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Arzneimittelrückstände in Gewässern

Die Grafik zeigt, wie Rückstände von Arzneimitteln in Flüsse, Seen, ins Grundwasser und ins Trinkwasser gelangen können.
by

Florian Keil

on 24 October 2013

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Transcript of Arzneimittelrückstände in Gewässern

Beantragt ein Hersteller die Zulassung eines neuen Arzneimittels, muss er nach europäischem Recht auch
eine Umweltverträglichkeitsprüfung durchführen. Allerdings kann die Zulassung auch dann nicht verweigert werden, wenn dabei ein Umweltrisiko festgestellt wird. Der Gesetzgeber hat hier dem Gesundheitsschutz den Vorrang vor dem Umweltschutz eingeräumt – eine Regelung, die nur für Human- nicht aber für Tierarzneimittel gilt.
Arzneimittelhersteller sind nicht verpflichtet ihre Produktionszahlen offenzulegen. Wie viele Tonnen Arzneimittel pro Jahr in Deutschland produziert werden, ist daher nicht bekannt. Ein Blick in die Außenhandelsstatistik zeigt jedoch, dass sowohl die importierten als auch die exportierten Arzneimittelmengen seit Jahren kontinuierlich zunehmen. Wie viel Arzneimittel in Deutschland verbraucht werden, erfahren Sie an der Station "Apotheke".
Über die Ausscheidungen der stationären Patienten tragen auch Krankenhäuser zur Verschmutzung von Gewässern mit Rückständen von Arzneimitteln bei. Allerdings liegt dieser Beitrag nur bei etwa zehn Prozent. Der größte Anteil stammt aus privaten Haushalten.
Mit den menschlichen Ausscheidungen gelangen Rückstände von Arzneimitteln ins häusliche Abwasser. Der Grund ist, dass die Arzneimittelwirkstoffe im Körper nicht vollständig abgebaut werden. Wie viel im menschlichen Körper verbleibt und wie viel wieder ausgeschieden wird ist von Wirkstoff zu Wirkstoff verschieden. Die Ausscheidungen stellen die weitaus größte Eintragsquelle für Arzneimittelrückstände in Gewässer dar.
Damit Arzneimittelwirkstoffe im Körper ihre erwünschte Wirkung entfalten können, müssen genügend Wirkstoffmoleküle an der erkrankten Zelle ankommen, bevor sie durch biochemische Prozesse im Körper abgebaut werden. Aus diesem Grund werden die Moleküle auf Stabilität optimiert. Ihre Stabilität erschwert aber auch den Abbau in Kläranlagen und in der Umwelt. In den Ringen der beiden Moleküle links finden Sie weitere Informationen!
Die chemische Strukturformel steht für den in vielen bekannten Schmerzmitteln eingesetzten Wirkstoff Diclofenac. Er ist in Salben und Tabletten enthalten und wird oft als schmerzstillendes Mittel beim Sport eingesetzt. Als Salbe angewendet, werden nur etwa zehn Prozent des Wirkstoffs vom Körper aufgenommen. Der Rest wird beim Reinigen der Kleidung oder beim Duschen direkt ins Abwasser gespült. Als Tablette eingenommen, werden 30 Prozent des Wirkstoffs genutzt und der Rest vorwiegend mit dem Urin wieder ausgeschieden.
Das Deutsche Kanalnetz ist teilweise über 100 Jahre alt. Schätzungen zufolge sind mehr als 20 Prozent des über 540.000 Kilometer langen Netzes sanierungsbedürftig. Undichte Kanäle sind daher keine Seltenheit. Aus diesen Kanälen kann das ungereinigte Abwasser direkt in den Boden sickern. Dies ist ein Grund, warum Arzneimittelrückstände auch im Grundwasser gefunden werden.
Bis 2009 waren etwa drei Viertel aller Apotheken in Deutschland an ein Rücknahmesystem für alte oder abgelaufene Arzneimittel angeschlossen. Dieses System wurde von der pharmazeutischen Industrie finanziert und von Entsorgungsunternehmen betrieben. Nach einer Änderung der Verpackungsverordnung wurde dieses System jedoch eingestellt, da es nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden konnte. Heute nehmen viele Apotheken ihren Kunden alte Arzneimittel immer noch zur sicheren Entsorgung ab – allerdings nur als freiwilliger Service.
Arzneimittel dürfen in Deutschland ausschließlich in Apotheken verkauft oder abgegeben werden. Auch Krankenhäuser, Arztpraxen, sonstige medizinische und pflegerische Einrichtungen sowie Landwirte beziehen ihre Arzneimittel über die Apotheken. Statistisch steht in Deutschland eine Apotheke für 3.800 Einwohner bereit. Zum Vergleich: In Griechenland ist die Apothekendichte mit 1.200 Einwohnern pro Apotheke am höchsten und in Dänemark mit 17.000 Einwohnern pro Apotheke am niedrigsten.
Über die gesetzliche Krankenversicherung werden in Deutschland pro Jahr etwa 25.000 Tonnen Arzneimittel
an Patienten abgegeben. Welche Mengen zusätzlich an Privatpatienten verschrieben und frei verkauft werden ist nicht genau bekannt. Schätzungen gehen davon aus, dass jährlich insgesamt bis zu 40.000 Tonnen Arzneimittel abgegeben oder verkauft werden. Klicken Sie in die Abbildung links für weitere Informationen!
Krankenhäuser tragen deutlich weniger zur Belastung unserer Gewässer mit Arzneimittelrückständen bei als Haushalte. Dennoch lohnt sich ein genauerer Blick auf ihr Abwasser. Denn es kann besonders problematische Wirkstoffe in hohen Konzentrationen enthalten. Dazu gehören Antibiotika und Mittel zur Krebsbehandlung (so genannte Zytostatika). Klicken Sie in den Ring des Moleküls für weitere Informationen!
