Was sind die häufigsten Wasserverunreinigungen?

Der Mensch ist Wasserverunreinigungen entweder durch Trinken oder Baden in verunreinigtem Wasser und manchmal sogar durch den Verzehr von Lebensmitteln ausgesetzt, die mit verunreinigtem Wasser angebaut oder zubereitet wurden. Diese Verunreinigungen gelangen dann in den menschlichen Körper und können die Gesundheit gefährden, indem sie direkt Krankheiten verursachen oder als Gifte oder Karzinogene wirken.

Dieser Artikel gibt einen Überblick über die häufigsten Wasserverunreinigungen, zu denen die folgenden Schadstoffe gehören.

• Arsen
• Fluorid
• Selen und Uran
• Eisen
• Ammoniak
• Aluminium
• Barium
• Chrom
• Kadmium
• Kupfer
• Bakterien und Viren
• Blei
• Silber
• Chloramin
• Perchlorat
• Quecksilber
• Nitrate/Nitriten
• Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH)
• Pestizide

1. Arsen

Arsen ist ein natürlich vorkommendes Element in der Erdkruste und kann in der gesamten Umwelt, einschließlich Luft, Wasser und Boden, gefunden werden.

Der Mensch ist Arsen hauptsächlich über Wasser ausgesetzt, wo es als geschmacks- und geruchlose Chemikalie in seiner hochgiftigen anorganischen Form vorkommt. In Ländern wie Argentinien, China, Indien und einigen Teilen der Vereinigten Staaten kommt Arsen sowohl als natürlicher Schadstoff als auch als industrieller und landwirtschaftlicher Schadstoff in Grundwasserquellen vor. Das Trinken von arsenverseuchtem Grundwasser und der Verzehr von Pflanzen, die mit arsenverseuchtem Grundwasser bewässert wurden, oder von Lebensmitteln, die mit diesem Wasser zubereitet wurden, sind die Hauptquellen der Arsenexposition des Menschen.

Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind über 140 Millionen Menschen in mehr als 50 Ländern Arsenwerten im Trinkwasser ausgesetzt, die über ihrem vorläufigen Richtwert von 10 μg/L liegen.

Arsen kann sowohl akute als auch langfristige Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben, die in dieser Infografik zusammengefasst sind.

Eine akute Arsenintoxikation ist selten, da sie eine hohe Arsenkonzentration im Trinkwasser voraussetzt. Dennoch kann sich eine akute Arsenvergiftung am häufigsten als Gastroenteritis mit Übelkeit, Erbrechen, «Reiswasser»-Durchfall und Bauchschmerzen äußern. Komplexere kardiovaskuläre, pulmonale, renale und neurologische Symptome und Anzeichen können diese gastrointestinalen Symptome noch verstärken.

Langfristige Auswirkungen einer chronischen Arsenexposition in niedriger Dosierung über das Trinkwasser sind häufiger und treten in der Regel nach mehr als fünf Jahren auf. Die häufigsten Erscheinungsformen sind Hyperkeratose an den Hand- und Fußsohlen und charakteristische quer verlaufende weiße Aldrich-Mees-Linien auf der Nagelplatte.

Die International Agency for Research on Cancer hat Arsen als Ursache für Lungen-, Blasen-, Haut- und Nierenkrebs ermittelt und festgestellt, dass Lungenkrebs die häufigste Todesursache im Zusammenhang mit langfristiger Arsenaufnahme ist.

Das National Institute of Environmental Health Sciences in den Vereinigten Staaten hat die Arsenexposition mit chronischem Husten und Dyspnoe, Bronchiektasien, verminderter Lungenfunktion, Diabetes, Entwicklungsstörungen bei Kindern einschließlich niedrigem Geburtsgewicht, Spontanaborten, verminderter kognitiver Leistungsfähigkeit, ischämischen Herzerkrankungen, peripheren Gefäßerkrankungen und chronischen Nierenerkrankungen in Verbindung gebracht.

2. Fluorid

Fluorid ist ein natürlich vorkommendes anorganisches Ion des Fluors. Fluoride sind in der Regel weiß oder farblos und haben einen charakteristischen bitteren Geschmack. In geringen Konzentrationen ist Fluorid für die Zahngesundheit von Vorteil und wird daher manchmal absichtlich der kommunalen Wasserversorgung zugesetzt. Da höhere Konzentrationen für die menschliche Gesundheit schädlich sind, wird die Fluoridierung von Leitungswasser kontrovers diskutiert, und in einigen Regionen ist sie bewusst nicht erlaubt. Das nachstehende Schaubild zeigt den prozentualen Anteil der Bevölkerung, der in verschiedenen Ländern fluoridiertes Wasser trinkt, wie von der British Fluoridation Society erfasst.

Fluoride kommen in der Natur in verschiedenen Mineralien wie Flussspat, Kryolith und Fluorapatit vor. Natriumfluorid, Fluorkieselsäure und Natriumhexafluorosilikat werden in Spuren zur kommunalen Wasserfluoridierung verwendet.

Fluorid ist in unterirdischen Wasserquellen auf der ganzen Welt infolge von Auslaugung aus der Umwelt und industrieller Verunreinigung vorhanden. Die United States Environmental Protection Agency (US-Umweltschutzbehörde) berichtet in ihrem Dokument «Drinking water criteria document on fluoride», dass etwa 0,2 % der US-Bevölkerung einer Fluoridbelastung von über 2,0 mg/Liter in ihrem Trinkwasser ausgesetzt sind. Dies ist ein geringer Wert im Vergleich zur Fluoridbelastung in anderen Teilen der Welt. So wurden beispielsweise in Tansania und China Werte von 8 mg pro Liter oder mehr gemessen.

