Hinein in die Fluten – wo die Pillen wirklich wirken Drucken
Geschrieben von: Dorothee Kottmeier   

Weltweit werden in Flüssen und Seen beunruhigend hohe Konzentrationen an Medikamentenrückständen nachgewiesen. Selbst im Trinkwasser sind Spuren von Arzneimitteln vorhanden. Verantwortliche aus Wissenschaft und Behörden schlagen Alarm.

Man kann sich den riesigen Pillenberg kaum vorstellen: 30.000 bis 40.000 Tonnen Arzneimittel werden in Deutschland jährlich verschrieben. Und das sind nur die Medikamente für Menschen, in der Veterinärmedizin sind es noch mehr. All diese Medikamente sind wichtig für unseren hohen Lebensstandard. Selten macht man sich dagegen bewusst, dass unsere Medizin nicht einfach verschwindet, wenn wir sie schlucken. Ganz im Gegenteil, wir scheiden 70 bis 90 Prozent im Urin unverändert wieder aus. Die Wirkstoffe geraten in das Abwasser und dann in die Bäche, Flüsse und Seen. Unsere Abwasserreinigung enthält keinen Schritt, der die Wirkstoffe vollkommen entfernt. Die Tierarzneien geraten über die Gülle auf die Felder und von dort in das Grundwasser. So reichern sie sich in unseren natürlichen über- und unterirdischen Gewässern an, was nicht ohne Folgen bleibt. Wissenschaftler fanden zum Beispiel heraus, dass Hormone aus Antibabypillen sogar den Hormonhaushalt von Fischen beeinflussen.

In Deutschland werden jährlich bis zu 40000 Tonnen Humanarzneimittel verschrieben. Ein Großteil gerät über Umwege in Bäche, Seen und Flüsse. Die Abwasserreinigung enthält keinen Schritt, der die Wirkstoffe vollkommen entfernt (Bild: Laura Hennemann, CC-BY-SA)

Bild: Laura Hennemann, CC-BY-SA

Lange war man sich dieser Problematik nicht bewusst, bis Forscher dem Problem vor etwa 20 Jahren auf die Schliche kamen: In der Havel in Berlin wurde ein Wirkstoff zur Senkung der Blutfettwerte entdeckt – die Clofibrinsäure. Heutzutage kennt man eine Vielzahl weiterer pharmakologisch wirksamer Substanzen in unseren Gewässern. Forschungsgruppen unterschiedlichster Disziplinen arbeiten zusammen daran, das Ausmaß dieses Problems zu erfassen: Biologen, Chemiker, Pharmakologen, Mediziner und andere Berufsgruppen. Die Beurteilung der Gefahr ist komplex. In einem sind sich aber alle einig: Die Gewässer sind kontaminiert, und wir müssen handeln.

Eine Palette von über 150 Medikamenten

Rita Triebskorn ist Professorin in der Abteilung Physiologische Ökologie der Tiere an der Universität Tübingen und Leiterin des Transferzentrums Ökotoxikologie und Ökophysiologie in Rottenburg. Sie gehört zu den führenden ForscherInnen, die untersuchen, ob unser Medikamentenkonsum eine schädliche Wirkung auf die Umwelt hat. „Man hat inzwischen eine Palette von über 150 Medikamenten in natürlichen Gewässern gefunden. Einige davon setzen Lebewesen in unseren Gewässern zu“, berichtet sie.

Deutschlandweit konnte man Schmerzmittel, Entzündungshemmer, Antibiotika und Blutdrucksenker finden. Besonders in den Abläufen der Kläranlagen ist die Konzentration an Arzneimitteln sehr hoch. „Besonders hartnäckige Stoffe kann man vom Trinkwasser über Bäche, Flüsse und Seen bis hinein in die Abwässer zurückverfolgen“, so Christian Zwiener, Professor für Umweltanalytik am Zentrum für angewandte Umweltwissenschaften in Tübingen. Er beschäftigt sich mit den Methoden, die es ermöglichen, Spurenstoffe im Wasser nachzuweisen, und mit den technischen Möglichkeiten, diese zu beseitigen.

In den letzten Jahren wurden die Nachweistechniken so genau, dass man mittlerweile Substanzen in Nanogramm-Konzentrationen nachweisen kann. Der Forschungsbedarf für bessere Nachweismethoden ist aber noch immer hoch. „Noch blicken wir wie durch ein Mikroskop in die Landschaft und sehen nur einen Ausschnitt“, so Zwiener.

Das Gefährliche sind die hohe Wirksamkeit und die Stabilität

Neckar in Tuebingen

(Bild: Wikimedia commons, CC)

Allein damit, dass wir die Medikamente in unseren Gewässern finden, ist noch längst nicht gesagt, dass ihre Wirkstoffe die Umwelt beeinträchtigen. „Es ist inzwischen viel über die Präsenz von Arzneimitteln in Umweltkompartimenten bekannt, aber immer noch wenig darüber, was die vorkommenden Konzentrationen in den Organismen auslösen“, so Triebskorn.

