Lithium im Trinkwasser: Studie in indigenen Gemeinschaften der USA

Lithium liefert Energie für die Batterien von Elektroautos und Mobiltelefonen. Dasselbe Metall findet sich auch im Trinkwasser zahlreicher Haushalte im Westen der USA.

Forschende der Columbia University Mailman School of Public Health bestimmten die Lithiumkonzentration im Leitungswasser von 673 Haushalten in indigenen Gemeinschaften in Arizona, Oklahoma sowie Nord- und Süddakota.

In den meisten dieser Haushalte enthielt das Wasser mehr Lithium, als nach einem bundesweiten Orientierungswert als unbedenklich gilt.

Die Untersuchung gehört zur Strong Heart Family Study, die seit Langem die Herzgesundheit erwachsener American Indians erforscht. Sie wird gemeinsam mit den beteiligten Tribal Nations durchgeführt.

Lithium im Leitungswasser

Der Medianwert der Haushaltsproben lag bei 35,6 Mikrogramm Lithium je Liter. Lithium gelangt auf natürlichem Weg ins Wasser, wenn Regen- und Grundwasser durch lithiumhaltiges Gestein fließen.

Der U.S. Geological Survey (USGS) hat für Lithium im Trinkwasser einen nicht verbindlichen Orientierungswert von 10 Mikrogramm pro Liter festgelegt.

Fast drei Viertel der Haushaltsproben lagen über diesem Wert.

In Arizona überschritt jede Probe den Orientierungswert. In den Dakotas traf dies auf 93 Prozent der Proben zu, in Oklahoma hingegen auf 35 Prozent.

Ausgangswerte für die Lithiumexposition

Der Körper scheidet Lithium über den Urin aus, weshalb eine Urinprobe die jüngste Exposition abbildet. Um die Werte zwischen Personen vergleichbar zu machen, setzte das Team Lithium ins Verhältnis zu Kreatinin, einem Marker zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Verdünnung jeder Probe.

Bei den 613 Personen, die bei beiden Terminen untersucht wurden, veränderten sich die Werte kaum. Der Median für Lithium im Urin betrug beim ersten Besuch 30,8 Mikrogramm pro Gramm Kreatinin und beim zweiten 31,2.

Die Lithiumwerte im Haushaltswasser entsprachen bei beiden Besuchen den Lithiumwerten im Urin. Allein das Leitungswasser erklärte rund 29 Prozent der Unterschiede zwischen einzelnen Personen.

„Durch die Verknüpfung individuell zugeordneter Messungen des Trinkwassers in Haushalten mit über mehr als ein Jahrzehnt erhobenen Biomonitoring-Daten schafft unsere Studie eine wichtige Grundlage für das Verständnis der umweltbedingten Lithiumexposition in US-Gemeinschaften“, sagte Dr. Ana Navas-Acien, Mitautorin der Studie.

„Die Ergebnisse unterstreichen den Nutzen, Umweltprobenahmen und Biomonitoring zu kombinieren, um langfristige Expositionsmuster zu beschreiben, und liefern Belege dafür, Lithium im Urin als Biomarker für eine umweltbedingte Exposition einzusetzen.“

Herkunft des Lithiums

Lithium ist im Untergrund nicht gleichmäßig verteilt. Unter Arizona und den Dakotas liegen lithiumreiche Gesteinsschichten, während für Oklahoma keine Vorkommen bekannt sind.

Diese geologischen Unterschiede spiegelten sich im Wasser wider. Der Medianwert für Lithium erreichte in Arizona 96,7 Mikrogramm pro Liter und in den Dakotas 52,5, gegenüber 6,1 in Oklahoma.

Auch die Lithiumwerte im Urin folgten dieser Reihenfolge. Bei Menschen in Oklahoma lagen sie dennoch über dem Wert, der anhand der niedrigen Wasserkonzentrationen zu erwarten gewesen wäre. Dies deutet darauf hin, dass Lebensmittel oder andere Quellen zur Gesamtbelastung beitragen.

„Unsere Ergebnisse verbessern die Schätzungen zur Lithiumexposition in den Gemeinschaften der Strong Heart Family Study und verdeutlichen den Bedarf an fortlaufender Umweltüberwachung und Risikobewertung, insbesondere da die Lithiumgewinnung und -verarbeitung zur Deckung des wachsenden Energiebedarfs beschleunigt werden“, sagte Ellen Bannon, Erstautorin der Studie.

