Arsen im Trinkwasser

In Asien ist das Trinkwasser häufiger mit Arsen belastet, jedoch nicht in lebensgefährlichen Konzentrationen. In 36 Ländern ist das Trinkwasser, laut einer Studie des IRC (International Water and Sanitation Centre) in Zusammenarbeit mit der WHO zufolge, mit Arsen belastet und Menschen benutzen dieses Wasser als Trinkwasser. In Deutschland gibt es für Arsen und andere gefährliche Stoffe Grenzwerte. Das bedeutet allerdings nicht, dass das Wasser vollständig frei von Arsen ist. Auch hierzulande ist Arsen im Trinkwasser ein Thema.

Das Halbmetall Arsen kommt in der Natur in verschiedenen organischen und anorganischen Verbindungen vor, die nicht alle gleich giftig sind. Es hat allgemein eine hohe Bekanntheit durch seine Giftigkeit. Im Boden liegt Arsen überwiegend in giftigen anorganischen Verbindungen vor, während im Wasser hauptsächlich organische Arsenverbindungen anzutreffen sind. Zu den anorganischen Arsenverbindungen gehören beispielsweise Arsentrioxid, Arsen-III-Säure, Arsenpentoxid, Arsensäure, Natriumarsenat und Natriumarsenit.

Schon in der Antike gab es Beschreibungen dieses Elements, das seit dem 19. Jahrhundert die Bezeichnung Arsen trägt. Je nachdem in welcher Form es vorliegt, hat es metallische oder nicht metallische Eigenschaften. Das Element findet vielfältige Verwendung, beispielsweise in Legierungen mit Kupfer und Blei, um die Metalle härter zu machen. Arsenverbindungen spielen bei der Schädlingsbekämpfung, Produktion von Mikrochips, in der Glasindustrie und als Holzschutzmittel eine wichtige Rolle. Auch in der Medizin ist es schon lange im Einsatz. Medikamente, die Arsen enthalten, wirken gegen Fieber, Diabetes, Malaria, Syphilis und Rheuma. Kaliumarsenit, auch bekannt als die Fowler’sche Lösung, erlangte große Bekanntheit als Aphrodisiakum und als Heilmittel. Auch heute kommen noch arsenikhaltige Medikamente in der Krebstherapie zum Einsatz. In der Traditionellen Chinesischen Medizin sind Arsensulfide sehr bekannt.

Wo kommt Arsen vor?

Arsen ist ein Nebenprodukt bei der Gewinnung von Blei oder Kupfer. Es kommt als Legierungsbestandteil zum Härten von Blei zum Einsatz und findet in der Halbleitertechnik Verwendung. Bei der Gewinnung von Metall und bei der Verbrennung von Kohle kommt es zu einem atmosphärischen Schadstoffausstoß von Arsen. Eine weitere Quelle ist Kohleasche, durch die mithilfe von Auswaschung das Arsen in Boden und Gewässer gelangt. Auch Zigarettenrauch enthält Arsen.

Laut Trinkwasserverordnung dürfen nicht mehr als 0,01 mg Arsen in einem Liter Trinkwasser enthalten sein.

Wie Arsen seinen Weg ins Trinkwasser findet

Im Boden befinden sich arsenhaltige Erze, die häufig auch im Trinkwasser zu finden sind. Das Wasser wäscht das Element Arsen aus. Solche Arsenvorkommen gibt es beispielsweise in Teilen von Franken, Schleswig-Holstein, Thüringen und in kleineren Teilen von Rheinland-Pfalz.

Arsen ist ein wichtiger Bestandteil von Düngemitteln in der intensiven Landwirtschaft. Dadurch gelangt es in den Boden und Niederschläge spülen es dann ins Grundwasser.

Arsen ist auch Zusatzstoff im Futter von Schweinen und anderen Nutztieren. Schweinegülle ist daher mit Arsen belastet. Wird die Gülle auf Wiesen oder Äcker ausgebracht, gelangt sie in den Boden und dann ins Grundwasser.

Aber auch Verwitterungs- und Zersetzungsprozesse im Boden oder von Gestein können zur Lösung von Arsen führen. Regionen, in denen Erdwärme genutzt wird, haben meist einen höheren Arsengehalt im Boden.

Große Mengen an Arsen entstehen bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe oder bei Vulkanausbrüchen. Dabei gelangt Arsen nicht nur in die Böden und ins Grundwasser. Es gelangt so auch in die Atmosphäre.

Bei der Zersetzung durch Bakterien können auch organische Arsenverbindungen entstehen.

Wie lässt sich der Arsengehalt im Trinkwasser reduzieren?

Hierzulande sind die Wasserversorger für das Entfernen von Arsen im Trinkwasser verantwortlich. Aber auch Betreiber privater Brunnen können arsenbelastetes Wasser haben, was schlimmstenfalls zu einer langsamen Vergiftung führt. Wenn der Grenzwert überschritten ist, lässt sich giftiges Arsen relativ einfach aus dem Trinkwasser filtern. Besonders effektiv ist dabei die Umkehrosmose.

