Hohes Arsenrisiko im chinesischen Grundwasser
Ein neues Modell zur Vorhersage des Risikos einer Grundwasserverunreinigung wird den betroffenen Verbrauchern in erheblichem Umfang Zeit und Geld sparen und gleichzeitig Probleme mit der Trinkwasserqualität hervorheben. Dieses Modell wird derzeit in China implementiert, um die Verbreitung von Grundwasserverunreinigung mit Arsen zu ermitteln.
„Arsenvergiftungen aufgrund von verunreinigtem Trinkwasser ist ein großes Gesundheitsproblem in allen Teilen der Welt", erklärte Dr. Luis Rodriguez-Lado, ein Forscher des Teams, das das Modell konzipiert hat.
Fälle von chronischen Arsenvergiftungen sind besonders bekannt in südostasiatischen Ländern wie Bangladesch. Und seit den 1990er Jahren gibt es weitere Berichte über Arsen im Grundwasser in Regionen wie Mitteleuropa, Südamerika, in der Mongolei und in Teilen der Vereinigten Staaten, wo das Grundwasser ebenfalls mit dieser Chemikalie kontaminiert ist.
In China, wo das Team von Rodriguez-Lado vor allem forschte, wurde Arsen zum ersten Mal in den späten 1970er Jahren in kontaminiertem Grundwasser festgestellt. Dies geschah in einem Gebiet von China, in dem die Bevölkerung was Trinkwasser betrifft in größtem Maße auf grundwasserführende Gesteinsschichten angewiesen ist. In diesen Schichten können Ablagerungen aus Vulkangestein und anderen Quellen mit einem natürlichen Gehalt an Arsen in einer Form vorkommen, die für beim Verbrauch schädlich ist.
Der Kontakt mit Arsen über einen längeren Zeitraum ist mit einem erheblichen Gesundheitsrisiko verbunden. Eine Hyperpigmentierung der Haut, Erkrankungen der Leber und Nieren sowie verschiedene Arten von Krebs können erwiesenermaßen auftreten.
1994, als die chinesische Bevölkerung weiterhin über diese Symptome berichtete, erklärte die chinesische Regierung Arsenvergiftungen zu einer endemischen Erkrankung und gründete ein Expertengremium zur Beurteilung der Lage. Das chinesische Gesundheitsministerium führte daraufhin eine groß angelegte Kampagne zur Untersuchung von einzelnen ausgewählten Trinkwasserquellen durch. Dieses „Chinese National Survey Program" dauerte von 2001 bis 2005 und untersuchte etwa 445.000 Quellen auf Arsen in etwa 12 % der chinesischen Bezirke. Die Untersuchung von Trinkwasserquellen wurde seitdem fortgeführt und kostete die Regierung bereits mehrere Millionen Euro. Wegen der enormen Größe des Landes könnte die Untersuchung der restlichen Gebiete noch Jahrzehnte dauern.
Vor diesem Hintergrund und der damit verbundenen Herausforderungen begannen Rodriguez-Lado und sein Team mit Überlegungen zur Schaffung eines prädikativen Instruments zur Vermeidung von Grundwasserverunreinigung.
Ihre Idee wurde unter anderem von einer von der Weltbank 2005 veröffentlichten Karte mit bekannten Arsenverunreinigungen untermauert. „Viele Gebiete auf dieser Karte waren leer", erklärte Rodriguez-Lado. „Unser Ansatz geht davon aus, dass es anstatt neuen unerwarteten Fällen von Arsenverunreinigungen hilfreich wäre, ein Modell zu entwickeln, das Regionen mit möglicher Verunreinigung vorhersagen kann."
Das Ziel seines Teams zur Konzeption eines Vorhersagemodells wurde aufgestellt, während immer mehr Erdbeobachtungen bezüglich u. a. Feuchtigkeit, Salzgehalt im Boden und topografische Informationen zur Verfügung stehen. Da diese Daten Hinweise auf Arsenkontaminierungen liefern können, war das Team in der Lage, Prognosen über die Verunreinigung mit Arsen auch für Gebiete aufzustellen, die sie selbst nicht besucht haben.
Ihr Modell vereinte diese Informationen aus Erdbeobachtungen mit Daten des Chinese National Survey Program. Mithilfe von Bevölkerungsdaten und dem von der Weltgesundheitsorganisation aufgestellten Schwellenwert für Arsenkonzentration (10 µg pro Liter), der bis vor kurzem auch dem chinesischen Standard entsprach, teilten sie Gebiete in China in solche mit niedrigem und solche mit hohem Risiko ein.
Die Forscher weisen darauf hin, dass es noch eine gewisse Uneinigkeit gibt, was die Risikowerte für Arsen betrifft.
„Wir wissen, dass sich die Auswirkungen umso schneller bemerkbar machen, je höher die Arsenkonzentration ist", sagte Rodriguez-Lado. „Andererseits sind die Auswirkungen sehr von Faktoren wie Alter, Familienstand und allgemeinem Gesundheitszustand abhängig."
Ihre Ergebnisse führten zu dem Schluss, dass schätzungsweise 19.580.000 Chinesen in Gebieten mit hohem Risiko leben, darunter vor allem in den Provinzen Xinjiang, Inner Mongolia, Henan, Shandong und Jiangsu.
Besonders wichtig ist, dass das Modell Gebiete mit bekanntem hohem Risiko sowie neue Gebiete wie die Provinzen in der nordchinesischen Ebene und der Mitte der Provinz Sichuan ausweist. „An diesen Orten", so Rodriguez-Lado, „entspricht das Arsenrisiko auch einer hohen Bevölkerungsdichte. Daher sollte das Grundwasser in diesen Gebieten möglichst bald auf Arsen getestet werden."
Dieses Modell ist nicht nur auf die Verwendung in China beschränkt. „Es könnte sich auch für andere Teile der Welt eignen", setzte er fort, und nannte Trockengebiete wie den Südwesten der Vereinigten Staaten, in denen hohe Konzentrationen von Arsen festgestellt wurden. Das Modell ist auch nicht auf Arsen begrenzt. „Unserer Meinung nach ist das prädiktive Modell ein viel versprechendes Verfahren für die Aufstellung von Risikokarten für jeden beliebigen Schadstoff.
Die Autoren betonen, dass ihr Ansatz, obwohl er gegenüber herkömmlichen Methoden zur Untersuchung von Grundwasser mehrere Vorteile hat, kein Ersatz für diese ist. „Die Variabilität von Arsenkonzentrationen ist bei kurzen Entfernungen sehr hoch, und unser Vorhersagemodell hat eine begrenzte räumliche Auflösung von einem Quadratkilometer. Das bedeutet, dass die von den chinesischen Behörden eingeführten Testmethoden auf lokaler Ebene nach wie vor notwendig sind."
Rodriguez-Lado und seine Kollegen hoffen, dass ihre Arbeit in China zur Unterstützung der gegenwärtigen Überwachung von Trinkwasserquellen verwendet werden kann, und die Behörden auf Gebiete mit besonders hohem Risiko hinweist.
„Auf globaler Ebene", so Rodriguez-Lado, „hoffen wir, dass unsere Arbeit dazu beiträgt, dass die Wichtigkeit des Themas Trinkwasserqualität betont wird, und dass diese Art von Studie dazu beitragen kann, dass Bestimmungen zum Schutz von Trinkwasser eingeführt werden, die der Gesundheit von Millionen von Menschen – vor allem in Entwicklungsländern – dienen."
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