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ÖKO-TEST September 2014
vom

Trinkwasser

Ha(h)nebüchen

Obwohl immer wieder Arzneimittelrückstände im Trinkwasser gefunden werden, sind regelmäßige Analysen nicht gesetzlich vorgeschrieben. ÖKO-TEST hat nun Trinkwasser aus 69 deutschen Städten auf Gadolinium untersuchen lassen, das über MRT-Kontrastmittel in die Umwelt gelangt - und wurde vielerorts fündig.

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29.08.2014 | Wer Schmerzen hat, ist für ein Schmerzmittel dankbar. Liegen die Blutfettwerte außerhalb des Normbereichs, gibts auf Rezept Lipidsenker. In der Radiologie werden jodhaltige Röntgenkontrastmittel gespritzt, wenn die Blutgefäße sichtbar gemacht werden sollen.

Das funktioniert im Großen und Ganzen gut. Nur: Nachdem die Arzneistoffe ihr Werk verrichtet haben, verschwinden sie nicht einfach, sondern gehen auf große Reise und kommen irgendwann - wenn auch in stark verdünnter Form - wieder beim Verbraucher aus dem Wasserhahn. "Im Trinkwasser liegt nach dem Stand der Literaturauswertung für 23 Wirkstoffe und Metaboliten mindestens ein Positivbefund vor", heißt es in der 2011 vom Umweltbundesamt (UBA) herausgegebenen "Zusammenstellung von Monitoringdaten zu Umweltkonzentrationen von Arzneimitteln", welche vom IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasser erarbeitet wurde. Genannt werden Schmerzmittel wie Naproxen, Röntgenkontrastmittel, Lipidsenker wie Clofibrinsäure und ihre Stoffwechselprodukte.

Im Grundwasser weist der Bericht des UBA bereits 55, in Oberflächengewässern sogar 131 Positivbefunde aus, darunter einzelne Röntgenkontrastmittel mit Extremwerten von bis zu 100 µg/l. Die Arzneistoffe gelangen dorthin, weil wir sie über Urin oder Stuhl in unveränderter oder veränderter Form ausscheiden und sie so zunächst einmal ins Abwasser gelangen. Im Klärwerk werden sie in gewissem Maße abgebaut oder zurückgehalten. Der Rest strömt in den nächsten Fluss. Was dann die Uferfiltration übersteht, landet schließlich im Grundwasser.

Experten rechnen damit, dass in den nächsten Jahren noch mehr Arzneimittel nachgewiesen werden. Denn zum einen werden immer mehr Analysen mit immer empfindlicheren Geräten durchgeführt, zum anderen verbraucht eine zunehmend älter werdende Gesellschaft immer mehr Arzneimittel. Laut UBA wurden im Jahr 2012 von den rund 1.200 Wirkstoffen aus Humanarzneimitteln mit möglicher Umweltrelevanz insgesamt 8.120 Tonnen verbraucht. Hinzu kommen rund 2.500 Tonnen Wirkstoffe in Tierarzneimitteln, vor allem Antibiotika und Antiparasitika. Die Masse dieser Wirkstoffe gelangt über Ausscheidungen in die Umwelt.

"Betrachtet man das gesamte Abwasser, das eine Kläranlage reinigt, macht der Gesamteintrag an Arzneimittelrückständen, der durch die Krankenhäuser verursacht wird, nur maximal 20 Prozent aus", erklärt Dagmar Vohburger von der Deutschen Krankenhausgesellschaft. Der geringe Anteil an der Belastung durch Krankenhäuser erklärt sich durch die Tatsache, dass beispielsweise Röntgenkontrastmittel oder Zytostatika häufig im ambulanten Bereich angewendet und von den Patienten zu Hause ausgeschieden werden. 80 Prozent der Arzneimittelrückstände im Abwasser stammen denn auch aus privaten Haushalten, wo Medikamente zudem häufig über die Toilette oder den Ausguss entsorgt werden.