Das potentiell Gefährliche an Medikamenten sind deren hohe Stabilität und ihre starke spezifische Wirksamkeit. Pharmaka wurden ja gerade mit dem Ziel entwickelt, in kleinen Mengen eine sehr hohe, zielgerichtete Wirkung auf die biologischen Vorgänge im Menschen auszuüben und dazu auch möglichst lange im Körper zu verweilen. „Wenn wir beispielsweise im Vergleich zu den Wirkstoffen der Antibabypille andere natürlich vorkommende Hormone betrachten, ist deren Effekt viel kleiner. Auch Soja enthält von Natur aus hormonähnliche Stoffe. Doch wenn wir Soja essen, hat dies primär zunächst keinen negativen Einfluss auf unseren Körper“, erklärt Triebskorn.

Alarmierende Auswirkungen

Lange war es mit den zur Verfügung stehenden wissenschaftlichen Methoden nicht möglich zu beurteilen, ob Arzneimittel wirklich Schaden in Wasserorganismen anrichten können. Mittlerweile sind jedoch alarmierende Auswirkungen der Substanzen auf die Umwelt bekannt.

Triebskorn schildert ein typisches Szenario: „Die Wirkstoffe der Antibabypille werden immer am Morgen, wenn die Frauen auf die Toilette gehen, in großen Mengen im Abwasser nachgewiesen. In den freien Gewässern ist die Konzentration zwar verhältnismäßig klein, aber immer noch groß genug, um Effekte bei Wasserorganismen hervorzurufen “. So führt der Wirkstoff der Antibabypille in den Bächen dazu, dass männliche Forellen verweiblichen können: Weltweit wurden unterhalb von Kläranlagen männliche Forellen gefunden, deren Physiologie sich durch Rückstände der Antibabypille so verändert hatte, dass sie in erhöhtem Maße ein eigentlich weibliches Eiweiß bildeten, das für die Eidotterproduktion benötigt wird.

Rita Triebskorn selbst forscht an der Auswirkung von Diclofenac auf Fische. Bei Diclofenac handelt es sich um eine Substanz der meistverschriebenen Arzneimittelklasse in Deutschland, die der nichtsteroidalen Antirheumatika. Diese werden zur Behandlung von Schmerzen und Entzündungen eingesetzt. Deutschlandweit werden jährlich etwa 2500 Tonnen verschrieben. Bei ihrer Forschung machte Triebskorn überraschende Entdeckungen. Lange wusste man zwar von der Existenz des Stoffes in freien Gewässern, aber man dachte, die vorliegende Konzentration sei nicht hoch genug, um Schaden anzurichten. Triebskorn bewies das Gegenteil: „Bereits bei den in unseren Gewässern üblichen Mengen wurden die Nieren der Tiere stark beschädigt. Auch in der Leber konnte man Veränderungen feststellen.“

Zeitgleich mit Triebskorns Studie wurden Ergebnisse einer Arbeit publiziert, die zeigten, dass ein Geiersterben in Pakistan auf eine Diclofenac-Vergiftung zurückzuführen war. „Dort sind ganze Populationen an Geiern ausgestorben, weil sie die Kadaver von Tieren gefressen hatten, die mit dem Medikament behandelt worden waren.“

Auch bei anderen Medikamenten gibt es Hinweise, dass sie eine schädigende Wirkung auf die Umwelt haben. Geraten beispielsweise Antibiotika in die Umwelt, Klärwerke oder Oberflächengewässer, können sie die dort vorkommenden Bakterien angreifen oder zu Resistenzbildungen führen. In Krankenhäusern geraten neben Arzneimitteln auch Diagnosemittel, insbesondere Röntgenkontrastmittel, ins Abwasser. „Diese werden in bildgebenden Verfahren, wie Röntgenuntersuchungen, eingesetzt. Das Besondere ist, dass diese Verbindungsklasse jegliche Reinigungsschritte der üblichen Wasseraufbereitung übersteht und deshalb sogar im Trinkwasser in recht hohen Konzentrationen nachgewiesen werden kann“, so Zwiener.

Bei vielen Stoffen weiß man heutzutage einfach noch nicht, ob sie eine toxische Auswirkung auf Organismen haben. Längst noch nicht alle Arzneimittelklassen wurden auf Ökotoxizität überprüft. So kann man kann noch nicht sicher beurteilen, ob die Chemikalienspuren Mensch, Pflanze und Tier beeinträchtigen.

Regenbogenforelle bedroht

Bild: Wikimedia commons, CC

Ist auch der Mensch betroffen?

