Gefährliche Stoffe in Süß- und Meeresgewässern in der europäischen aquatischen Umwelt

Einführung

Die Hauptziele dieses Berichts sind:

• Die Quellen, Wege, Emissionen und Einleitungen ausgewählter gefährlicher Stoffe in Europas Süß- und Meeresgewässer zu dokumentieren und einen Überblick über den aktuellen Stand und die jüngsten Trends der chemischen Verschmutzung Europas in diesen Gewässern zu geben;
• Einige der Auswirkungen zu beschreiben, die gefährliche Stoffe auf aquatische Biota haben können, und das Potenzial der Exposition des Menschen gegenüber diesen Stoffen über das Wasser darzustellen;
• Darstellung der wichtigsten europäischen Politik und Gesetzgebung, die sich mit der Verwendung gefährlicher Stoffe und ihrer Freisetzung in Gewässer befasst, und Hervorhebung ausgewählter Maßnahmen zur Verringerung dieser Emissionen;
• Vorstellung von Instrumenten und innovativen Ansätzen zur Bewertung der Quellen, Mengen und Auswirkungen gefährlicher Stoffe, einschließlich chemischer Gemische.

Anmerkung: Der Begriff „gefährliche Stoffe“ wird in diesem Bericht in einem weiten Sinne verwendet und umfasst z.B. besonders besorgniserregende Stoffe im Sinne der europäischen Chemikalienverordnung REACH, gefährliche Stoffe im Sinne des OSPAR-Meeresschutzübereinkommens (für den Nordatlantik und die Nordsee) oder die potenziell weitreichende Liste von Stoffen, für die die EU-Mitgliedstaaten ihre eigenen Normen für Oberflächen- und Grundwasser festlegen müssen.

Welche für die aquatische Umwelt gefährlichen Stoffe werden in diesem Bericht betrachtet?

Dieser Bericht konzentriert sich auf einige synthetische Chemikalien, die gefährlich sind und je nach ihrem Verwendungsmuster und dem Expositionspotenzial Bedenken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt aufwerfen. Zu diesen Stoffen gehört eine breite Palette von Industrie- und Haushaltschemikalien, Metallen, Pestiziden und Arzneimitteln, während diese synthetischen Chemikalien dem Bericht zufolge der Gesellschaft eindeutig wichtige Vorteile bringen. Bestimmte Arten natürlich vorkommender Chemikalien, wie Metalle, können ebenfalls gefährlich sein.

Wie gelangen die gefährlichen Stoffe in die aquatische Umwelt?

Emissionen gefährlicher Stoffe in die Umwelt können in jeder Phase ihres Lebenszyklus auftreten, von der Produktion, Verarbeitung, Herstellung und Verwendung in nachgelagerten Produktionssektoren oder durch die Allgemeinheit bis hin zu ihrer endgültigen Entsorgung. Gefährliche Stoffe gelangen sowohl direkt als auch indirekt über eine Reihe von diffusen und punktuellen Quellen in die Gewässer, und zwar aus einer Vielzahl von Quellen an Land und im Meer, darunter Landwirtschaft und Aquakultur, Industrie, Ölexploration, Bergbau, Verkehr, Schifffahrt und Abfallentsorgung sowie aus unseren eigenen Häusern. Zu den Quellen gehören natürlich die Produktion in der Industrie, aber auch die Verwendung in der städtischen Umwelt, in der Landwirtschaft, im Bergbau, auf Deponien und in kontaminierten Gebieten.

Auch wenn die Behandlung von Haushalts- und Industrieabwässern in ganz Europa schrittweise eingeführt wurde, lassen sich damit nicht alle gefährlichen Stoffe vollständig entfernen. Haushalts- und Industriechemikalien und Arzneimittel werden zum Beispiel immer noch in behandelten Abwässern nachgewiesen, die anschließend in Oberflächengewässer eingeleitet werden. Darüber hinaus hat die Besorgnis über die chemische Verunreinigung durch die Ausbeutung von Schiefergas in letzter Zeit zugenommen.

Welche Auswirkungen haben gefährliche Stoffe im Wasser?