Die Verunreinigung des Wassers mit Fluorid stellt in der Regel erst dann eine Gefahr dar, wenn die über das Trinkwasser aufgenommene Menge über 1-2 mg pro Liter steigt. Bei diesen Konzentrationen entwickelt sich ein Zustand namens Fluorose. Fluorose kann den Zahnschmelz angreifen, so dass er porös, fleckig und undurchsichtig wird, und sie kann zu Knochen- und Gelenkverformungen mit Gelenkschmerzen und Steifheit aufgrund der Mineralisierung von Bändern, Knorpeln und periartikulären Muskeln sowie der Demineralisierung von Knochen führen.

3. Selen und Uran

Elementares Selen ist ein natürlich vorkommendes Element, das in Wasser unlöslich ist. In der Umwelt kann elementares Selen zu Selenit- und Selenatformen reduziert und/oder oxidiert werden, die wasserlöslich sind.

Laut dem Hintergrunddokument der WHO über Selen in Trinkwasser enthält das meiste Trinkwasser weit weniger als 10 μg pro Liter. In selenhaltigen Gebieten auf der ganzen Welt können die Selenwerte deutlich höher sein. Trinkwasser aus einem selenhaltigen Gebiet in China enthält Berichten zufolge 50-160 μg Selen pro Liter Trinkwasser. Die nachstehende Karte zeigt die Konzentrationen von Uran in Trinkwasser-Grundwasserleitern, die in der Zeitschrift Environmental Science and Technology Letters in den Vereinigten Staaten veröffentlicht wurden.

Die akute Aufnahme hoher Selendosen, die höchstwahrscheinlich nicht durch verunreinigtes Trinkwasser erfolgt, kann Übelkeit, Durchfall, Bauchschmerzen, Schüttelfrost, Zittern, Taubheitsgefühl in den Gliedmaßen, unregelmäßige Menstruationsblutungen und starken Haarausfall verursachen. Langfristige Exposition gegenüber niedrigen Selendosen wurde mit Haar- und Nagelverlust und Brüchigkeit, fleckigen Zähnen, verfärbten Hautläsionen und Veränderungen der peripheren Nerven in Verbindung gebracht.

Uran kommt natürlich in der Umwelt vor. Am häufigsten kommt es in Granit und verschiedenen anderen Mineralvorkommen vor. Am häufigsten wird es als Brennstoff oder als Katalysator und Farbpigment verwendet. Ein Großteil des Urans, das das Trinkwasser verunreinigt, ist entweder durch Auswaschung aus natürlichen Vorkommen oder durch Verunreinigungen aus der Müllerei, der Atomindustrie und der Landwirtschaft entstanden.

In den Vereinigten Staaten stellte die Environmental Protection Agency (EPA) in den 1980er Jahren an 978 Trinkwasserstandorten eine mittlere Urankonzentration von 2,55 µg/Liter fest. Uran kann in viel höheren Konzentrationen vorkommen. Im Jahr 2002 wurden in einigen Teilen New Mexicos Urankonzentrationen von mehr als 20 µg/Liter Trinkwasser festgestellt.

Zu den bekannten Auswirkungen von Uran auf den menschlichen Körper gehören Nierenschäden. Andere Wirkungen sind beim Menschen nicht untersucht worden, aber Tierstudien deuten darauf hin, dass sowohl akute als auch chronische Uranexposition das Potenzial für Karzinogenese und Mutagenese sowie für Reproduktions- und Entwicklungstoxizität hat.

4. Eisen

Eisen ist in der Natur reichlich vorhanden und verbindet sich mit schwefel- und sauerstoffhaltigen Verbindungen zu Sulfiden, Karbonaten, Hydroxiden und meist auch Oxiden. Natürliches Eisen aus dem Boden und aus vom Menschen geschaffenen Quellen kann das Wasser verunreinigen. Dieses Bild zeigt alte, korrodierte Gussrohre.

Die durchschnittliche Eisenkonzentration beträgt 0,7 mg/l im Flusswasser, 0,5-10 mg/l im Grundwasser und 0,3 mg/l im Trinkwasser, wie aus dem Hintergrunddokument der WHO über Eisen im Trinkwasser hervorgeht.

Eisenkonzentrationen von 40 µg pro Liter und 0,12 µg pro Liter sind in destillierten und mineralisierten Wässern zu schmecken und verleihen ihnen einen starken Metallgeschmack. Eisen kann sich auch aus der Lösung absetzen und die Trübung und Farbe des Wassers verändern, indem es ein trübes oder rostfarbenes Aussehen verleiht, sobald die Konzentrationen über 0,05-0,1 mg/l in den Rohrleitungen liegen.

Es ist unwahrscheinlich, dass der Verzehr von Eisen im Trinkwasser gesundheitsschädlich ist, da Eisen ein wesentliches Element der menschlichen Ernährung ist. Der Mensch benötigt täglich eine Mindestmenge an Eisen von 10 bis 50 mg/Tag.

5. Ammoniak

Ammoniak ist eine häufig verwendete Chemikalie, die in der Produktion und Herstellung von Düngemitteln, Tierfutter, Fasern, Kunststoffen, Sprengstoffen, Papier und Gummi eingesetzt wird. Ammoniak wird auch häufig als Reinigungsmittel und als Lebensmittelzusatzstoff verwendet.

Ammoniak ist im Trinkwasser am häufigsten durch Desinfektion mit Chloraminen oder durch Auslaugung aus Zementmörtel, der für die Innenbeschichtung von Wasserleitungen verwendet wird, vorhanden.

Das Hintergrunddokument der WHO über Ammoniak im Trinkwasser geht davon aus, dass das Vorhandensein dieser Chemikalie im Trinkwasser keine direkten Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen hat. Die durchschnittlichen Konzentrationen von Ammoniak im Trinkwasser liegen in der Regel unter 0,2 mg pro Liter. Allerdings können Ammoniakkonzentrationen von 0,2 mg oder mehr in gechlortem Wasser die Bildung von Chloraminen verursachen, die einen unangenehmen Geschmack und Geruch haben und den Desinfektionsprozess behindern können.

