Steckbriefe relevanter Spurenstoffe im Hessischen Ried
Halbmaasgraben im südlichen Hessischen Ried bei Biblis
Die Gewässersituation im Hessischen Ried ist durch langsam fließende, abflussarme und aufgrund der hohen Besiedlungsdichte stark abwasserbelastete Fließgewässer gekennzeichnet. Zugleich wird hier intensive Landwirtschaft betrieben. Unter anderem über das Abwasser gelangen Spurenstoffe wie Arzneistoffe, Haushalts- und Industriechemikalien, Pflanzenschutzmittel und Biozide in die Fließgewässer des Hessischen Rieds. Diese Spurenstoffe werden von den im Hessischen Ried teilweise geringmächtigen und sandigen Deckschichten, die die Grundwasserleiter schützen, nur unzureichend zurückgehalten und können somit ins Grundwasser gelangen, das über das Rohwasser zur Trinkwasseraufbereitung genutzt wird. Obwohl das Hessische Ried nur rund 5 % der Landesfläche Hessens umfasst, werden in diesem Gebiet wegen der günstigen hydrogeologischen Bedingungen ca. 25 % des Trinkwassers in Hessen gewonnen.
Basierend auf den durch das HLNUG nachgewiesenen Eintragspfaden entwickelte das Hessische Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (HMUKLV) die Spurenstoffstrategie Hessisches Ried. Ziel dieser Strategie ist es, durch geeignete Maßnahmen die stoffliche Belastung der Fließgewässer im Hessischen Ried zu vermindern und damit im Sinne des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) sowohl die vielfältigen Funktionen und Nutzungen der Gewässer zukünftig sicherzustellen als auch die Grundwasservorkommen im Hessischen Ried langfristig zu schützen.
In der Spurenstoffstrategie Hessisches Ried wurden sechs Kernmaßnahmen, vier Begleitmaßnahmen, drei einzelfallbezogene Maßnahmen sowie zwei Forschungsvorhaben erarbeitet. Eine Begleitmaßnahme war die Einrichtung des Dialogforums „Spurenstoffe im Hessischen Ried“, in dessen Rahmen für ausgewählte gewässerrelevante Spurenstoffe und Spurenstoffgruppen derzeit Steckbriefe erstellt werden, die der Information und Aufklärung der Öffentlichkeit dienen sollen.
Diese im einheitlichen Aufbau gestalteten Steckbriefe sollen allgemeinverständlich auf die Spurenstoff-Situation in hessischen Gewässern und im Speziellen im Hessischen Ried aufmerksam machen, sodass durch umweltbewusstes Verhalten der Bevölkerung eine Vermeidung beziehungsweise Verringerung von Spurenstoffeinträgen in die hessischen Gewässer erzielt werden kann.
Die Steckbriefe werden in regelmäßigen Zeitabständen aktualisiert und stehen auch zum Download zur Verfügung.
Diclofenac ist ein Arzneiwirkstoff, der bei Schmerzen und Entzündungen nach Verletzungen oder aufgrund von akuten oder chronischen Krankheiten, etwa bei rheumatischen Erkrankungen oder einem akuten Gichtanfall, eingesetzt wird. Eine Begutachtung von 39 Studien mit über 10.000 Teilnehmerinnen und Teilnehmern kam zu dem eindeutigen Ergebnis, dass auf der Haut angewandtes Diclofenac nur bei chronischer Arthritis einen therapeutischen Nutzen und einen Vorteil gegenüber einem Placebo hat, bei anderen Indikationen nicht.
Der Wirkstoff wird in Deutschland zum Beispiel unter den Handelsnamen Voltaren oder Diclac vertrieben.
Diclofenac-haltige Medikamente sind in Deutschland sowohl für die orale Behandlung in Form von Tabletten und Kapseln als auch für die Anwendung auf der Haut in Form von Salben und Gelen erhältlich – auf ärztliches Rezept, aber auch rezeptfrei.
Eintragspfade
Für Diclofenac ist der Eintrag in den Wasserkreislauf unter anderem abhängig von der Art der Anwendung. Nach oraler Aufnahme wird Diclofenac nahezu vollständig im Körper abgebaut, sodass nur ein geringer Teil unverstoffwechselt in das Abwasser ausgeschieden wird.