Im Kampf gegen Arzneimittel ziehen Kläranlagen häufig den Kürzeren. Was bei vielen Wirkstoffen nicht verwundert, wurden sie doch so konzipiert, dass sie beispielsweise den sauren pH-Wert des Magens überstehen und anschließend auch von den Verdauungsenzymen nicht abgebaut werden. Zudem sind sie oftmals gut wasserlöslich, sodass sie kaum an Klärschlamm, Sediment oder Schwebstoffen im Wasser hängen bleiben.

Die Konzentrationen der Arzneimittelrückstände im Trinkwasser liegen zwar im Allgemeinen deutlich - mehrere Zehnerpotenzen - unter jenen, die für einen therapeutischen Effekt notwendig wären. Das Glas Kraneberger am Morgen wird also nicht gegen den Brummschädel helfen, nur weil das Wasser eventuell Spuren des Schmerzwirkstoffs Ibuprofen enthält. Völlig ungeklärt ist aber bis heute, ob die dauerhafte Aufnahme geringer Konzentrationen einzelner Stoffe chronische Effekte nach sich zieht.

Allerdings ist bei vielen Stoffen ein erhebliches Umweltgefährdungspotenzial zu vermuten, in einigen Fällen durch Labor- und Freilandexperimente auch nachgewiesen. So können die teilweise in großen Mengen angewendeten Antibiotika die Ausbildung von Resistenzen fördern, die auf den Menschen zurückwirken können. Psychopharmaka, zum Beispiel Mittel gegen Epilepsie wie Carbamazepin, können nervengiftig wirken oder Verhaltensänderungen bei Wasserorganismen hervorrufen. Sexualhormone können in den Hormonhaushalt eingreifen und damit Fortpflanzung und Fortpflanzungsorgane beeinträchtigen, was sich zum Beispiel in der Vermännlichung oder Verweiblichung von Fischen und Entwicklungsstörungen bei Fröschen äußern kann.

Daten zu langfristigen Effekten auf die Umwelt sind jedoch rar gesät. Wenig ist darüber bekannt, inwieweit der dauerhafte Kontakt mit Arzneimittelrückständen natürliche Lebensgemeinschaften beeinflusst. Nahezu unbekannt sind mögliche Kombinationswirkungen von Wirkstoffgemischen, wie sie unter realen Bedingungen in der Umwelt vorkommen. Ebenso wenig bekannt sind die Wirkungen von Abbau- und Umwandlungsprodukten. "Die Konsequenzen einer geringen, jedoch permanenten Exposition gegenüber Arzneistoffen sind humantoxikologisch und ökotoxikologisch ... weitgehend unerforscht", konstatiert das UBA. Allerdings scheine "der Eintrag sowohl von Human- als auch von Veterinärpharmaka in den ökologischen Kreislauf vor den Hintergründen steigender Verordnungsmengen, einer nur teilweisen Resorption der Wirkstoffe im Organismus (zum Teil werden mehr als 50 Prozent ungenutzt wieder ausgeschieden) sowie der unvollständigen Abbaubarkeit in kommunalen Kläranlagen zukünftig noch relevanter zu werden".

Seit 1998 muss für Tier- und seit Ende 2006 auch für Humanarzneimittel im Rahmen der Zulassung auch die Umweltwirkung geprüft werden. Die Anforderungen an eine Umweltrisikobewertung (Environmental Risk Assessment) hat die Europäische Arzneimittelbehörde EMA in Leitfäden formuliert. Ausgenommen von dieser Prüfung sind bei den Humanarzneimitteln beispielsweise Vitamine, Elektrolyte, pflanzliche Arzneimittel und Impfstoffe. Und ebenfalls ausgenommen sind Wirkstoffe, die schon vorher im Verkehr waren.

