Die Ressource Wasser ist durch viele Stoffe gefährdet: unter anderem durch die sogenannten neuartigen Spurenstoffe – die "emerging contaminants". Zu dieser Stoffgruppe gehören auch die Arzneimittel.
Die vorliegende Hausarbeit beschäftigt sich mit der Frage, welche Gefahren von Arzneimitteln in Abwässern ausgehen und wie sie aus Abwässern entfernt werden können. Die Stoffgruppen der Arzneimittel, die in hohen Konzentrationen in Abwässern vorkommen, werden identifiziert und hinsichtlich Nachweis- und Reinigungstechniken untersucht. Viele Arzneimittel können in konventionellen Kläranlagen nicht aus Abwässern entfernt werden – durch weitere Reinigungsstufen ist dies jedoch möglich. Diese Reinigungsstufen sollten deswegen zukünftig weiterentwickelt und wirtschaftlich angewendet werden.
Inhaltsverzeichnis
1. Abstract
2. Einleitung
3. Relevante Arzneimittelstoffgruppen in deutschen Abwässern
3.1 Röntgenkontrastmittel
3.2 Analgetika
3.3 Antiepileptika
3.4 Lipidsenker
3.5 Beta-Blocker
3.6 Antibiotika
3.7 Antidiabetika
3.8 Psychopharmaka
4. Nachweis der relevanten Stoffgruppen
5. Reinigungs- und Sanierungstechniken
5.1 Desinfektionsverfahren
5.1.1 Chlorung
5.1.2 Ozonierung
5.1.3 UV-Behandlung / Photolyse
5.2 Filtrationsverfahren
5.2.1 Membranfiltration
5.2.2 Langsamsandfilter
5.2.3 Aktivkohlefilter
6. Resümee
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Problematik von Arzneimittelrückständen als sogenannte "emerging contaminants" in deutschen Abwässern, identifiziert relevante Stoffgruppen und bewertet deren Nachweis sowie die Effektivität bestehender und potenzieller Reinigungs- und Sanierungstechniken.
- Identifikation und Charakterisierung relevanter Arzneimittelstoffgruppen
- Methoden zum Nachweis geringster Konzentrationen mittels Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie
- Analyse der Leistungsfähigkeit konventioneller Kläranlagen gegenüber Arzneimittelwirkstoffen
- Evaluierung fortgeschrittener Desinfektions- und Filtrationsverfahren
- Diskussion über zukunftsfähige Lösungsansätze und Vermeidungsstrategien
Auszug aus dem Buch
3.2 Analgetika
Analgetika verringern oder unterdrücken das Schmerzempfinden und können auch entzündungshemmend (Antiphlogistika) oder fiebersenkend (Antipyretika) wirken (Reddersen 2004: 13).
An nicht verschreibungspflichtigen Analgetika werden in Deutschland jährlich 900 t Acetylsalicylsäure (ASS) und 650 t Acetaminophen (Paracetamol) verkauft (BLAC 2003: 155ff). Bei der Klärwerkspassage wird das vom menschlichen Körper ausgeschiedene Paracetamol gut abgebaut. ASS wird im menschlichen Körper zu den Metaboliten Salicylsäure, Ortho-Hydroxyhippursäure und Gentisinsäure umgewandelt (Reddersen 2004: 14). Diese werden in Kläranlagen zum Großteil gut abgebaut, nur geringe Konzentrationen von Salicylsäure sind in Kläranlagenabläufen zu finden. Deswegen spielen Analgetika mit geringeren Verkaufsmengen wie Ibuprofen mit 260 t (BLAC 2003: 155) und Diclofenac mit 82 t eine größere Rolle für das aquatische System (Reddersen 2004: 13).
Diclofenac ist ein Antirheumatikum, das in Kläranlagen kaum abgebaut wird (Reddersen 2004: 14). In Versuchen an Regenbogenforellen zeigte es sich als schädigend für Fischnieren und -immunsysteme (Triebskorn et al. 2004: 151). Bei Versuchen mit Geiern führte Diclofenac zum Populationszusammenbruch (Oaks et al. 2004: 630ff). Diclofenac kann durch Ozonierung, Membranfiltration und UV-Bestrahlung aus dem Abwasser entfernt werden (Felis et al. 2009: 15).
