Grand Canyon: Medikamente und PFAS in Quellen nachgewiesen

In den Quellen des Grand Canyon scheint das Wasser oft unberührt zu sein: Es fließt klar durch eine der am strengsten geschützten Landschaften der Vereinigten Staaten. Neue Untersuchungen zeigen jedoch, dass selbst diese abgelegenen Gewässer nicht vollständig von moderner Umweltverschmutzung abgeschirmt sind.

Wissenschaftler haben in Quellwasser nahe des South Rim Spuren verschreibungspflichtiger Medikamente und langlebiger Industriechemikalien nachgewiesen.

Die Ergebnisse machen deutlich, wie aufbereitetes Abwasser über verborgene Wege im Gestein unterirdisch wandern und kilometerweit entfernt wieder an die Oberfläche gelangen kann.

Forscher des U.S. Geological Survey (USGS) führten die chemischen Signale auf gereinigtes Wasser zurück, das von der Kläranlage am South Rim eingeleitet wird.

Empfindliche Wasserquellen in der Wüste

In der trockenen Landschaft des Grand Canyon bildet jede Quelle eine kleine Oase. Sie versorgt Algen, Insekten, Amphibien und weitere Wildtiere, die auf sauberes und verlässlich verfügbares Wasser angewiesen sind.

Viele dieser Wasserbecken sind flach. Dadurch können selbst geringe Mengen an Schadstoffen Tiere rasch über Haut oder Kiemen erreichen.

Auch Wanderer trinken aus einigen dieser Quellen, deren Wasser häufig klar und vertrauenswürdig wirkt. Damit konzentriert sich eine mögliche Belastung ausgerechnet an den Orten, an denen Menschen und Wildtiere zusammenkommen.

Versteckte unterirdische Fließwege können diese Gewässer anfälliger machen, als es den Anschein hat. Risse und Brüche entlang der Bright Angel Fault können Grundwasser in Richtungen leiten, die auf Karten der Oberfläche nicht erkennbar sind.

Obwohl die Kläranlage am South Rim behandeltes Wasser nach Südwesten abgibt, kann ein Teil durch kleinere Klüfte strömen, unterirdisch nach Norden abgelenkt werden und schließlich nahe den Canyonquellen wieder austreten.

Bleiben diese Wege offen, können Chemikalien, die sich bei der Abwasserbehandlung nur schwer entfernen lassen, immer wieder in die empfindlichsten Wasserquellen des Canyons gelangen.

Medikamente im Wasser des Grand Canyon nachgewiesen

Nur in der Monument Spring wurde eine auffällige Mischung von Arzneimitteln festgestellt. Das deutlichste Signal stammte vom verbreiteten Allergiemedikament Diphenhydramin.

Die Forscher fanden außerdem Carbamazepin, ein Mittel zur Behandlung von Krampfanfällen, sowie geringe Spuren eines Antibiotikums, eines Antimykotikums und eines Antidepressivums.

Dieselbe Kombination von Medikamenten entdeckten die Wissenschaftler im gereinigten Abwasser, das durch den Bright Angel Wash fließt – dort in höheren Konzentrationen. Das half ihnen zu bestätigen, dass Abwasser vermutlich das Quellwasser beeinflusst hat.

Da Millionen Menschen diese Arzneimittel täglich einnehmen, können ihre charakteristischen chemischen „Fingerabdrücke“ auf eine Abwasserquelle hinweisen, selbst wenn das Wasser völlig sauber aussieht.

Ewigkeitschemikalien ebenfalls vorhanden

Das gleiche Wasser enthielt auch per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS), langlebige Chemikalien, die in zahlreichen Produkten eingesetzt werden.

Bei der Probenahme wies der USGS PFAS ausschließlich im Bright Angel Wash, in der Monument Spring und in der Upper Horn Bedrock Spring nach. Bundesweite Gesundheitsübersichten der EPA weisen darauf hin, dass die Belastung durch einige PFAS die Fruchtbarkeit und den Hormonhaushalt beeinflussen kann.

Wenn PFAS weiterhin durch dieselben unterirdischen Risse wandern, wird die Sanierung schwieriger, weil die Belastung länger bestehen kann als eine einzelne Gegenmaßnahme.

