Reinheitsgebot des Trinkwassers

Wer unter euch ohne Sünde ist, der werfe den ersten Stein! – das bekannte biblische Zitat gilt auch in Sachen Umwelt. Wir alle tragen dazu bei, dass sie sich durch die menschliche Zivilisation stark verändert – um es einmal neutral zu formulieren. Oft tun wir das als Unwissende, denn vielfach ist erst einmal unbekannt, wie neue Produkte und deren Chemikalien das komplexe System Natur langfristig beeinflussen. Man sollte bewusst mit ihrem Einsatz umgehen. Das klingt gut in der Theorie, ist aber in der täglichen Praxis nicht so einfach.

Coole Produkte mit erheblichen Kollateralschäden

Seit einiger Zeit ins Blickfeld dieser Debatte geraten: die PFC, per- und polyfluorierte Chemikalien. Das Bundesumweltamt zählt inzwischen bereits 800 unterschiedliche Arten dieser synthetischen organischen Chemikalien, bei denen an unterschiedlich langen Ketten aus Kohlen-Wasserstoff die Wasserstoffatome durch Fluor ersetzt sind. Das gibt ziemlich coole Produkteigenschaften, denn an solchen PFC haftet so gut wie nichts. Das Einsatzfeld hat sich rapide verbreitert. Den Anfang machte vor etlichen Jahrzehnten die Teflonpfanne, die entgegen meiner hier ursprünglich kommunizierten Aussage kein Abfallprodukt der Raumfahrt war, wie mir ein wirklich informierter Leser mitteilte. Mehr dazu unten in den Kommentaren. Inzwischen hat sich die Zahl der PFC-Produkte nicht nur auf die breite Palette des Kochgeschirrs ausgedehnt. Mit Outdoor-Funktionskleidung tragen wir PFC am Körper, mit Wetterschutzfarben streichen wir sie an unsere Häuser, wir imprägnieren unsere Schuhe damit – und Implantatsträger haben sie sogar im Körper.

Ihr extrem wachsender Einsatz führte bereits dazu, dass sie in der Natur als Spurenstoffe fast allgegenwärtig sind: nachgewiesen in der Luft über die Tiefsee bis zu Proben von polarem Eis. Sie sind längst auch in der Biologie angekommen: in der Leber von Tieren oder im Blut von Menschen. PFC-Experten wie der Chemiker Urs Berger vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ in Leipzig gehen sogar so weit zu sagen: “Jede Wasserprobe, die heute irgendwo auf der Welt entnommen wird, enthält PFC – es ist nur eine Frage der Messempfindlichkeit, ob sie darin nachgewiesen werden können oder nicht.” Dabei gilt: Alle PFC transformieren zu einem biologisch nicht weiter abbaubaren Endprodukt, will heißen: Der PFC-Anteil im Ökosystem steigt ständig an. Auch wenn heute keine eindeutigen Indizien dafür vorliegen, dass das breite Feld der PFC für biologische Wesen schädlich ist, so ist immerhin ein erstes PFC-Produkt, die Perfluoroctansulfonsäure PFOS, aufgrund möglicher toxischer Wirkungen inzwischen EU-weit reguliert worden. PFOS bindet sich an Proteine in Blut, Leber und Nieren – und steht in Tierversuchen als potenziell krebserregender Stoff in Verdacht. Mehr über den Stand der PFC-Regulierung mit zahlreichen weiterführenden Informationen und Hintergrundpapieren ist beim Umweltbundesamt zu erhalten. Vor kurzem hat auch die OECD ein großes Portal in Sachen PFC eröffnet.