Ibuprofen ist ein Antiphlogistikum, das im menschlichen Körper zu den Metaboliten Hydroxy- und Carboxy-Ibuprofen sowie zu Carboxyhydratropsäure umgewandelt wird (Reddersen 2004: 16). Diese Metaboliten werden bei der Klärwerkspassage teilweise abgebaut. In Oberflächengewässern werden sie meist in geringeren Konzentrationen nachgewiesen als Diclofenac (Reddersen 2004: 15). Gut entfernbar sind die Metaboliten des Ibuprofen mit Langsamsandfiltern und Ozonierung.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Abstract: Zusammenfassung der Problematik von Arzneimitteln in Abwässern und der Notwendigkeit weiterführender Reinigungsstufen.
2. Einleitung: Einführung in die Thematik der "emerging contaminants" und deren ubiquitäres Vorkommen in der aquatischen Umwelt.
3. Relevante Arzneimittelstoffgruppen in deutschen Abwässern: Detaillierte Betrachtung verschiedener Stoffgruppen wie Analgetika, Antibiotika und Psychopharmaka hinsichtlich ihrer medizinischen Bedeutung und ökologischen Relevanz.
4. Nachweis der relevanten Stoffgruppen: Beschreibung analytischer Verfahren, insbesondere der Kopplung von Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie.
5. Reinigungs- und Sanierungstechniken: Untersuchung von Desinfektions- und Filtrationsverfahren zur Reduktion von Arzneimittelrückständen im Abwasser.
6. Resümee: Fazit zur Notwendigkeit technologischer Weiterentwicklungen sowie präventiver Strategien wie der "green pharmacy".
Schlüsselwörter
Arzneimittelrückstände, Abwasserreinigung, emerging contaminants, Kläranlage, Umweltrisiko, Röntgenkontrastmittel, Analgetika, Antibiotika, Ozonierung, Aktivkohle, Membranfiltration, Massenspektrometrie, Spurenstoffe, Ökotoxikologie, green pharmacy.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Belastung der aquatischen Umwelt durch Arzneimittelrückstände, die als neuartige Spurenstoffe oder "emerging contaminants" bezeichnet werden.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Zentrale Themen sind die Eintragswege von Arzneimitteln, die Identifizierung besonders relevanter Stoffgruppen, moderne Nachweisverfahren sowie technische Möglichkeiten zur Verbesserung der Abwasserreinigung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es zu klären, wie Arzneimittel in Abwässer gelangen, welche Stoffgruppen ökologisch kritisch sind und wie diese durch zusätzliche Reinigungsstufen effizient aus dem Wasserkreislauf entfernt werden können.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es handelt sich um eine Literaturarbeit, die auf wissenschaftlichen Publikationen, Überwachungsdaten des Umweltbundesamtes und Studien zu verschiedenen Reinigungs- und Analysetechniken basiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine stoffspezifische Analyse (z.B. Analgetika, Antibiotika), eine Erläuterung der instrumentellen Analytik sowie eine detaillierte technische Bewertung von Desinfektions- und Filtrationsverfahren.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Zu den prägenden Begriffen gehören Arzneimittelrückstände, Abwasserreinigung, emerging contaminants, Ozonierung, Aktivkohle und Ökotoxikologie.
Warum sind gerade konventionelle Kläranlagen oft nicht ausreichend?
Viele Arzneimittelwirkstoffe sind persistent oder biologisch hochaktiv und werden in herkömmlichen mechanisch-biologischen Stufen kaum abgebaut, was zu ihrer Anreicherung in Oberflächengewässern führt.
Welche Rolle spielt die "green pharmacy" in der Arbeit?
Die "green pharmacy" wird als präventiver Ansatz vorgestellt, bei dem Arzneimittel bereits bei der Entwicklung auf bessere biologische Abbaubarkeit und geringere Toxizität optimiert werden, um den Eintrag an der Quelle zu minimieren.
- Quote paper
- Isabelle Viole (Author), 2014, "Emerging contaminants". Arzneimittelrückstände in Abwässern anhand von Stoffgruppen, Nachweis, Reinigungs- und Sanierungstechniken, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/292774