Mögliche Expositionsrisiken werden weiter untersucht

Viele der in den Quellen gefundenen Chemikalien gehören zu einer Gruppe, die Wissenschaftler als Schadstoffe von neu aufkommendem Interesse (contaminants of emerging concern, CECs) bezeichnen. Diese Stoffe werden erforscht, obwohl für die meisten von ihnen bislang keine verbindlichen Sicherheitsgrenzwerte festgelegt wurden.

In der Monument Spring überschritt keine gemessene Konzentration vorhandene Richtwerte für Trinkwasser. Für viele der nachgewiesenen Verbindungen gibt es allerdings keine offiziellen Standards.

Bei der Bewertung möglicher Risiken müssen Parkverantwortliche daher auf wissenschaftliche Untersuchungen und langfristige Überwachung zurückgreifen, statt sich auf einfache Grenzwertentscheidungen zu verlassen.

Laborstudien haben gezeigt, dass manche PFAS und Arzneimittelrückstände den Hormonhaushalt von Wildtieren stören können, auch wenn die Tiere keine offensichtlichen Krankheitsanzeichen zeigen.

Die im Grand Canyon gemessenen Werte lagen deutlich unter den Konzentrationen, die in Experimenten üblicherweise mit Wirkungen in Verbindung gebracht werden. Wissenschaftler betonen dennoch, dass geringe, dauerhafte Belastungen relevant sein können – besonders für Arten wie Frösche und Salamander, die unmittelbar in Quellbecken leben und den Kontakt kaum vermeiden können.

„Diese Stoffe könnten nicht nur Probleme für die Fortpflanzungssysteme empfindlicher Arten verursachen, auch Erholungssuchende im Hinterland möchten diesen Chemikalien wahrscheinlich nicht ausgesetzt sein“, sagte Mike Fiebig, Direktor für den Schutz von Flüssen im Südwesten bei der gemeinnützigen Organisation American Rivers.

Kläranlagen entfernen Chemikalien nicht vollständig

Über menschliche Ausscheidungen gelangen Arzneimittel in das Abwasser, und herkömmliche Aufbereitungsverfahren entfernen viele dieser Verbindungen nicht vollständig.

Die meisten Kläranlagen sind darauf ausgelegt, Mikroorganismen und Feststoffe zu beseitigen. Viele Wirkstoffmoleküle bleiben jedoch im Wasser gelöst und passieren die Anlage.

Ingenieure können weitergehende Filtersysteme und spezialisierte Behandlungsschritte ergänzen, um mehr dieser Chemikalien zurückzuhalten. Solche Aufrüstungen erfordern jedoch zusätzliche Finanzierung, Ausrüstung und Personal.

Auch nach Verbesserungen können geringe Rückstände weiterhin durchrutschen. Deshalb betonen viele Fachleute, dass ein wirksamer Schutz häufig bereits weiter oben im Kreislauf beginnt: indem von vornherein weniger Schadstoffe in die Abflüsse gelangen.

Wasser des Grand Canyon schützen

Um zu klären, ob es sich bei der Belastung um ein einmaliges Ereignis oder einen längerfristigen Trend handelt, verglichen die Forscher im April 2021 entnommene Wasserproben mit historischen Wasserdaten aus den Jahren 1980 bis 2022.

Da ältere Überwachungsprogramme CECs nur selten erfassten, nutzte das Team indirekte Hinweise, die oft auf Abwasserquellen hindeuten.

Große weltweite Übersichtsanalysen weisen Arzneimittel inzwischen regelmäßig in Flüssen rund um den Globus nach und bestätigen Abwasser als wichtigen Eintragspfad.

Eine fortlaufende Überwachung wird Verantwortlichen helfen zu ermitteln, ob Modernisierungen der Abwasserbehandlung die Belastung tatsächlich senken oder Schadstoffe lediglich an andere Orte verlagern.

Die Ergebnisse aus dem Grand Canyon verdeutlichen, dass selbst abgelegene Quellen Spuren moderner Chemikalien enthalten können, insbesondere wenn menschliche Abwässer in der Nähe verbleiben.

Um diese Gewässer zu schützen, werden vermutlich verbesserte Aufbereitungstechnologien und strengere Kontrollen für alltägliche Verbraucherprodukte nötig sein, denn CECs können sich unbemerkt durch Wasser bewegen, das vollkommen sauber erscheint.