6. Aluminium

Aluminium ist das häufigste metallische Element der Erde. In der Umwelt kommt es häufig als Aluminiumchlorid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid oder Aluminiumsulfat vor. Es kann in Verbindung mit organischen Stoffen und anderen Elementen vorkommen. Dieses Bild zeigt, wie kristallines Aluminiumoxid aussieht, das sich deutlich von dem fertigen Metall unterscheidet, an das wir normalerweise denken.

Aluminium wird häufig als Koagulationsmittel bei der Aufbereitung von kommunalem Wasser verwendet. Aluminiumsalze, meist Aluminiumsulfat, werden kommunalem Wasser zugesetzt, um organische Stoffe, Farbe, Trübung und Mikroorganismen vor anderen Behandlungen zu reduzieren.

Die Aluminiumkonzentration im Trinkwasser hängt vom Gehalt im Quellwasser ab und davon, ob bei der Wasseraufbereitung Aluminium-Koagulanzien verwendet werden. Wasser mit niedrigem pH-Wert ist anfälliger für die Auflösung von Aluminium, daher sind die Aluminiumkonzentrationen in saurem Wasser oft höher als in Wasser mit nahezu neutralem oder alkalischem pH-Wert.

In den Vereinigten Staaten durchgeführte Erhebungen ergaben, dass die durchschnittlichen Aluminiumkonzentrationen in Trinkwasserproben zwischen 0,01 und 1,3 mg pro Liter lagen, und dass die durchschnittlichen Aluminiumkonzentrationen in Trinkwasserproben aus Einrichtungen, die Aluminiumsulfatkoagulation verwenden, zwischen 0,1 und 2,7 mg pro Liter lagen.

Die Auswirkungen von Aluminium auf die menschliche Gesundheit sind nicht gut untersucht, aber Untersuchungen in der Vergangenheit haben gezeigt, dass es einen möglichen Zusammenhang zwischen der Aufnahme von Aluminium und Erkrankungen des Nervensystems, insbesondere Alzheimer, geben könnte. Aluminium kann als Akkumulationsbecken für andere, gefährlichere Schadstoffe wie Arsen, Chrom, Mangan und Nickel dienen und die Konzentrationen von Blei und Kupfer beeinflussen.

7. Barium

Barium ist ein natürlich vorkommendes Alkalimetall. In der Natur kommt es nicht in seiner elementaren Form vor, sondern in Verbindung mit anderen Elementen. Zu den gängigen Bariumverbindungen gehören Bariumsulfid, Bariumchlorid, Bariumoxid, Bariumhydroxid, Bariumsulfat, Bariumacetat und Bariumcarbonat.

Barium, vor allem Bariumsulfat und Bariumkarbonat, kommt in der Natur in Form von Erzlagerstätten frei vor. Auslaugung und Erosion dieser Ablagerungen können Grundwasserquellen kontaminieren. Im Jahr 1987 stellte das US-EPA fest, dass Barium in den meisten Oberflächen- und Grundwasserquellen in Mengen von weniger als 0,34 mg/l vorhanden ist. In den 1980er und 1990er Jahren wurden in Studien auf der ganzen Welt Barium in Trinkwasserquellen gefunden (Niederlande: Mittelwert von 0,23 mg/L Van Duijvenbooden, 1989; Kanada: Median von 18 µg/L Subramanian & Meranger, 1984; Schweden: 1-20 μg/L HSDB, 2014; Norwegen: 9 μg/L, Flaten, 1991).

Auf der Grundlage dieser Studien schätzt die WHO in ihrem Hintergrunddokument über Barium im Trinkwasser, dass ein durchschnittlicher Erwachsener in den Vereinigten Staaten etwa 30 µg Barium pro Liter Wasser zu sich nimmt.

Eine akute Bariumvergiftung durch Wasser ist ungewöhnlich. Es sind etwa 3-4 g Barium erforderlich, um Symptome und Anzeichen einer Bariumtoxizität hervorzurufen, die Gastroenteritis, Hypokaliämie, akuten Bluthochdruck, Herzrhythmusstörungen und Skelettmuskellähmung umfassen können. Eine chronische Bariumexposition wurde mit hypertensiven Gefäßerkrankungen und Herzerkrankungen in Verbindung gebracht. Die möglichen gesundheitlichen Auswirkungen von Barium im Trinkwasser sind nachstehend aufgeführt.

8. Chrom

Chrom kommt in seinen verschiedenen Oxidationsstufen überall in der Natur in Böden und Gesteinen vor. In der Industrie wird es für die Verchromung, die Farbstoffherstellung, die Textilproduktion, das Gerben von Leder, Portlandzement, die Herstellung von rostfreiem Stahl, das Schweißen und die Holzbehandlung verwendet.

Die Wasserverschmutzung durch Chrom kann durch die Auswaschung von natürlich vorkommendem Chrom aus dem Mutterboden oder Gestein sowie durch industrielle Verunreinigungen entstehen. Die Verunreinigung des Trinkwassers mit sechswertigem, vom Menschen hergestelltem Chrom (Cr[VI]) stellt das größte Risiko dar, da diese Form von Chrom für den Menschen besonders giftig ist;

Mit Chrom verunreinigtes Wasser kann eine breite Palette negativer gesundheitlicher Auswirkungen haben. Allergien und Sensibilisierungen auf Chromverbindungen im Wasser treten häufig auf und können Kontaktdermatitis (Hautausschläge bei Berührung) sowie Nieren- und Lebertoxizität verursachen. Auch über Magen-Darm-Reizungen, Spermienschäden und Anämie wurde bereits berichtet.

