Kohlenwasserstoffe

• Benzo-(a)-Pyren    0,00001 mg/l
• PAK                        0,0001 mg/l; Summe der nachgewiesenen und mengenmäßig bestimmten Stoffe: Benzo-(b)-Fluoranthen; Benzo-(k)-Fluoranthen; Benzo-(ghi)-Perylen; Indeno-(1,2,3-cd)-Pyren

Zu den PAK gehören mehrere hundert Verbindungen, deren Grundkörper aus zwei oder mehr Benzolringen besteht.  Ein Teil von ihnen wirkt krebserregend.  Auf einen Vorschlag von Borneff und Kunte (Arch.Hyg. und Bakt. (153) 1969) zurückgehend, wird zur Bewertung eines Wassers auf Verbindungen untersucht, die relativ leicht nachweisbar sind und von denen mindestens vier Cancerogene sind.  Es sind dies:

• Benzo-(a)-Pyren
• Benzo-(b)-Fluoranthen
• Benzo-(k)-Fluoranthen
• Benzo-(ghi)-Perylen
• Indeno-(1,2,3-cd)-Pyren

PAK sind ubiquitär vorhanden, im Grundwasser sind Gehalte von 1 bis 10 ng/l üblich, die aus der Luft als Staub und aus Abgasen in das Wasser gelangen und vor allem bei der unvollständigen Verbrennung organischen Materials entstanden sind.  Aus Oberflächenwasser sind Gehalte über 50 pg/l bekannt, die durch Abwassereinleitungen verursacht sind.  Im Abwasser selbst sind Konzentrationen bis über 1 mg/l gemessen worden.

PAK entstehen durch unvollständige Verbrennungsprozesse verschiedenster Art. Sie kommen z.B. in Zigarettenrauch, gegrillten Nahrungsmitteln und in gebrauchten Schmierölen vor.

Die Hauptquellen der PAK-Belastung des Menschen stellen Außen- und Innenraum-Luftbelastungen sowie die Nahrung dar.

Bei der Wasseraufbereitung werden PAK vor allem durch Adsorption an Aktivkohle entfernt, die Bodenpassage eliminiert die einzelnen Verbindungen nur zum Teil..

Wenn Kohlenwasserstoffe, z. B. Erdöl, mit Halogenen, z. B. Chlor, umgesetzt werden, entstehen halogenierte Kohlenwasserstoffe, z. B. Chlorkohlenwasserstoffe (CKW). Liegt deren Siedepunkt unter 150 °C, spricht man von leichtflüchtigen Chlorkohlenwasserstoffen. Auf diese Stoffgruppe bezieht sich obiger Parameter der TrinkwV. Zu untersuchen ist dabei auf folgende Einzelstoffe:  

- 1,1,1-Trichlorethan
- Trichlorethen
- Tetrachlorethen
- Dichlormethan
- Dichlorethen
- Tetrachlormethan

Der Grenzwert ist für Tetrachlormethan 0,003 mg/l, für die Summe aller Einzelstoffe 0,01 mg/l. Damit wurde dieser Grenzwert gegenüber der alten TrinkwV (0,025 mg/l) wesentlich verschärft; er ist ab 1. Januar 1992 verbindlich. Für Tetrachlormethan gibt es deutliche Hinweise auf ein krebserregendes Potential. Für die anderen Stoffe kann dies entweder nicht sicher ausgeschlossen werden bzw. es sind andere toxische Wirkungen vorhanden.

Die organischen Chlorverbindungen werden umfangreich produziert, allein in der Bundesrepublik jährlich mehrere hunderttausend Tonnen, und vorrangig als Lösungsmittel, z. B. in chemischen Reinigungen und zur Metallentfettung, verwendet. Der größte Teil gelangt dabei in die Atmosphäre, weshalb diese Stoffe in Spuren indessen ubiquitär verbreitet sind. Der Eintrag in das Grund- und Oberflächenwasser erfolgt vorrangig über Abwassereinleitungen (AOX-Gehalt), belastete Niederschläge, Deponiesickerwässer, unsachgemäßen Umgang mit diesen Stoffen und aus Altlasten. Auch undichte und sogar dichte (Diffusion) Abwasserkanäle können dazu beitragen.

