Ein Süßstoff als Indikator für Wasserqualität Süße Spuren im Abwasser-Kreislauf

Wenn wir den Kaffee mit Süßstoff trinken, helfen wir indirekt Wissenschaftlern, die Herkunft und Zusammensetzung unseres Trinkwassers besser zu erfassen. Denn der Süßstoff Acesulfam wird unverändert ausgeschieden und geht zusammen mit dem Abwasser auf Reisen. Forscher aus Wien haben nun gezeigt, wie die Konzentration dieses Indikators im Abwasser von der Temperatur abhängt.

Der Zuckerersatz Acesulfam-Kalium (ACE) ist einer der am häufigsten verwendeten Süßstoffe in Europa. Er ist fast 200-mal süßer als Zucker und temperaturstabil, eignet sich daher unter anderem zum zuckerfreien Backen und steckt in den meisten Light-Getränken. In so großen Mengen, wie er verzehrt wird, landet er schließlich auch im Abwasser – denn der menschliche Körper den Süßstoff nicht verstoffwechseln und scheidet ihn unverändert wieder aus. So verbleibt ACE selbst nach der Abwasseraufbereitung im Wasserkreislauf, allerdings in schwankender Konzentration.

Eine aktuelle Studie der Universität Wien zeigt nun, 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“, sagt 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.“

Die Wege des Wassers

Acesulfam ist ein weit verbreiteter Indikator für Abwassereinträge in Oberflächengewässer und Grundwasser: Da dieses Süßungsmittel sowohl in den 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.

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Computermodelle zu Grundwasserströmungen

„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.

Die Umweltgeowissenschaftler werteten Fluss- und Grundwasserproben aus, die regelmäßig über acht Jahre hinweg in einem voralpinen Flussgebiet gesammelt wurden. 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.

Am Ende kommt der Süßstoff übers Trinkwasser zurück

Das Süßungsmittel Acesulfam legt damit eine Art Leuchtspur vom Abwasser zum Fluss- und Grundwasser und schließlich zu unserem Trinkwasser. „Dass Acesulfam nicht abgebaut wird, hat für uns Hydrogeologen demnach auch etwas Gutes, weil wir daraus wertvolle Informationen ziehen können“, sagt Hofmann. Er ergänzt: „Uns als Bevölkerung macht das aber natürlich auch bewusst, dass sich unser Lebensstil im Abwasser und damit auch im Trinkwasser abbildet: Der von uns konsumierte Zuckerersatz landet am Ende über das Trinkwasser – wenngleich natürlich stark verdünnt – wieder bei uns.“ (clu)

Originalpublikation: 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; DOI: 10.1016/j.watres.2023.119670

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