Das Risiko schädlicher Auswirkungen auf aquatische Biota auf allen Ebenen (Molekular-, Zell-, Gewebe-, Organ- und Ökosystemebene) hängt von der Konzentration gefährlicher Stoffe in Süß- und Meeresgewässern und den damit verbundenen Biota einschließlich der Sedimente ab1 .

• Stoffe mit endokrinen Eigenschaften beispielsweise beeinträchtigen bei bestimmten Konzentrationen nachweislich die Fortpflanzung von Fischen und Schalentieren in Europa und geben Anlass zur Sorge um ihre Fruchtbarkeit und das Überleben der Populationen.
• Die Auswirkungen von chlororganischen Stoffen auf Seevögel und Meeressäuger sind ebenfalls gut dokumentiert, ebenso wie die Toxizität von Metallen und Pestiziden für Süßwasserbiota.

Aus sozioökonomischer Sicht verringern solche Auswirkungen auch die von den aquatischen Ökosystemen erbrachten Leistungen und folglich die Einnahmen, die aus ihnen erzielt werden können. Laborstudien haben gezeigt, dass die kombinierten Auswirkungen von Chemikalien auf das aquatische Leben additiv sein können, was zu beobachtbaren schädlichen Auswirkungen führen kann, selbst wenn diese einzeln in Mengen vorhanden sind, die unter den Werten liegen, bei denen schädliche Auswirkungen festgestellt werden können.

Kann die Exposition gegenüber diesen gefährlichen Stoffen durch Wasserverschmutzung Risiken für die menschliche Gesundheit darstellen?

Die Exposition des Menschen gegenüber gefährlichen, vom Menschen hergestellten Chemikalien wurde mit einer Reihe von chronischen Krankheiten in Verbindung gebracht, darunter Krebs sowie Fortpflanzungs- und Entwicklungsstörungen. Das Risiko schädlicher Auswirkungen hängt, wie bei der Umwelt, von der Höhe der Exposition gegenüber diesen Stoffen ab1. Eine solche Exposition kann mit der Aufnahme von verunreinigtem Trinkwasser und dem Verzehr von verunreinigtem Süßwasserfisch und Meeresfrüchten in Verbindung gebracht werden.

Für mehrere gefährliche Stoffe in den Meeren um Europa ist die Überschreitung der gesetzlichen Grenzwerte in Meeresfrüchten dokumentiert, heißt es in dem Bericht. Während zum Beispiel die Quecksilberbelastung des Menschen in der Arktis durch den Verzehr von Meeresfrüchten zurückgegangen ist, lagen die Konzentrationen im Blut von mehr als 75 % der Frauen, die 2007 in Grönland beprobt wurden, immer noch über den US-Richtwerten.

Besorgniserregend sind auch die möglichen gesundheitlichen Auswirkungen, die sich aus der Exposition des Menschen gegenüber einer Mischung von Chemikalien ergeben, die in den am stärksten verschmutzten Gewässern Europas zu finden sind, und zwar auf verschiedenen Wegen. Insbesondere das Vorhandensein von gefährlichen Stoffen in der Trinkwasserversorgung erfordert auch deren Beseitigung. Eine Schlüsselmaßnahme zur Verringerung des Verschmutzungsgrades des europäischen Trinkwassers, so der Bericht, ist die Einrichtung von Schutzzonen um die Quelle des für den menschlichen Konsum genutzten Wassers in Verbindung mit Regulierungsmaßnahmen zur Kontrolle und Verringerung der verschmutzenden Aktivitäten.

Zum Unterschied zwischen hazard und rsk siehe das kurze Animationsvideo: https://www.youtube.com/watch?v=PZmNZi8bon8

Wie entwickeln sich die Konzentrationen gefährlicher Stoffe in der aquatischen Umwelt?

In vielen Fällen sind rückläufige Trends der Verschmutzung zu beobachten. Im Nordostatlantik waren die Konzentrationen von Kadmium, DDT, Blei, Lindan und PCB rückläufig, was den Rückgang der Belastung durch die Flüsse widerspiegelt. In der Ostsee weisen Berichte ebenfalls auf rückläufige Trends bei Lindan hin, während andere Quellen auf rückläufige Trends bei PCB in Hering, Barsch und Muscheln an mehreren Orten hinweisen. Das Verbot des Antifoulingmittels Tri-Butyl-Zinn (TBT) hat zu einem klaren Abwärtstrend der Konzentrationen in Meeresschnecken im Nordatlantik und in der Ostsee geführt.

