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Schwermetalle

Schwermetalle im Trinkwasser bestimmen

18.10.2010 | Autor / Redakteur: Praveen Sarojam* und Erik Buseth* / Marc Platthaus

1 Voraussetzung für sauberes Trinkwasser sind sorgfältig abgestimmte Analysetechniken und -methoden.
1 Voraussetzung für sauberes Trinkwasser sind sorgfältig abgestimmte Analysetechniken und -methoden.

Schwermetalle gehören zu den gefährlichsten Schadstoffen im Süßwasser. Sie beeinträchtigen die Erträge von Feldfrüchten, die Luft- und Wasserqualität und gefährden über die Nahrungskette die Gesundheit von Tier und Mensch. Lesen Sie, wie atomspektroskopische Verfahren dabei helfen, Schwermetallkonzentrationen sicher und schnell zu ermitteln.

Einige Metalle wie Natrium, Kalzium, Kalium oder Magnesium sind lebenswichtig für Routinefunktionen des menschlichen Körpers, während andere Elemente und Schwermetalle (z.B. Arsen, Quecksilber, Cadmium und Blei) bereits in geringer Konzentration sehr giftig sind. Da die Wasserverschmutzung durch Schwermetalle ein langfristiger und irreversibler Vorgang ist, gibt es für die Überwachung gesicherter Trinkwasser-Grenzwerte klare gesetzliche Regelungen.

Als Schwermetalle gelten über 50 Elemente, wovon 17 extrem giftig und relativ weit verbreitet sind. Die Toxizitätsstufen hängen von der Art des Metalls, seiner biologischen Rolle und vom Typus belasteter Organismen ab. Spurenmetalle wie Kupfer und Zink spielen eine bedeutende Rolle als Metallenzyme und als Kofaktoren einer wichtigen Reihe biologischer Enzyme. Als solche ist ihre Anwesenheit in katalytischen Mengen bei vielen Organismen entscheidend für normale physiologische Funktionen. Ungeachtet der Rolle dieser Metalle als Mikronährstoffe bei niedrigen Konzentrationen, wirkt sich jedoch ihre Akkumulation zu höheren Konzentrationen auf die meisten Lebensformen giftig aus. So stehen z.B. hohe Kupfergehalte im Zusammenhang mit Leberschäden, während Zink neben Kupfer zusätzlich nachteilige Nährstoffwechselwirkungen hervorruft, die zur Schwächung von Immunfunktionen führen und die Pegel hochdichter Lipoproteine verringern. Demzufolge müssen diese Elemente zur Vermeidung von Gesundheitsschäden laufend überwacht werden.

Andere Elemente, wie Arsen, Silber, Cadmium und Blei werden für Routinefunktionen des menschlichen Körpers nicht benötigt und sind bereits in geringen Konzentrationen giftig. Ihre schädigende Wirkung auf den Menschen umfasst Wachstums- und Entwicklungshemmung, Krebs, Schäden an Organen oder am Nervensystem, sowie im Extremfall den Tod. Außerdem wurde erkannt, dass Metalle wie Quecksilber und Blei die Entwicklung von Autoimmunität begünstigen, die ihrerseits zum Auftreten von beispielsweise Gelenkerkrankungen führen kann. Schwermetalle, die am häufigsten menschliche Vergiftungen verursachen, sind Blei, Quecksilber, Arsen und Cadmium, wobei Kinder hier besonders anfällig sind und am empfindlichsten auf die toxischen Effekte dieser Elemente reagieren.

Verunreinigtes Wasser

Wachsende Urbanisierung und Industrialisierung erhöhten signifikant die Spurengehalte von Schwermetallen in Gewässern. Herkunft der Umweltbelastung mit Schwermetallen sind Emissionen von Kohlekraftwerken, Hüttenwerken und Müllverbrennungsanlagen, technologische Abfälle des Bergbaus und der Industrie, sowie Blei im Haushalts- und Sanitärbereich und in Malfarben alter Gebäude. Die Entsorgung industrieller Abwässer, die Abfallbeseitigung von Haushalten und Industrie – speziell Klärschlämme – und die Abwässer des Bergbaus sind weitere Quellen der Verschmutzung. Viele der Metalle werden vom Oberflächenwasser und Boden aufgenommen und dort zurückgehalten, wodurch es zu ihrer Anreicherung kommt und damit zu einer Gefahr für Menschen, Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen.

Schwermetalle können auch durch natürliche Prozesse in Gewässer gelangen. Die naturbedingte Verschmutzung mit Schwermetallen stammt üblicherweise von der Verwitterung geologischer Lagerstätten von Mineralen und Gesteinen, sowie von Auflösungsvorgängen im aquatischen Umfeld, wodurch Schwermetallionen in Gewässer gelangen. Im Hinblick auf die Vielzahl von Quellen für eine Verschmutzung, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Mehrheit aller Gewässer gewisse Stufen von Schwermetallgehalten aufweisen. Trinkwasser aus jeder Quelle, auch aus privaten Brunnen, öffentlichen Versorgungsanlagen, Flüssen und Seen sind immer einer Verschmutzung durch das Umfeld ausgesetzt.

Sicheres Regelwerk

Es besteht die wachsende Notwendigkeit, sich mit der Belastung der Gewässer durch Schwermetalle zu beschäftigen, um die Umwelt vor einer Verschmutzung durch diese Elemente zu schützen. Die Europäische Union hat Höchstgrenzen für die Verunreinigung des Trinkwassers durch die verschiedenen Metallionen festgelegt. Die Europäische Kommission für Trinkwasserdirektiven (DWD) setzt minimale Qualitätsstandards für Trinkwasser aus dem Leitungshahn, die mikrobiologische, chemische und organoleptische Parameter umfassen. Diese Vorschriften schützen die Gesundheit der EU-Bürger, indem sie die EU-Mitgliedsstaaten dazu verpflichten, die öffentliche Trinkwasserversorgung regelmäßig auf Schwermetallspuren zu überprüfen. Private Trinkwassersysteme werden nicht überwacht, bislang ist es ein Anliegen der Eigentümer oder Verbraucher, ihr Wasser zu prüfen und zu behandeln.

Ein weiteres Aufgabenfeld ergibt die große Auswahl und Beliebtheit der in Flaschen abgefüllten Tafel- und Mineralwässer. Es besteht die offenkundige Möglichkeit einer Imitation von Markennamen bei diesen Wässern oder einer Verunreinigung an der Quelle, infolge mangelhafter Verfahren der Aufbereitung. Daher müssen auch Tafel- und Mineralwässer routinemäßig auf Verunreinigungen durch Schwermetalle im Spuren- und Ultraspurenbereich untersucht werden.

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