Die chemische Strukturformel steht für das Antibiotikum Sulfamethoxazol. Dieser Wirkstoff wird überwiegend bei Harnwegsinfekten eingesetzt. Messungen zeigen, dass Krankenhausabwässer über 50 Prozent zur Gesamtbelastung von Gewässern mit Sulfamethoxazol beitragen können. Für
die Umwelt gilt der Stoff als gefährlich, weil er in Flüssen in Konzentrationen vorkommt, die Wasserlebewesen schädigen können. Außerdem konnte der Stoff bereits in einzelnen Trinkwasserproben gefunden werden – wenn auch in verschwindend geringen Konzentrationen.
Die chemische Strukturformel steht für den in vielen bekannten Schmerzmitteln eingesetzten Wirkstoff Ibuprofen. Anders als Diclofenac wird Ibuprofen im Körper fast vollständig abgebaut. Eigentlich dürften also kaum Rückstände von Ibuprofen im Abwasser zu finden sein. Messungen zeigen jedoch: Der Stoff wird nicht nur im Abwasser, sondern auch in Flüssen und im Grundwasser gefunden. Vermutet wird, dass ein Grund für diesen Befund die Entsorgung von Ibuprofenresten über die Toilette oder den Ausguss ist.
Alte Arzneimittel gehören nicht in den Abfluss! Dennoch werfen 16 Prozent der Bundesbürger feste Medikamentenreste wie Tabletten gelegentlich in die Toilette. Bei flüssigen Arzneimitteln sind es sogar mehr als 40 Prozent. Klicken Sie auf die Abbildung rechts für weitere Informationen!
Die Abbildung zeigt die sieben Arzneimittel mit den höchsten Abgabemengen in 2009 in Deutschland (Angaben in Tonnen). Außer für Betablocker ist für alle Wirkstoffgruppen ein deutlicher Anstieg gegenüber 2002 zu verzeichnen (weiße Kreise). Weil die deutsche Bevölkerung immer älter wird und wir im Alter mehr Arzneimittel verbrauchen, gehen Schätzungen davon aus, dass die Abgabemenge bis 2040 insgesamt um bis zu 20 Prozent ansteigt.
Die chemische Strukturformel zeigt wieder den
in vielen bekannten Schmerzmitteln eingesetzten Wirkstoff Diclofenac. Im Zulauf von Kläranlagen wird er in Konzentrationen von bis zu zehn millionstel Gramm pro Liter gemessen. Klicken Sie in den Ring des Moleküls im Ablauf der Kläranlage, um zu erfahren, wie viel des Wirkstoffs aus dem Abwasser heraus gefiltert werden kann!
Die chemische Strukturformel zeigt den in vielen bekannten Schmerzmitteln eingesetzten Wirkstoff Diclofenac. Messungen zeigen, dass Kläranlagen den Stoff nur zu maximal 50 Prozent aus dem Abwasser entfernen können. Im Ablauf von Kläranlagen kann er daher in Konzentrationen von bis zu fünf Millionstel Gramm pro Liter gemessen werden.
Das kommunale Abwasser wird in der Kläranlage zunächst in einem Belebungsbecken gesammelt. Durch den Stoffwechsel der im Abwasser vorhandenen Mikroorganismen entstehen darin Schlammflocken. In diesen Flocken können die Mikroorganismen organische Chemikalien biologisch abbauen. Außerdem können sich die Cheimkalien an Schwebstoffe in den Schlammflocken anlagern. Das Abwasser wird gereinigt, indem der Klärschlamm abgetrennt wird. Viele Arzneimittelwirkstoffe können wegen ihrer besonderen Eigenschaften so jedoch nicht aus dem Abwasser herausgeholt werden. Hier könnten moderne Techniken wie die Aktivkohlefiltration helfen. Die sind jedoch teuer und werden in Deutschland erst in Versuchsanlagen eingesetzt.
Der bei der Abwasserreinigung entstehende Klärschlamm kann derzeit noch als Dünger in der Landwirtschaft verwendet werden – eine Praxis, die seit langem kritisch diskutiert und möglicherweise bald ganz verboten wird. Der Grund: Der Klärschlamm kann Chemikalien enthalten, die ins Grundwasser durchsickern, wenn er auf den Feldern aufgebracht wird. Wie Messungen zeigen, gehören dazu auch Arzneimittelrückstände.
Mit dem Ablauf von Kläranlagen kommen die Arzneimittelrückstände zunächst in Flüsse und Seen. Sie werden dort in Konzentrationen von wenigen milliardstel bis zu einigen millionstel Gramm pro Liter gemessen. Bisher wurden über 150 verschiedene Wirkstoffe in deutschen Oberflächengewässern gefunden. Wegen ihrer hohen Verbrauchsmengen sind das oft Schmerzmittel, Antibiotika, Blutdruck senkende Mittel und Psychopharmaka. Klicken Sie in den Ring des Moleküls, um weitere Informationen zu erhalten!
Oberflächenwasser und Grundwasser stehen in ständigem Austausch. Arzneimittelrückstände können so aus Flüssen auch in das Grundwasser gelangen. Bei der Bodenpassage findet jedoch ein Abbau statt, sodass nicht alle Wirkstoffe, die in Flüssen gemessen werden, auch bis ins Grundwasser durchdringen. Wenn ein Wirkstoff es aber schafft, verbleibt er dort für lange Zeit, da im Grundwasser kaum noch ein natürlicher Abbau stattfindet. Arzneimittelrückstände im Grundwasser können so zu einem Problem auch für die Trinkwasserversorgung künftiger Generationen werden.