Da unser Trinkwasser gesonderte Reinigungsstufen durchläuft, ist die Gefahr für den Menschen klein. Im Trinkwasser selbst werden um ein Tausendfaches kleinere Konzentrationen der pharmakologisch aktiven Substanzen nachgewiesen, und es gibt derzeit keine Studien, die eine schädliche Wirkung auf den Menschen aufzeigen. Ausschließen kann man jedoch noch nichts.

Es bleibt unklar, ob die erhöhte Belastung unserer Gewässer mit hormonähnlichen Stoffen, welche nicht nur durch Medikamente, sondern auch durch Industriechemikalien in die Umwelt eingebracht werden, sich auch auf die Menschen auswirken – denn Hormone wirken in winzigen Dosen. Man spekuliert, dass die immer früher eintretende Pubertät der weiblichen Bevölkerung auf die Hormonbelastung zurückzuführen ist. Außerdem wird erforscht, ob die Kontamination eine Veränderung der Spermien der männlichen Bevölkerung verursachen kann.

Arzneien können sich theoretisch auch in Pflanzen oder Tieren einlagern, die der Mensch verzehrt. Bisher ist noch nicht geklärt, inwieweit diese Spuren in Nahrungsmitteln den Menschen belasten. Die Konzentrationen wären zwar extrem klein, aber wirklich Bescheid weiß man über die Auswirkungen noch nicht. Triebskorn über ihre Studie: „Wenn wir Forelle essen, nehmen wir natürlich auch das im Fisch abgelagerte Diclofenac zu uns. Das Gute ist, dass wir die hochbelasteten Organe, wie die Leber, normalerweise nicht essen. Aber natürlich lagert sich das Medikament auch in anderen Tieren ein. Beim Verzehr von Muscheln beispielsweise essen wir das ganze Tier.“

Die Röntgenkontrastmittel, die man bis in das Trinkwasser nach verfolgen kann, haben laut Zwiener „nachweislich keine giftige Wirkung auf den Menschen“. Aber von dem Stoff ist durchaus bekannt, dass er in den zur Diagnose eingesetzten Dosen die Nieren- und Schilddrüsenfunktion beeinflussen kann. Die Spuren im Trinkwasser sind winzig dagegen – trotzdem hinterlässt das Wissen über deren stetige Anreicherung ein ungutes Gefühl.

Es ist kaum möglich, zum Schutz der Umwelt wichtige Medikamente wie Schmerzmittel und Verhütungsmittel vom Markt zu nehmen. Was aber wäre dann die Lösung?

Aktivkohle, Membranen, Mikroorganismen

Prinzipiell lässt sich das Problem an zwei Punkten angehen: vor oder nach dem Konsum der Arzneimittel. Setzt man hinten an, muss man die Abwasserreinigung verbessern – eine Aufgabe der Gemeinden. Bisher ist in unseren Abwasseraufreinigungsverfahren keine feste Stufe zur Beseitigung von Spurenstoffen wie Medikamenten etabliert. Aber inzwischen werden unterschiedliche Verfahren vielerorts getestet.

Staudamm eines Klärbeckens: sechs bis acht Stunden verweilt das mit Arzneimitteln kontaminierte Abwasser dort normalerweise. Würde diese Zeitspanne verlängert werden, könnten die Wirkstoffe weitaus besser abgebaut werden (Bild: DefMo, CC-BY-ND)

Staudamm eines Klärbeckens: sechs bis acht Stunden verweilt das mit Arzneimitteln kontaminierte Abwasser dort normalerweise. Würde diese Zeitspanne verlängert werden, könnten die Wirkstoffe weitaus besser abgebaut werden.

Bild: DefMo, CC-BY-ND

Zum Beispiel könnten Medikamente mithilfe zusätzlicher Filtrationsschritte wie der Aktivkohlefilterung oder durch Membranverfahren eliminiert werden. Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, den existierenden Reinigungsschritten in der Kläranlage mehr Zeit zu geben. Im „Belebtschlammverfahren“ setzen Mikroorganismen, sogenannte „Spezialisten“, fast alle Substanzen in Kohlendioxid, Wasser und organische Salze wie Phosphat oder Nitrat um. Gäbe man diesem Schritt mehr Zeit, so könnten auch schwer abbaubare Stoffe zerlegt werden. Zwiener: „In der Kläranlage stehen der mikrobiellen Reinigung nur zwischen sechs und acht Stunden zur Verfügung. Alles, was in der Zeit nicht abgebaut wird, geht intakt wieder raus. Manche Mikroorganismen, die auf den Abbau ganz bestimmter Produkte spezialisiert sind, brauchen aber länger, um diese abzubauen.“

Auch die so genannte Ozonung dient einer besseren biologischen Zerlegung. „Mit Ozon zerstören wir durch Oxidierung die Grundstruktur der Moleküle. Dies führt meist dazu, dass der Stoff für Mikroorganismen besser verfügbar und abbaubar ist. Bei diesem Verfahren kann es jedoch zu Abbauprodukten kommen, über deren toxische Wirkung man sich auch noch nicht sicher ist“, berichtet Zwiener.