Die Umweltrisikobewertung betrifft also nur neue Substanzen. Für sie muss der Hersteller abschätzen, wie hoch die zu erwartende Konzentration des Wirkstoffs in der Umwelt sein wird. Überschreitet diese bei einem Humanarzneimittel einen Wert von zehn Nanogramm pro Liter, haben weitergehende Prüfungen zu erfolgen. Andernfalls wird die Substanz durchgewunken. Ausnahmeregelungen gibt es für hoch wirksame hormonelle Substanzen, die unabhängig von ihrer Konzentration in der Umwelt die erweiterte Prüfung durchlaufen müssen, sowie für sehr lipophile (fettlösliche) Substanzen (potenzielle PBT-Stoffe), für die der Antragsteller die Langlebigkeit in der Umwelt (Persistenz), die Anreicherung über die Nahrungskette (Bioakkumulation) und Giftigkeit (Toxizität) prüfen muss.

In der vertieften Umweltprüfung wird geklärt, inwieweit die Substanz abgebaut wird, wie giftig sie auf Mikroorganismen in Kläranlagen wirkt und ob sie Organismen in der Umwelt wie Algen, Wasserflöhe und Fische schädigt. Aus diesen Versuchen wird eine Konzentration abgeleitet, bei der noch keine Effekte im getesteten Umweltorganismus auftreten.

"Allerdings ist die Umweltbewertung nicht Teil der Risiko-Nutzen-Bewertung für das Humanarzneimittel", erklärt Dr. Brendler-Schwaab vom Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte. "Daraus folgt, dass selbst wenn ein erhöhter Eintrag in die Umwelt und ein damit verbundenes Umweltrisiko durch das beantragte Arzneimittel festgestellt wird, dies nicht zur Versagung des Zulassungsantrages für das Humanarzneimittel führen darf. Bei Tierarzneimitteln liegt der Fall aber anders", ergänzt Brendler-Schwaab.

Wie dürftig es um die ökotoxikologischen Daten von Arzneimitteln steht, zeigt der Monitoringbericht des UBA. Nur für 70 der 131 hierzulande in Oberflächengewässern nachgewiesenen Wirkstoffe konnte abgeschätzt werden, ob die gefundenen Konzentrationen bereits umweltrelevant sind. 28 Wirkstoffe fielen negativ auf, darunter vor allem Antibiotika, Hormone und Schmerzmittel.

Die Literaturstudie des IWW hat 24 Wirkstoffe aufgrund ihres ökotoxikologischen Wirkpotenzials, ihres Vorkommens in der Umwelt und der Verbrauchsmengen als besonders überwachungsbedürftig priorisiert. Von diesen Stoffen stehen einige bereits jetzt schon unter besonderer Beobachtung. Die Bundesländer messen sie an ihren Messstellen und geben die gesammelten Daten ans Umweltbundesamt weiter. Verpflichtet seien die Länder nicht dazu, erklärt Ina Ebert, Ökotoxikologin am Umweltbundesamt in Dessau, die meisten hätten jedoch immer wieder auftauchende Arzneimittel wie Diclofenac oder Sulfamethoxazol in ihrem Programm, um Belastungsschwerpunkte zu erkennen. Das UBA arbeitet derzeit gemeinsam mit den Bundesländern an der Festlegung von rechtlich verbindlichen Umweltqualitätsnormen für einige als besonders problematisch einzustufende Arzneimittelwirkstoffe. "Es ist dann Ländersache, aufgrund der Befunde, Maßnahmen zu ergreifen", sagt Ebert. Die Länder könnten beispielsweise auf eine Verbesserung der Kläranlagentechnik drängen oder für vermehrte Aufklärung sorgen, um Patienten, Ärzte und Apotheker für einen nachhaltigen Umgang mit Arzneimitteln zu sensibilisieren.

Für Arzneimittel und deren Abbauprodukte existieren in der Trinkwasser-Verordnung keine Grenzwerte. Die Frage, ob Trinkwasser in Anbetracht der vielen Arzneimittelfunde denn ausreichend untersucht werde, hält Professor Gerd Hamscher vom Institut für Lebensmittelchemie und -biotechnologie der Universität Gießen für schwer zu beantworten. "Es gibt hierfür derzeit keinen gesetzlichen Auftrag. Ohne Grenzwerte besteht nur eine geringe Bereitschaft, entsprechende Analysen durchzuführen." Andererseits werde dort, wo vor allem Uferfiltrat zur Trinkwassergewinnung genutzt wird, schon aus Vorsorgegründen analysiert.