Eine Eliminierung der organischen Chlorverbindungen bei der Trinkwasseraufbereitung ist durch Belüftung des Wassers (Strippen) in gewissem Umfang und durch Adsorption an Aktivkohle möglich. Bei Schadensfällen im Boden wird auch das Bodenluft-Absaugverfahren eingesetzt.

Zu den organischen Chlorverbindungen gehören auch die Trihalogenmethane, die vor allem bei der Chlorung des Trinkwassers entstehen können und zu den Haloformen zählen.

Abbau des Chlorkohlenwasserstoffs Tetrachlorethen. Der Abbau kann biologisch aber auch katalytisch erfolgen.

Trihalogenmethane (THM)

Grenzwert:   0,05 mg/l   Anlage 2, Teil2, lfd. Nr. 11

Anmerkung:   Summe der am Zapfhahn des Verbrauchers nachgewiesenen und mengenmäßig bestimmten Reaktionsprodukte, die bei der Desinfektion oder Oxidation des Wassers entstehen: Trichlormethan (Chloroform), Bromdichlormethan, Dibromchlormethan und Tribrommethan (Bromoform); eine Untersuchung im Versorgungsnetz ist nicht erforderlich, wenn am Ausgang des Wasserwerks der Wert von 0,01 mg/l nicht überschritten wird

•        Trichlormethan              CHCl₃
•        Bromdichlormethan      CHBrCl₂
•        Dibromchlormethan     CHBr₂Cl
•        Tribrommethan             CHBr₃

Vorkommen im Trinkwasser

THM entstehen bei der Trinkwasserchlorung als Nebenprodukte. Hauptreaktionspartner für das zugesetzte Chlor sind im Wasser vorhandene Huminstoffe.

Trihalogenmethan ist die allgemeine chemische Bezeichnung für ein dreifach halogeniertes Methan (weiteres Synonym: Haloform). Trihalogenmethane entstehen als letztes Glied einer Kette von Reaktionen der im Wasser gelösten organischen Stoffe mit Chlorgas  Cl₂ oder Hypochlorit.

THM verursachen im Trinkwasser den typischen Badebeckengeruch - sie sind also auch in den Schwimmbecken vorhanden. Sie bilden sich dort durch die Reaktion des freien Chlors mit den organischen Rückständen, die durch die Badegäste in das Badewasser eingebracht werden.

Die THM-Bildung wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst:

• Eine Verminderung der Chlordosis bewirkt eine Verringerung des Restgehaltes an freiem Chlor und eine Verminderung der THM-Bildung.
• In Abhängigkeit von dem Reaktionsvermögen der organischen Substanzen kann sich die THM-Bildung von einzelnen Wässern unter sonst gleichen Bedingungen erheblich unterscheiden. Eine Verminderung der Konzentration an organischen Substanzen (erfasst als DOC oder SAK-254 und u. U. als Oxidierbarkeit) hat eine Abnahme der THM-Bildung zur Folge.
• Die THM-Konzentration nimmt mit der Reaktionszeit zu. Dies bedeutet, dass im Verteilungssystem höhere THM-Gehalte zu erwarten sind als nach Abschluss der Aufbereitung. Die THM-Bildung wird von der Chlorzehrung und der Aufenthaltszeit des Wassers im Verteilungssystem bestimmt.
• Der pH-Wert ist sowohl für die Konzentrationen der einzelnen THM als auch für die Wirksamkeit des Chlors als Desinfektionsmittel von Bedeutung. Mit steigendem pH-Wert wird im Vergleich mit den übrigen Reaktionsprodukten vermehrt Chloroform gebildet, und die Desinfektionswirkung des Chlors nimmt ab, weil zunehmend desinfektionsunwirksame Hypochloritionen vorliegen.
• Höhere Temperaturen begünstigen die Bildung von THM.
• Bromidionen beeinflussen das Produktspektrum der THM, wobei eine höhere Bromidkonzentration zu verstärkter Bildung von bromierten THM führt.
• Enthält das Wasser Amine oder Ammoniumionen, so entstehen bei der Chlorung Chloramine (gebundenes Chlor). Dadurch steht weniger freies Chlor sowohl für die Desinfektion als auch für die Bildung von THM zur Verfügung.
• Eine Chlorzehrung geht auch von weiteren anorganischen Wasserinhaltsstoffen aus, so z. B. von zweiwertigem Eisen- und Manganionen.