Studien des United States National Toxicology Program an Labortieren haben gezeigt, dass die Zahl der Magen-Darm-Krebsfälle nach Aufnahme von sechswertigem Chrom deutlich zunimmt. Diese Informationen werden durch Studien in der chinesischen Provinz Liaoning bestätigt, wo es in den 1960er Jahren zu einer massiven Verunreinigung des Wassers durch Abfallrückstände aus einer Ferrochrom-Produktionsanlage kam. Diese Studien zeigten, dass in den folgenden Jahrzehnten die Sterblichkeit an Magen-Darm-Krebs in den exponierten Gebieten zunahm.

Das Trinkwasser trägt wesentlich zur Chromaufnahme bei, insbesondere wenn der Gesamtchromgehalt über 25 μg/Liter liegt. In der WHO-Veröffentlichung Guidelines for Drinking-water Quality (GDWQ) wird berichtet, dass etwa 18 % der US-Bevölkerung im Trinkwasser Chromwerten zwischen 2 und 60 μg/Liter und weniger als 0,1 % Werten zwischen 60 und 120 μg/Liter ausgesetzt sind.

9. Kadmium

Kadmium ist ein Metall, das in der Natur zusammen mit Zink und Blei in sulfidischen Erzen vorkommt. Kadmium wird in verschiedenen Industriezweigen für die Antikorrosionsbeschichtung von Stahl, elektrischen Batterien, elektronischen Bauteilen und Kernreaktoren verwendet. Dieses Bild zeigt natürliches Cadmiumsulfid.

Cadmium gelangt nur selten auf natürliche Weise ins Wasser. Industrielle und landwirtschaftliche Verunreinigungen des Trinkwassers sind die Hauptquellen der Cadmiumverschmutzung. Eine Verunreinigung des Trinkwassers kann durch Auslaugung von Cadmium aus dem Zink verzinkter Rohre, die Cadmiumverunreinigungen enthalten, oder durch cadmiumhaltige Lote in Armaturen, Warmwasserbereitern, Wasserkühlern und Wasserhähnen entstehen.

Die Wasserverschmutzung durch Cadmium scheint kein großes Problem darzustellen. Im Jahr 1989 führte die WHO Tests durch, um den Cadmiumgehalt in über 110 Stationen in der ganzen Welt zu ermitteln, und stellte fest, dass die mittlere Konzentration von gelöstem Cadmium im Wasser weniger als 1 µg/L beträgt und die tägliche Aufnahme über das Trinkwasser in der Regel weniger als 2 μg pro Tag beträgt.

Eine akute Cadmiumtoxizität ist selten, aber eine chronische Cadmiumexposition wurde mit einer Nierenerkrankung und einem damit verbundenen Verlust von Eiweiß, Phosphor und Kalzium in Verbindung gebracht, der zur Bildung von Nierensteinen und Osteomalazie führt. Dieses Krankheitsbild wurde als «Itai Itai»-Krankheit bezeichnet, die in der japanischen Präfektur Toyama ab etwa 1912 nach einer massiven Cadmiumverunreinigung von Wasserquellen infolge des Abbaus von Silber, Blei, Kupfer und Zink festgestellt wurde.

10. Kupfer

Kupfer ist ein Übergangsmetall, das aufgrund seiner Vielseitigkeit häufig in der verarbeitenden Industrie verwendet wird. Kupfer kann für die Herstellung von Kabeln, Rohren, Ventilen, Armaturen, Münzen, Gebrauchsgegenständen und Baumaterialien verwendet werden. Bei der Herstellung von Fungiziden, Algiziden, Insektiziden, Düngemitteln und Holzschutzmitteln wird Kupfer verwendet.

Kupfer kann in allen Arten von Wasser vorkommen, auch in Trinkwasser. Die Kupferkonzentrationen in kommunalen Wassersystemen sind sehr unterschiedlich und hängen von den Eigenschaften des Wassers wie pH-Wert und Härte sowie von der Verfügbarkeit von Kupfer im kommunalen Verteilungssystem ab.

Die Hauptquelle der Kupferverunreinigung ist meist die Korrosion von Kupferrohren in Innenräumen. Laut dem Hintergrunddokument der WHO über Kupfer im Trinkwasser nehmen Menschen schätzungsweise 0,1-1 mg Kupfer pro Tag über das Trinkwasser auf. Diese Zahl kann erheblich höher sein, wenn stehendes oder teilweise gespültes Wasser aus einem Verteilungssystem mit Kupferrohren oder -fittings konsumiert wird.

Gelöstes Kupfer verleiht dem Trinkwasser eine türkise Farbe und einen unangenehmen metallischen, bitteren Geschmack, wenn seine Konzentration 2,4-2,6 mg pro Liter erreicht.

Eine hohe Exposition (4-400 mg Kupfer pro Kilogramm Körpergewicht) kann gastrointestinale Blutungen, Hämaturie, intravaskuläre Hämolyse, Methämoglobinämie, hepatozelluläre Toxizität, akutes Nierenversagen und Oligurie verursachen. Es ist jedoch höchst unwahrscheinlich, dass dies beim Trinken von kupferhaltigem Wasser auftritt.

Niedrige Kupferdosen führen zu Symptomen, die für eine Lebensmittelvergiftung charakteristisch sind, wie Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen und Durchfall. 

11. Bakterien und Viren

Bakterien und Viren werden als biokontaminierende Schadstoffe bezeichnet.

Bakterielle Erkrankungen durch Wasser werden mit Organismen wie Escherichia coli (E. coli), Mycobacterium avium, Legionella-Arten, Helicobacter pylori und Cyanobakterien-Arten in Verbindung gebracht.

Trinkwasser kann mit einer Vielzahl von Viren kontaminiert sein, darunter Hepatitis A, Enteroviren, Echoviren, Coxsackieviren, Norwalk-Virus, Rotavirus, Caliciviren und Adenoviren.