Hamscher sieht in der Trinkwasserbelastung mit Arzneimittelrückständen vor allem ein hygienisches Problem: "Toxikologische Wirkungen sind nach derzeitigem Erkenntnisstand nicht zu erwarten." Vollständig entfernen lassen sich die Rückstände auch mit modernster Technik in der Trinkwasseraufbereitung und mit weiteren Reinigungsstufen in den Klärwerken nicht.

Die Trinkwasser-Verordnung regelt, dass chemische Stoffe nicht in Konzentrationen enthalten sein dürfen, "die eine Schädigung der menschlichen Gesundheit besorgen lassen". Für Arzneimittelrückstände und andere toxikologisch bislang nicht oder nur teilweise bewertete Stoffe behilft man sich mit dem 2003 eingeführten Konzept des gesundheitlichen Orientierungswertes (GOW). Dieser wird im Allgemeinen mit 0,1 µg/l angesetzt und ist damit so hoch wie der Grenzwert für Pestizide in der Trinkwasser-Verordnung.

Ein solcher gesundheitlicher Orientierungswert ist auch anzuwenden auf Gadolinium. Dieses Metall aus der Reihe der Seltenen Erden kommt natürlicherweise im Wasser nur in sehr geringen Konzentrationen vor. Seit Ende der 1980er-Jahre werden Gadoliniumverbindungen jedoch in der medizinischen Diagnostik als Kontrastmittel in der Magnetresonanztomografie (MRT) verwendet. Freies Gadolinium wirkt akut giftig auf die Muskulatur, die Mitochondrien und die Blutgerinnung.

In der ZDF-Dokumentation "McDonald's gegen Burger King" war von Medikamentenrückständen in den Colas der beiden Fast-Food-Ketten die Rede, unter anderem von Gadolinium. Ursache sei, dass die Schnellrestaurants ihre Cola selbst aus Sirup und Leitungswasser mixen. "Dieses ist im Film-Beispiel stark verunreinigt durch Krankenhäuser in der Nähe", so bild.de. So einfach ist die Sache allerdings nicht, denn die Qualität des Trinkwassers hängt nicht in erster Linie von nahe gelegenen Krankenhäusern ab, sondern vor allem davon, aus welchen Reservoirs das örtliche Wasser stammt.

In den MRT-Kontrastmitteln, die in die Blutbahn gespritzt werden, liegt Gadolinium in Form sehr stabiler Komplexe vor. Diese gelten als gut verträglich. Sie werden über die Nieren ausgeschieden. Mit der Klospülung gehen die Gadoliniumverbindungen ins Abwasser und dann ins Klärwerk. Dort verhalten sie sich wie im Körper: Reagieren nicht, bleiben gelöst und gelangen mit dem Ablauf in den nächsten Fluss.

Da in Deutschland inzwischen jährlich rund 1.600 Kilogramm Gadolinium in Form von Kontrastmitteln verbraucht werden, wundert es nicht, dass das Metall mittlerweile auch im Trinkwasser gefunden wird, besonders wenn dieses nicht aus tiefen Grundwasserschichten, sondern aus Uferfiltraten belasteter Gewässer wie Ruhr oder Spree gewonnen wird. Bereits 1996 wurde anthropogenes Gadolinium im Trinkwasser einiger Westberliner Stadtteile beschrieben. Die Unterschiede im Gadoliumgehalt zwischen West- und Ostberliner Trinkwasser haben historische Ursachen. Bis zur Wiedervereinigung war Westberlin von der Versorgung mit Grundwasser aus der DDR abgeschnitten und auf Wasser aus Spree und Havel angewiesen, das über Uferfiltration gewonnen wurde. Hier zeigt sich, dass das anthropogene Gadolinium bei der Trinkwasseraufbereitung nicht vollständig aus dem Wasser entfernt werden kann.