PFC – über Kläranlagen ins Trinkwasser

Ein Ausschnitt aus dem komplexen Wirkungsgefüge rund um die PFC: der Wasserkreislauf. Natürlich: Da gibt’s gleich mal Fingerzeig in Richtung der Chemieriesen. Bei deren Produktion entstehen PFC, die über das Abwasser der industriellen Kläranlagen in die Flüsse eingeleitet und somit Teil des aquatischen Ökosystems werden. Über diesen Weg gelangen sie auf unterschiedlichen Wegen – beispielsweise über das Grundwasser – bis in unser Trinkwasser. Doch wer glaubt, nur die chemische Industrie als Hersteller solcher Produkte ist für den nachgewiesenen PFC-Anstieg in der Natur verantwortlich, der irrt gewaltig. Jeder, der PFC-Produkte nutzt, ist selbst auch Verursacher. Beispiel: Funktionskleidung. Beim Waschen reibt sich Stoff an. So kommt PFC aus der Kleidung über die Waschmaschine ins Abwasser. Anders als die wasserlöslichen PFC, die Klärprozesse ungehindert passieren, bleibt die große Menge der schwer löslichen PFC zwar im Klärschlamm zurück, doch der landet heute immer noch zu etwa einem Drittel als Dünger auf unseren Feldern – und kommt so direkt in unsere Nahrung. Das PFC-Problem hat immerhin schon einen relevanten Hersteller solcher Materialien Goretex dazu bewogen, ab Ende 2020 auf den Einsatz von PFC-Produkten bei Funktionskleidung grundsätzlich zu verzichten, auch wenn das, wie das Unternehmen sagt, „Kompromisse bei der Performance und Langlebigkeit“ der Produkte zur Folge hat. Bei allen anderen Herstellern – beispielsweise denen aus Fernost – hat sich diese Sicht der Dinge längst noch nicht durchgesetzt. Ihre Produkte werden auch weiterhin den europäischen Markt fluten und die zahlreichen billigkauflustigen Deutschen erreichen.

Die Regulierung von PFC steht erst am Anfang – doch die Chemikalienklasse rückt auf der Agenda immer weiter hinauf. Der Politik fehlen allerdings vielfach noch die Grundlagen fürs Handeln. So sagt der Umweltchemiker Urs Berger: „Bisher hat es bundesweit noch keine systematische und flächendeckende Untersuchung darüber gegeben, wie groß das Problem der PFC-Belastung von Grund- und Trinkwässern hierzulande tatsächlich ist. Es ist derzeit unbekannt, in welchem Ausmaß und mit welcher Konzentration sie hierzulande kontaminiert sind.“ Denn die Trinkwasserversorgung und die Abwasserwirtschaft sind in Deutschland kommunal organisiert, es gibt mehr als 6000 regional tätige, öffentliche Unternehmen für die Trinkwasserversorgung und fast 10.000 öffentliche Kläranlagen, die jährlich rund zehn Milliarden Kubikmeter Abwasser reinigen und in die Flüsse leiten. Nur die größten unter ihnen messen PFC derzeit in Stichproben, und generell zeigen sich diese Versorger und Entsorger bei dem Thema nicht sonderlich gesprächig. Viele Infos dazu sind in der aufschlussreichen Broschüre des Bundesumweltamtes zur Wasserwirtschaft. Hinzu kommt dann noch die etwa doppelte Menge unbehandelten oder auch geklärten Abwassers direkt aus der Großindustrie. Empfehlenswert zum Thema auch die beiden Fachbroschüren des statistischen Bundesamtes über die öffentliche und die nicht-öffentliche Abfallwirtschaft.

Aufgrund der steigenden chemischen Belastung des Wasserkreislaufs mit immer neuen Stoffen wird es zunehmend schwieriger, das in Deutschland staatlich verordnete „Reinheitsgebot“ in der Trinkwasserverordnung aufrecht zu erhalten. Denn auch wenn es jetzt gerade en vogue wird, über PFC öffentlich zu debattieren: Letztlich ist diese Chemikalienklasse nur ein kleines Mosaiksteinchen von vielen, das die aquatische Umwelt durch Produktion und Anwendung immer mehr belastet – und damit auch unser Trinkwasser: Wasch- und Reinigungsmittel, Pestizide, Pharmaka …

Mehr zum Thema PFC auch in der Leseprobe der aktuellen Ausgabe von Spektrum der Wissenschaft hier.