Wie steht es um die Persistenz einiger gefährlicher Stoffe in der aquatischen Umwelt?

Für einige gefährliche Stoffe wie Quecksilber, Tributylzinn und polyaromatische Kohlenwasserstoffe, die hydrophob sind und dazu neigen, sich in Sedimenten und Biota anzusammeln, sind ihre Konzentrationen in diesen organischen Matrices wahrscheinlich höher und daher besser nachweisbar und messbar als im Wasser, und das Risiko für die aquatische Umwelt kann unterschätzt werden, wenn die Messungen nur im Wasser durchgeführt werden.

Obwohl die Regulierung zu einer nachweislichen Verringerung der Emissionen solcher Stoffe in Luft und Wasser geführt hat, da viele von ihnen ein Erbe der früheren Nutzung sind, bedeuten ihre Persistenz und Allgegenwärtigkeit, insbesondere in Sedimenten und Biota, dass sie weiterhin ein Risiko für die aquatische Umwelt darstellen, selbst an Standorten, die weit von menschlichen Aktivitäten entfernt sind.

Daten zeigen jedoch, dass eine Reihe von gefährlichen Stoffen unter anderem in drei europäischen Meeren noch in hohen Konzentrationen gefunden werden konnten. Im Falle von DDT, Hexchlorbenzol (HCB), Lindan und PCB spiegelt diese Beobachtung ihre lange Persistenz in der aquatischen Umwelt wider, zumal alle vier in Europa seit vielen Jahren verboten sind. An bestimmten Stellen überstiegen auch einige Metallkonzentrationen die in den EU-Rechtsvorschriften festgelegten Höchstwerte. Eine weitere Harmonisierung auf EU-Ebene sei daher wünschenswert, heißt es in dem Bericht.

Gibt es neue Arten von gefährlichen Wasserschadstoffen?

Zu den neueren Arten von „aufkommenden Schadstoffen“ gehören Stoffe, die schon seit einiger Zeit existieren, wie Arzneimittel und Körperpflegeprodukte, aber auch relativ neue Stoffe, wie Nanomaterialien. Bei diesen Stoffen haben sich das Bewusstsein und das – derzeit noch unvollständige – Verständnis für ihre potenziellen Auswirkungen erst in jüngster Zeit entwickelt, und ihre Einbeziehung in routinemäßige Überwachungsprogramme war bisher begrenzt, so dass es schwierig ist, die Risiken für die Umwelt und die menschliche Gesundheit solide zu bewerten und damit eine Regulierung und bessere Überwachung zu rechtfertigen.

Eine gezielte Überwachung ausgewählter neu auftretender Schadstoffe in der gesamten EU wäre daher wünschenswert, um eine rechtzeitige Sensibilisierung für potenziell problematische Stoffe zu gewährleisten, die möglicherweise reguliert werden müssen. Diese Überwachung sollte durch europäische Forschungsstudien unterstützt werden.

Könnte der Klimawandel das Problem der gefährlichen Stoffe in der aquatischen Umwelt beeinflussen?

Der Klimawandel wird die Frage der gefährlichen Stoffe in Europas Süß- und Meeresgewässern noch komplexer machen. Dieses Phänomen wird sich in den kommenden Jahrzehnten wahrscheinlich negativ auf die chemische Wasserqualität auswirken, wenn keine angemessenen Maßnahmen ergriffen werden. In Regionen, in denen mit intensiveren Niederschlägen zu rechnen ist, werden Häufigkeit und Schweregrad verschmutzter städtischer Unwetter zunehmen, während die Abschwemmung von Schadstoffen aus der Landwirtschaft, einschließlich Pestiziden und Tierarzneimitteln, in die Gewässer möglicherweise noch verstärkt wird.

Heißere, trockenere Sommer und immer heftigere und häufigere Dürreperioden werden die Durchflussmengen der Flüsse verringern, was die Verdünnungskapazität für Schadstoffe verringert und zu erhöhten Konzentrationen gefährlicher Stoffe führt. Steigende Wassertemperaturen und andere Stressfaktoren im Zusammenhang mit dem Klimawandel können in Wechselwirkung mit gefährlichen Stoffen die Gesundheit des Immunsystems von Wasserorganismen beeinträchtigen.