Obwohl diese Biokontaminationen eine breite Palette von Krankheiten verursachen können, ist die häufigste gesundheitliche Auswirkung einer Biokontamination durch Wasser eine akute Durchfallerkrankung. Kennzeichnend für diese Krankheit sind lose wässrige Stühle, die oft von Erbrechen und Fieber begleitet werden. Laut WHO-Statistiken sind weltweit fast 1,7 Milliarden Kinder von akuten Durchfallerkrankungen betroffen, die auf eine Biokontamination des Trinkwassers durch Bakterien und Viren zurückzuführen sind. Mit 525.000 Todesfällen pro Jahr sind sie die zweithäufigste Todesursache in dieser Bevölkerungsgruppe.

12. Blei

Blei ist eines der am häufigsten vorkommenden schweren Elemente auf der Erde.

Bleiverunreinigungen im Wasser entstehen in geringen Mengen durch die Auflösung natürlicher Quellen, vor allem aber durch Auslaugung aus alten bleihaltigen Haushaltsinstallationen (Rohre, Lötzinn, Armaturen oder Hausanschlüsse);

Ein typischer Erwachsener nimmt täglich durchschnittlich 5 µg/l Blei aus dem Wasser auf, so die Schätzungen im Hintergrunddokument der WHO über Blei im Trinkwasser. Schätzungen zufolge sind weltweit mehr als 240 Millionen Menschen bleiverseuchtem Wasser ausgesetzt, und mehr als 850 Tausend Todesfälle pro Jahr können auf diese Exposition zurückgeführt werden.

Bleiexposition kann zu Problemen des zentralen Nervensystems wie Kopfschmerzen, Müdigkeit, Muskelschwäche, Delirium, Krampfanfällen, Polyneuropathie mit Handgelenk- oder Fußsenkung, Enzephalopathie und Parästhesien führen. Weitere Symptome einer Bleiexposition können Nierenerkrankungen, Anämie, starke Bauchschmerzen (Bleikolik), Verstopfung, lineare Hyperpigmentierung des Zahnfleischs sowie eine Vielzahl hämatologischer Symptome und Anzeichen sein.

13. Silber

Silbernitrat und Silberchlorid sind die wichtigsten Silberverbindungen, die das Trinkwasser verunreinigen.

Silber wird in einer Vielzahl von industriellen Herstellungsverfahren verwendet, und lösliche Silberverbindungen können als äußerliche Antiseptika, Desinfektionsmittel und bakteriostatische Mittel eingesetzt werden.

Die durchschnittliche Silberkonzentration in natürlichem Trinkwasser in den Vereinigten Staaten beträgt 0,2-0,3 μg pro Liter, während die durchschnittliche Silberkonzentration in Trinkwasser, das zur Desinfektion mit Silber behandelt wurde, laut dem Hintergrunddokument der WHO über Silber im Trinkwasser bis zu 5 µg pro Liter betrug. Unter den meisten Umständen ist der Beitrag von mit Silber kontaminiertem Trinkwasser zur Gesamtexposition des Menschen gegenüber Silber in der Regel sehr gering.

Eine chronische berufsbedingte Exposition gegenüber Silber kann bekanntermaßen die so genannte Argyria verursachen, die durch Ablagerungen von Silber in der Haut, im Haar und in verschiedenen Organen gekennzeichnet ist. Diese Auswirkungen sind in den nachstehenden Bildern dargestellt, obwohl es unwahrscheinlich ist, dass Argyria auf eine Verunreinigung des Trinkwassers zurückzuführen ist.

14. Chloramin

Chloramine (Mono-, Di-, Tri-) entstehen, wenn sich Chlor und Ammoniak in Wasser mischen und verbleiben dort als «Rückstände». Die Bildung dieser farblosen, instabilen Flüssigkeiten hängt von ihren Konzentrationen und den physikalisch-chemischen Eigenschaften des Wassers ab.

Chloramine werden zur Desinfektion des Trinkwassers verwendet. Sie werden in Rohrleitungen zwischen Kläranlagen und Haushalten eingesetzt, da sie laut US EPA ein länger anhaltendes Desinfektionsmittel sind. Sie besitzen eine mäßige biozide Aktivität gegen Bakterien und eine geringe biozide Aktivität gegen Viren.

Chloramine können den Geschmack und den Geruch von Wasser in sehr geringen Konzentrationen verändern. Konzentrationen unter 5 mg/L und manchmal sogar unter 0,3 mg/L können laut dem Hintergrunddokument der WHO zu Chloraminen im Trinkwasser von Einzelpersonen zuverlässig getestet werden.

Etwa 75 % der kommunalen Wasserversorgungssysteme in den USA verfügen über Fertigwasser mit Chloraminrückständen von 1,0 bis 3,0 mg/L.

Es gibt keine spezifischen Beweise für einen Zusammenhang zwischen Chloraminen und Gesundheitsschäden, obwohl die WHO Berichte über einen Zusammenhang zwischen Chloraminen und Methämoglobinämie sowie Dickdarm- und Blasenkrebs diskutiert.

Dieses Bild zeigt Chloraminpulver, das 1940 in Deutschland hergestellt wurde.

15. Perchlorat

Perchlorate sind Chemikalien, die das Perchlorat-Ion ClO-4 enthalten. Die Wasserverschmutzung durch Perchlorat kann durch industrielle Verunreinigung oder durch natürlich vorkommendes Perchlorat erfolgen. Perchlorat wird in der Industrie als Oxidationsmittel in festen Raketentreibstoffen, Schlammsprengstoffen, Straßenfackeln und Airbag-Aufblassystemen verwendet.

