Ein rätselhaftes Nebenprodukt eines Desinfektionsmittels, das im Trinkwasser von mehr als 113 Millionen Menschen in den USA eingesetzt wird, ist endlich identifiziert worden. Der Fund beunruhigt Fachleute.
Die von einem Forschungsteam aus den USA und der Schweiz entdeckte Verbindung ist lediglich eines von mehreren bekannten Abbauprodukten keimtötender anorganischer Chloramine. Ob sie für die Bevölkerung unbedenklich ist, muss jedoch erst noch durch weitere Untersuchungen geklärt werden.
Chloramine im Trinkwasser und bekannte Nebenprodukte
Anorganische Chloramine haben weltweit unzählige Leben gerettet, indem sie biologische Verunreinigungen in Wasserversorgungen bekämpfen. Sie werden als risikoärmere Alternative zu Chlor ausgewählt. Auch die Zugabe geringer Chlormengen zu Trinkwasser verbessert die öffentliche Gesundheit erheblich, weil Krankheitserreger abgetötet werden. Allerdings reagiert Chlor bekanntermaßen mit anderen Stoffen im Wasser und kann dabei verschiedene Chemikalien bilden, die bei bestimmten Konzentrationen über die Lebenszeit schädlich wirken können.
Seit den 1970er-Jahren haben Forschende festgestellt, dass chloriertes Wasser chemische Nebenprodukte enthalten kann, die bei ausreichend hohen Dosen mit Blasen- und Darmkrebs sowie mit niedrigem Geburtsgewicht und Fehlgeburten in Verbindung gebracht wurden. Deshalb werden diese Nebenprodukte von der US-Umweltschutzbehörde EPA reguliert.
Um die Konzentration solcher Chlornebenprodukte zu verringern, wechseln Wasserversorger heute häufig zwischen Chlor und verwandten Chemikalien, den sogenannten Chloraminen. Diese erzeugen weniger der bereits als schädlich bekannten Nebenprodukte.
Neue Forschung unter Leitung des Umweltingenieurs Julian Fairey von der University of Arkansas macht jedoch deutlich, dass auch bei einer Desinfektion mit Chloraminen weitere sogenannte „nicht identifizierte“ Nebenprodukte entstehen können. Möglicherweise sind auch sie in Konzentrationen giftig, die bislang noch nicht bestimmt wurden.
Doch die Toxizität einer Chemikalie lässt sich erst untersuchen, wenn sie zuvor tatsächlich aufgespürt wurde.
Chlornitramid-Anion nach Jahrzehnten identifiziert
Eines dieser Chloramin-Nebenprodukte war Wissenschaftlern bereits vor mehr als 40 Jahren aufgefallen, doch seine Identität blieb zunächst unklar. Umfangreiche Untersuchungen in den 1980er- und 1990er-Jahren ergaben, dass das unbekannte Nebenprodukt Chlor und Stickstoff enthielt und ein Anion, also ein negativ geladenes Ion, war. Seine molekulare Zusammensetzung und chemische Struktur konnten sie jedoch nicht bestimmen.
Fairey verfolgt die Spur dieser Substanz seit zehn Jahren – nun haben er und sein Team sie endgültig identifiziert.
„Frühere Charakterisierungsversuche [wurden] durch analytische Einschränkungen und ein unvollständiges Verständnis der Chemie beim Abbau von Chloraminen behindert – Probleme, an deren Lösung meine Arbeitsgruppe gemeinsam mit Dave Wahman von der US EPA gearbeitet hat“, erklärte Fairey bei einer kürzlich abgehaltenen Pressebesprechung.
Die Verbindung wird Chlornitramid-Anion genannt. Sie ist eine bemerkenswert stabile Chemikalie mit geringem Molekulargewicht, weshalb sie sich nur schwer in Wasserproben nachweisen oder im Labor synthetisieren ließ.
Viele der üblichen Verfahren zur Charakterisierung von Umweltproben führten nicht zum Erfolg. Daher setzte das Team auf Ionenchromatographie in Kombination mit Massenspektrometrie.
„Mit dieser Technik konnten wir die Verbindung teilweise vom Sulfat trennen und ihre genaue Masse bestimmen. Dadurch konnten wir dann die chemische Formel ermitteln: Chlor mit zwei Stickstoff- und zwei Sauerstoffatomen … als Anion“, erläuterte Juliana Rose Laszakovits.
Offene Fragen zur Sicherheit des Chlornitramid-Anions
Bislang wurden weder Toxizitätsstudien durchgeführt noch Zusammenhänge mit Krebs oder anderen Gesundheitsrisiken nachgewiesen. Dennoch weist die Substanz einige Merkmale auf, die denen anderer giftiger Moleküle ähneln.
„Aufgrund der Chemie ist ehrlich gesagt zu erwarten, dass es in sämtlichen chlorierten Trinkwässern zumindest in gewissem Umfang vorkommt, und es ähnelt anderen giftigen Molekülen“, sagte der Umweltingenieur David Wahman von der US EPA in der Pressebesprechung.
„Daher sind künftige Forschungen zum Chlornitramid, zu seinem Vorkommen und zu seiner Toxizität erforderlich, um seine möglichen Auswirkungen im Trinkwasser zu verstehen.“
Wahman betonte zudem, dass andere Systeme mit chlorbasierten Desinfektionsmitteln – etwa Schwimmbäder, Teiche und Reinigungsprodukte – wissenschaftlich untersucht werden sollten, insbesondere wenn Stickstoff beteiligt ist.
Die entscheidende Frage ist möglicherweise, wie neu entdeckte Schadstoffe wie dieser nicht nur im Vergleich zu anderen Maßnahmen abschneiden, sondern auch im Verhältnis zu den tödlichen Organismen stehen, vor denen ihre Ausgangsverbindung schützt.
„Unabhängig davon, ob sich das Chlornitramid-Anion als giftig herausstellt oder nicht, sollte seine Entdeckung Wasserforscher und Ingenieure zum Innehalten bewegen“, schreibt der Umweltingenieur Daniel McCurry von der University of California Los Angeles in einem begleitenden Kommentar.
Wie McCurry weiter ausführt, umfasst die Chemie der Chloraminierung mehr als ihre mögliche Toxizität: Auch bedenkliche Reaktionen in Bleirohren müssen berücksichtigt werden.
Für Behörden ist Sicherheit selten eine Alles-oder-nichts-Entscheidung. Um Trinkwasser so sicher wie möglich zu machen, ist es für die öffentliche Gesundheit entscheidend, bei neuen Erkenntnissen Kosten und Nutzen gegeneinander abzuwägen.
Die Studie wurde in Science veröffentlicht.
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