ÖKO-TEST hat stichprobenhaft in 69 Städten mit mehr als 100.000 Einwohnern Trinkwasserproben genommen (in Berlin drei Proben) und auf Gadolinium untersuchen lassen. Die Ergebnisse sind nicht immer auf die ganze Stadt übertragbar, da häufig die verschiedenen Stadtteile aus unterschiedlichen Quellen mit Wasser versorgt werden. Aber sie zeigen, welche Dimension die Belastung mittlerweile angenommen hat.

Das Testergebnis

Städte an Rhein und Ruhr besonders betroffen: 18 Proben fielen mit erhöhten und leicht erhöhten Gadoliniumgehalten auf. Betroffen sind vor allem die Städte an Rhein und Ruhr, aber auch Westberlin (Tegel, Tempelhof), bei denen relativ sicher ein Teil des gefundenen Gadoliniums aus Kontrastmitteln stammt. Die geringen Mengen Gadolinium in elf Proben lassen keine sicheren Schlüsse auf einen menschengemachten Eintrag zu. Hier ist eher ein natürlicher geogener Ursprung anzunehmen.

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Weitere Informationen

So haben wir getestet

Die Proben
Zur Trinkwassergewinnung greifen die Wasserwerke je nach Region auf unterschiedliche Reservoirs zurück. Um einen möglichst breiten Überblick zu gewinnen, haben wir in den 69 größten Städten Deutschlands an öffentlich zugänglichen Orten Proben genommen, immer dort, wo ohnehin viel Wasser durchläuft, beispielsweise in Schnellrestaurants.

Die Abfrage
Im Vorfeld haben wir bei den jeweiligen Wasserversorgern, meistens bei den Stadtwerken, nachgefragt, ob sie ihr Wasser auf Pestizide und Pestizidmetabolite, Arzneimittelrückstände, Uran und - das Rohwasser - auf Nitrat untersuchen. Sie sollten uns gegebenenfalls die Analysenwerte mitteilen.

Die Untersuchung
Exemplarisch und als Markersubstanz für mögliche Arzneimittelrückstände haben wir alle Proben auf Gadolinium untersuchen lassen. Das Metall wird in Form extrem stabiler und sehr gut wasserlöslicher Komplexe als Kontrastmittel bei MRT-Untersuchungen verwendet. Untersucht wurde mittels einer Methode mit dem Kürzel ICP-MS: einer Kombination aus induktiv gekoppeltem Plasma und Massenspektrometrie. Mittels extrem hoher Temperaturen wird die Probe in eine Wolke aus elektrisch geladenen Teilchen (das Plasma) zerlegt, die anschließend im elektromagnetischen Feld voneinander getrennt und bestimmt werden. Dabei erreichte das von uns beauftragte Labor eine Bestimmungsgrenze von einem Nanogramm pro Liter (1 ng/l), also einem Milliardstel Gramm pro Liter. Mit dem Vergleich des berühmten Stücks Würfelzucker in einem Schwimmbecken ist es da nicht mehr getan: Man müsste das Stückchen Zucker schon auf gut 1.000 Schwimmbecken verteilen. Ob das im Wasser enthaltene Gadolinium tatsächlich nicht natürlichen Ursprungs ist, wurde über die sogenannte Gadolinium-Anomalie ermittelt.

Die Bewertung
Als Lebensmittel Nummer eins sollte Trinkwasser so sauber wie möglich sein. Vielerorts lassen sich menschengemachte Einflüsse allerdings kaum mehr vermeiden. Ein Gesamturteil haben wir nicht vergeben: Zum einen haben wir nur eine Probe pro Stadt gezogen. Diese muss nicht repräsentativ für die ganze Stadt sein, da verschiedene Stadtteile oft von unterschiedlichen Wasserwerken versorgt werden. Zum anderen ist Gadolinium nur einer von vielen möglichen Parametern.

So haben wir getestet

Gadoliniumkomplexe werden bei MRT-Untersuchungen des Schädels oder der Wirbelsäule als Kontrastmittel eingesetzt.