Die Versauerung der Ozeane, die durch die Zunahme des atmosphärischen Kohlendioxids angetrieben wird (CO2 in Wasser wird zu Kohlensäure), kann die Speziation von Metallen im Meerwasser und damit ihre Wechselwirkung mit Meeresorganismen verändern. Darüber hinaus kann die Küstenerosion – die durch den Klimawandel wahrscheinlich noch verstärkt wird – zur Freilegung historischer Deponien entlang der europäischen Küsten führen, wodurch gefährliche Stoffe in die Küstengewässer gelangen können.

Gibt es wirksame Maßnahmen, um das Vorkommen gefährlicher Stoffe in der aquatischen Umwelt weiter zu verringern?

Für viele gefährliche Stoffe müssen Informationen über industrielle Emissionen in Gewässer im Rahmen des Europäischen Schadstofffreisetzungs- und -verbringungsregisters (E-PRTR) gemeldet werden. Bislang ist die Berichterstattung im Rahmen des E-PRTR jedoch noch unvollständig, was die räumliche Ausdehnung und die zeitliche Auflösung der Daten zur Beschreibung der Emissionen in das Wasser angeht – bei einigen Stoffen ist dies besonders ausgeprägt. Es ist auch wichtig, das quantitative Verständnis der Quellen, Emissionen und Pfade aller gefährlichen Stoffe erheblich zu verbessern. Fortschritte in diesem Bereich werden die Ermittlung geeigneter Maßnahmen zur Bekämpfung der chemischen Verschmutzung der aquatischen Umwelt erleichtern.

Während Kontrollen „an der Quelle“ wünschenswert sind, ist es sehr wahrscheinlich, dass andere Maßnahmen zur Abschwächung der Emission gefährlicher Stoffe in das Wasser unerlässlich bleiben, heißt es in dem Bericht. Zu diesen Maßnahmen gehören eine fortschrittliche Abwasserbehandlung, die Kontrolle des Regenwassers in den Städten und spezielle Agrarumweltmaßnahmen wie Pufferstreifen an den Ufern. Es hat sich gezeigt, dass die Verringerung der Emissionen gefährlicher Stoffe wirtschaftliche und gesellschaftliche Vorteile mit sich bringt. Zur Verringerung der Emission gefährlicher Stoffe in das Wasser kann eine Reihe weiterer Maßnahmen ergriffen werden. Dazu gehören die Substitution von Produkten, Beschränkungen des Inverkehrbringens und der Verwendung, Anforderungen zum Nachweis der Anwendung sauberer Produktionsverfahren und „bester verfügbarer Techniken“ (BVT) bei Anträgen auf Industriegenehmigungen, steuerliche Instrumente, die Festlegung von Emissions- und Umweltqualitätsnormen sowie Maßnahmen zur Sensibilisierung der Öffentlichkeit.

Um diese Fragen anzugehen, haben jüngste europäische Forschungsstudien zur Entwicklung und Erprobung neuer Bewertungs- und Modellierungsinstrumente geführt, die dazu beitragen, die chemische Verschmutzung mit der beobachteten Verschlechterung der ökologischen Qualität in Verbindung zu bringen. Zu diesen Instrumenten gehören Ansätze zur Auswertung vorhandener chemischer und biologischer Überwachungsdaten sowie standortspezifische experimentelle Techniken zur Ermittlung von Ursache-Wirkungs-Beziehungen. In der Tat ist es weder praktikabel noch erschwinglich, Proben zu nehmen und mit ausreichender räumlicher und zeitlicher Auflösung für Hunderte einzelner Chemikalien in Süß- und Meeresgewässern, einschließlich aquatischer Biota und Sedimente, zu analysieren. Die Konzentration auf einige wenige, vorab ausgewählte prioritäre Stoffe birgt jedoch die Gefahr, dass andere problematische Stoffe übersehen werden. Außerdem bleiben bei einem solchen Ansatz die Auswirkungen von Chemikaliengemischen unberücksichtigt.

