von Grundwasserkontamination

Im Rahmen des Pilotprojektes „Carbamazepin und Koffein – Potenzielle Screeningparameter für kommunale Verunreinigungen des Grundwassers?“ wurden 56 Grundwassermessstellen, die im Rahmen der Wassergüte-Erhebungsverordnung (WGEV) beprobt werden, auf die Substanzen Carbamazepin und Koffein untersucht. Ziel war, zu testen, ob die Wirkstoffe im Grundwasser nachweisbar sind und ob sie sich als Screeningparameter für Abwasserbelastungen des Grundwassers eignen.

Carbamazepin, ein häufig verwendetes Antiepileptikum, und Koffein werden international bereits als Leitparameter für Abwasserbeeinflussungen von Fließgewässern betrachtet.

Carbamazepin erwies sich als Indikator für Verunreinigungen des Grundwassers durch Undichtheiten in kommunalen Kanalisationssystemen und Versickerungen von kommunalen Abwässern (sowohl nach biologischer wie mechanischer Reinigung) geeignet.

Analytik im Umweltbundesamt

Die Analytik der verschiedenen Arzneimittelwirkstoffgruppen erfolgt mittels Flüssigchromatographie-Tandemmassenspektrometrie (LC/MS- MS). Hierbei können die Stoffe im ng/L Bereich im Wasser nachgewiesen werden.

Weiterführende Literatur

CLARA, M.; KREUZINGER, N.; STRENN, B.; GANS, O.; KROISS, H. (2005): The solids retention time—a suitable design parameter to evaluate the capacity of wastewater treatment plants to remove micropollutants. Water Research 39, 1, 97-106

 

CLARA, M.; STRENN, B.; GANS, O.; MARTINEZ, E.; KREUZINGER, N.; KROISS, H. (2005): Removal of selected pharmaceuticals, fragrances and endocrine disrupting compounds in a membrane bioreactor and conventional wastewater treatment plants. Water Research 39, 19, 4797-4807