Chloronitramid-Anion im Trinkwasser von mehr als 113 Millionen Menschen identifiziert

Ein rätselhaftes Nebenprodukt eines Desinfektionsmittels, das im Trinkwasser von mehr als 113 Millionen Menschen in den USA eingesetzt wird, ist endlich identifiziert worden. Der Fund bereitet Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern jedoch Sorgen.

Die nun von einem Forschungsteam aus den USA und der Schweiz nachgewiesene Verbindung ist zwar nur eines von mehreren bekannten Zerfallsprodukten keimtötender anorganischer Chloramine. Dennoch muss ihre Unbedenklichkeit für die Bevölkerung erst noch durch weitere Untersuchungen bestätigt werden.

Chloramine im Trinkwasser und ihre Nebenprodukte

Anorganische Chloramine haben weltweit unzählige Leben gerettet, indem sie biologische Verunreinigungen in Wasserversorgungen bekämpfen. Sie werden als risikoärmere Alternative zu Chlor ausgewählt. Auch die Zugabe geringer Chlormengen zum Trinkwasser verbessert die öffentliche Gesundheit erheblich, weil sie Krankheitserreger abtötet. Allerdings ist Chlor dafür bekannt, mit anderen Stoffen im Wasser zu reagieren und zahlreiche Chemikalien zu bilden, die bei bestimmten Konzentrationen über die Lebenszeit schädliche Auswirkungen haben können.

Seit den 1970er-Jahren haben Forschende festgestellt, dass chloriertes Wasser chemische Nebenprodukte enthalten kann, die in ausreichend hohen Dosen mit Blasen- und Darmkrebs sowie niedrigem Geburtsgewicht und Fehlgeburten in Verbindung gebracht wurden. Diese Nebenprodukte werden deshalb von der US-Umweltschutzbehörde EPA reguliert.

Um die Konzentration dieser Chlor-Nebenprodukte zu senken, wechseln Wasserversorger heute häufig zwischen Chlor und verwandten Chemikalien, den Chloraminen. Diese erzeugen weniger der bereits als schädlich bekannten Nebenprodukte.

Neue Forschung unter Leitung des Umweltingenieurs Julian Fairey von der University of Arkansas zeigt jedoch, dass auch in mit Chloraminen desinfiziertem Wasser weitere sogenannte „nicht identifizierte“ Nebenprodukte entstehen können. Ob diese in bislang nicht bestimmten Konzentrationen ebenfalls giftig sein könnten, ist offen.

Die Toxizität einer Chemikalie lässt sich allerdings nicht untersuchen, bevor sie überhaupt eindeutig aufgespürt wurde.

Chloronitramid-Anion nach Jahrzehnten identifiziert

Eines dieser Chloramin-Nebenprodukte war Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bereits vor mehr als 40 Jahren aufgefallen, doch seine Identität blieb zunächst unklar. Umfangreiche Untersuchungen in den 1980er- und 1990er-Jahren ergaben, dass das unbekannte Nebenprodukt Chlor und Stickstoff enthielt und ein Anion, also ein negativ geladenes Ion, war. Seine molekulare Zusammensetzung und chemische Struktur konnten sie jedoch nicht bestimmen.

Fairey verfolgt die Spur der Verbindung seit zehn Jahren – nun haben er und sein Team sie endgültig identifiziert.

„Frühere Charakterisierungsversuche wurden durch analytische Einschränkungen und ein unvollständiges Verständnis der Chemie des Chloramin-Zerfalls behindert. Meine Arbeitsgruppe hat daran gearbeitet, diese Probleme in Zusammenarbeit mit Dave Wahman von der US EPA anzugehen“, erklärte Fairey bei einer kürzlich abgehaltenen Presseinformation.

Bei der Verbindung handelt es sich um ein Chloronitramid-Anion. Es ist eine bemerkenswert stabile Chemikalie mit geringem Molekulargewicht, weshalb sie in Wasserproben nur schwer nachzuweisen und im Labor schwierig zu synthetisieren war.

Viele der üblichen Verfahren zur Charakterisierung von Umweltproben führten nicht zum Erfolg. Daher nutzte das Team Ionenchromatographie in Kombination mit Massenspektrometrie.

„Mit dieser Technik konnten wir die Verbindung teilweise von Sulfat trennen und ihre exakte Masse bestimmen. Dadurch konnten wir dann die chemische Formel ermitteln, die sich als Chlor mit zwei Stickstoff- und zwei Sauerstoffatomen … in Form eines Anions herausstellte“, erklärte Juliana Rose Laszakovits.

Mögliche Risiken des Chloronitramid-Anions noch ungeklärt

Bislang wurden keine Toxizitätsstudien durchgeführt; erst recht gibt es keine Untersuchungen, die die Substanz mit Krebs oder anderen Gesundheitsrisiken verbinden. Sie weist jedoch einige Merkmale auf, die anderen giftigen Molekülen ähneln.

„Aufgrund der Chemie ist sein Vorkommen in gewissem Umfang, ganz ehrlich, in allen chlorierten Trinkwässern zu erwarten, und es ähnelt anderen giftigen Molekülen“, erklärte der Umweltingenieur David Wahman von der US EPA bei der Presseinformation.

„Deshalb sind künftige Forschungen zum Chloronitramid sowie zu seinem Vorkommen und seiner Toxizität erforderlich, um seine möglichen Auswirkungen im Trinkwasser zu verstehen.“

Wahman betonte außerdem, dass andere Systeme mit Desinfektionsmitteln auf Chlorbasis – etwa Schwimmbäder, Teiche und Reinigungsprodukte – wissenschaftlich untersucht werden sollten, besonders wenn Stickstoff beteiligt ist.

Die entscheidende Frage lautet möglicherweise, wie neu entdeckte Schadstoffe wie dieser nicht nur im Vergleich zu anderen Maßnahmen abschneiden, sondern auch gegenüber den tödlichen Organismen, vor denen ihre Ausgangsverbindung schützt.

„Unabhängig davon, ob sich das Chloronitramid-Anion als giftig erweist oder nicht, sollte seine Entdeckung Wasserforschenden und Ingenieurinnen und Ingenieuren einen Anlass zum Nachdenken geben“, schreibt der Umweltingenieur Daniel McCurry von der University of California Los Angeles in einem begleitenden Kommentar.

Wie McCurry weiter ausführt, geht es bei der Chemie der Chloraminierung nicht nur um mögliche Toxizität: Auch bedenkliche Reaktionen in Bleirohren müssen berücksichtigt werden.

Für Behörden ist Sicherheit selten eine Entscheidung nach dem Alles-oder-nichts-Prinzip. Um Trinkwasser möglichst sicher zu machen, ist es für die öffentliche Gesundheit entscheidend, Kosten und Nutzen sorgfältig abzuwägen, während weiterhin neue Erkenntnisse gewonnen werden.

Die Studie erschien in Science.