Verunreinigtes Wasser - Erstmals Mikroverunreinigungen mit Seltenen Erden gemessen

In Zürcher Gewässern wurden Mikroverunreinigungen gemessen, mit Metallen aus der Gruppe der Seltenen Erden. Die Verunreinigungen stammen hauptsächlich von einem Element, das in der Medizin als Kontrastmittel eingesetzt wird.

Die Hightech-Medizin hinterlässt deutliche Spuren in unseren Gewässern. So taucht das Kontrastmittel Gadolinium in unseren Kläranlagen auf. Diese besondere Substanz macht scharfe MRT-Bilder erst möglich. 

Verschiedene Stoffe, so auch das Element Gadolinium, gelangen durch die Kläranlage in die Gewässer.

IMAGO / bonn-sequenz

Zwei Jahre lang haben Forschende des Wasserforschungsinstituts EAWAG zusammen mit dem Oekotoxzentrum die Abläufe von Kläranlagen und Fliessgewässer im Kanton Zürich untersucht. Von den 14 untersuchten Metallen der Seltenen Erden, zeigte insbesondere Gadolinium stark erhöhte Werte. 

Gadolinium aus der Medizin

Die grosse Ausnahme war das Element Gadolinium, welches die Forschenden in bis zu 1000-fach erhöhter Konzentration fanden, im Vergleich zum normalen Vorkommen im Wasser. Dies insbesondere an den Abläufen der Kläranlagen. Das Gadolinium stammt aus der Medizin, wo es bei der Magnetresonanztomographie (MRT) den Patientinnen und Patienten als Kontrastmittel verabreicht wird.

Unklar, ob es schädlich ist

Kaum jemand denkt daran, dass man nach der Untersuchung im Spital das Kontrastmittel über den Urin wieder ausscheidet. Das Gadolinium gelangt so über das WC und die Kläranlage in den Gewässerkreislauf.

Man weiss noch sehr wenig über die Ökotoxizität von diesen Seltenen Erden

Ralf Kägi Gruppenleiter in der Abteilung Verfahrenstechnik, Eawag

Die stark erhöhten Konzentrationen sind zwar auffällig, aber ob sie im Wasser eine schädliche Wirkung entfalten, ist nicht klar. Gadolinium wird, damit es als Kontrastmittel möglichst gut verträglich ist, in andere Moleküle eingebunden, diese wirken wie eine Art Schutzhülle. Diese Hülle kann aber mit der Zeit aufgebrochen werden, etwa im Wasser – und so möglicherweise später eine Schadwirkung entfalten.

Warum eigentlich «Seltene Erden»?

Die sogenannten Seltenen Erden - auch Seltenerdmetalle genannt - sind eigentlich gar nicht so selten, wie ihr Name besagt. Sie sind teilweise häufiger als bekannte Metalle wie Blei oder Kupfer. Weil sie aber tatsächlich nur selten in grösseren Lagerstätten vorkommen, fallen sie meist nur in Kombination oder als Nebenprodukt bei der Gewinnung von anderen Metallen an.
Insgesamt gehören 17 Metalle zu den Seltenen Erden und bei ihrer Gewinnung dominiert China seit rund 30 Jahren den Markt. Ihre Gewinnung ist oft mit starker Umweltverschmutzung verbunden. Elemente der Seltenen Erden sind für viele moderne Technologien unverzichtbar – etwa für Elektromotoren, LED-Leuchten und Windkraftanlagen, aber auch für Medizinische Anwendungen wie im Fall von Gadolinium.

«Man weiss noch sehr wenig über die Ökotoxizität von diesen Seltenen Erden», sagt der an der Untersuchung beteiligte Forscher Ralf Kägi von der Eawag. Er ist Gruppenleiter in der Abteilung Verfahrenstechnik. «Man untersucht das heute jetzt genauer, um mehr Klarheit zu schaffen, ob sie ein Risiko im Gewässer darstellen oder nicht». 

Auch wenn noch nicht klar ist, ob sie schädlich sind, müsse man aber trotzdem sicherstellen, dass die Oberflächengewässer nicht nachhaltig verändert werden, sagt der Gewässerspezialist. Aufgrund des Vorsorgeprinzips solle man jetzt darum Massnahmen ergreifen beim Gadolinium, so Kägi.

Ab in den Urinbeutel

Ideen zur relativ einfachen Vermeidung des Gadolinium Eintrags in die Gewässer gibt es bereits. In Zusammenarbeit mit einem Spital soll bald ein Pilotprojekt starten, ob man Patientinnen und Patienten nach der MRT-Untersuchung einen Urinbeutel mit nach Hause geben kann. Diese würden dann für rund 24 Stunden den Beutel für ihren Urin benutzen und ihn anschliessend im Hausmüll entsorgen. So könnte man auf einfache Weise 50 bis 60 Prozent des Gadoliniums im Wasser reduzieren, dies die Hoffnung von Ralf Kägi.

Die Untersuchungen, ob und wie schädlich allenfalls die Seltenen Erden in den Gewässern sind, stehen also noch am Anfang. Gleichzeitig sind die Konzentrationen der meisten dieser Metalle im Wasser -mit wenigen Ausnahmen- heute noch im normalen Bereich.

Auch Lanthan und Cer im Wasser

In den Kläranlagen wird heute eine sogenannte Phosphatfällung durchgeführt, damit die Gewässer nicht wie früher, übermässig mit Phosphat belastet sind. Phosphat trägt zur sogenannten Eutrophierung der Gewässer bei – und können beispielsweise Algenblüten auslösen. Dies war vor allem im letzten Jahrhundert ein grosses Problem in den heimischen Gewässern. 

Die Phosphatfällung geschieht normalerweise mit Eisen oder Aluminium. Aufgrund von Lieferengpässen setzen aber einzelne Kläranlagen auf Seltene Erden, auf Lanthan und Cer basierte Fällmittel, welche das Phosphat ebenfalls sehr effizient binden. Lokal wurden bei den entsprechenden Kläranlagen deshalb stark erhöhte Konzentrationen von Lanthan und Cer im Ablauf gemessen. Auch hier ist die Auswirkung auf die Gewässer nicht klar – die Studienautoren empfehlen aufgrund des Vorsorgeprinzips aber, möglichst auf diese Fällmittel zu verzichten.