Die weitere Entwicklung von Werkzeugen für biologische Wirkungen, die in die analytische Chemie integriert sind, ist wünschenswert und könnte zu gegebener Zeit zur Identifizierung von Substanzen beitragen, die mit Risiken verbunden sind. Die europäischen Forschungsfonds können bei der Weiterentwicklung dieser Instrumente eine wichtige Rolle spielen.

Welche Rechtsvorschriften gibt es zum Schutz der Gewässer in der EU?

Die Europäische Union hat vor relativ kurzer Zeit eine Reihe von Rechtsvorschriften erlassen, die sich mit der Verwendung von Chemikalien und deren Emissionen in die Umwelt, einschließlich der Gewässer, befassen.

Die 2006 verabschiedete Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH), mit der der Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt vor den von Chemikalien ausgehenden Risiken verbessert werden soll, spielt in dieser Hinsicht eine Schlüsselrolle. Die REACH-Verordnung überträgt der Industrie eine größere Verantwortung im Hinblick auf das Management dieser Risiken und die Bereitstellung von Sicherheitsinformationen über die verwendeten Stoffe. Die Verordnung fordert auch die schrittweise Substitution der gefährlichsten Chemikalien, sobald geeignete Alternativen gefunden wurden.

Die chemische Qualität der Oberflächengewässer in der EU wird heute in erster Linie durch die kürzlich verabschiedete Richtlinie über Umweltqualitätsnormen (UQN-Richtlinie) geregelt, die Konzentrationsgrenzwerte für Schadstoffe von EU-weiter Bedeutung festlegt, die als „prioritäre Stoffe“ (PS) bezeichnet werden.

Einige dieser Schadstoffe wurden aufgrund ihrer Toxizität, ihrer Persistenz in der Umwelt und ihrer Bioakkumulation in pflanzlichen und tierischen Geweben als „prioritäre gefährliche Stoffe“ (PHS) eingestuft, für die die UQN-Richtlinie die Beendigung oder schrittweise Einstellung von Einleitungen, Emissionen und Verlusten von prioritären gefährlichen Stoffen fordert. Für andere Stoffe, die auf lokaler, Einzugsgebiets- oder nationaler Ebene als bedenklich eingestuft werden, müssen auf nationaler Ebene Normen festgelegt werden. Die Einhaltung dieser Anforderung ist von entscheidender Bedeutung, unterstreicht der Bericht.

Die im Rahmen der EU-Richtlinie über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (IVU-Richtlinie) eingeführten Maßnahmen zur Emissionsminderung haben ebenfalls zu einem Rückgang der Metallemissionen in Wasser und Luft beigetragen. So haben beispielsweise die Rechtsvorschriften über die Herstellung, Verwendung und Entsorgung von polychlorierten Biphenylen (PCB) zu einem Rückgang ihrer Konzentrationen in der Meeresbiota geführt. Ein ähnliches Ergebnis hat das Verbot von Tributylzinn (TBT) in Bewuchsschutzfarben wegen seiner endokrinen Auswirkungen auf wirbellose Meerestiere gebracht, obwohl an bestimmten Orten immer noch hohe Konzentrationen in Meeressedimenten zu beobachten sind.

Könnten gefährliche Chemikalien nachhaltiger produziert und verwendet werden?

Bestrebungen zur Förderung eines nachhaltigeren Verbrauchs und einer nachhaltigeren Produktion von Chemikalien erfordern einen Mix aus politischen Maßnahmen, einschließlich Regulierung, wirtschaftlicher Anreize, informationsbasierter Instrumente und einer breiteren Umsetzung der „grünen Chemie“. Dies würde nicht nur der Umwelt in Europa zugute kommen, so der Bericht, sondern auch die schädlichen Auswirkungen verringern, die in anderen Teilen der Welt durch den wachsenden Anteil der nach Europa importierten Waren entstehen.

Dieser Ansatz beinhaltet die Entwicklung neuer Verfahren und Technologien, die die Qualität eines Produkts beibehalten, aber die Verwendung und Erzeugung gefährlicher Stoffe reduzieren oder ganz vermeiden.

Die Einführung nachhaltiger, umweltfreundlicher Chemietechniken führt nachweislich zu finanziellen Vorteilen und damit zu einem Wettbewerbsvorteil. Derzeit gibt es jedoch keine umfassenden EU-Rechtsvorschriften zur nachhaltigen Chemie.