Schadstoffe

Schadstoffe in Gewässern aufspüren und beseitigen

Pestizide, PFAS, Schwermetalle, Medikamente, Mikroplastik: Eine Vielzahl von chemischen Substanzen gelangt in die Umwelt und belastet Fliessgewässer, Seen und Grundwasser. Eine Gefahr für Mensch und Natur. Die Eawag untersucht, wie sich Schadstoffe auf Gewässerlebewesen auswirken, und entwickelt Methoden, um Mikroverunreinigungen besser zu erfassen und zu reduzieren.

Giftiger Cocktail für Fische und Co.

Die Mehrheit der Schweizer Fliessgewässer ist mit Mikroverunreinigungen belastet. Vor allem Pestizide und einzelne Arzneimittel übersteigen teilweise die ökotoxikologischen Grenzwerte. Auch im Grundwasser und in Seen lassen sich diverse menschengemachte Substanzen nachweisen. Viele von ihnen sind für Wasserlebewesen giftig oder beeinträchtigen ihre Fruchtbarkeit. Die Eawag erforscht, welchen Einfluss Schadstoffe auf Wasserlebewesen haben und wie sie sich auf Gewässerökosysteme in der Schweiz und anderen Weltregionen auswirken.

Schadstoffen auf der Spur

Mit den in der Praxis üblichen Messverfahren lassen sich bisher nicht alle Mikroverunreinigungen zuverlässig nachweisen. Doch um effektive Massnahmen zum Gewässerschutz ergreifen zu können, müssen Konzentration und zeitliche Schwankungen von Schadstoffen möglichst genau bestimmt werden. Deshalb entwickelt die Eawag neue Messinstrumente und -methoden, um selbst kleinste Schadstoffkonzentrationen zu erfassen, bisher unbekannte Substanzen zu entdecken und die Quellen von Verunreinigungen zu ermitteln.

Mikroverunreinigungen im Abwasser reduzieren

Ein Teil der Schadstoffe gelangt über Abwasser aus Industrie und Haushalten in die Gewässer. Obwohl die Abwasserreinigungsanlagen in der Schweiz einen hohen Standard haben, können sie viele Chemikalien ungenügend oder gar nicht herausfiltern. Die Eawag arbeitet an der Entwicklung neuer Technologien, mit denen diese Schadstoffe künftig aus dem Abwasser entfernt werden können.

Hintergrund

Vertiefte Informationen zum Thema.

Forschungsprojekte

Ziel dieses Projekts ist die Charakterisierung, Modellierung und Vorhersage von Enzymfamilien, die die Biotransformation von Schadstoffen in Periphyton vorantreiben.
Im Kanton Basel-Landschaft wurde die bestehende Belastungssituation und Gefährdungen des Grundwassers im Modellgebiet Hardwald ermittelt. Das Modellgebiet ist geprägt durch stark urbane und industriell genutzte Flächen.
Abwasser ist mit antibiotikaresistenten Bakterien belastet. Wir untersuchen ihre Ausbreitung in die Umwelt und Gegenmassnahmen.
Interdisziplinäres Projekt zu biologischen Effekten von Spurenstoffen auf das Periphyton
Nachhaltige Transformation der Schweizer Landwirtschaft zur Internalisierung negativer externer Effekte des Pestizideinsatzes.
Entwicklung von tierversuchsfreien Methoden zur Untersuchung von Chemikalien
Reifen- und Straßenabriebpartikel (TRWP) entstehen durch die Erosion von Reifen während des Fahrens und machen einen großen Teil der anthropogenen Partikel aus, die in die Umwelt gelangen.
Chemikalien können das Wachstum von Fischen reduzieren. Wir entschlüsseln mit Fischzellen, wie es dazu kommt.
Die Behandlung mit Pulveraktivkohle (PAK) und Ozonung sind etablierte Methoden für die erweiterte Abwasserbehandlung...
Eine grosse Zahl und Vielfalt von Chemikalien, die in Haushalten, im Gesundheitswesen, in der Industrie oder der Landwirtschaft eingesetzt werden, gelangen mit häuslichem und industriellem Abwasser in unsere Kläranlagen...
Warum blühen giftige Cyanbakterien? ...