Neben der Umkehrosmose, die Arsen besonders zuverlässig aus dem Wasser entfernt, gibt es noch weitere Möglichkeiten, das Trinkwasser von Arsen zu reinigen:

• die Ultrafiltration ist ein Verfahren, das besonders im industriellen Bereich Anwendung findet. Bis zu 90 Prozent aller Partikel von zwei bis zehn Nanometern bleiben in einer Filtermembran hängen. Das Verfahren ist häufig bei den regionalen Wasserversorgern anzutreffen und eignet sich grundsätzlich auch für private Haushalte.
• Aktivtonerde enthält Aluminiumoxid, die eine chemische Regeneration des Arsens auslöst. Dabei entsteht arsenhaltiges Abwasser. Die Kapazität dieser Filter ist stark eingeschränkt und die Entsorgung des Abwassers problematisch.
• Bei der Eisenflockenfiltration werden Eisen-II- und Eisen-III- sowie Aluminium-III-Salze oder andere Chemikalien dem Wasser zugeführt. Es kommt zu einer chemischen Reaktion mit im Wasser gelösten Stoffen wie Arsen. Die neu entstandenen Verbindungen flocken aus und lassen sich mithilfe von Sedimentation oder Filtration aus dem Wasser entfernen. Dabei fallen allerdings Schlämme an, die stark mit Arsen belastet sind. Der so kontaminierte Schlamm darf nicht wieder zurück in den Wasserkreislauf.
• Adsorptiv wirkende Filter sind bei geringer Arsenbelastung eine effektive Möglichkeit, Arsen zu filtern, beispielsweise durch Zugabe von granuliertem Eisenhydroxid. Das Arsen lagert sich am Filtermaterial an. Allerdings ist es wichtig, vor diesem Verfahren Eisen und Mangan vollständig aus dem Wasser zu entfernen. Es ist nicht möglich, Adsorptionsfilter zu spülen. Wenn das Material erschöpft ist, ist ein kompletter Filtertausch notwendig. Ein Adsorptionsfilter hält in der Regel ein bis zwei Jahre.
• Gesinterte Aktivkohle-Blockfilter sind ebenfalls adsorptionsfähig und können Arsen zuverlässig aus dem Wasser entfernen. Neben Arsen bleiben auch Schwermetalle in der Filtereinheit hängen.

Das viel größere Problem ist es, die Belastung festzustellen. Sollte es Verdachtsmomente geben, kann der örtliche Wasserversorger Auskunft über die Belastungen geben. Wenn die hausinternen Leitungen die Ursache für die Arsenbelastung sein können, ist der Hauseigentümer verantwortlich. Es ist sinnvoll, einen Fachmann die Leitungen prüfen zu lassen. Er kann Schwachstellen ausfindig machen und die Quelle für Schwermetalle oder Bakterien im Trinkwasser finden.

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Wie schädlich ist Arsen für die Menschen, Tiere und die Umwelt?

Es ist noch nicht völlig klar, welche Bedeutung Arsen für die Gesundheit des Menschen hat. Arsen ist ein Spurenelement, das jeder bis zu einem Milligramm täglich ohne gesundheitliche Gefährdung aufnehmen kann. Arsen ist für viele Tiere ein essenzielles Spurenelement, das heißt, sie brauchen es zum Leben, der Körper kann es allerdings nicht selbst herstellen. Bei Versuchen mit Ratten und Hühnern kam es bei einer arsenfreien Ernährung unter anderem zu Wachstumsstörungen. Pflanzen, die kein Arsen erhielten, hatten einen höheren Kohlehydrat-Umsatz.

Ein Übermaß an Arsen kann bei Menschen zu Vergiftungserscheinungen führen, die sich am Anfang mit Bauchschmerzen und Durchfall äußern. In Deutschland ist die Belastung mit Arsen meist nur sehr gering. Dennoch kann die erhöhte Konzentration gefährlich werden, und zwar dann, wenn der Arsengrenzwert über einen längeren Zeitraum nicht mehr eingehalten wird. Das führt zu einer kontinuierlichen und langsamen Vergiftung, die sich negativ auf die Gesundheit auswirkt. Oft zeigen sich die Vergiftungserscheinungen erst nach mehreren Jahren. Dann kommt es häufig zu fleckig verfärbter Haut, wobei graue Flecken auf Brust, Armen und Rücken auftreten können. Hände und Füße zeigen stark verdickte Hornhaut. Weitere Folgen können Bindehautentzündungen und Bronchitis, Leber- und Nierenschäden sein. In den Wurzeln ist meist mehr Arsen als in den Blättern, in den Blättern mehr als in den Stängeln und in Früchten und Körnern ist meist am wenigsten enthalten.

Im Boden ist Arsen deshalb so problematisch, weil viele Arsenverbindungen für Pflanzen giftig sind. Sowohl Tiere als auch Menschen können Tumore oder Hauterkrankungen bekommen. Arsen kann Schäden an den Blutgefäßen verursachen. Werden auf arsenbelasteten Böden Getreide, Gemüse und Obst angebaut, kann das Arsen über die Wurzeln in geringen Mengen in die Früchte gelangen. Dabei nehmen Kräuter mehr Arsen auf als Gräser.

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