Die Wasserverschmutzung durch Perchlorat hemmt die Jodidaufnahme durch die Schilddrüse. Jodid ist der Hauptbestandteil des Schilddrüsenhormons, und wenn die Aufnahme von Jodid in die Schilddrüse blockiert wird, kann die Produktion von Schilddrüsenhormonen, die bei zahlreichen physiologischen Prozessen eine Schlüsselrolle spielen, zurückgehen. Dies wird als Schilddrüsenunterfunktion (Hypothyreose) bezeichnet und ist bei Föten und Kindern besonders besorgniserregend, da Schilddrüsenhormone für die normale Entwicklung des Gehirns und des Nervensystems entscheidend sind. Eine Studie des National Institute of Health in den Vereinigten Staaten ergab, dass eine verminderte Produktion von Schilddrüsenhormonen während der Schwangerschaft und in der frühen Kindheit zu einer geringeren kognitiven Entwicklung und einem niedrigeren IQ führt.

Die United States Water Works Association stellte fest, dass die Verunreinigung des Trinkwassers durch Perchlorat in den USA ein weit verbreitetes Problem ist. Sie wiesen Perchlorat im Trinkwasser von mindestens 26 Bundesstaaten und in etwa 5 % der öffentlichen Wassersysteme nach.

Der Oberflächenboden des Mars enthält etwa 1 % Perchlorat, eine große Herausforderung, die überwunden werden muss, um eine sichere, lokal angebaute Lebensmittelversorgung in einer künftigen Kolonie zu gewährleisten.

16. Quecksilber

Quecksilber ist ein metallisches Element, das natürlich in der Umwelt vorkommt. Quecksilber wurde früher in der verarbeitenden Industrie in großem Umfang verwendet, aber das Spektrum der Verwendungszwecke nimmt aufgrund von Umweltbedenken und Rechtsvorschriften in vielen Ländern ab.

Die Verschmutzung durch Quecksilber ist ein ernstes Problem in Südamerika, Afrika und anderen Regionen, in denen illegale Goldminen Quecksilber verwenden, um das Gold in seine endgültige Form zu bringen. Quecksilber hat Böden, Wasser und Luft verseucht (weil es aus dem fertigen Gold verbrannt wird) und weit verbreitete Krankheiten verursacht. Diese Untersuchung von VICE News zeigt die erschütternden Auswirkungen von Quecksilber in Kolumbien.

Quecksilber kommt im Grundwasser und in Oberflächengewässern in Konzentrationen von weniger als 0,5 μg/L natürlich vor, wie aus dem Hintergrunddokument der WHO über Quecksilber im Trinkwasser hervorgeht. Geografische Schwankungen haben erhebliche Auswirkungen auf diese Konzentrationen. Auch Niederschläge können Quecksilber im Bereich von 5-100 ng/L enthalten, das Grundwasserquellen kontaminieren kann.

Es wird geschätzt, dass der Genuss von quecksilberhaltigem Wasser zu einer durchschnittlichen täglichen Aufnahme von 1 µg Quecksilber führt. Daher wird Quecksilber im Trinkwasser als geringfügige Quelle der Quecksilberexposition betrachtet, es sei denn, es liegt eine erhebliche Verschmutzung vor. Zu einer akuten Quecksilbervergiftung können Gastroenteritis und Nierenversagen gehören, die jedoch nicht so häufig auftreten.

Chronische Exposition kann zur Minamata-Krankheit führen, die durch Glomerulonephritis, Ataxie, Erethismus (abnorme Reizbarkeit), Tremor, Polyneuropathie sowie charakteristische Zahnfleisch- und/oder Wangenentzündungen mit bläulich-violetter Verfärbung der Zahnfleischränder gekennzeichnet ist. Quecksilber kann nachweislich fötale Defekte verursachen, die als Teratogenität bekannt sind;

17. Nitrate/Nitriten

Nitrate sind natürlich vorkommende Chemikalien, die sich bilden, wenn Stickstoff mit Sauerstoff oder Ozon kombiniert wird. Obwohl Nitrate häufig in Lebensmitteln und Lebensmittelkonservierungsmitteln vorkommen, sind industrielle Düngemittel die häufigste Quelle von Nitraten.

Die Aufnahme von nitratbelastetem Wasser bewirkt im Körper die Umwandlung von Nitrat in Nitrit. Nitrit kann sich an das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen binden und Methämoglobin bilden. Diese Verbindung bindet den Sauerstoff fester als Hämoglobin und gibt den Sauerstoff weniger effektiv an das Gewebe ab. Dieses Phänomen ist bei Säuglingen gefährlich und verursacht das «Blue-Baby-Syndrom», das durch Atembeschwerden, Erbrechen, Durchfall und Zyanose (eine bläulich-violette Verfärbung der Haut aufgrund einer geringen Sauerstoffkonzentration im Blut) gekennzeichnet ist. Säuglinge, die Wasser mit hohen Nitratkonzentrationen trinken, können schwer erkranken und, wenn sie nicht behandelt werden, sogar sterben.

Die Umweltverschmutzung von Buchten und Flussmündungen durch Nitrate ist ein ökologisches Problem, das für die menschliche Gesundheit gefährlich sein kann. Nitrate sind eine wichtige Nahrungsquelle für Wasseralgen und -pflanzen, aber zu viel davon kann zu übermäßigem Wachstum führen, das als Algenblüte bezeichnet wird. Diese Bilder zeigen Algenblüten aus der Nähe und aus der Luft, um zu verdeutlichen, wie groß sie werden können.

Bestimmte Arten von Algenblüten produzieren für den Menschen schädliche Biotoxine. Diese können in der tierischen Nahrungskette aufsteigen und schließlich den Menschen erreichen. Das deutlichste Beispiel hierfür ist die paralytische, neurotoxische und diarrhöische Muschelvergiftung beim Menschen, die durch den Verzehr von Muscheln oder Austern verursacht wird, die in Gewässern mit Algenblüten geerntet wurden.

