HCE-Projekt: Einfluss von Haushaltsabwässern auf die Arsenmobilisierung ins Trinkwasser – geochemische und statistische Untersuchungen in Sylhet, Bangladesch (2017 - 2019)
Etwa 25% der Bevölkerung Bangladeschs (rund 40 Millionen Menschen) trinken täglich Grundwasser, das den empfohlenen Grenzwert der WHO (10µg/l) für Arsen teileweise erheblich überscheitet. Die genauen Mechanismen des Arsenmobilisierungsprozesses sind unklar. Ungünstige Bedingungen im Grundwasser führen zur Auflösung der arsenhaltigen Minerale und damit zur Freisetzung des angelagerten Arsens. Es wird angenommen, dass organischer Kohlenstoff den Prozess der Arsenmobilisierung verstärkt, durch die Unterstützung mikrobieller Aktivität, was die Entstehung reduzierender Verhältnisse beeinflussen kann.
Arsenmobilisierung wird überwiegend durch natürliche Prozesse beeinflusst und z.B. die Verwitterung von Torf der natürliche Antrieb der ablaufenden Mobilisierungsprozesse ist. Bei flachen Rohrbrunnen ist allerdings anzunehmen, dass menschliche Aktivität lokal zum Prozess der Arsenmobilisierung beiträgt. Sowohl durch einfache als auch verbesserte Latrinensysteme gelangen Fäkalien in das Grundwasser, wodurch mikrobielle Belastungen sowie Phosphate und moderner organischer Kohlenstoff in Sediment und Grundwasser eingetragen werden. Bisherige Studien zeigen, dass bei Brunnen in unmittelbarer Nähe zu Abwasserabflüssen oder Latrinen eine negative Korrelation zwischen Fäkalmarkern und Arsenbelastung besteht. Diese Arbeiten berücksichtigen allerdings nicht, dass anoxische Bedingungen durch mikrobielle Prozesse hervorgerufen werden, die zeitlich verzögert stattfinden. Dadurch ist anzunehmen, dass die Arsenmobilisierung erst mit einem bestimmten Abstand im Abstrom der Latrinen auftritt. Um die komplexe Beziehung und die ablaufenden geochemischen Prozesse vollständig zu verstehen ist ein Forschungsansatz notwendig, der den zeitlichen und räumlichen Kontext sanitärer Einflussfaktoren wie Latrinentyp, Standort und Nutzungsgrad mitberücksichtigt.
Abb 1: Oberflächengewässer sind aufgrund von häuslichen Abwässern häufig eutrophiert und speisen das Grundwasser mit Organik und Phosphat.
Abb 2: Fast jede Familie hat einen eigenen einfachen Pumpbrunnen. Häufig ist die technische Ausstattung mangelhaft und es können vertikale Eintritte von Abwässern in das Grundwasser stattfinden – beispielsweise bei defekten Bodenplatten wie hier.
Zusätzlich negative Auswirkungen auf Trinkwasserqualität und Arsenmobilisierung haben möglicherweise übliche soziokulturelle Praktiken im ländlichen Bangladesch, wie die unangemessene Entsorgung von Abwässern, zu geringe Abstände zwischen Latrinen und Brunnen oder schlecht gewartete sanitäre Infrastruktur. Während die Akzeptanz der bangladeschischen Bevölkerung bezüglich der möglichen Methoden zur Arsenbeseitigung bereits umfangreich untersucht wurde, liegen bisher nur wenige Studien zur Wahrnehmung und Motivation der ländlichen Bevölkerung hinsichtlich ihres sanitären Verhaltens vor.
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Abb 3 und 4: In der Regel sind die Pumpbrunnen direkt neben den einfachen Latrinen, durch welche die Abwässer ungeklärt in das Grundwasser gelangen. Der Brunnen auf dem linken Bild befindet sich an der linken Außenwand der Latrine auf dem rechten Foto und somit kaum einen Meter von dem Abwassereintrag entfernt.
Ziel der Studie in Zusammenhang mit der Universität Heidelberg war es herauszufinden, wie das komplexe Zusammenspiel soziokultureller und sanitärer Faktoren die hydrogeochemischen Prozesse beeinflusst, die zur Arsenbelastung des Trinkwassers führen. Das Projekt wurde im Rahmen einer Anschubfinanzierung vom Heidelberg Center for the Environment (HCE) finanziet. Im Rahmen unseres Forschungsvorhabens wurde der Einfluss sanitärer Faktoren auf die Arsenmobilisierung quantitativ erfasst werden unter Berücksichtigung soziokultureller Aspekte sanitärer Praxis. Langfristig sollte das zur Entwicklung von Alternativen beitragen, um die Arsenbelastung des Grundwassers effizienter zu reduzieren und um politische Leitfäden für verbesserte sanitäre Strukturen zu entwerfen. Dieses Pilotprojekt in Bangladesch soll eine methodische Grundlage bilden, die für andere Regionen mit vergleichbaren Wasserproblemen angepasst angewendet werden kann. Sylhet gehört zu den am stärksten arsenbelasteten Regionen Bangladeschs. 38% der Einwohner nutzen Grundwasser, das den WHO-Grenzwert von 10 µg/l überschreitet und 25% sind Arsenkonzentrationen oberhalb des bangladeschischen Grenzwertes von 50 µg/l ausgesetzt (BBS & UNICEF 2015).
Abb 5: Ergebnisse der 250 beprobten Brunnen in Sylhet 2017. Die Arsengehalte schwanken regional sehr deutlich.
Im Frühjahr 2017 wurde eine Umfrage durchgeführt, um Informationen über die Brunnennutzung von 250 Haushalten innerhalb des Studienbereichs zu sammeln. Dabei wurden die Brunnen nummeriert und Wasserproben entnommen. Die Laboranalysen wurden von der Universität Heidelberg durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen weit streuende Arsenkonzentrationen von unterhalb der Detektionsgrenze bis zu mehr als 400 µg/l. 68% der beprobten Brunnen überschritten den WHO Grenzwert von 10 µg/l und 35% lagen oberhalb des bangladeschischen Grenzwerts von 50 µg/l. Die vollständige Messung aller geochemischen Parameter ist inszwischen abgeschlossen. Es zeigte sich, dass... hier fehlen noch die Ergebnisse.
https://www.hce.uni-heidelberg.de/forschung/Arsen.html