Den Sprechertext zur Reportage gibt’s bei HYPERRAUM.TV

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Ich habe viele Jahre journalistisch im Bereich Wissenschaft und Technologie gearbeitet, später dann mit meiner kleinen Beratungsfirma als Medienexpertin. 2010 erfüllte ich mir meinen großen Traum und gründete den Spartensender HYPERRAUM.TV, für den ich eine medienrechtliche Rundfunklizenz erteilt bekam. Seither mache ich als One-Woman-Show mit meinem „alternativen TV-Sender“ gewollt nicht massentaugliches Fernseh-Programm. Als gelernte Wissenschaftshistorikern habe ich mich gänzlich der Zukunft verschrieben: Denn die Vergangenheit können wir nur erkennen, die Zukunft aber ist für uns gestaltbar. Wir sollten versuchen, nicht blind in sie hinein zu stolpern!

12 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. PFC’s gelangen pratkisch ausschliesslich über Kläranlagen in die Naturwässer. Und in Kläranlagen können PFC’s, aber überhaupt die meisten Mikroverunreinungen über eine 4.Stufe, die mit Ozon oder Aktivkohle arbeitet entfernt werden.
    Deutschland wird nicht darum herumkommen irgendwann eine solche 4. Klärstufe in alle grösseren Kläranlagen einzubauen – so wie das die Schweiz bereits fest geplant hat. Die Ausrede eine solche 4. Klärstufe sei zu teuer, wird sich auf Dauer nicht halten lassen, zumal es eine Vielzahl von Mikroverunreinigungen gibt, von denen PFC’s noch die harmlosesten sind (Hormone im Abwasser haben z.B. nachweisbaren Einfluss auf Fische, bestimmte Pharmaka wirken weiter, Mikroplastik gefährdet Wasserleben überhaupt).
    Eine 4. mit Ozon oder Aktivkohle arbeitende Klärstufe reduziert die organischen Mikroverunreinungen um mindestens 80%.
    Eine Kläranlage sollte vollständig geklärtes Abwasser in die Gewässer einleiten und allein schon weil dies heute technisch machbar ist, wird es auch irgendwann Pflicht sein.

    Es bleiben noch die landwirtschaftlichen Abwässer und die Abwässer, die über Siedlungsgebiete abfliessen. Diese können nicht gereinigt werden, denn sie bilden keine Punktquelle. Diese Abwässer haben aber auch eine ganz andere Zusammensetzung, beispielsweise Rückstände von Düngern (Phosphat, Nitrat). Hier sind die Landwirte gefordert.

    Hier noch ein Link auf Mikroverunreinigungen aus
    kommunalem Abwasser (Verfahren zur weitergehenden Elimination auf Kläranlagen)

