Alternde Trinkwassersysteme mit Bleirohren und die zur Risikominderung ergriffenen Maßnahmen des öffentlichen Gesundheitswesens verändern die chemische Zusammensetzung und den Zustand nahegelegener städtischer Bäche. Neue Forschungsergebnisse von Biogeochemikern, Hydrologen und Umweltingenieuren der Universität Pittsburgh deckten bisher übersehene Umweltauswirkungen einer gängigen Wasseraufbereitungsmethode auf: die Zugabe von Orthophosphat zu Trinkwassersystemen, um die Korrosion von Bleirohren zu verhindern. Die in PLOS Water veröffentlichte Studie zeigt, dass das bei der Trinkwasseraufbereitung verwendete Phosphat in städtische Bäche gelangen, deren chemische Zusammensetzung verändern und möglicherweise die Eutrophierung beschleunigen kann – den Prozess, bei dem solche Nährstoffe zu übermäßigem Algen- und Pflanzenwachstum führen.
Solche Bleirohrnetze sind im gesamten Nordosten, der Region der Großen Seen und im Mittleren Westen weit verbreitet – das bedeutet, dass bis zu 20 Millionen Amerikaner und die ihnen nahegelegenen Bäche mit ähnlichen Problemen konfrontiert sein könnten.
In Zusammenarbeit mit den örtlichen Wasserbehörden untersuchten die Wissenschaftler fünf städtische Fließgewässer, um die Auswirkungen einer Orthophosphat-basierten Korrosionsschutzbehandlung auf die Gewässerchemie vor und nach der Behandlung zu analysieren. Ihre Ergebnisse zeigen statistisch signifikante Anstiege der Phosphor- und Metallkonzentrationen im Bachwasser nach der Behandlung. Dies deutet darauf hin, dass die unterirdische Infrastruktur kein geschlossenes System darstellt. Die Phosphorkonzentrationen in den städtischen Fließgewässern stiegen nach der Orthophosphat-Zugabe um über 600 %, während Spurenmetalle wie Kupfer, Eisen und Mangan ebenfalls um fast 3.500 % zunahmen. Dies lässt auf einen gemeinsamen Transport von Korrosionsprodukten schließen.
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PLOS Water et al
„Wir waren überrascht, wie deutlich sich die Auswirkungen der Trinkwasseraufbereitung auf die Gewässerchemie zeigten. Dieser Befund legt nahe, dass unsere unterirdische Infrastruktur nicht so stark von der Umwelt abgeschottet ist, wie wir oft annehmen“, sagte Erstautorin Dr. Anusha Balangoda , Assistenzprofessorin für Geologie und Umweltwissenschaften an der Kenneth P. Dietrich School of Arts & Sciences. „Unsere Studie ist die erste, die die Chemie städtischer Fließgewässer und den Einfluss von Trinkwasserzusätzen untersucht.“
„Wir müssen die Bevölkerung unbedingt vor Blei im Trinkwasser schützen“, sagte Mitautorin Dr. Emily Elliott , Mitbegründerin und Vorsitzende des Pittsburgh Water Collaboratory sowie Professorin für Geologie und Umweltwissenschaften. „Wir müssen aber auch verstehen, wie sich diese Aufbereitungsmaßnahmen auf unsere Flüsse und Ökosysteme auswirken.“ Elliott arbeitete mit den Mitautoren Sarah-Jane-Haig, außerordentliche Professorin, und Isaiah Spencer-Williams, Doktorand, beide ebenfalls im Bereich Bau- und Umweltingenieurwesen, zusammen. Ihre Studie mit dem Titel „Von Rohren zu Bächen: Der verborgene Einfluss von Orthophosphatzusätzen auf städtische Wasserwege“ wurde am 13. November in PLOS Water veröffentlicht .
Öffentliche Gesundheitsnotstände aufgrund korrodierter Bleiwasserleitungen sind nichts Neues – Verunreinigungen sorgten im letzten Jahrzehnt in Flint, Michigan , Washington, D.C. und jüngst im Untersuchungsgebiet von Pittsburgh für Schlagzeilen. Phosphat-Korrosionsinhibitoren werden in Wassersystemen in Nordamerika, Großbritannien und Teilen Europas eingesetzt. Die Forscher stellten fest, dass die potenziellen ökologischen Folgen dieser Dosierung in Trinkwasserleitungen für Bäche, Flüsse und Grundwasser „weitgehend unerforscht sind, insbesondere in den USA“.
Die Studie untersuchte einen bisher wenig beachteten Pfad der Phosphorbelastung: Leckagen aus Trinkwasserleitungen anstelle traditioneller Quellen wie Abwassereinleitungen oder Industrieabflüsse. Die Forscher überwachten fünf oberirdische Abschnitte städtischer Bäche – diese wurden ausgewählt, da die meisten Bäche in Pittsburgh in einem unterirdischen Rohrnetz verlaufen – und sammelten monatlich detaillierte Wasserproben über einen Zeitraum von zwei Jahren (Februar 2019 bis Juni 2020), der die Zeit vor, während und nach der Einführung der Orthophosphatbehandlung umfasste. Zusätzlich führten sie zu drei wichtigen Zeitpunkten Nährstoffzugabeversuche mit Bachwasser und Leitungswasser als Kontrollproben durch, um die ökologischen Auswirkungen auf das Algenwachstum zu untersuchen.
