Wirkung Sulfat

Sulfat ist ein Anion, das aus Schwefel- und Sauerstoffatomen besteht. Es kommt in der Natur in Form von Mineralen vor.

Das mit Abstand häufigste Sulfatmineral ist Kalziumsulfat, das als Gips bekannt ist. Gips entsteht beziehungsweise entstand durch Kristallisation von mit Kalziumsulfat übersättigtem Meerwasser.

Meist befinden sich Gipsvorkommen tief im Untergrund Nord- und Mitteldeutschlands, weshalb tiefe Grundwässer in entsprechenden geologischen Horizonten (zum Beispiel Zechstein, Muschelkalk, Keuper) gelöstes Sulfat enthalten. Teilweise reichen die Gipsbildungen aber auch bis an die Erdoberfläche und werden dort in Steinbrüchen abgebaut. Der Salzstock von Sperenberg in der Nähe der Stadt Zossen ist ein solcher "Gipshut" und der einzige in Brandenburg. Die natürliche Ablaugung des Gipses durch Zutritt von Wasser führt dann zur Sulfatanreicherung im Grundwasser.

Aber auch in Gebieten mit oberflächennah ausgebildeten Sulfiden kann infolge stark schwankender natürlicher Grundwasserstände das Mineral verwittern und durch Oxidation des Schwefels Sulfat entstehen.

Die vorbergbauliche, natürliche Belastung in Fließgewässern der Lausitz lag nach Angaben des Landesamtes für Umwelt in 90 Prozent der Fälle unter 125 Milligramm Sulfat pro Liter.

Auch durch menschliche Tätigkeiten gelangt Sulfat in das Grund- und Oberflächenwasser.

1. Eine solche anthropogene Ursache stellt zum Beispiel eine unversiegelte Bauschuttdeponie dar, aus der im Laufe der Zeit die gipshaltigen Bestandteile gelöst und ausgespült werden können.
2. Weiterhin können bei einem anthropogenen Eintrag von Nitrat in das Grundwasser denitrifizierende Prozesse zur Bildung von Sulfat aus geogen (also natürlich im Untergrund) vorhandenem Pyrit führen.
3. Im Lausitzer Revier führt die Oxidation von Sulfiden (das sind natürlicherweise im Boden vorkommende Eisen-Schwefel- Mineralien wie Pyrit und Markasit) infolge der mit dem Braunkohlenbergbau verbundenen Grundwasserabsenkung zu einer Zunahme des gelösten Sulfats im Grundwasser und im verbundenen Oberflächenwasser, wenn das Grundwasser wieder ansteigt.

Sulfat gilt als ungiftig, kann jedoch bei sehr hohen Konzentrationen abführend wirken. B. Koletzko und H. Pzyrembel haben 2012 für die Ernährungskommission der Deutschen Gesellschaft für Kinder- und Jugendmedizin Fragen des Bayerischen Landesamtes für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit zur Toxizität von Sulfaten wie folgt beantwortet:

"Sowohl Erwachsene als auch Säuglinge bekommen bei zu hohen Sulfatgehalten des Wassers osmotische Durchfälle. Erwachsene bei weit über 1200 Milligramm pro Liter, Säuglinge bereits bei über 500 Milligramm pro Liter oder über 66 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht und Tag."

Erhöhte Sulfatkonzentrationen besitzen nur einen geringfügigen Einfluss auf die Umwelt. Untersuchungen des Landesamtes für Umwelt ergaben, dass im untersuchten Wertebereich, das heißt zwischen 50 und 350 Milligramm pro Liter bislang keine signifikanten Einflüsse von Sulfat auf die untersuchten biologischen Qualitätskomponenten im Fließgewässer vorliegen. Problematisch könnte Sulfat bei sehr hohen Konzentrationen (größer als 1.000 Milligramm pro Liter) durch erhöhte osmotische Belastung auf benthische (das heißt im oder auf dem Sediment lebende) Wirbellose, Fische und auch auf Diatomeen (Kieselalgen) wirken.

In Brandenburg wird Rohwasser für die Trinkwasserversorgung aus dem Grundwasser, teilweise mit Anteilen von Uferfiltrat (oder mittels Grundwasseranreicherung auf Basis einer direkten Versickerung von Oberflächenwasser in der Nähe der Grundwasserfassung) gewonnen. Somit kann gelöstes Sulfat über den Grundwasser- und den Oberflächenwasserpfad in das Rohwasser des Wasserwerkes gelangen.

In den Wasserwerken wird das gewonnene Rohwasser in der Regel zu Trinkwasser aufbereitet. Bei den Brandenburger Grundwässern ist in den meisten Fällen eine Enteisenung, eine Entmanganung beziehungsweise Entsäuerung erforderlich. Dies erfolgt überwiegend ohne Einsatz von Chemikalien durch Belüftung und Filtration. Technische Sulfatminderungsverfahren gehören nicht zum Aufbereitungsstandard eines Wasserwerkes.

