Studie: Glyphosat in Gewässern

Ein Forscherteam der Universität Tübingen hat herausgefunden, dass der größte Teil des Glyphosats, das in europäische Flüsse gelangt, wahrscheinlich nicht, wie bisher angenommen, von Herbiziden stammt, sondern durch Zusätze in Waschmitteln verursacht wird. Für die Studie haben Professorin Carolin Huhn vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie und Kollegen vom Geo- und Umweltzentrum eine große Meta-Analyse von Daten europäischer und US-amerikanischer Wasserschutzbehörden durchgeführt. Die Studie wurde jetzt in der Zeitschrift Water Research veröffentlicht.

Bislang galt der Einsatz von Glyphosat als Herbizid in der Landwirtschaft als Hauptgrund für seine Präsenz in Gewässern weltweit. Die europäischen Reduktionsmaßnahmen haben jedoch nicht zu einer spürbaren Verringerung in der Umwelt geführt. Die Studie von Professor Huhn legt nahe, dass eine andere Quelle jahrzehntelang übersehen wurde. Die Hypothese ist, dass bestimmte Aminopolyphosphonate, die zum Beispiel in Waschmitteln verwendet werden, im Klärschlamm von Kläranlagen in Glyphosat umgewandelt werden.

Eine Fülle von Messdaten

Um den Weg von Glyphosat in die Flüsse nachzuvollziehen, analysierte die Arbeitsgruppe am Institut für Physikalische und Theoretische Chemie zusammen mit Kollegen aus dem Fachbereich Geowissenschaften lange Zeitreihen von Glyphosatkonzentrationen in Flüssen, die vor allem von den für den Gewässerschutz zuständigen Behörden in Deutschland, Frankreich, Italien, Schweden, Luxemburg, dem Vereinigten Königreich, den Niederlanden und den USA gesammelt wurden. Einige der Datensätze reichten bis ins Jahr 1997 zurück. Die Forscher bezogen Daten von etwa hundert Standorten in ihre Studie ein.

Ausgangspunkt für die Studie war die Beobachtung, dass die Glyphosatkonzentrationen in europäischen Flüssen eine starke Saisonabhängigkeit mit hohen Konzentrationen im Sommer und niedrigen Konzentrationen im Winter aufweisen. Da die Landwirtschaft jedoch die wichtigste Quelle ist, ist mit erhöhten Konzentrationen während der Hauptanwendungsphasen im Frühjahr und Herbst sowie mit erhöhten Konzentrationen nach Regenereignissen zu rechnen. Glyphosat wird eingesetzt, um unerwünschten Pflanzenwuchs in der Landwirtschaft, aber auch in Wohngebieten und in Gleisbetten zu verhindern. "Im Boden und im Wasser wird Glyphosat zum Teil in Aminomethylphosphonsäure, kurz AMPA, umgewandelt. Beide Stoffe können durch Niederschläge mobilisiert werden und in die Flüsse gelangen", sagt Huhn, der auch Sprecher der Plattform Umweltsysteme im Rahmen der Exzellenzstrategie der Universität Tübingen ist. Dieses jahreszeitliche Profil kennt man von Stoffen, die aus Kläranlagen in die Oberflächengewässer gelangen, zum Beispiel von Arzneimitteln und Haushaltschemikalien. Berechnet man die Menge an Glyphosat, die pro Tag in einem Fluss transportiert wird, so ergibt sich aus den Daten ein relativ konstanter Eintrag. Die aus landwirtschaftlichen Quellen erwarteten Konzentrationsspitzen wurden nur an sehr wenigen, ausschließlich landwirtschaftlichen Messstellen in Europa beobachtet. Darüber hinaus ist das Eintragsmuster anderer Herbizide dem von Glyphosat nahezu entgegengesetzt.

Die Studie, die in Zusammenarbeit mit den Tübinger Geowissenschaftlern Dr. Marc Schwientek, Dr. Hermann Rügner, Professor Stefan Haderlein und den Chemie-Doktorandinnen Sarah Bieger und Lisa Engelbart durchgeführt wurde, zeigt daher, dass die Hauptquelle für Glyphosat und AMPA in Flüssen aus Abwässern von Kläranlagen stammen muss. "Eine Übersicht über die Literaturdaten zeigt, dass Glyphosat in allen untersuchten Kläranlagen in Europa vorkommt, und seine Konzentration war das ganze Jahr über bemerkenswert konstant", sagt Huhn.

Eine Quelle aus Haushalten?

"Die detaillierte Analyse der Millionen von Einzelwerten zeigt uns, dass kommunale Abwässer eine Rolle spielen. Und einige Ergebnisse der Studie zeigen uns auch, dass wir eine Quelle für Glyphosat in der Nähe der Haushalte lokalisieren müssen", sagt Huhn. Die Forscher gehen davon aus, dass es einen dominanten Eintrag unabhängig von der Anwendung von Herbiziden geben muss; anders ließen sich die Konzentrationsmuster nicht erklären.

"Alles, was wir an den Daten nicht erklären können, verschwindet jedoch, wenn wir davon ausgehen, dass wir es nicht mit Glyphosat zu tun haben, das zuvor als Herbizid verwendet wurde, sondern mit Glyphosat, das sich aus einer größeren Substanz gebildet hat", sagt der analytische Chemiker Huhn. Die Forscher stellten eine Liste von Kriterien aus ihren Daten zusammen und identifizierten eine Substanz, die chemisch mit Glyphosat verwandt ist und alle Fragen aus der Meta-Analyse beantworten würde. Ihre Hypothese lautet, dass es sich bei Glyphosat um ein Umwandlungsprodukt von Aminopolyphosphonaten handelt, die in Europa in großem Umfang und vor allem in Waschmitteln verwendet werden.

Erste Labortests sind inzwischen abgeschlossen und bestätigen die Hypothese der Glyphosatbildung in Kläranlagen aus diesem Waschmittelzusatz. Es gibt aber auch eine gute Nachricht: "Wir sehen keine Glyphosatbildung, wenn wir die Bedingungen direkt in der Waschmaschine simulieren".

Die Ergebnisse könnten erklären, warum es nicht möglich war und sein wird, die Glyphosatbelastung der Flüsse in Europa durch Herbizidreduktionsstrategien zu verringern, fasst Huhn zusammen. Die neue Glyphosatquelle muss in unabhängigen Studien überprüft werden. Die Behörden müssen sicherlich darüber diskutieren, wie die Überwachung der Oberflächengewässer fortgesetzt werden kann und wie die Aminopolyphosphonate möglicherweise reguliert oder die Eliminationsraten in der Abwasserbehandlung verbessert werden können. "Wir sind uns bewusst, dass unsere Ergebnisse weitreichende Auswirkungen haben können, auch für die Industrie und die politischen Entscheidungsträger, aber auch für die Frage, wie die Überwachung von Oberflächengewässern verbessert werden kann.

Die Situation in den USA unterscheidet sich von der in der EU; die Konzentrationsmuster von Glyphosat in US-Flusswasser folgen eng denen anderer Herbizide, was auf einen dominierenden landwirtschaftlichen Eintrag hinweist. Im Gegensatz zu Europa werden Aminopolyphosphonate in den USA kaum in Waschmitteln verwendet.