Spuren von Arzneimitteln und PFAS in Grand-Canyon-Quellen am South Rim

Quellen im Grand Canyon wirken oft wie unberührte Wasseradern: glasklar, in einer der strengsten Schutzlandschaften der Vereinigten Staaten. Neue Analysen zeigen jedoch, dass selbst diese abgelegenen Gewässer nicht vollständig von moderner Verschmutzung abgeschirmt sind.

In Quellwasser nahe dem South Rim haben Forschende Spuren von verschreibungspflichtigen Medikamenten und langlebigen Industriechemikalien nachgewiesen.

Die Ergebnisse machen deutlich, dass gereinigtes Abwasser unterirdisch durch verborgene Gesteinswege wandern und viele Kilometer entfernt wieder an die Oberfläche gelangen kann.

Ein Team des U.S. Geological Survey (USGS) ordnete die chemischen Signale aufbereitetem Wasser zu, das aus der Kläranlage am South Rim eingeleitet wird.

Empfindliche Wasserquellen in der Wüste

In der trockenen Umgebung des Grand Canyon ist jede Quelle eine kleine Oase. Sie versorgt Algen, Insekten, Amphibien und weitere Wildtiere, die auf sauberes, verlässliches Wasser angewiesen sind.

Viele dieser Becken sind nur flach ausgebildet. Dadurch können bereits geringe Mengen an Verunreinigungen Tiere rasch über Haut oder Kiemen erreichen.

Auch Wandernde trinken aus einigen dieser Quellen. Weil das Wasser häufig so klar aussieht, dass es vertrauenswürdig wirkt, kann sich eine mögliche Belastung ausgerechnet dort konzentrieren, wo Wildtiere und Menschen zusammenkommen.

Dass die Quellen anfälliger sind, als sie scheinen, liegt auch an unsichtbaren Wegen im Untergrund. Risse und Klüfte entlang der Bright Angel Fault können Grundwasser in Richtungen lenken, die auf Karten an der Oberfläche nicht erkennbar sind.

Obwohl die Anlage am South Rim behandeltes Wasser nach Südwesten abgibt, kann ein Teil dieser Fracht durch kleinere Brüche unterirdisch nach Norden abgelenkt werden und später in der Nähe von Canyon-Quellen wieder austreten.

Bleiben diese Leitbahnen offen, können Stoffe, die sich bei der Aufbereitung nur schwer entfernen lassen, immer wieder in die empfindlichsten Wasserstellen des Canyons zurückgelangen.

Medikamente im Wasser des Grand Canyon nachgewiesen

Nur die Monument Spring wies eine auffälligere Mischung an Arzneimitteln auf; das deutlichste Signal stammte vom verbreiteten Allergiemittel Diphenhydramin.

Zusätzlich fanden die Forschenden Carbamazepin, ein Mittel zur Behandlung von Krampfanfällen, sowie geringe Spuren eines Antibiotikums, eines Antimykotikums und eines Antidepressivums.

Genau dieselbe Kombination an Wirkstoffen entdeckten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch im gereinigten Abwasser, das durch den Bright Angel Wash fliesst – dort allerdings in höheren Konzentrationen. Das half dabei, den Einfluss von Abwasser auf das Quellwasser zu bestätigen.

Da Millionen Menschen diese Medikamente täglich nutzen, lassen sich ihre charakteristischen chemischen „Fingerabdrücke“ als Hinweis auf eine Abwasserverbindung verwenden – selbst dann, wenn das Wasser optisch völlig sauber wirkt.

„Forever Chemicals“ ebenfalls enthalten

Im selben Wasser wurden zudem per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) festgestellt, langlebige Chemikalien, die in vielen Produkten eingesetzt werden.

Während der Probenahme wies der USGS PFAS in Bright Angel Wash, Monument Spring und Upper Horn Bedrock Spring nach – und zwar nur PFAS. In gesundheitlichen Zusammenfassungen der EPA wird darauf hingewiesen, dass bestimmte PFAS-Expositionen die Fruchtbarkeit und Hormone beeinflussen können.

Wenn PFAS weiterhin durch dieselben unterirdischen Risse transportiert werden, wird eine Sanierung schwieriger, weil die Belastung länger anhalten kann als eine einzelne Massnahme.

