Pharma-Cocktails elbabwärts voraus

Arzneimittel sind in der Elbe und ihren Nebenflüssen allgegenwärtig

In Deutschland sind ca. 3000 pharmazeutische Präparate zur medizinischen Anwendung zugelassen. Der jährliche Verkauf bewegt sich im Tausende-Tonnen-Bereich. Doch was wird aus diesen Medikamenten nach der Einnahme, wenn ihre Heilwirkungen schon lange abgeklungen sind?

Ökotoxikologische Effekte von Pharmaka auf die Umwelt erfreuen sich wachsenden Interesses in der Öffentlichkeit (vgl. Briten total entspannt). Die derzeit vorliegenden Daten erlauben jedoch keine adäquate Risikoabschätzung hinsichtlich des Auftretens pharmakologischer Produkte in Gewässern.

Eine Gruppe deutscher Wissenschaftler verschiedener einschlägiger Institutionen (Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, GKSS Forschungszentrum, Umweltbundesamt, Universität Hamburg, Wassergütestelle Elbe, UFZ Leipzig/ Halle, Staatliche Umweltbetriebsgesellschaft Sachsen) stellte in der Oktober-Ausgabe von Chemosphere die Ergebnisse einer gemeinschaftlichen Untersuchung zur Arzneimittellast der Elbe und ihrer Nebenarme vor.

Probe-Entnahmeorte entlang der Elbe und der Mündungen ihrer Nebenflüsse. Abb.

Die Verteilung verschiedener Pharmaka zwischen der Elb-Quelle und Hamburg wurde untersucht und ein in Richtung Nordsee fließender Potpourri aus diversen Schmerzmitteln, Antibiotika, Lipidsenkern, Antirheuma-Mitteln, Antiepileptika, Schleimlösern und Industriechemikalien gefunden.

Weltweit existieren mittlerweile einige Studien, die sich mit der Verteilung von Pharmaka und deren Metaboliten in oberirdischen Gewässern befassen. Dorthin gelangen sie hauptsächlich über die kommunalen Abwassereinleitungen. Reste pharmazeutischer Produktion bilden eine zusätzliche Quelle. Außerdem gibt es Fälle, in denen Pharmaka im Grundwasser gefunden werden - eine Folge ungenügend gesicherter Mülldeponien. Wird Gülle auf die Böden ausgebracht, ist die Landwirtschaft eine ebenfalls bedeutende Kontaminationsquelle.

Selbst modernste Wasserbehandlungsmethoden können Pharmaka nicht vollständig entfernen - sie wurden des öfteren im Trinkwasser nachgewiesen. Die für pharmakologische Effekte im Menschen nötigen Konzentrationen liegen dabei zwar um Größenordnungen über den gefundenen Konzentrationen, jedoch deutet ihre Nachweisbarkeit zumindest auf ein gesundheitliches Problem hin.

Mengen konsumierter Pharmaka

In Deutschland gibt es ca. 3.000 verschiedene, zur medizinischen Nutzung zugelassene Substanzen (Rote Liste, 2002). Das Umweltbundesamt schätzt, dass im Jahre 2000 ungefähr 7.000 Tonnen synthetischer Arzneimittel an die Bevölkerung verkauft wurden (immerhin beinahe 100 Gramm pro Kopf der Bevölkerung). Die jährliche Menge an verkauften Tierarzneimitteln beläuft sich auf 2.320 Tonnen (Vista Verde, 2002).

Eine andere Studie rechnet den Verbrauch im Land Brandenburg im Jahre 1999 auf die gesamte Bundesrepublik hoch und kommt auf einen Gesamtverbrauch an Pharmaka für die Humanmedizin von 3.200 Tonnen. Davon sind allein ca. ein Drittel Analgetika. Die selbe Studie beschäftigt sich mit dem Verbrauch von Antibiotika - allein 9,5 Tonnen wurden im hauptsächlich landwirtschaftlich geprägten Brandenburg in der Tierproduktion eingesetzt - gegenüber 2,1 Tonnen im selben Zeitraum in der Humanmedizin. Die Nutzung von Antibiotika als Wachstumsfördermittel in der Tierproduktion ist in Deutschland noch erlaubt, während sie in anderen Ländern wie z.B. der Schweiz für diesen Zweck nicht mehr zugelassen sind.

Pharmaka und deren Metabolite werden mit dem behandelten Wasser der kommunalen Klärwerke in die Wasserläufe eingeleitet. Mikrobieller Abbau oder Adsorption am Bodensatz verringert deren Konzentrationen - sie werden aber nicht vollständig eliminiert. Vorherrschend anzutreffende Pharmaka sind die am häufigsten verschriebenen (Paracetamol, Acetylsalicylsäure, Ibuprofen, Diclofenac) und die am beständigsten (Bezafibrat, zu Clofibrinsäure metabolisiertes Clofibrat, Carbamazepin, Metoprolol). Sie können in Konzentrationen über 1 Mikrogramm pro Liter im behandelten Abwasser gefunden werden. Ein weiterer bedeutender Anteil der pharmazeutischen Fracht wird von Metaboliten gestellt; deren Konzentrationen können die der Ursprungssubstanzen weit übersteigen.