    • Das ist wahrscheinlich etwas kurz gesprungen. Denn je größer die chemische Keule wird, mit der wir das Trinkwasser reinigen – Stichwort vierte Reinigungsstufe, die in der Schweiz schon da ist -, desto mehr an unbekannten Spurenstoffen entsteht quasi als Abfallprodukt 2.0 bei den Klärprozessen. Selbst die jetzt in Deutschland schon genutzte Chemie der drei Reinigungsstufen bringt bei der Wasseraufbereitung neue Derivate hervor, zahllose Metaboliten und Transformationsprodukte. Wohl gemerkt: Die Spurenstoffe entstehen automatisch – und vor allem für uns derzeit unkontrollierbar, weil wir – will heißen: die Chemiker – die komplexen chemischen Prozesse nicht vollständig überblicken. Es sind zwar nur Spurenstoffe, und das hört sich zuerst einmal nach wenig an, aber aufgrund der Wassermengen, die täglich recycelt werden, ist das doch ein Faktor, den man nicht vernachlässigen sollte. Je mehr Chemikalien auf den Markt kommen, die dann teilweise auch im Abwasser landen, desto komplexer wird das Wirkungsgefüge dieser bei der Klärung neu entstehenden und heute noch teilweise unbekannten Derivate. Jeder einzelne chemische Stoff kann übrigens mehrere Metaboliten oder Transformationsprodukte erzeugen. Dabei geht es um alle, also ganz unterschiedliche Chemikalien im Abwasser: Phosphonate und anderes aus der Waschmaschine oder aus der Haushaltsreinigung, natürlich auch Pharmaka aus der Toilette oder zahllose andere Chemikalien, die als Abfallprodukt bei Kleinbetrieben im Abwasser landen. Allerdings gibt es auch die gute Meldung dazu: Mit Hilfe der sogenannten TOC- oder DOC-Bestimmung lässt sich der gesamte gelöste organische Kohlenstoff in einer Wasserprobe bereits ermitteln. Er definiert quasi alle organischen Verbindungen als Summe – und gibt damit auch eine Einschätzung für die Risikogefährung im Trinkwasser. Was bei der Betrachtung natürlich ebenfalls noch zu berücksichtigen ist: Selbst Reinstwasser im Labor können dank modernster Hochempfindlichkeit der Messgeräte minimale Spuren von Fremdstoffen zeigen. Und unbelastete Wässer haben einen DOC von 0,5 mg oder mehr, der sich aus den natürlichen organischen Komponenten wie Huminstoffen zusammensetzt. Will heißen: Liegt der DOC eines Wassers im typischen Bereich, weiß der Wasseranalytiker heute durchaus, dass keine Fundamentalprobleme beim Trinkwasser vorliegen. Ausnahme sind nur spezielle gentoxische Verbindungen, die selbst in geringsten Mengen bedenklich sein können.

      Einzelne Spurenstoffe konkret zu entdecken, das ist aber eine Frage, die auf einem anderen Blatt steht. Erschwert wird diese Aufgabe gerade in der kommunalen Abwasserbehandlung dadurch, dass Abwasser eben nicht gleich Abwasser ist, sich also regional, aber auch zeitlich stark unterscheidet, damit die chemischen Prozesse in der Wasseraufbereitung variabel sind und daher unterschiedliche Transformationsprodukte erzeugen können. Wie ich im ersten Teil der Reportage andeute, ist selbst der beste analytische Chemiker heute nicht in der Lage, aus einer ganz bestimmten einzelnen Wasserprobe – also nehmen wir einmal an, am Ausgang einer Abwasseranlage – wirklich umfassend festzustellen, welche Spurenstoffe darin tatsächlich enthalten sind. Inzwischen gibt es allerdings schon Ansätze, die Wasserprobe über sogenannte Öko- und Humantox-Verfahren für eine grundsätzliche Qualitätseinschätzung zu bewerten. Mit einem staatlich geförderten Projekt will die Forschung nun über einen Non-Target-Ansatz dem Thema Spurenstoffe im Trinkwasser zumindest teilweise „auf die Spur“ kommen. Mehr dazu in hier http://www.bmbf.riskwa.de/

      Die vierte Reinigungsstufe macht die Bewertung solcher Spurensuchen auf jeden Fall komplexer. So bringt sie also nicht nur Vorteile, sondern gerade im Bereich der Ermittlung von Spurenstoffen auch Nachteile. Sicher geht es dabei wie so oft im Wirtschaftsleben ums Geld, aber es geht halt irgendwie auch um die Beherrschbarkeit der chemischen Prozesse.

      Was die Dünger-Problematik betrifft: Ich teile da ausnahmsweise nicht ganz Ihre Meinung, dass man das Thema den Landwirten überlassen sollte. Vielleicht sollte der schon einsetzende Trend, Klärschlamm aufgrund der möglichen Kontamination künftig überhaupt nicht mehr für die Landwirtschaft zu nutzen, unterstützt werden. Manche Kläranlagen-Betreiber verbrennen ihn bereits jetzt zu hundert Prozent – auch mit der Gewinnung von Biogas. Das scheint mir sinnvoll. Die Entscheidung darüber , inwieweit Dünger chemisch belastet sind oder auch nicht, damit überfordert man meiner Meinung nach den Landwirt. Es sollte vom Erzeuger des Klärschlamms zumindest eine Art geprüfter “Unbedenklichkeitsbescheinigung” geben, wenn er in der Landwirtschaft eingesetzt werden darf. Denn direkt im Klärbetrieb lässt sich doch wohl am einfachsten feststellen, was im Klärschlamm enthalten ist.