Netzwerk

Wir arbeiten schweizweit mit verschiedenen Partnern zusammen.

Das Zentrum für angewandte Ökotoxikologie in der Schweiz hat die Ziele, Effekte von Chemikalien auf unsere Umwelt zu erkennen und zu beurteilen und Strategien zur Risikominimierung zu entwickeln.

Oekotoxzentrum

Die Abteilung Wasser des BAFU ist zuständig für den Schutz des Oberflächen-, Grund- und Trinkwassers.

Bundesamt für Umwelt (BAFU)

Der SVGW ist die nationale Fachorganisation der Schweizer Gas-, Fernwärme- und Wasserversorgungsunternehmen.

Der Schweizerische Verein des Gas- und Wasserfaches (SVGW)

Der VSA ist die schweizerische Fachorganisation im Bereich der integralen Wasserbewirtschaftung.

Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute (VSA)

Expertinnen und Experten

Dr. Michael Berg
  • anorganische Verunreinigungen
  • Arsen
  • Geogene Spurenstoffe
  • Grundwasser
  • Oberflächengewässer
  • Trinkwasser
Marc Böhler
  • Abwasserreinigung
  • Aktivkohle
  • Mikroverunreinigungen
  • Ozonung
  • Spurenstoffelimination
Dr. Carmen Casado-Martinez
  • Aquatische Ökotoxikologie
  • Ökotoxikologie
  • Sedimente
Prof. Nathalie Dubois
  • Chromatographie
  • Isotope
  • Oberflächengewässer
  • Sedimente
  • Biomarker
Prof. Dr. Kathrin Fenner
  • Biologischer Abbau
  • Massenspektrometrie
  • Mikroverunreinigungen
  • Organische Verunreinigungen
Dr. Benoit Ferrari
  • Mikroverunreinigungen
  • Ökotoxikologie
Dr. Andreas Frömelt
  • Abwasser
  • Abwasserreinigung
  • Datenwissenschaft
  • Maschinelles Lernen
  • Modellierung
Dr. Ksenia Groh
  • Molekulare Ökotoxikologie
  • Aquatische Ökotoxikologie
  • Proteomik
  • Mikroverunreinigungen
  • Endokrine Disruptoren
  • Bioanalytik
Prof. Dr. Thomas Hofstetter
  • Isotope
  • Mikroverunreinigungen
Prof. Dr. Juliane Hollender
  • Analytische Methoden
  • Biologischer Abbau
  • Bioakkumulation
  • Grundwasser
  • Massenspektrometrie
Dr. David Janssen
  • anorganische Verunreinigungen
  • Chemie
  • Metalle
  • Nährstoffe
  • Biogeochemie
PD Dr. Elisabeth Janssen
  • Photochemie
  • Organische Verunreinigungen
  • Algen
  • Biologischer Abbau
Prof. Dr. Joaquin Jimenez-Martinez
  • Grundwasser
  • Hydrogeologie
  • Modellierung
  • Poröse und zerklüftete Materialien