Flaschenwasser und seine Grenzen

Viele Menschen in Arizona und Oklahoma trinken Flaschenwasser, in den Dakotas tun dies deutlich weniger. Wer Flaschenwasser nutzte, wies niedrigere Lithiumwerte im Urin auf – zumindest bevor der Standort berücksichtigt wurde.

„Wir stellten außerdem fest, dass die Nutzung von Flaschenwasser zwar vor Berücksichtigung geografischer Unterschiede mit niedrigeren Lithiumwerten im Urin verbunden war, der Studienstandort jedoch weiterhin einer der stärksten Prädiktoren für die Exposition blieb“, sagte Bannon.

Flaschenwasser bietet jedoch keine Garantie. Einige Marken enthalten selbst Lithium, teilweise in Konzentrationen von mehr als 1.500 Mikrogramm pro Liter.

Die schwierige Entfernung von Lithium

Ist Lithium einmal im Wasser, lässt es sich nur schwer entfernen. Umkehrosmose ist wirksam, übliche Verfahren wie die Chlorung jedoch nicht; auch die in vielen Haushalten eingesetzte Wasserenthärtung hilft nicht.

Für Lithium im Trinkwasser gibt es zudem keine Regulierung. Die U.S. Environmental Protection Agency (EPA) nahm den Stoff 2022 in eine Beobachtungsliste auf, um zu prüfen, ob ein Grenzwert für Trinkwasser erforderlich ist; bislang existiert kein solcher Wert.

Das Team fordert eine intensivere Überwachung auf Bundesebene und durch die Tribal Nations. In einigen indigenen Gemeinschaften sind sichere Möglichkeiten zur Entsorgung von Batterien begrenzt, was die Bedenken zusätzlich verstärkt.

Einschränkungen der Studie

Die Studie weist klare Einschränkungen auf. Das Wasser wurde nur einmal untersucht, zwischen 2022 und 2024, sodass sich daraus keine Veränderungen der Werte in früheren Jahren ableiten lassen.

Zudem konnte das Team kein Wasser erfassen, das die Teilnehmenden außerhalb ihres Zuhauses tranken, etwa am Arbeitsplatz oder bei Verwandten. Dies trägt vermutlich zur Gesamtbelastung bei.

Auch die Ernährung wurde nicht erhoben, wobei die Forschenden bezweifeln, dass sie die Unterschiede zwischen den Standorten erklärt.

Finanziert wurde die Untersuchung durch die National Institutes of Health. Die Autorinnen und Autoren geben keine konkurrierenden Interessen an.

Gesundheitliche Auswirkungen weiterhin unklar

„Die gesundheitlichen Folgen einer langfristigen, niedrig dosierten Lithiumexposition sind weiterhin ungewiss“, sagte Dr. Kathrin Schilling, leitende Autorin der Studie und Assistenzprofessorin für Umweltgesundheitswissenschaften an der Columbia University.

„Lithium wird zwar seit Jahrzehnten sicher als Medikament zur Behandlung bipolarer Störungen in Dosen eingesetzt, die weit über den umweltbedingten Expositionswerten liegen, doch über die möglichen gesundheitlichen Folgen einer chronischen Aufnahme über Trinkwasser ist weniger bekannt.“

Bei medizinischer Anwendung liegt die tägliche Lithiummenge bei 600 bis 1.200 Milligramm und damit weit über der Aufnahme aus Leitungswasser. In dieser Dosierung kann Lithium über Jahre hinweg Nieren und Schilddrüse belasten.

Für die im Wasser nachgewiesenen Spurenmengen sind die Ergebnisse widersprüchlich. Einige Studien bringen Lithium im Trinkwasser mit Schilddrüsenproblemen und Komplikationen in der Schwangerschaft in Verbindung, während andere – überwiegend breit angelegte Vergleiche von Bevölkerungsgruppen – auf mögliche Vorteile wie niedrigere Suizidraten hinweisen.

Bislang wurden die Auswirkungen von umweltbedingtem Lithium auf das Herz nicht untersucht. Die Forschenden betonen, dass sorgfältige Studien mit einzelnen Personen erforderlich sind, um die tatsächlichen Risiken zu klären.