Aus der Forschung
Rückhaltebecken eines Wasserwerks. Bild: André Künzelmann, UFZ
Weitere Informationen:
UFZ-Newsletter zum Demografischen Wandel, 02/2013
UFZ-Spezial "Chemikalien in der Umwelt", 10/2012
UFZ-Sonderseite zum Weltwassertag 2013
HZG-Presseinfo: "Durchschlupf für Moleküle: Polymerforscher entwickeln doppelt schaltbare Membran"
Medikamente belasten unser Wasser
Dank des medizinischen Fortschritts und der besseren Versorgung leben die Menschen immer länger. Ein Aspekt, der in diesem Zusammenhang etwas in den Hintergrund gerät, ist die Auswirkung dieser gesellschaftlichen Veränderung auf die Wasserqualität. Denn ältere Menschen nehmen mehr Medikamente ein. Durch Ausscheidung oder missbräuchliche Entsorgung gelangen die Wirkstoffe ins Abwasser, aber auch ins Oberflächen- und Trinkwasser.
Eine neue Kategorie: Umweltstabile Chemikalien
Unser Körper baut viele Arzneimittel nicht ab, und auch Kläranlagen filtern diese Substanzen häufig nicht heraus. Rolf Altenburger, Ökotoxikologe am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ, benennt das Problem: „Wir produzieren hier eine neue Kategorie von umweltstabilen Chemikalien.“ Bei vielen dieser Wirkstoffe wissen die Forscher noch nicht, ob sie Schäden in der Umwelt anrichten könnten. Das Schmerzmittel Diclofenac ist jedoch bereits negativ aufgefallen: In Pakistan geriet es offenbar in die Umwelt, woraufhin unzählige Geier an Nierenversagen starben. Auch in Fischen kann es Nierenschäden hervorrufen. Daher setzte die EU Diclofenac nun auf die Liste der Schadstoffe, die in EU-Flächengewässern überwacht werden sollen. Diclofenac ist aber nur eine von Tausenden Chemikalien, die in großen Mengen genutzt werden.
Schadwirkungen von Medikamenten untersuchen
Rolf Altenburger setzt auf die Kombination biologischer und chemischer Verfahren: Mit seiner Arbeitsgruppe untersucht er zunächst mögliche Schadwirkungen von Umweltproben mit Hilfe biologischer Reaktionen in Fischeiern und Grünalgen. Danach spüren die Forscher die Schadstoffe mittels chemischer Analysetechniken auf. Klassische Umweltbeurteilungsinstrumente lassen sich auf die komplexen chemischen Strukturen von Arzneimitteln allerdings nicht anwenden. Bei bestimmten Medikamenten zeigen sich Effekte beispielsweise erst bei längerer Wirkdauer, wie Hormone der Antibabypille, die in europäischen Gewässern Einfluss auf die Geschlechtsreifung von Fischen nahmen und zu einer Verweiblichung von Fischpopulationen führten. Zwar konzentrieren sich die Wissenschaftler vor allem auf Auswirkungen auf die Umwelt und weniger auf den Menschen, jedoch gibt es Wege, die Human- und Ökotoxikologie verbinden: Die Forscher untersuchen zum Beispiel, ob die Rezeptoren, die ein Medikament ansprechen soll, auch in Fischen vorhanden sind. Durch die Beobachtung der Fische können sie einschätzen, ob Wirkstoffe im Wasser unerwünschte oder unerwartete Effekte auslösen.
Ideen zur Wasseraufbereitung
Auch in der Wasseraufbereitung werden neue Technologien benötigt. Polymerforscher vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht haben jetzt zweifach-schaltbare Membranen entwickelt, die je nach Porengröße unterschiedliche Biomoleküle, wie Hormone, Eiweiße oder Erbmaterial, aus dem Wasser filtern. Ein UFZ-Projekt sieht dagegen den Einsatz katalytisch aktiver Nanopartikel vor, die Wirkstoffe aus dem Wasser aufnehmen. Die Nanopartikel werden zuvor magnetisiert und können so mit Hilfe eines Magneten nach dem Filterprozess wieder aus dem Wasser gefischt werden. Denkbar sind auch zusätzliche Reinigungsprozesse direkt dort, wo Wirkstoffe ins Wasser gelangen, zum Beispiel bei Krankenhäusern. „Das kosteneffizienteste Verfahren wäre natürlich, Strukturen zu finden, die von sich aus ökokompatibel sind“, ergänzt Altenburger, „aber gerade bei Arzneimitteln ist das bisher gar kein Kriterium.“