  • Transport von Schadstoffen
Dr. Marion Junghans
  • Algen
  • Aquatische Ökotoxikologie
  • Mikroverunreinigungen
  • Ökotoxikologie
Dr. Ralf Kägi
  • Analytische Methoden
  • Elektronenmikroskopie
  • Nanopartikel
  • Mikroplastik
Dr. Cornelia Kienle
  • Aquatische Ökotoxikologie
  • Ökologie
  • Ökotoxikologie
Dr. Marissa Kosnik
  • Computergestützte Methoden
  • Datenwissenschaft
  • Ökotoxikologie
  • Transdisziplinäre Forschung
Dr. Alexandra Kroll
  • Risikobewertung
  • Aquatische Ökotoxikologie
  • Durchflusszytometrie
  • anorganische Verunreinigungen
  • Regulierung von Chemikalien
PD Dr. Judit Lienert
  • Entscheidungsanalyse
  • Gesellschaftliche Akzeptanz
  • Nachhaltige Wasserwirtschaft
  • Partizipative Prozesse
  • Transdisziplinäre Forschung
Dr. Christa McArdell
  • Aktivkohle
  • Abwasserreinigung
  • Massenflüsse
  • Mikroverunreinigungen
  • Ozonung
Dr. Lena Mutzner
  • Modellierung
  • Wasserqualität
  • Mikroverunreinigungen
  • Monitoring
  • Nachhaltige Wasserwirtschaft
Dr. Christoph Ort
  • Abwasser
  • abwasserbasierte Epidemiologie
  • Mikroverunreinigungen
  • Modellierung
  • Monitoring
Dr. Serina Robinson
  • Mikrobiologie
  • Biotransformation
  • Metagenomik
  • Arzneimittel
  • Biodegradation
Prof. Dr. Oliver Schilling
  • Grundwasser
  • Modellierung
  • Edelgase
  • Landwirtschaft
  • Durchflusszytometrie
Prof. Dr. Kristin Schirmer
  • Aquatische Ökotoxikologie
  • Mikroverunreinigungen
  • Molekulare Ökotoxikologie
  • Nanopartikel
  • Ökotoxikologie
  • Zelluläre Ökotoxikologie
Dr. Martin Schmid
  • Modellierung
  • Oberflächengewässer
  • Wasserkraft
  • Klimaveränderung
  • See-Management
Heinz Singer
  • Chromatographie
  • Massenspektrometrie
  • Organische Verunreinigungen
  • Oberflächengewässer
Dr. Christian Stamm
  • Abwasser
  • Landwirtschaft
  • Wasserqualität
Dr. Etienne Vermeirssen
  • Aquatische Ökotoxikologie
  • Ökotoxikologie
  • Sedimente
Dr. Andreas Voegelin
  • Arsen
  • Umweltgeochemie
  • Spurenstoffe
  • Wasserressourcen
  • Boden
Dr. Colette vom Berg
  • Fische
  • Molekulare Ökotoxikologie
Dr. Alexandra Anh-Thu Weber
  • Evolution
  • Genetik
  • Ökologie
  • Umweltveränderung
  • Vergleichende Genomik

