Untersuchungen zum Umweltverhalten und der potentiellen Anreicherung von pharmazeutischen Spurenstoffen im Grundwasser unter semi-ariden Klimabedingungen

Moritz Zemann1, Leif Wolf1, Marius Majewsky2, Felix Grimmeisen1, Andreas Tiehm3, Heinz Hötzl1, Nico Goldscheider1
1 Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW)
2 Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Engler-Bunte-Institut (EBI), Lehrstuhl für Wasserchemie und Wassertechnologie
3 DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW), Abteilung Umweltbiotechnologie, Karlsruhe

O 11.9 in Identification of hydrogeological processes using trace compounds

15.04.2016, 09:45-10:00, Plank Hörsaal, Geb. 40.32

 

 

Die Detektion erhöhter Pharmakonzentrationen im Grundwasser des Jordantals verglichen mit Konzentrationen im zufließenden Oberflächenwasser waren der Ausgangspunkt zu einer Reihe von Untersuchungen hinsichtlich der potentiellen Anreicherung von pharmazeutischen Spurenstoffen im Grundwasser semi-arider Gebiete. Geklärt werden sollte die Frage, ob sich persistente Spurenstoffe, wie z.B. Röntgenkontrastmittel, unter den gegebenen Bedingungen über längere Zeiträume hin im Grundwasser anreichern und hierbei möglicherweise sogar ökotoxikologisch relevante Konzentrationen entstehen können. Wichtige Faktoren sind hierbei die Hydromorphologie des Jordantals, mit dem Toten Meer als lokaler Senke, welches keinen oberirdischen Abfluss besitzt sowie die hohen Verdunstungsraten. Zur landwirtschaftlichen Bewässerung wird eine Mischung aus lokalem Grundwasser und importierten Klärwasser genutzt. Dies bedeutet einen kontinuierlichen externen Eintrag, der durch die zusätzliche Grundwasserentnahme zur Bewässerung zyklisch der Verdunstung ausgesetzt wird. Im Rahmen einer mehrjährigen Beprobungskampagne wurde die zeitliche und räumliche Verteilung verschiedener relevanter Substanzen erfasst. Parallel wurden Anreicherungsprozesse im Labormaßstab anhand von Säulenversuchen untersucht.

Im Laborversuch konnte hierbei für zwei Substanzen (Carbamazepin und Bezafibrat) eine evaporative Anreicherung unter biologisch inhibierten Bedingungen nachgewiesen werden, welche sich in der Größenordnung der verdunsteten Wassermenge bewegt. Eine Anreicherung von Carbamazepin unter naturnahen Bedingungen zeigt dabei die Problematik potentiell steigender Umweltkonzentrationen auf.

Im Rahmen der Beprobungskampagne konnte dieser Effekt für das Untersuchungsgebiet leider nicht statistisch abgesichert verifiziert werden (z.B. durch stetig ansteigende Grundwasserkonzentrationen). Dennoch konnte anhand der räumlichen und zeitlichen Spurenstoffverteilung und Konzentrationsentwicklung wichtige Informationen über die lokale Kontaminationsdynamik im Grundwasser abgeleitet werden. Die großflächige Verbreitung des Röntgenkontrastmittels Amidotrizoesäure (Standardsubstanz bis zur Vermeidungsempfehlung seit 2000) bei fast völliger Abwesenheit im Klär- und Oberflächenwasser, sowie über die Zeit steigende Detektionsraten von Iopamidol (ein möglicher Ersatzstoff) geben Hinweise auf Änderungen in der Verschreibungspraxis. Daneben konnte die Nitratkontamination im Grundwasser eines urbanen Einzugsgebiets durch Korrelation von Pharmaka- und Nitratkonzentration mit großer Wahrscheinlichkeit auf Leckagen im Kanalsystem und in Klärgruben zurückgeführt werden. Die steigende Anzahl der gefunden Substanzen korrelierte hierbei mit zunehmenden Konzentrationen anderen typischer Anzeiger von Abwassereinfluss wie Nitrat und E. coli. Die Studien zeigen, dass insbesondere persistente Spurenstoffe als nützliche Tracer für anthropogene Kontamination eingestuft werden können.



 

 

Zemann, M., L. Wolf, F. Grimmeisen, A. Tiehm, J. Klinger, H. Hotzl and N. Goldscheider (2015). "Tracking changing X-ray contrast media application to an urban-influenced karst aquifer in the Wadi Shueib, Jordan." Environmental Pollution 198: 133-143.

Zemann, M., L. Wolf, A. Pöschko, N. Schmidt, A. Sawarieh, N. Seder, A. Tiehm, H. Hötzl and N. Goldscheider (2014). "Sources and processes affecting the spatio-temporal distribution of pharmaceuticals and X-ray contrast media in the water resources of the Lower Jordan Valley, Jordan." Science of the Total Environment 488–489(0): 100-114.



Export as iCal: Export iCal