Für die Anwendung auf der Haut belegen mehrere Studien mit verschiedenen Methoden, dass nur etwa 4 % des aufgetragenen Wirkstoffes über die Haut aufgenommen werden. Diese geringe Aufnahme wird in einer Fachinformation eines Herstellers von Diclofenac-haltigen Salben bestätigt. Das bedeutet, dass die größte Menge an Diclofenac in den Wasserkreislauf gelangt, ohne zuvor eine medizinische Wirkung vermittelt zu haben.
Dies geschieht insbesondere dann, wenn unmittelbar nach dem Auftragen die Hände gewaschen werden oder geduscht beziehungsweise gebadet wird und der Wirkstoff noch nicht über die Haut aufgenommen werden konnte.
Weitere relevante Eintragspfade liegen in der nicht ordnungsgemäßen Entsorgung von Altmedikamenten über die Toilette oder den Ausguss.
In Kläranlagen kann Diclofenac mit den derzeitigen Verfahren der Abwasserbehandlung nur unzureichend zurückgehalten werden, sodass es über den Abwasserpfad in die Gewässer gelangt.
Aufgrund seiner mobilen Eigenschaft kann das mit Diclofenac belastete Oberflächenwasser durch Versickerung anschließend in das Grundwasser gelangen, dessen Reinheit insbesondere aufgrund der Verwendung als Rohwasser zur Trinkwasseraufbereitung von besonderer Bedeutung ist.
Vorkommen in Gewässern des Hessischen Rieds
An Messstellen in hessischen Oberflächengewässern wird Diclofenac seit einigen Jahren regelmäßig nachgewiesen. In den Jahren 2016-2021 betrug der Jahresmittelwert über die Oberflächenwassermessstellen in Hessen, an denen mindestens 10 Messwerte im Jahr vorlagen, 0,56 µg/l. Für die Messstellen im Hessischen Ried lag dieser Wert deutlich höher bei 1,22 µg/l. Im Jahr 2016 wurde im Halbmaasgraben bei Biblis sogar eine Maximalkonzentration von 13 µg/l gemessen.
Auch im Grundwasser wird Diclofenac regelmäßig an einigen Messstellen – insbesondere im Hessischen Ried – oberhalb der Bestimmungsgrenze nachgewiesen.
Bei einer Grundwasserbeschaffenheitsmessung in Mörfelden wurde im Jahr 2017 eine Höchstkonzentration von 0,8 µg/l festgestellt.
In den letzten Jahren haben die Diclofenac-Konzentrationen an den meisten Oberflächen- und Grundwassermessstellen in Hessen zugenommen.
Messwerte und Statistiken zu Nachweisen von Diclofenac an hessischen Grundwassermessstellen können im Grundwasserschutz-Viewer in Tabellenform oder als Diagramm angezeigt werden.
Öko- und humantoxikologische Einordnung
Diclofenac kann nachweislich negative Effekte auf Organismen in der (aquatischen) Umwelt haben. So haben Studien gezeigt, dass Diclofenac bei Gewässerorganismen wie Fischen bereits in niedrigen Konzentrationen eine Schädigung von Niere, Leber und Kiemen hervorrufen und somit zu negativen Auswirkungen auf die Biodiversität des aquatischen Ökosystems führen kann. Ein besonders drastisches Beispiel ist aus dem Mittleren Osten bekannt: dort verursachte dieser Arzneiwirkstoff Anfang der 2000er Jahre einen Zusammenbruch von Geierpopulationen in Indien, Nepal und Pakistan, bei denen mehrere Millionen Geier verendeten und drei Arten akut vom Aussterben bedroht waren. Die Ursache hierfür war, dass die Kadaver von mit Diclofenac behandelten Rindern von Geiern gefressen wurden, sodass diese ein tödliches Nierenversagen erlitten.
Bisher sind Diclofenac-Konzentrationen in der Umwelt aktuell weder in Deutschland noch auf EU-Ebene durch gesetzlich verbindliche Vorgaben für die Gewässer reguliert. Die PNEC (predicted no effect concentration) für Diclofenac liegt bei 0,05 µg/l. Die PNEC gibt die Konzentration an, bei der noch keine Effekte auf das aquatische Ökosystem auftreten.