      • Sie bringen selbst das beste Argument für die 4. Reinigungsstufe: die drei ersten Kläranlagenreinigungsstufen erzeugen selbst unerwünschte organochemische Verbindungen. Genau solche Verbindungen werden von Ozon zerstört und von Aktivkohle adsorbiert. Die 4. Reinigungsstufe kommt zudem mit Hunderten von Mikroverunreinigungen zurecht von denen gar nicht alle aus unserer Konsum/Abfallkette entfernt werden können.
        Meine Überzeung ist: Geklärtes Abeasser sollte man trinken können.

      • Eine Kläranlage muss organochemische Verbindungen aufbrechen/zerstören (Ozon) oder sie adsorbieren (Aktivkohle) , das ist die Konsequenz aus ihrem eigenen Kommentar. Ein normaler DOC-Wert, also eine normale Gesamtmenge von organochemischen Verbindungen im Abwasser sagt praktisch nichts über den Hormongehalt des Abwassers oder andere biologisch hochaktive Moleküle aus.
        Allerdings wirken Ozon und Aktivkohle nicht oder wenig auf nicht-organische Verbindungen wie Iod oder Arsen. Die wirklich problematischen Stoffe sind aber biologisch aktive Substanzen und gehören alle in den Bereich Kohlenstoffchemie, also organische Chemie.

        • Ergänzung:Ozon ist eines der stärksten, technisch herstellbaren, gasförmigen Oxidationsmittel. Es zerstört Bakterien und Viren und viele organische, aber auch nichtorganische Verbindungen. Die Spaltprodukte von organischen Verbindungen sind in der Regel inaktiv oder weniger aktiv als die Ausgangsstoffe, in seltenen Fällen aber auch reaktiver und toxischer.
          Aktivkohleeinheiten als 4. Klärstufe wird vor allem für Abwässer der Papier-, Textil- und und petrochemischen Industrie eingesetzt.
          Sehr eindrücklich wird der Effekt einer 4. Klärstufe in Elimination von Mikroverunreinigungen auf Kläranlagen: Neuigkeiten und aktuelle Entwicklungen gezeigt. Und zwar bei Folie 7/8, wo das Klärabwasser vor und nach dem Einbau der 4. Klärstufe gezeigt wird. Vorher zeigt sich Schaum und Farbe im Klärabwasser (Abwasser stammt von einer Textilfabrik, ist im Bild aber bereits geklärt), nacher – also nach Einbau der Pulveraktivkohle-Stufe-, ist das Klärabwasser absolut klar.

  2. Eine besonders interessante Kontamination mit PFC befindet sich in baden-Württemberg. Hier wurden Äcker mit PFC-belastetem Kompost aus der Papierherstellung gedüngt. Das PFC gelangte so unbemerkt ins Grundwasser. Manche Bauern, die dieses Wasser förderten, um ihre Äcker zu bewässern, belasteten auf diesem Wege ebenfalls ihre Böden. Mittlerweile findet sich das PFC auch im Trinkwasser wieder, so ist man der ganzen Sache 2013 überhaupt auf die Spur gekommen.

    Eine weitere, recht häufige Quelle von PFC-Belastungen im Grundwasser stellen Löschschäume dar, wie sie z.B. die Flughafenfeuerwehr verwendet hat.

    Die Behandlung von PFC-belasteten Wässern ist nach wie vor problematisch. Dabei werden reaktive Verfahren und nichtreaktive Verfahren unterschieden. Zu den reaktiven Verfahren zählen unter anderem die elektrochemischen Behandlung. Hier werden die zur Oxidation notwendigen Chemikalien auf elektrochemischem Weg in situ erzeugt, so dass deren Transport und Lagerung weg fällt. Dies ist durchaus ein Vorteil. Auch auf anderem Weg können die PFC reaktiv zerstört werden, etwa durch UV-Strahlung, Ultraschall oder Hitze.
    Zu den nichtreaktiven Verfahren zählen neben der Adsorption durch Aktivkohle und Ionenaustauscher auch die Membranfiltration. Jedes dieser Verfahren hat seine speziellen Vor- aber auch seine Nachteile.