Die Verunreinigung des Wassers durch Nitrat ist ein ernstes Problem, insbesondere in Ländern mit einer ausgeprägten Agrarindustrie. Eine von der US Environmental Working Group durchgeführte Analyse von Daten aus zehn Staaten ergab, dass die Leitungswassersysteme von Gemeinden im Mittleren Westen, Südwesten, an der Atlantikküste und in Kalifornien, die über 21 Millionen Menschen versorgen, Nitratwerte von 3 mg/l oder mehr aufwiesen. Dies zeigt eine Verunreinigung, die laut US EPA über den natürlich vorkommenden Werten liegt.

18. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH)

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH) sind eine heterogene Gruppe von Verbindungen, die alle zwei oder mehr verschmolzene aromatische Ringe aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen enthalten. Sie kommen in Kohlenwasserstoffen wie Öl, Benzin und Kohle vor. Sie werden in die Umwelt freigesetzt, wenn Kohle, Öl, Gas, Holz, Müll oder Tabak verbrannt werden, so die US Centers for Disease Control (CDC).

Glücklicherweise sind PAH nicht sehr gut löslich und kommen im Trinkwasser normalerweise nicht in nennenswerten Konzentrationen vor. Der häufigste PAK, der im Trinkwasser gefunden wird, ist Fluoranthen, das aus den Teerbeschichtungen von Trinkwasserleitungen aus Gusseisen oder duktilem Eisen herausgelöst wird, die zum Schutz vor Korrosion verwendet werden.

Der PAK-Gehalt in nicht kontaminiertem Grundwasser liegt zwischen 0 und 5 ng/L, während die Konzentration in kontaminiertem Grundwasser nach den WHO-Leitlinien für die Trinkwasserqualität 10 μg/L übersteigen kann. Typische Konzentrationen von PAK in Trinkwasser liegen zwischen 1 und 11 ng/L. Dieses Diagramm der US EPA zeigt, wie PAK in die Wasserversorgung gelangen können.

Eine akute Vergiftung mit PAK ist nicht dokumentiert, aber es gibt eine Reihe von langfristigen schädlichen Auswirkungen. PAK sind für den Menschen krebserregend und wurden mit Lungen-, Haut-, Speiseröhren-, Dickdarm-, Bauchspeicheldrüsen-, Blasen- und Brustkrebs in Verbindung gebracht.

19. Pestizide

Pestizidchemikalien in der Landwirtschaft wie Organomercurien, Chlorpyrifos, Azinphos-Methyl, Atrazin, Alachlor, Diazinon, Carbaryl und Fipronil, die zur Bekämpfung von Unkraut, Insekten und anderen Schädlingen eingesetzt werden, führen zu ernsten Problemen bei der Wasserverschmutzung. Diese Chemikalien haben nachweislich eine Vielzahl von schädlichen Auswirkungen, die von männlicher Sterilität und Krebs bis hin zu einer schlechten Neuroentwicklung bei Kindern reichen.

Nach Angaben des United States Geological Survey (USGS) werden in den Vereinigten Staaten Hunderte verschiedener Pestizidchemikalien, darunter Herbizide, Insektizide und Fungizide, eingesetzt. Nach Angaben des USGS werden jährlich etwa 390 Millionen Kilogramm dieser Chemikalien verwendet, von denen einige kritische Trinkwasserquellen verunreinigen. In einer kürzlich durchgeführten USGS-Studie aus dem Jahr 2021 wurde festgestellt, dass in kleinen Bächen in städtischen Zentren in fünf Regionen der Vereinigten Staaten durchweg 16 «Urban Signature Pesticides» (USPs) gefunden wurden.

Das nachstehende Diagramm der Water Science School zeigt, wie Pestizide durch Flüsse und Abwässer in die Umwelt transportiert werden.

Wie gefährlich sind die Schadstoffe im Wasser für die Gesundheit der Menschen?

Die Verunreinigungen des Wassers sind unterschiedlich gefährlich für die Gesundheit der Menschen, von unauffälligen Auswirkungen bei niedrigen Konzentrationen bis hin zu extremen Gefahren wie Krebs und lebensbedrohlichen Durchfallerkrankungen.

Wasserverschmutzung durch Schwermetalle und Chemikalien wie Arsen, Quecksilber, Chrom und Blei verursacht chronische Schäden an Organen wie Leber, Niere, Gehirn, Hormonhaushalt und Fortpflanzungsorganen. Verunreinigungen wie Arsen, Fluorid, Nitrat und PAK können eine Reihe von Krebsarten verursachen, die unter anderem den Magen-Darm-Trakt, die Harnwege und die Fortpflanzungsorgane betreffen.

Biologische Verunreinigungen verursachen nach Angaben der WHO eine Vielzahl von «wasserbedingten Krankheiten». Dazu gehören vor allem Durchfallerkrankungen wie Cholera, Typhus, Amöben- und Bazillenruhr, von denen über 1 Milliarde Menschen betroffen sind und die jährlich 2,2 bis 5 Millionen Todesfälle verursachen.

Das hohe Maß an Gefahr, das von diesen Verunreinigungen und den damit verbundenen Bedingungen ausgeht, wird deutlich, wenn wir die mit Wasserverunreinigungen verbundene Morbidität und Mortalität betrachten. Die WHO berichtete vor kurzem, dass etwa 2 Milliarden Menschen weltweit keinen Zugang zu sicherem Trinkwasser haben und dass schätzungsweise 829 Tausend Menschen, darunter 297 Tausend Kinder unter 5 Jahren, jedes Jahr an Krankheiten sterben, die auf Wasserverschmutzung zurückzuführen sind, vor allem an infektiöser Diarrhöe. Diese Karte zeigt die Anzahl der Menschen ohne Zugang zu sauberem Trinkwasser nach Ländern bis 2020.

