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Artikel und Hintergründe zum Thema

Abwassereinträge und Grundwasserströmungen

Barbara Schick,

Auf den Spuren von Süßstoff Acesulfam

Forschende haben Fluss- und Grundwasserproben ausgewertet, die regelmäßig über acht Jahre hinweg gesammelt wurden. Sie zeigen, dass über die jahreszeitlich schwankende Konzentration von Acesulfam weitere Informationen zu Abwassereinträgen und auch über Grundwasserströmungen gewonnen werden können.

Der Zuckerersatz Acesulfam-Kalium (ACE) ist einer der am häufigsten verwendeten Süßstoffe in Europa. Da er sich im Körper nicht abbaut, landet der Süßstoff nach dem Verzehr über den Urin im Abwasser. Dort verbleibt er auch nach der Abwasseraufbereitung, jedoch in schwankender Konzentration. Eine Studie der Universität Wien zeigt, dass der Stoff über das Jahr hinweg je nach Temperatur unterschiedlich stark abgebaut wird. „Lange Zeit ging man davon aus, dass Acesulfam-Kalium in Kläranlagen gar nicht abgebaut wird. Dies stimmt auch weiterhin, aber nur in der kalten Jahreszeit“, erklärt Thilo Hofmann, stellvertretender Leiter des Zentrums für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft der Universität Wien. „Es gab bereits erste Hinweise, dass im Sommer zumindest teilweise ein biologischer Abbau stattfindet. Wir können das in unserer Studie belegen und schlüsseln systematisch für einen längeren Zeitraum auf, wie sich die Konzentration des Süßstoffs im Wasser mit den Jahreszeiten verändert.“

Acesulfam ist ein weit verbreiteter Indikator für Abwassereinträge in Oberflächengewässer und Grundwasser: Da dieses Süßungsmittel sowohl in der Kläranlagen als auch in der Umwelt – nachdem es mit dem geklärten Abwasser in Gewässer geleitet wurde – nicht ganz abgebaut wird, weist ein Nachweis des Mittels im Wasser darauf hin, dass und wie viel gereinigtes Abwasser in Grundwasser, Flüsse oder Seen gelangt ist. „Folgt man den Spuren der Substanz, kann man letztlich Fließwege des Abwassers und Mischung mit dem Grundwasser nachvollziehen“, erläutert Hofmann. Mit dem Wissen um saisonale Schwankungen beim Abbau des Stoffes werde Acesulfam als Indikator noch aussagekräftiger. „Unsere Studie zeigt, dass man die jahreszeitlich schwankende Konzentration von Acesulfam bestens dafür verwenden kann, die Prozesse im Untergrund, also Grundwasserströmungen, besser sichtbar zu machen und zu verstehen“, sagt Hofmann. Abwasseranteile im Trinkwasser ließen sich darüber ebenso erfassen wie auch die Fließgeschwindigkeit des Grundwassers und die Mischungsverhältnisse von Grund- und Flusswasser.

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Die Umweltgeowissenschaftler werteten Fluss- und Grundwasserproben aus, die regelmäßig über acht Jahre hinweg in einem voralpinen Flussgebiet gesammelt wurden. Für die Süßstoffanalysen wurden die Proben durch Festphasenextraktion vorbereitet und analysiert mit einem HPLC-System verbunden mit einem Triple-Quadrupol-Massenspektrometer (betrieben im negativen Elektrospray-Ionisationsmodus). Ihre Analysen verknüpfte das Forschungsteam mit Computermodellen, die Wasserströmungen im Untergrund berechnen. „Solche Computermodell sind der Schlüssel zur Risikovorsorge, weil man mit ihnen nachvollziehen kann, wie viel Flusswasser und wie viel Grundwasser am Ende im Trinkwasser der Bevölkerung landen und wie man den Betrieb eines Wasserwerks optimiert“, fügt der Leiter der Forschungsgruppe hinzu.

Publikation
[1] Miguel Angel Marazuela, Giovanni Formentin, Klaus Erlmeier, Thilo Hofmann: Seasonal biodegradation of the artificial sweetener acesulfame enhances its use as a transient wastewater tracer, Water Research (2023), Volume 232, 119670; DOI: 10.1016/j.watres.2023.119670

Quellen: Universität Wien u. Publikation [1]

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