Die Elbe und ihre Seitenarme

Die Elbe als einer der großen Ströme Europas fließt von der Quelle im Riesengebirge in Tschechien bis zur Mündung in die Nordsee nahe Cuxhaven über eine Strecke von 1.091 km und entwässert dabei ein Einzugsgebiet von 148.268 Quadratkilometern, zwei Drittel davon gehören zur BRD. Die drei Haupt-Nebenflüsse sind die Moldau (Vltava), die Mulde und die Saale.

Kürzlich noch galt die Elbe als einer der meistverschmutzten Flüsse Europas mit schwer gebeutelten Zuflüssen wie der Mulde, die im Mündungsgebiet die Gewässer"güte" einer "abiotischen Flüssigkeit" erreichte. Seit der Stillegung der DDR haben sich die ökologischen Bedingungen soweit verbessert, dass z.B. der Lachs wieder angesiedelt werden konnte.

Die umfangreichen Probenahmen erfolgten zwischen 1998-2002 (vgl. Abbildung). Die Zielsubstanzen der Analysen ergaben sich hauptsächlich aus dem oben erwähnten Verbrauchsmuster und einem Konzept des Bund-Länder-Ausschusses für Chemikaliensicherheit zu einer bundesweit koordinierten Überwachung. 1999 erfolgten außerdem Analysen auf Bisphenol A und einige Steroidhormone. Bisphenol A ist eine typische Industriechemikalie, die in Deutschland in großen Mengen als Zwischenprodukt für Polycarbonat und Epoxidharz hergestellt wird (1995: schätzungsweise 210.000 Tonnen). Mittlerweile wurden Anzeichen ökotoxikologischer Effekte von Bisphenol A auf aquatische Organismen gefunden.

Die erhaltenen umfangreichen Daten wurden mittels multivariater Datenanalyse ausgewertet, um Zusammenhänge zwischen der untersuchten Substanz zu deren Konzentrations-Verteilungsprofil entlang der Elbe und ihrer Nebenflüsse zu finden und Aussagen zur Abbaubarkeit treffen zu können.

Durch Faktorenanalyse konnten einzelne Substanzgruppen in ihrem örtlichen Vorkommen gewichtet werden - so wurden verschiedene "hot spots" mit erhöhter Pharmaka-Last an Analgetika gefunden, z.B. die Mündungen von Saale und Mulde. Weiter flussabwärts nahm diese Belastung ab, überschritt aber trotzdem noch die vor der Mulde-Mündung ermittelten Werte. Das zeigt einerseits die Bedeutung der Nebenarme als Eintragsquellen und andererseits die Beständigkeit der eingebrachten Pharmaka.

Die Konzentrationsmessungen an der Mündung der Bílina wurden bei der Faktorenanalyse nicht berücksichtigt, da die gefundenen Konzentrationen so hoch waren, dass sie aus statistischem Blickwinkel als "Ausreißer" betrachtet werden müssen.

Die hierarchische Cluster-Analyse dient als Methode, um Probe-Entnahmeorte mit ähnlichen Konzentrations-Verteilungsprofilen hinsichtlich der untersuchten Substanz zu identifizieren. Die Mündung der Bílina (kommunale Abwässer vom "Investorenzentrum" Ustí, Chemiewerk Spolchemie) wurde wegen der gefundenen hohen Konzentrationen von allen anderen Probe-Entnahmeorten separiert - die nächste Gruppe bilden die Mündungen von Saale und Mulde sowie die Probe-Entnahmestelle Wittenberg. Die Ohre-Mündung konnte als wenig kontaminiert eingestuft werden.

Hohe Konzentrationen von Pharmaka und deren Metaboliten in oberirdischen Gewässern werden hauptsächlich durch die Einleitung kommunaler Abwässer von Klärwerken in die Elbe und ihre Nebenflüsse verursacht - überwiegend durch die Klärwerke größerer Städte (so schlägt das Klärwerk Dresden-Kaditz mit einem täglichen Eintrag des Antiepilektikums Carbamazepin von 2,75 Kilogramm zu Buche). Der diffuse Antibiotika-Eintrag als Folge landwirtschaftlicher Gülleausbringung ist nicht zu unterschätzen.

Dabei kann die Effektivität der Klärwerke durchaus unterschiedlich sein, z.B. wurden durch die Datenanalyse Hinweise zu ungenügend effektiv arbeitenden Klärwerken in der Tschechei gefunden. Für die Elbe und ihre einzelnen Nebenflüsse konnten ganz gezielte Aussagen zu Besonderheiten der jeweiligen regionalen Belastungen einzelner Flussabschnitte mit Pharmaka getroffen werden.

Die Bewertung der ermittelten Konzentrationsdaten ist schwierig, weil Informationen hinsichtlich ökotoxikologischer Effekte von Pharmaka und ihrer Stoffwechselprodukte schlicht fehlen, da Untersuchungen dazu bei den Genehmigungsverfahren zur Einführung neuer Medikamente nicht erforderlich sind. Hier muss innerhalb der Gesetzgebung hinsichtlich des erforderlichen Kenntnisstands zu Abbaubarkeit sowie chronischen und akuten Effekten von aktiven Agenzien nachgebessert werden, auch auf EU-Ebene.

http://www.heise.de/tp/artikel/18/18559/1.html