  3. Dies ist ein interessanter Artikel. Nur eine kleine Korrektur. Polytetraflouräthylen oder auch Teflon genannt. ist nicht im Rahmen des Raumfahrtprogrammes entwickelt worden. Es wurde durch Zufall entdeckt. Man hatte das Gas Tetraflouräthylen in einer Flasche gefüllt und dann einige Monate liegengelassen. Am Ende war das Gas weg und hatte sich in das Polymer verwandelt.

    • @Rudi Knoth: Au weia! Was für eine Fehlmeldung von mir! Hab das natürlich gleich gegoogelt und festgestellt, dass die Aussage, die Teflonpfanne sei ein Derivat der Apollo-Zeit, zwar weit verbreitet, aber eben trotzdem falsch ist. Da outet man sich doch gleich als Ahnungsloser – sehr deprimierend fürs Ego. Dachte immer, ich würde mich im Raumfahrt-Szenario ganz gut auskennen. Wie die Story wirklich war, haben Sie ja erläutert. Ich danke Ihnen wirklich ganz herzlich. Der seit Jahrzehnten bei mir fest verankerte Inhalt wird ab sofort aus meinen Synapsen gelöscht und niemals wieder in die Welt kommuniziert. Versprochen! Ich werde das auch oben gleich noch anpassen in meinem Text. Der Irrtum hält sich offenbar ziemlich hartnäckig – oder sagen wir mal so: Die wahre Geschichte kann offenbar nicht an der Teflonpfanne haften bleiben; naja, und das, obwohl sich sogar die DLR als Korrektor öffentlich versuchte. Sie zählt die Fake News unter die größten Irrtümer der Raumfahrtgeschichte. Und übrigens, damit wir auch gleich damit aufräumen: Wir waren zwar auf dem Mond – entgegen der Ansicht zahlreicher Verschwörungstheoretiker -, aber die chinesische Mauer kann man von dort aus definitiv nicht sehen …
      http://www.dlr.de/next/desktopdefault.aspx/tabid-6671/10940_read-24909/

      • @Susanne Päch: Danke für den interessanten Link. Ich muss noch sagen, dass ich in meiner Kindheit und Jugend ein Bücherwurm mit Vorliebe für Physik- und Chemiebücher war. Bei meinen Leseorgien ist mir auch diese Geschichte untergekommen.

  4. Viel schlimmer ist die stetig wachsende Konzentration von künstlichen Nanopartikeln, die, im Tierversuch nachgewiesen, MASSIVE Nebenwirkungen haben. Das Zeug hält zigtausende Jahre, wird wegen wachsender Beliebtheit immermehr, kommt ÜBERALL hin (so dass Bio nun Bio-Nanotechnologie ist!), überwindet die Blut-/Hirnschranke, und wird …!

  5. Eigentlich sollten vollständig fluorierte Kohlenstoffverbindungen nicht mit Ozon oxidiert werden können.
    Vermutlich hätte man mit stark reduzierenden Verbindungen mehr Erfolg.

    • PFC sind schwierig zu beseitigen, können aber mehrstufig mit unter anderem Ozon sehr wohl oxidiert werden (Persulfat/ UV > Fentons Reagenz/ UV > Ozon/ UV > Wasserstoffperoxid/ UV). Erfahrungen damit bei der Abwasserbehandlung liegen vor. Auch eine chemische Reduktion ist möglich (Eisen(0), Vitamin B12, 2-hydroxyprop-2-yl-Radikal), benötigt aber extreme Reaktionsbedingungen und ist noch nicht praxisbewährt.
      Überblick über mögliche Sanierungsverfahren für PFC-belastete Wässer gibt einen Überblick über die möglichen Verfahren.

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