Durch die langjährigen Untersuchungen des HLNUG im Zeitraum von 2016 bis 2021 an den beprobten Oberflächenwassermessstellen im Hessischen Ried konnte nachgewiesen werden, dass die jeweils aktuellsten Jahresmittelwerte aller Messstellen deutlich über der PNEC (orange dargestellte Linie in der untenstehenden Abbildung) lagen.
Die Jahresmittelwerte im Beinesgraben bei Bauschheim von 2,93 µg/l sowie im Halbmaasgraben bei Biblis von 2,77 µg/l lagen somit über dem 55-fachen oberhalb der PNEC.
Aufgrund der flächendeckenden Nachweise an Oberflächenwassermessstellen, die im Hessischen Ried deutlich (um den Faktor 6 bis Faktor 58) über der PNEC liegen, ist davon auszugehen, dass Diclofenac bereits in allen Oberflächengewässern des Hessischen Rieds negative Auswirkungen auf die aquatische Umwelt hat.
Für Diclofenac wurde vom Umweltbundesamt ein gesundheitlicher Leitwert (LW) von 1,75 μg/l im Trinkwasser festgelegt, bei dem im Falle einer Überschreitung Maßnahmen ergriffen werden sollten. Dieser Wert wird im hessischen Trinkwasser derzeit nicht überschritten.
Vermeidungs- und Minderungsmöglichkeiten der Einträge
Damit weniger Diclofenac in den Wasserkreislauf gelangt, ist es ratsam, sich nach dem Auftragen einer wirkstoffhaltigen Salbe oder eines Gels die Hände nicht – wie meist üblich – abzuwaschen, sondern sie zunächst mit einem Papiertuch gründlich abzuwischen und das Tuch anschließend über den Restmüll zu entsorgen. Die richtige Technik beim Abwischen der Hände ist in diesem Artikel der Pharmazeutischen Zeitung ausführlich erläutert. Neben dieser wirksamen und leicht umzusetzenden Maßnahme können Anwender und Anwenderinnen alternativ einen Einmalhandschuh verwenden, der ebenfalls über den Restmüll zu entsorgen ist. Weiterhin sollten Anwenderinnen und Anwender vor dem Duschen oder Baden die Gele bzw. Salben einige Minuten auf der Haut eintrocknen lassen, damit der Wirkstoff nicht ungenutzt abgespült wird, sondern auch seine Wirkung entfalten kann. Wenn möglich, sollte das Arzneimittel zudem erst einziehen, bevor ein Kleidungsstück darüber gezogen wird, denn sonst gelangt das Diclofenac beim Waschen der Kleidung ebenfalls ins Abwasser. Generell sollten äußerlich aufgetragene Diclofenac-Präparate immer mit Bedacht und gemäß der Gebrauchsinformation eingesetzt werden. Also nicht zu viel oder zu großflächig und auch nicht präventiv zur Vermeidung von Schmerzen im Leistungs- und Breitensport. Es ist abzuwägen, ob alternative Präparate infrage kommen und der Einsatz von Diclofenac wirklich notwendig ist. Hierzu können Ärztinnen und Ärzte oder Apothekerinnen und Apotheker zurate gezogen werden. Grundsätzlich gilt, dass Arzneimittel nicht über die Toilette oder das Waschbecken entsorgt werden dürfen, sondern in den Restmüll gehören. Je nach Kommune gibt es weitere Entsorgungsmöglichkeiten, die hier abgerufen werden können. Mit diesen Empfehlungen zum umweltbewussten Gebrauch kann jede und jeder Einzelne einen wichtigen Beitrag dafür leisten, dass die Einträge von Diclofenac in den Wasserkreislauf verringert und somit unsere Gewässer und unser Trinkwasser vor Belastungen geschützt werden.
