Chemikalien aus Reifenabrieb oder Arzneimittelrückstände sind in Stadtgewässern allgegenwärtig. Das zeigt eine neue Studie an 43 Berliner Teichen. Wie das Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) herausfand, ist für die Belastung der Teiche dabei weniger entscheidend, wie stark sie von bebauten Flächen umgeben sind, sondern vielmehr, welches Wasser in sie hineinfließt. Chemikalien aus Reifenabrieb kommen vor allem über eingeleitetes Regenwasser in die Teiche; Arzneimittelrückstände über Zuflüsse, die von geklärtem Abwasser gespeist werden.
In allen 43 untersuchten Berliner Teichen fanden die Forschenden im Wasser gelöste organische Spurenstoffe, darunter Chemikalien aus Reifenabrieb sowie Rückstände von Korrosionsschutzmitteln und Arzneimitteln. Die Summe der gemessenen Spurenstoffe im Teichwasser lag im Mittel bei 1,7 Mikrogramm pro Liter. Synthetische Chemikalien können – vor allem in komplexen Mischungen – schon in diesen niedrigen Konzentrationen eine Gefahr für Ökosysteme und Trinkwasserressourcen darstellen.
Reifenabrieb und Arzneimittelrückstände
Besonders häufig und in hohen Konzentrationen traten Chemikalien aus Reifenabrieb auf. Deren Summe erreichte in einzelnen Teichen bis zu 9,3 Mikrogramm pro Liter. Am häufigsten wurde 1,3-Diphenylguanidin (DPG) identifiziert, ein Vulkanisationsbeschleuniger, der in 42 der 43 Teiche zu finden war. Die durchschnittliche Konzentration betrug 0,4 Mikrogramm pro Liter. DPG wird in der Reifenherstellung eingesetzt und ist damit ein Indikator für Einträge von Reifenabrieb.
Berliner Teiche durch eine Vielzahl von Spurenstoffen belastet
Die Studie zeigte, dass hohe Konzentrationen organischer Spurenstoffe stärker mit der Art des Wasserzuflusses als mit der Landnutzung in der unmittelbaren Umgebung zusammenhängen. Insbesondere Teiche, in die Niederschlagswasser von Straßen und aus Entwässerungssystemen eingeleitet wird, nehmen Schadstoffe aus weiter entfernten Gebieten auf. Wo kein direkter Anschluss an einen Regenwasserkanal besteht, gelangen Reifenchemikalien hingegen häufig über das oberflächlich ablaufende Regenwasser von versiegelten Flächen wie Straßen und Parkplätzen in die Teiche.
Arzneimittel weisen auf Abwasser hin:
In 74 Prozent der untersuchten Teiche wurden Arzneimittel sowie deren Abbau- oder Umwandlungsprodukte nachgewiesen. Ein Arzneimittel, das die Forschenden fanden, ist Carbamazepin, ein Medikament zur Behandlung von Epilepsie, das in konventionellen Kläranlagen ohne erweiterte Reinigungsstufe nicht vollständig entfernt wird und deshalb in behandelten Abwässern und den davon beeinflussten Fließgewässern vorkommt. Auch das Korrosionsschutzmittel Benzotriazol, das unter anderem in Geschirrspülmitteln verwendet wird, trat in diesem Zusammenhang häufig auf. Für Arzneimittel zeigte sich in dieser Studie ein anderes Eintragsmuster als für Chemikalien aus Reifenabrieb: Erhöhte Konzentrationen traten insbesondere in den Teichen auf, wo sich im Umkreis von 50 Metern Bäche und Flüsse befanden.
Mehrere Berliner Bäche und Flüsse, darunter die Panke, der Nordgraben und die Erpe, führen erhebliche Anteile gereinigten Abwassers, das bis zu 80 Prozent der Wassermenge in diesen Flüssen ausmachen kann. Arzneimittel können auch durch Rohabwässer in Teiche gelangen, beispielsweise durch Undichtigkeiten im Kanalisationssystem. Potentielle Einträge durch Rohabwasser in Teiche wurden in dieser Studie jedoch nicht quantifiziert.