Seine Forschung zeigt, dass es oft einfache Wege gibt, Substanzen wieder aus dem Wasser zu entfernen. Er selbst beschäftigt sich mit dem Recycling der Röntgenkontrastmittel: „Wir haben ein Experiment durchgeführt, das zeigt, dass man das Jodid aus den Röntgenkontrastmitteln recht leicht durch ein Reduktionsverfahren entfernen und sogar wiederverwerten könnte. Die verbleibende Verbindung wäre dann besser abbaubar. “

Man entschied zu handeln

In der Bodenseeregion entschied man sich in diesem Jahr trotz Mehrkosten zu handeln. Der Abwasserzweckverband (AZV) Mariatal wird voraussichtlich das Klärwerk Langwiese in der Bodenseeregion mit einer zusätzlichen Aktivkohle-Klärstufe ausstatten, die Medikamentenreste aus dem Abwasser entfernen soll. Das Land Baden-Württemberg erklärte sich bereit, die Hälfte der Kosten von vier Millionen Euro für das Projekt zu übernehmen. Das Projekt wird nach Schätzungen des technischen Leiters des AZV, Ralph-Michael Jung, zu einem Anstieg der Abwassergebühr von 15 Cent pro Kubikmeter Abwasser führen. Dies sei bei einem durchschnittlichen Wasserverbrauch von 35 bis 40 Kubikmeter pro Einwohner und Jahr ein Mehraufwand von etwa fünf bis sechs Euro im Jahr.

Auch am Kreiskrankenhaus Waldbröl in Nordrhein-Westfalen hat man verstanden, was es heißt, Verantwortung zu übernehmen. Da Kliniken eine Hauptquelle der Kontamination sind, wurde in Waldbröl eine Anlage zur separaten Behandlung des Krankenhausabwassers errichtet und als Membranbioreaktor ausgerichtet. „Dort, wo die Stoffe konzentrierter anfallen, könnten wir sie sehr viel einfacher entfernen“ erklärt Zwiener.

Wie so oft, liegt die Lösung gar nicht so fern: aber man muss eben doch höhere Kosten in Kauf nehmen. Zwiener: „Theoretisch wäre die Technik für eine Komplettaufreinigung von Abwasser bis zur Trinkwasserqualität da. Aber wegen der finanziellen Belastungen sollte man besser bereits einen Schritt früher kontrollieren, welche Stoffe ins Abwasser gelangen.“

Umweltschonende Medikamente kennzeichnen

Der andere Zeitpunkt, zu dem man etwas verändern könnte, wäre vor der Einnahme der Medikamente. Human- und Tierarzneimittel werden bereits vor ihrer Zulassung vom Umweltbundesamt nach den Leitlinien des Arzneimittelgesetzes auf ihre Ökotoxizität hin untersucht. Bereits jetzt sieht das Arzneimittelgesetz sogar vor, Tiermedikamente mit hohem umweltschädlichem Potenzial vom Markt zu nehmen oder nur in abgeschlossenen Systemen einzusetzen.

Rita Triebskorn sieht allerdings noch gewisse Mängel bei den eingesetzten Tests zur Beurteilung der Toxizität: „Es wird getestet, wann die Pharmaka zum Tode von recht unempfindlichen Standard-Testtieren führen. Doch für Arzneimittel sind solche Experimente nicht geeignet, weil Arzneien nicht so konzipiert werden, dass sie den Tod hervorrufen. Sie können aber dennoch starke Schädigungen bewirken.“

Geht es um Menschen, darf auch mit Medikamenten gehandelt werden, die ökotoxikologisch schlecht bewertet werden. Zwar sieht ein Leitfadens der Europäischen Arzneimittelagentur EMEA vor, dass die Umweltverträglichkeit berücksichtigt wird, gestattet es jedoch aus ethischen Gründen nicht, ein Medikament wieder vom Markt zu nehmen, wenn Kriterien der Umweltverträglichkeit nicht erfüllt werden. Bei vergleichbar gut wirkenden Medikamenten, sollten die umweltschonenden aber zumindest gekennzeichnet werden. Ein solches Kennzeichnungssystem existiert in Schweden bereits.

Aber man sollte bei sich selbst anfangen, mahnen Triebskorn und Zwiener: „Viele Menschen entsorgen Medikamente über die Toilette. Aber Pillen, Salben und Tropfen, die man nicht mehr braucht oder die abgelaufen sind, gehören in den Restmüll oder müssen in der Apotheke abgegeben werden!“