Jeweils aktuellster Jahresmittelwert von Diclofenac an den 2016 - 2021 beprobten Messstellen im Hessischen Ried; Orange dargestellte Linie: PNEC-Wert von 0,05 µg/l
Benzotriazole sind organische Substanzen, die sowohl in der Industrie als auch in Haushalten verschiedene Anwendungsbereiche haben und in der Umwelt aufgrund ihrer mobilen und meist langlebigen Eigenschaften vielfach nachgewiesen werden. Der wichtigste und bezüglich der chemischen Struktur einfachste Vertreter der Stoffgruppe der Benzotriazole ist das 1H-Benzotriazol, auf dem daher im Folgenden der Fokus liegen wird. Weitere wichtige Vertreter mit regelmäßigen Befunden in der Umwelt sind 4‑Methyl‑1H‑Benzotriazol sowie das 5-Methyl-1H-Benzotriazol, die aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit meist gemeinsam in einem Analyseverfahren bestimmt und als Summenparameter zusammengefasst werden.
Benzotriazol-Verbindungen haben vielfältige Einsatzbereiche und werden unter anderem als Korrosionsschutzmittel in Kühlflüssigkeiten beispielsweise bei der Metallbearbeitung und bei technischen Anlagen wie Kühlkreisläufen sowie in Entkalkungstabletten eingesetzt.
Weiterhin finden Benzotriazole Anwendung in Solarzellen, medizinischen Anwendungen oder als UV-Filter in Kunststoffen und teilweise auch in Kosmetika sowie Sonnenschutzmitteln.
Eintragspfade
Durch den Einsatz von Benzotriazolen als Geräte- und Silberschutz in Geschirrspül- und Reinigungsmitteln beziehungsweise in Spülmaschinentabs kommt es zu einem kontinuierlichen direkten Eintrag ins häusliche Abwasser und damit in den Wasserkreislauf.
In Kläranlagen können Benzotriazole mit den derzeitigen Verfahren der Abwasserbehandlung nur unzureichend zurückgehalten werden, sodass sie über den Abwasserpfad in die Oberflächengewässer gelangen. Aufgrund der mobilen Eigenschaft kann das mit Benzotriazolen belastete Oberflächenwasser durch Versickerung anschließend in das Grundwasser gelangen, dessen Reinheit insbesondere aufgrund der Verwendung als Rohwasser zur Trinkwasseraufbereitung von besonderer Bedeutung ist.
Vorkommen in Gewässern des Hessischen Rieds
In hessischen Oberflächengewässern werden Benzotriazol-Verbindungen seit einigen Jahren regelmäßig im µg/l‑Bereich nachgewiesen.
In den Jahren 2016 bis 2021 betrug der arithmetische Mittelwert von 1H-Benzotriazol über alle Oberflächenwassermessstellen in Hessen, an denen mindestens 10 Messwerte im Jahr vorlagen, 1,67 µg/l. Für die Messstellen im Hessischen Ried lag dieser Wert fast doppelt so hoch bei 3,04 µg/l.
Im Jahr 2017 wurde im Mühlbach bei Groß-Gerau eine Maximalkonzentration von 15,3 µg/l für 1H‑Benzotriazol gemessen.
In den letzten Jahren haben die Konzentrationen von Benzotriazol-Verbindungen an den meisten Oberflächenwassermessstellen in Hessen zugenommen.
Auch im Grundwasser werden Benzotriazole an einigen Messstellen oberhalb der Bestimmungsgrenze nachgewiesen. Bei einer Grundwasserbeschaffenheitsmessung in Raunheim wurde im Jahr 2016 eine Höchstkonzentration von 2,67 µg/l für 4-Methyl-1H-Benzotriazol festgestellt.
Messwerte und Statistiken zu Nachweisen von Benzotriazolen an hessischen Grundwassermessstellen können im Grundwasserschutz-Viewer in Tabellenform oder als Diagramm abgerufen werden.
Öko- und humantoxikologische Einordnung
1H-Benzotriazol und seine Transformationsprodukte 4- und 5-Methyl-1H-Benzotriazol zeigen eine geringe biologische Abbaubarkeit und werden als langlebig und mobil in der Umwelt eingestuft. Eine Aufkonzentrierung in Organismen (Anreicherung im Fettgewebe) ist auszuschließen.
Akute Effekte wurden für verschiedene Wasserorganismen nur bei höheren, nicht umweltrelevanten Konzentrationen beobachtet. 1H-Benzotriazol ist aufgrund der gemessenen Effektkonzentrationen von der EU nicht als akut toxisch für Wasserorganismen, jedoch als langfristig gewässergefährdend eingestuft. 1H-Benzotriazol steht im Verdacht, krebserregende Wirkungen beim Menschen und hormonelle Wirkungen bei Organismen in der (aquatischen) Umwelt zu haben, was derzeit weiter untersucht wird. Zusätzlich sind neurotoxische Eigenschaften bekannt.