Maßnahmen zum Vermindern oder Vermeiden der Trihalogenmethanbildung

Eine erhöhte THM-Bildung wird bei Desinfektion mit Chlor in der Regel dann beobachtet, wenn bei DOC-Konzentrationen über 2 mg/l relativ hohe Chlordosen erforderlich sind, um den nach der Trinkwasserverordnung geforderten Mindestgehalt von 0,1 mg/l sicher einzuhalten. Einen entsprechenden Effekt haben höhere Chlorzusätze, die mit dem Ziel angewendet werden, bei der Wasserverteilung Restgehalte an Chlor möglichst lange aufrechtzuerhalten (Depotwirkung).

Der DOC ist maßgebend für die Chlorzehrung und damit für die Höhe der Chlordosierung. Hohe DOC-Werte bedeuten meist auch hohe Konzentrationen an reaktionsfähigen organischen Substanzen. Maßnahmen, die eine Abnahme der DOC-Konzentration im Wasser bewirken, erlauben eine geringere Chlordosierung und führen damit zu einer verminderten THM-Bildung. Ein weiterer Vorteil ist, dass mit Aufbereitungsmaßnahmen zur DOC-Verminderung in der Regel auch Partikel und Mikroorganismen in erhöhtem Umfang entfernt werden, was die Sicherheit von Desinfektionsmaßnahmen entscheidend verbessert.

Durch Maßnahmen im Verteilungsnetz zur Vermeidung von Aufkeimungen oder Kontaminationen kann auf erhöhte Desinfektionsmittelrestgehalte, deren Wirkung begrenzt ist, verzichtet und die THM-Bildung somit eingeschränkt werden.

Unter bestimmten Voraussetzungen können anstelle der Chlorung alternative Desinfektionsverfahren eingesetzt  bzw. kann auf eine Desinfektion verzichtet werden.   

Gesundheitliche Bedeutung der THM

THM wirken toxisch. Besonders hervorzuheben ist hier das Chloroform CHCl₃, welches sich am häufigsten bildet. Die Bromverbindungen sind zu vernachlässigen, da Brom nur durch die Luft und somit in geringen Konzentrationen in das Wasser eingetragen wird.
Erste Erkenntnisse über die biologische Wirkung von Chloroform liegen bereits aus seiner frühen Zeit als Narkosemittel vor. Hier zeigten sich bereits die wesentlichen Gefahren: akute Todesfälle durch Herzversagen und verzögerte Todesfälle durch Leberschäden.

Eine Gesundheitsgefährdung durch die orale Aufnahme der THM über das Trinkwasser ist bei den dort vorliegenden Konzentrationen nicht zu erwarten. THM selbst wirken in den meisten Tests nicht erbgutverändernd (mutagen).

Die exakte Quantifizierung des toxischen Potentials von THM und anderen Nebenprodukten der Trinkwasserchlorung ist unter den Bedingungen ihres Auftretens in "realem" Trinkwasser kaum möglich.

Daten von Arbeitsplätzen belegen die toxische Wirkung von inhalliertem Chloroform auf die Leber des Menschen bereits bei Konzentrationen in der Atemluft in Höhe von 10 mg/m³ (2 ppm). Die ungefähr doppelte Konzentration wirkt bereits neurotoxisch.