Welche Arten von Wasser enthalten mehr Schadstoffe?

Oberflächen- und Grundwasser sind die Wassertypen, die im Vergleich zu Trinkwasser mehr Schadstoffe enthalten. Trinkwasser enthält weniger Verunreinigungen, da es gründlich getestet und gegebenenfalls behandelt wurde, um Schadstoffe zu entfernen.

Laut USGS ist Grundwasser Wasser, das unterirdisch in gesättigten Zonen unter der Landoberfläche, den Aquiferen, vorkommt. Oberflächenwasser ist Süßwasser, das aus Bächen, Flüssen, Seen und Stauseen stammt.

Weltweit ist sowohl das Grundwasser als auch das Oberflächenwasser stark verschmutzt, allerdings in unterschiedlichem Ausmaß. Mehr als 22 % der Grundwasserproben enthielten mindestens einen Schadstoff in einer Konzentration, die möglicherweise für die menschliche Gesundheit bedenklich ist, so das National Water-Quality Assessment Program der United States Geological Survey.

Oberflächenwasser ist in der Regel noch stärker verunreinigt als Grundwasser. Das amerikanische Umweltbundesamt (EPA) hat in seiner Bewertung von Flüssen, Bächen und Seen festgestellt, dass fast 50 % der Flüsse und Bäche und fast 30 % der Seen in den Vereinigten Staaten verschmutzt und für den Konsum oder sogar für die Freizeitgestaltung ungeeignet sind. Dies ist zu erwarten, da Oberflächengewässer durch den Abfluss von mit Pestiziden verseuchtem Wasser aus der Landwirtschaft und die wahllose Entsorgung von Industrie-, Kommunal- und Haushaltsabfällen in Wasserkanälen, Flüssen, Bächen und Seen viel leichter zu verschmutzen sind.

Enthält Eisbergwasser weniger Schadstoffe?

Eisbergwasser enthält im Durchschnitt weniger Schadstoffe als Oberflächen- und Grundwasser. Das liegt daran, dass Eisberge ursprünglich reiner Schnee sind, der vor Jahrhunderten oder Jahrtausenden, also vor der modernen Umweltverschmutzung, gefallen ist und dann im Inneren eines Gletschers verdichtet und konserviert wurde. Eisberge haben eine betonähnliche Dichte, die das Eindringen von Verunreinigungen ins Innere verhindert. Das aus Eisbergen gewonnene Wasser ist daher chemisch und physikalisch äußerst rein.

Wie Sie herausfinden, welche Wasserverunreinigungen in Ihrem Gebiet vorkommen

Sie können sich bei den regionalen Behörden, darunter Gemeinden, Umweltbehörden und Versorgungsunternehmen, über die Wasserverunreinigungen in Ihrer Region informieren. Diese Organisationen sind verpflichtet, ihren Verbrauchern jährliche Berichte über die Wasserqualität zur Verfügung zu stellen. Diese Berichte enthalten Informationen über die Qualitätsparameter des Trinkwassers, darunter auch die gemessenen Werte der verschiedenen Mineralien, Metalle, chemischen und biologischen Verunreinigungen.

Die einfachste Methode, um an diese Informationen zu gelangen, ist eine Internet-Suche nach «Wasserqualitätsbericht» und dem Namen der Region, für die Sie sich interessieren. Wenn Sie den Namen der für das Gebiet zuständigen Regierungsbehörde oder des Versorgungsunternehmens hinzufügen, können Sie die Suche weiter eingrenzen. In der Europäischen Union finden Sie solche Informationen auf der Website der Europäischen Umweltagentur. Nachstehend finden Sie ein Beispiel für einen Wasserqualitätsbericht, der von Thames Water Utilities Limited im Vereinigten Königreich abgerufen wurde.

Wie entfernt man Wasserverunreinigungen im Wasser?

Sie können Wasserverunreinigungen aus Ihrem Wasser über Systeme am Eintrittspunkt oder am Verwendungspunkt entfernen. Eingangsanlagen werden nach dem Wasserzähler installiert und behandeln das gesamte Wasser, das in ein Gebäude gelangt. Point-of-Use-Systeme werden an bestimmten Entnahmestellen wie Küchen- und Badezimmerwaschbecken angebracht und entfernen Verunreinigungen nur aus dem Wasser, das durch diese Entnahmestellen fließt.

Zu den am häufigsten verwendeten Systemen zur Schadstoffentfernung gehören die folgenden.

• Filtrationsanlagen verwenden physikalische, chemische oder biologische Verfahren, die Verunreinigungen aus dem Trinkwasser entfernen.
• Destillationssysteme kochen im Wesentlichen das Wasser und sammeln den Dampf in einer separaten Kondensationskammer, wobei viele feste und gelöste Verunreinigungen zurückbleiben.
• Desinfektionssysteme verwenden chemische (Chlor, Ozon) oder physikalische (UV-Licht, elektronische Strahlung, Wärme) Mittel zur Abtötung und/oder Inaktivierung pathogener Mikroorganismen.

In den Industrieländern besteht keine Notwendigkeit, Schadstoffe aus dem Haushaltswasser zu entfernen, da die lokalen kommunalen und staatlichen Organisationen die Schadstoffwerte regulieren und ihre Konzentrationen auf einem «akzeptablen» Niveau halten. Dennoch entscheiden sich manche Menschen dafür, den Schadstoffgehalt ihres Wassers weiter zu reduzieren, um bestimmte Schadstoffe zu entfernen oder die organoleptischen Eigenschaften ihres Wassers zu verbessern. Bei Häusern, die mit Brunnenwasser versorgt werden, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass je nach Qualität des örtlichen Grundwassers Reinigungssysteme erforderlich sind.