Wasserisotope helfen Zuflüsse in Teiche zu untersuchen:
Um die Herkunft und die Transportwege des Wassers in den Teichen bestimmen zu können, kombinierten die Forschenden mehrere Messverfahren: Sie analysierten 37 organische Spurenstoffe, Metalle wie Zink, stabile Wasserisotope, klassische Wasserqualitätsparameter wie Nährstoffe und bezogen zugleich Merkmale der städtischen Umgebung ein.
„Dieser Multi-Tracer-Ansatz ermöglichte es uns, nicht nur nachzuweisen, welche Schadstoffe in den Teichen vorkommen, sondern auch Hinweise darauf zu erhalten, woher sie stammen und über welche Wasserquellen sie eingetragen werden“, sagt Elise Malsch-Fröhlich, die am IGB zu diesem Thema promoviert.
So konnten die Forschenden beispielsweise Einträge durch Regenwasser und Straßenabfluss von Einflüssen abwasserbeeinflusster Bäche und Flüsse unterscheiden. „Eine reine Schadstoffanalyse macht die Belastung sichtbar, gibt aber kaum Aufschluss über die unterschiedlichen Eintragspfade“, erklärt die Doktorandin.
Auch mögliche Verbindungen zum Grundwasser lassen sich mit dem Ansatz untersuchen. Bei zehn der beprobten Teiche deuteten Teichwassertiefe und Grundwasserstände in der Umgebung auf einen möglichen Grundwasserzufluss hin. Für sieben dieser Teiche bestätigten die Isotopenmuster diesen Einfluss. Das liefert Hinweise darauf, dass zwischen einzelnen Teichen und dem Grundwasser ein Austausch stattfinden könnte. Bei sinkenden Grundwasserständen könnten dabei auch Spurenstoffe vom Teich ins Grundwasser gelangen, was sich jedoch mit den vorliegenden Daten nicht bestimmen lässt.
Für das Wassermanagement urbaner Gewässer zählt der Zufluss:
Stadtteiche sind keine isolierten Wasserkörper, sondern Teil des urbanen Wasserkreislaufs.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass man die chemische Wasserqualität eines Stadtteichs nicht allein aus dem Grad der umliegenden Bebauung ableiten kann. Entscheidend ist, welche Wasserquellen ihn speisen – und damit, welche Stoffe über Niederschlagsabfluss, Fließgewässer oder möglicherweise Grundwasser in den Teich gelangen“, erklärt IGB-Forscherin Dr. Stephanie Spahr, die die Studie leitete.
Bei Teichen mit Anschluss an Regenwasserkanäle können auch räumlich entfernte Flächen über die Kanalisation zur Schadstofffracht beitragen. Bei kleinen Einzugsgebieten spielt dagegen der Anteil versiegelter Flächen in unmittelbarer Nähe eine größere Rolle. „Für das Management urbaner Gewässer bedeutet das, den Blick über den einzelnen Teichrand hinaus auf seine Zuflüsse und potentielle Schadstoffquellen zu richten“, schlussfolgert Spahr.
Wie sich solche Einträge künftig gezielter reduzieren lassen, zeigte übrigens eine weitere Studie unter Leitung von Stephanie Spahr: Das Team untersuchte, ob sich Biokohle zur Aufreinigung von städtischem Niederschlagsabfluss eignet. Sie konnten nachweisen, dass Biokohle das chemische Oxidationsmittel Peroxydisulfat (Persulfat) aktivieren und so den Abbau organischer Spurenstoffe fördern kann. Eine Kombination aus Biokohle und Persulfat könnte somit perspektivisch die herkömmliche Regenwasseraufbereitung ergänzen und insbesondere die Entfernung persistenter und mobiler Verbindungen verbessern.