Die chemische Strukturformel zeigt den in vielen bekannten Schmerzmitteln eingesetzten Wirkstoff Diclofenac. In Oberflächengewässern kommt Diclofenac
in Konzentrationen von maximal drei millionstel Gramm pro Liter vor. Welche Konzentration in einem bestimmten Fluss gemessen wird, hängt von den lokalen Bedingungen ab. Wegen seiner hohen Verbrauchsmenge und seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften wird er jedoch in nahezu allen deutschen Flüssen gefunden.
Wie andere Chemikalien auch, werden Arzneimittelrückstände in Gewässern durch natürliche Prozesse abgebaut. Dies geschieht entweder photochemisch durch Sonneneinstrahlung oder biologisch durch Mikroorganismen. Außerdem können sich die Moleküle an Feststoffe wie Sedimentpartikel anlagern. Auch weil die Kläranlagen immer wieder "Nachschub" liefern, sind viele Arzneimittelrückstände lange genug im Wasser, um bis zur Trinkwassergewinnung durchzukommen.
Arzneimittelrückstände können Wasserlebewesen schädigen – bereits bei Konzentrationen, wie sie schon heute in Flüssen gemessen werden! Für einzelne Stoffe konnte zum Beispiel nachgewiesen werden, dass sie das Fortpflanzungsverhalten
der Tiere beeinträchtigen. Welche Gefahren für die Tier- und Pflanzenwelt insgesamt bestehen, ist jedoch derzeit noch unklar. Denn für die meisten Wirkstoffe fehlen wissenschaftlich aussagekräftige Daten. Sie zu erheben ist aber aufwändig. Klicken Sie in die Abbildung rechts für weitere Informationen!
In Deutschland werden gut 70 Prozent des Trinkwassers aus Grundwasser gewonnen. Der Rest stammt aus Oberflächenwasser und so genanntem Uferfiltrat, eine in Ufernähe gewonnene Mischung aus Grund- und Flusswasser. Allgemein gilt, dass Grundwasser deutlich weniger mit Arzneimittelrückständen belastet ist als Oberflächenwasser oder Uferfiltrat.
Eine Vorgabe der Trinkwassergewinnung in Deutschland ist es, möglichst naturnahe Verfahren zur Aufbereitung des Rohwassers einzusetzen – wie zum Beispiel die Sandfiltration. Voraussetzung dafür ist, dass das Rohwasser bereits eine gute Qualität hat. Da wir jedoch in allen Lebensbereichen immer mehr Chemikalien verwenden, die irgendwann in den Gewässern landen, kann diese Voraussetzung immer öfter nicht erfüllt werden. Arzneimittelrückstände sind ein aktuelles Warnzeichen für diese Entwicklung.
Oberflächenwasser hat meist eine schlechtere Qualität als Grundwasser. Wasserwerke, die Oberflächenwasser gewinnen, setzen in Deutschland daher umwelttechnische Verfahren ein, um es zu Trinkwasser aufzubereiten. Das gängigste Verfahren ist die Aktivkohlefiltration, die oft noch mit einer Ozonierung gekoppelt wird. Arzneimittelrückstände werden mit diesem Verfahren zum größten Teil aus dem Rohwasser entfernt. Trotzdem können einige Moleküle auch diese Behandlung überstehen und bis ins Trinkwasser gelangen.
Die chemische Strukturformel zeigt den in vielen bekannten Schmerzmitteln eingesetzten Wirkstoff Diclofenac. In Oberflächengewässern kommt er in vergleichsweise hohen Konzentrationen vor. Mit der in vielen Wasserwerken eingesetzten Aktivkohlefiltration kann Diclofenac gut, aber nicht immer vollständig aus dem Rohwasser entfernt werden. Daher wurde der Wirkstoff vereinzelt auch in Trinkwasserproben gefunden.
Arzneimittelrückstände kommen auch im Trinkwasser vor – wenn auch nur vereinzelt und in extrem geringen Mengen! Für 22 Wirkstoffe gibt es bisher mindestens ein positives Messergebnis. Die Konzentrationen liegen meistens im Bereich von wenigen milliardstel Gramm pro Liter. Bei sieben Wirkstoffen wurden jedoch Konzentrationen von mehr als 100 milliardstel Gramm pro Liter gemessen – eine Schwelle, ab der die deutsche Trinkwasserkommission generell eine gesundheitliche Bewertung empfiehlt. Klicken Sie in die Abbildung unten für weitere Informmtionen.
Die chemische Strukturformel zeigt den in vielen bekannten Schmerzmitteln eingesetzten Wirkstoff Diclofenac. In einzelnen Trinkwasserproben wurde Diclofenac bisher in Konzentrationen von maximal sechs milliardstel Gramm pro Liter gefunden. Wie gering diese Konzentration ist zeigt ein Vergleich: Löst man 30 Zuckerwürfel im Großen Wannsee auf erhält man in etwa dieselbe Zuckerkonzentration!
Die Experten sind sich einig: der Genuss von Trinkwasser, das kleinste Spuren von Arzneimitteln enthält, ist nach heutigem Kenntnisstand nicht gesundheitsgefährdend. Dies lässt sich an einem Beispiel illustrieren. Der in bekannten Schmerzmitteln verwendete Wirkstoff Diclofenac wurde in einzelnen Trinkwasserproben mit bis zu sechs milliardstel Gramm pro Liter gemessen. In 70 Jahren würde ein Mensch bei täglich zwei Litern Wasserkonsum insgesamt nur ein Hundertstel der therapeutischen Tagesdosis für Diclofenac aufnehmen. Ähnliche Rechnungen lassen sich für die anderen bisher im Trinkwasser nachgewiesenen Wirkstoffe aufstellen.
In der Landwirtschaft werden nach wie vor große Mengen an Tierarzneimitteln eingesetzt. Vor allem

