Effekt-basierte Beurteilung von Transformationsprodukten in der Trinkwasseraufbereitung

In der Schweiz sind mehr als 30’000 chemische Substanzen in Industrie, Gewerbe und im Haushalt im Umlauf. Nur für einen kleinen Anteil dieser Substanzen ist eine human- oder umwelttoxikologische Bewertung vorhanden. Ebenso werden nur wenige Substanzen/Substanzklassen spezifisch in Verordnungen zum Schutz von (Trink-) Wasserressourcen reguliert.

Über verschiedene Eintragspfade können anthropogene Substanzen in Wasserressourcen gelangen, die für Trinkwasserzwecke genutzt werden. In der Trinkwasseraufbereitung mittels weitergehender Oxidation (z.B. Ozonung, O₃/H₂O₂, UV Bestrahlung, UV/H₂O₂) werden die vorhandenen Substanzen zu Transformationsprodukten abgebaut/umgewandelt. In den bisher untersuchten Fällen führt dies meist zu unbedenklichen Transformationsprodukten. Es braucht jedoch zusätzliche Untersuchungen, um das toxische Potential von Transformationsprodukten abzuschätzen.

In einem von der Water Research Foundation und BAFU finanzierten Projekt zwischen der Eawag und der Universität von Colorado in Boulder (Forschungsgruppe Linden) wird die Toxizität von Transformationsprodukten untersucht, die bei der weitergehenden Oxidation von ausgewählten Substanzen aus der Schadstoff-Kandidaten Liste (CCL3) der US amerikanischen Umweltbehörde (EPA) entstehen. Da bei der weitergehenden Oxidation zahlreiche Transformationsprodukte entstehen können, ist eine Identifikation aller Produkte sehr zeitaufwendig und zu teuer. Als Alternative kann ein Effekt-basierter Ansatz für die Priorisierung einer weitergehenden Identifizierung von Transformationsprodukten herangezogen werden. In diesem Ansatz wird die Toxizität von Proben nach der Oxidation bestimmt. Nur für die aufbereiteten Proben, welche Effekte aufweisen, wird eine Identifizierung von gebildeten Transformationsprodukten vorgenommen (siehe Abbildung). Dieses methodische Vorgehen erlaubt es Veränderungen in den Effekten zu verfolgen und die Bildung von Transformationsprodukten mit allenfalls anderen Effekten zu identifizieren. In dieser Studie werden Endpunkte wie Genotoxizität und Hormonaktivität mittels geeigneter in vitro Bioassays bestimmt.

In vitro Bioassays, wie Zell-basierte Testsysteme, finden zunehmend Eingang in der Bewertung von (Ab)wasser und Trinkwasser. Eine gute Übersicht zu Bioassays und die Bewertung der Wasserqualität bietet das Buch “Bioanalytical Tools in Water Quality Assessment”. [html] 

 

Abbildung: Effekt-basierte Analyse für die Bestimmung von toxischen Transformationsprodukten

 

Weitere Informationen:

• Prof. Urs von Gunten (link)

• Prof. Kristin Schirmer (link)

• Dr. Hana Mestankova (link)
  
  

Weitere Materialien:

• Evaluation of bioassays and waste water quality: (Ökotoxzentrum, html)

• Evaluation of bioassays and wastewater quality. In vitro and in vivo bioassays for the performance review in the project “Strategy Micropoll” (2011) [PDF]