Die PNEC (predicted no effect concentration = Konzentration, bei der noch keine Effekte auf das Ökosystem auftreten) für Süßwasser, liegt laut der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) für 1H‑Benzotriazol bei 97 µg/l. Daraus ergibt sich, dass bei den gemessenen Konzentrationen in Oberflächengewässern des Hessischen Rieds aktuell nicht von negativen Effekten auf Gewässerorganismen auszugehen ist.
Aufgrund der langlebigen und mobilen Eigenschaften kann 1H-Benzotriazol die Trinkwasseraufbereitung beeinträchtigen – ein Grenzwert für Benzotriazole im Trinkwasser existiert in Deutschland bisher nicht.
Vom Umweltbundesamt (UBA) wurde für 1H-Benzotriazol ein gesundheitlicher Orientierungswert (GOW) von 3,0 μg/l für Trinkwasser festgelegt. Bei Einhaltung des GOW, der ein Vorsorgewert ist, sind ausreichend sicher keine Gesundheitsbeeinträchtigungen beim Menschen zu erwarten.
Dieser Wert wird im hessischen Trinkwasser derzeit nicht überschritten. Die nachgewiesenen Werte liegen beispielsweise in den Versorgungsgebieten zweier Wasserversorger bei höchstens 0,06 µg/l pro Einzelstoff und damit deutlich unter den oben genannten Werten (Faktor > 50).
Vermeidungs- und Minderungsmöglichkeiten der Einträge
Zum Schutz der aquatischen Umwelt und der menschlichen Gesundheit ist aus Vorsorgegründen Handlungsbedarf zur Verringerung der Einträge von Benzotriazolen in die Umwelt gegeben.
Untersuchungen haben gezeigt, dass Geschirrspülmittel ohne Benzotriazole ebenfalls sehr gute Reinigungsergebnisse erzielen und Benzotriazole als Inhaltsstoffe daher nicht notwendig sind. So haben in der Ausgabe 08/2023 der Zeitschrift „test“ (herausgegeben von der Stiftung Warentest) von vier getesteten Ökoprodukten, in denen keine Benzotriazole eingesetzt werden, drei das Gesamturteil „gut“ erhalten.
Auf der Verpackung eines Geschirrspülmittels müssen die Inhaltsstoffe nicht vollständig angegeben werden. Nach der Detergentienverordnung sind die Hersteller entsprechender Produkte jedoch dazu verpflichtet, alle Inhaltsstoffe öffentlich zugänglich zu machen – diese sind auf den Internetseiten der Hersteller einzusehen. Einfacher sind umweltfreundliche Alternativen ohne Benzotriazole an Umweltsiegeln wie dem „Blauen Engel“ oder den Siegeln von ECOCERT oder NCP (Natural Care Product) zu erkennen. Des Weiteren existieren derzeit frei verfügbare Apps, um sich über Inhaltsstoffe und Stoffinformationen unter anderem von Kosmetikprodukten und Sonnenschutzmitteln zu informieren.
Auch bei Entkalkungsmitteln – beispielsweise für Kaffeeautomaten – sollte aus Umweltschutzgründen darauf geachtet werden, dass keine Benzotriazole enthalten sind. Eine gute Wirksamkeit zur Entkalkung besitzen auch umweltfreundlichere Alternativen wie Zitronensäure oder Essig.
Da auch in einigen Sonnenschutzmitteln Benzotriazole als UV-Filter eingesetzt werden, ist die Verwendung von Benzotriazol-freien Sonnenschutzmitteln empfehlenswert.
Somit können Verbraucherinnen und Verbraucher durch die Wahl Benzotriazol-freier Produkte einen wichtigen Beitrag dafür leisten, dass die Einträge von Benzotriazolen in den Wasserkreislauf verringert und somit unsere Gewässer und unser Trinkwasser vor Belastungen geschützt werden.
Jeweils aktuellster Jahresmittelwert von 1H-Benzotriazol aus dem Untersuchungszeitraum 2016 - 2021