Die „Leber des Flusses“ hilft beim Rückhalt organischer Spurenstoffe

Die hyporheische Zone ist die unscheinbare Schicht im Flussbett, in der sich Oberflächen- und Grundwasser vermischen. In dieser Zone finden so viele wichtige Stoffwechselvorgänge statt, dass sie in Anlehnung an unser Stoffwechselorgan als „Leber des Flusses“ bezeichnet wird. Neben verschiedenen Wasserinhaltsstoffen wie Nährstoffe oder Metalle können hier auch Schadstoffe zurückgehalten werden. Diese wichtige Funktion untersuchte der IGB-Doktorand Christoph Reith anhand des Umsatzes organischer Spurenstoffe in der Berliner Erpe. Dabei half ihm eine neu entwickelte Methode, mit der sich die Fließwege des Wassers in der hyporheischen Zone genau vorgeben und bestimmen lassen. Dazu wurden U-förmige Röhren in Fließrichtung entlang eines Flussquerschnitts in die hyporheische Zone eingebracht.

„Es ist sehr wichtig, die Fließwege im Sediment zu kennen, um die Umsatzprozesse der verschiedenen Chemikalien abschätzen zu können. Denn je nach Sedimenteigenschaften, Fließgeschwindigkeit und Verweilzeit werden die Stoffe unterschiedlich stark zurückgehalten“, erklärt Christoph Reith.

Organische Spurenstoffe wie Pharmazeutika, Röntgenkontrastmittel, künstliche Süßstoffe und Rostschutzmittel stellen ein Risiko für die menschliche Gesundheit und das Ökosystem dar, aber bisher ist wenig über ihren Verbleib und ihre potenziell schädlichen Umwandlungsprodukte in der aquatischen Umwelt bekannt. In Fließgewässern können verschiedene Rückhalteprozesse wie Hydrolyse, Photolyse, Sorption und (Bio-)Transformation in der hyporheischen Zone stattfinden.

Süßstoffe und Röntgenkontrastmittel werden in der hyporheischen Zone stark zurückgehalten

Das Team stellte fest, dass entlang der 35 Zentimeter langen Fließstrecke von den 18 untersuchten organischen Spurenstoffen fünf stark zurückgehalten wurden: Die Konzentrationen von Acesulfam (synthetischer Süßstoff), Iopromid und Iomeprol (beides Röntgenkontrastmittel), Metoprolol (Arzneistoff aus der Gruppe der Betablocker) und Gabapentin (Arzneistoff aus der Gruppe der Antikonvulsiva) waren am Ende der Fließstrecke in der hyporheischen Zone um mindestens 75 Prozent niedriger als die entsprechenden Konzentrationen im Oberflächenwasser. Drei der untersuchten Substanzen zeigten einen mäßigen Rückhalt von 75 bis 25 Prozent, die anderen lagen darunter.

„Ein auffälliges Ergebnis war, dass organische Spurenstoffe, die einen starken oder mäßigen Rückhalt zeigten, vor allem in den ersten fünf bis 15 Zentimetern, wo es noch sauerstoffreich war, zurückgehalten wurden. Diese Arbeit unterstreicht das hohe Reinigungspotenzial der hyporheischen Zone“, sagt Christoph Reith.