1. Die einfachste Möglichkeit der Sulfatminderung ist die Zumischung von sulfatarmem Wasser anderer Herkunft.
2. Daneben gibt es Aufbereitungsverfahren wie das Ionenaustauschverfahren (zum Beispiel CARIX Verfahren), bei denen im Anionenaustauscher zum Beispiel Sulfat- gegen Hydrogencarbonat-Ionen ausgetauscht werden.
3. Ein anderes Verfahren ist die Nanofiltration. Dabei wird das salzhaltige Wasser durch eine semipermeable Membran gepresst und dabei in ein salzarmes Reinwasser sowie in ein stark salzhaltiges Abprodukt aufgetrennt.

1. Nach der aktuell gültigen Oberflächengewässerverordnung sind bei der Bewertung der biologischen Qualitätskomponenten auch allgemeine physikalisch-chemische Qualitätskomponenten wie Sulfat unterstützend heranzuziehen. Es gilt ein Orientierungswert für Sulfat von 200 Milligramm pro Liter. Ein gesetzlicher Grenzwert für Oberflächengewässer existiert nicht.
2. In der Trinkwasserverordnung ist ein Grenzwert für Sulfat im Reinwasser von 250 Milligramm pro Liter (TrinkwV 2001) geregelt. Der Betreiber einer Wasserversorgungsanlage hat die Einhaltung dieses Grenzwertes oder einer zugelassenen Abweichung vom Grenzwert sicherzustellen.
3. Bezugnehmend auf die Vorgaben der Trinkwasserverordnung wurde der Grundwassergrenzwert für Sulfat angepasst. Die Grundwasserverordnung gibt einen Grenzwert für Sulfat im Grundwasser von 250 Milligramm pro Liter vor.

Eine Nichteinhaltung des Grenzwertes ist durch den Betreiber der Wasserversorgungsanlage unverzüglich dem Gesundheitsamt anzuzeigen.

Wird dem Gesundheitsamt bekannt, dass der in der Trinkwasserverordnung festgelegte Sulfatgrenzwert nicht eingehalten wird, hat es unverzüglich zu entscheiden, ob dadurch die Gesundheit der betroffenen Verbraucher gefährdet ist und ob die betroffene Wasserversorgungsanlage bis auf Weiteres weiterbetrieben werden kann.

Das Gesundheitsamt informiert den Wasserversorger über seine Entscheidung und ordnet Maßnahmen zur Wiederherstellung der Qualität des Trinkwassers an. Das Gesundheitsamt kann nach Prüfung im Einzelfall von der Anordnung von Maßnahmen absehen, wenn eine Schädigung der menschlichen Gesundheit nicht zu besorgen ist und Auswirkungen auf die eingesetzten Materialien nicht zu erwarten sind.

Das Gesundheitsamt legt dann fest, bis zu welchem Wert und für welchen Zeitraum die Nichteinhaltung geduldet wird. Als Orientierung wurde vom Umweltbundesamt ein Maßnahmenhöchstwert in Höhe von 500 Milligramm pro Liter genannt, bis zu dem keine Gesundheitsgefährdung für einen Zeitraum von 10 Jahren zu besorgen ist. Aufgrund der sensorischen Wahrnehmbarkeit und der korrosiven Eigenschaften bei hohen Konzentrationen kann die Notwendigkeit bestehen, in bestimmten Fällen auch einen Wert deutlich unter 500 Milligramm pro Liter festzulegen. Da eine dauerhafte Duldung nicht vorgesehen ist, besteht die Verpflichtung zur Wiederherstellung der geforderten Trinkwasserqualität und zur Absenkung der Sulfatkonzentration, wie dies nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik mit vertretbarem Aufwand unter Berücksichtigung von Einzelfällen möglich ist.

Im Bewirtschaftungserlass Sulfat wurde zur Sicherung der öffentlichen Trinkwasserversorgung ein Immissionsrichtwert von 280 Milligramm Sulfat pro Liter in der Spree am Pegel Neubrück festgelegt, welcher an 328 Tagen im Jahr eingehalten werden muss. Die aktuelle Sulfatkonzentration sowie die Anzahl der Überschreitungen des Immissionsrichtwertes werden vom Landesamt für Umwelt veröffentlicht. Im Falle einer häufigeren Überschreitung des Zielwertes (über 37 Tage im Jahr) sind in Federführung des Landesamtes für Bergbau, Geologie und Rohstoffe (LBGR) die erforderlichen, geeigneten und angemessenen Maßnahmen zu prüfen.

Das Landesamt für Bergbau, Geologie und Rohstoffe (LBGR) hat im Jahr 2020 auf Basis des Bewirtschaftungserlasses Sulfat eine Gefährdungsabschätzung für das Wasserwerk Briesen veröffentlicht. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass bei dem derzeitigen Verbrauch keine signifikante Gefährdung besteht. Perspektivisch könnte unter bestimmten Bedingungen die Wasserversorgung beeinträchtigt werden. Dazu zählen klimatische Veränderungen mit einer geringeren Grundwasserneubildung sowie auch der steigende Wasserbedarf in der Region.

Die Ergebnisse sind im Abschlussbericht zur Gefährdungsbeurteilung für das Wasserwerk Briesen des LBGR veröffentlicht.