Expositionsrisiken werden weiterhin untersucht

Viele der in den Quellen gefundenen Stoffe gehören zu dem, was Forschende als contaminants of emerging concern (CECs) bezeichnen. Dabei handelt es sich um Substanzen, die wissenschaftlich zunehmend beobachtet werden, obwohl für die meisten noch keine formalen Grenzwerte festgelegt sind.

An der Monument Spring lagen keine der gemessenen Konzentrationen über bestehenden Trinkwasser-Richtwerten. Für zahlreiche der nachgewiesenen Verbindungen gibt es jedoch überhaupt keine offiziellen Standards.

Damit sind Parkverantwortliche bei der Einschätzung möglicher Risiken stärker auf Studien und langfristige Beobachtung angewiesen, statt sich auf einfache Bestehen-/Nichtbestehen-Schwellenwerte verlassen zu können.

Laborstudien haben gezeigt, dass einige PFAS und Arzneimittelrückstände bei Wildtieren Hormone stören können, auch wenn die Tiere keine offensichtlichen Krankheitssymptome zeigen.

Die im Grand Canyon gemessenen Werte lagen deutlich unter den Konzentrationen, die in Experimenten typischerweise mit Effekten verbunden sind. Dennoch betonen Fachleute, dass geringe, kontinuierliche Expositionen relevant sein können – besonders für Arten wie Frösche und Salamander, die direkt in Quellbecken leben und den Kontakt kaum vermeiden können.

„Not only could these cause problems for the reproductive systems of sensitive species, but backcountry recreationists likely don’t want to be exposed to these chemicals either,“ sagte Mike Fiebig, southwest river protection director der Non-Profit-Organisation American Rivers.

Kläranlagen lassen bestimmte Stoffe durch

Über menschliche Ausscheidungen gelangen Pharmazeutika in das Abwasser, und eine konventionelle Behandlung entfernt viele dieser Verbindungen nicht vollständig.

Die meisten Anlagen sind darauf ausgelegt, Keime und Feststoffe zu reduzieren. Viele Wirkstoffmoleküle bleiben jedoch im Wasser gelöst und passieren den Prozess.

Ingenieurinnen und Ingenieure können zusätzliche Schritte wie fortschrittliche Filtration und spezialisierte Behandlungsverfahren einbauen, um mehr dieser Chemikalien abzufangen. Solche Nachrüstungen erfordern allerdings zusätzliche Mittel, Technik und Personal.

Selbst nach Verbesserungen können geringe Spuren weiterhin durchrutschen. Deshalb betonen viele Expertinnen und Experten, dass wirksamer Schutz oft weiter oben ansetzt: nämlich dort, wo sich verhindern lässt, dass überhaupt so viel Verschmutzung in Abflüsse gelangt.

Schutz des Wassers im Grand Canyon

Um zu klären, ob es sich um ein einmaliges Ereignis oder um eine längerfristige Entwicklung handelt, verglich das Forschungsteam Proben aus April 2021 mit historischen Wasseraufzeichnungen aus den Jahren 1980 bis 2022.

Da frühere Monitoring-Programme CECs selten direkt erfassten, nutzte die Gruppe indirekte Indikatoren, die häufig auf Abwasserquellen hinweisen.

Grosse internationale Übersichtsarbeiten finden inzwischen regelmässig Pharmazeutika in Flüssen weltweit – ein weiterer Hinweis darauf, dass Abwasser einen zentralen Eintragspfad darstellt.

Fortgesetzte Messprogramme sollen Verantwortlichen helfen zu beurteilen, ob Aufrüstungen in der Reinigung die Exposition tatsächlich senken oder die Stoffe lediglich an andere Orte verlagern.

Die Ergebnisse aus dem Grand Canyon unterstreichen, dass selbst abgelegene Quellen Spuren moderner Chemikalien enthalten können, insbesondere wenn menschliche Abfälle in der Nähe bleiben.

Um diese Gewässer zu schützen, dürften sowohl bessere Aufbereitungstechnologien als auch strengere Vorgaben für alltägliche Konsumprodukte nötig sein – denn CECs können unbemerkt durch Wasser wandern, das vollkommen klar aussieht.