in der industriellen Tiermast werden pro Jahr in
Deutschland etwa 1.800 Tonnen Antibiotika verbraucht – das sind etwa dreimal soviel wie in der Humanmedizin! Neben Antibiotika werden auch Mittel zur Bekämpfung von Parasiten und Entzündungen in großen Mengen verwendet.
Über die Ausscheidungen der Tiere können auch Rückstände von Tierarzneimitteln in die Umwelt und in die Gewässer gelangen.
Gülle ist ein Düngemittel, das im Wesentlichen aus den Ausscheidungen der Tiere besteht. Wurden den Tieren Arzneimittel verabreicht, kann die Gülle Rückstände davon enthalten. Wird dann die Gülle auf dem Feld ausgebracht, können diese Rückstände auf zwei Wegen in Gewässer gelangen: Entweder sie sickern durch den Boden in das Grundwasser oder sie werden mit dem Regen von den Feldern in die angrenzenden Flüsse gespült. Messungen bestätigen, dass auf diesen Wegen tatsächlich Tierarzneimittel ins Wasser kommen.
Wie kommen Rückstände von Arzneimitteln in unsere Gewässer?
Mit dieser interaktiven Grafik folgen Sie dem Weg der Arzneimittel
und ihrer Rückstände von der Produktion über das Abwasser in die Flüsse und schließlich ins Trinkwasser. Und so geht's:

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