Wissenschaftliche Publikationen

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         ynkova, A.; Løseth, M. E.; Muncke, J.; Wang, Z.; W
         olf, R.; Zimmermann, L.; Wagner, M.
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         astics are often not sufficiently considered in the overall strategy to prev
         ent and mitigate the impacts of plastics on human health, the environment an
         d circular economy. Here we present an inventory of 16,325 known plastic che
         micals with a focus on their properties, presence in plastic and hazards. We
          find that diverse chemical structures serve a small set of functions, inclu
         ding 5,776 additives, 3,498 processing aids, 1,975 starting substances and 1
         ,788 non-intentionally added substances. Using a hazard-based approach, we i
         dentify more than 4,200 chemicals of concern, which are persistent, bioaccum
         ulative, mobile or toxic. We also determine 15 priority groups of chemicals,
          for which more than 40% of their members are of concern. Finally, we examin
         e data gaps regarding the basic properties, hazards, uses and exposure poten
         tial of plastic chemicals. Our work maps the chemical landscape of plastics
         and contributes to setting the baseline for a transition towards safer and m
         ore sustainable materials and products. We propose that removing known chemi
         cals of concern, disclosing the chemical composition and simplifying the for
         mulation of plastics can provide pathways towards this goal.
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         ge; aquatic ecosystems; real exposure scenarios
' (123 chars) description => protected'Organic micropollutants in combined sewer overflows (CSOs) pose a potential
         risk to aquatic ecosystems. Previous studies mainly reported event mean conc
         entrations (EMCs) and often focused on a small number of substances. This st
         udy presents realistic exposure scenarios using high-temporal resolution (10
         -minute) data from 24 events at two CSO sites. We analyzed 49 dissolved orga
         nic micropollutants for all events and 198 for four events, including pharma
         ceuticals, pesticides, and road-related compounds, of which we detected 83 s
         ubstances at least once. From these, we assessed the mixed chemical risk by
         applying acute quality criteria and evaluated how the risk assessment outcom
         e changes for two aspects: temporal resolution and selection of substances.
         Our results reveal that total risk quotients (RQ<sub>tot</sub>) can vary gre
         atly within CSO events, with 10-minute data capturing peak concentrations th
         at are missed with EMCs. Using EMCs underestimates the maximum RQ<sub>tot</s
         ub> of an event by a median factor of 4.9, up to a maximum factor of 6.9. Wh
         en comparing a selection of 20 substances from the Swiss Waters Protection O
         rdinance to a broader list of 49 substances commonly detected at CSOs and a
         comprehensive list of 198 substances, the estimated RQ<sub>tot</sub> increas
         es between 1.1 to 2.3-fold. RQ<sub>tot</sub> values exceed the threshold of
         1 in 75 % of the events, requiring further dilution in the receiving water b
         ody. All three pollutant classes (pharma, pesticide, road) drive the total r
         isk, and no specific phase during overflow events consistently poses higher
         risk than other phases, which challenges the design of effective mitigation
         measures. Furthermore, the exposure scenarios presented here offer essential
          input for future ecotoxicological research as they reveal high short-term f
         luctuations in RQ<sub>tot</sub> whose ecological significance is still large
         ly unknown.
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         for food safety
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         mental; hazard; soil contamination
' (110 chars) description => protected'Arsenic (As) is naturally present in trace amounts in most soils and poses a
          public health risk when elevated in topsoil due to potential accumulation i
         n agricultural products. Europe has several regions with natural As enrichme
         nt in soils, but since soil analyses are limited to individual soil samples,
          information on the spatial distribution has been lacking. This study uses e
         xpert-based machine learning to create a high-resolution map of As exceeding
          20 mg/kg in European topsoil based on ∼4100 data points of the Geochemi
         cal Mapping of Agricultural and Grazing Land Soil in Europe (GEMAS) dataset
         and 15 environmental variables. The resulting pan-European probability map d
         elineates areas with high soil arsenic concentrations due to natural process
         es. The study finds that 11.7 % of grassland and 3.9 % of cropland in Eu
         rope have arsenic levels above this threshold, with France, Spain, the Weste
         rn Balkans, and mountain areas most affected. Commonly grown crops in these
         areas include wheat, maize, rapeseed, and fodder crops. Our research links e
         levated arsenic levels to areas with low soil water erosion. SHapley Additiv
         e exPlanations (SHAP) analysis was used to identify key predictors, which ma
         y also be relevant in other regions globally. The high-resolution As map off
         ers valuable insights for agricultural and health professionals and policy-m
         akers.
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Monclús, L.; Arp, H. P. H.; Groh, K. J.; Faltynkova, A.; Løseth, M. E.; Muncke, J.; Wang, Z.; Wolf, R.; Zimmermann, L.; Wagner, M. (2025) Mapping the chemical complexity of plastics, Nature, 643(8071), 349-355, doi:10.1038/s41586-025-09184-8, Institutional Repository
Furrer, V.; Junghans, M.; Singer, H.; Ort, C. (2025) Realistic exposure scenarios in combined sewer overflows: how temporal resolution and selection of micropollutants impact risk assessment, Water Research, 278, 123318 (9 pp.), doi:10.1016/j.watres.2025.123318, Institutional Repository
Li, K.-Y.; Covatti, G.; Podgorski, J.; Berg, M. (2025) Distribution of geogenic arsenic in European topsoil and potential concerns for food safety, Journal of Hazardous Materials, 497, 139523 (11 pp.), doi:10.1016/j.jhazmat.2025.139523, Institutional Repository

Titelbild: Eawag-Forscher Michael Patrick untersucht Pyrethroidinsektizide (Foto: Eawag, Alessandro della Bella).