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In der hyporheischen Zone von Flusssedimenten können organische Spurenstoffe zurückgehalten und dann abgebaut werden. Die Forschungsgruppe von Jörg Lewandowski hat nun eine Methode entwickelt, mit der die Rückhalteleistung entlang eines vorgegebenen Fliesspfades im Feld untersucht werden kann. Ausserdem haben die Forschenden den Rückhalt von 18 relevanten organischen Spurenstoffen analysiert. Sie zeigen: Die hohe Stoffwechselleistung findet auf kleinstem Raum statt.
«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.
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.
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