Arsen und Spitzenforschung

Gift! Beim Stichwort Arsen stellt sich diese Assoziation fast automatisch ein. Schließlich arbeiten die Mörder in unzähligen Kriminalromanen mit dem als "Arsenik" bekannten Arsentrioxid. Inzwischen ist Arsen als Mordwaffe ein bisschen aus der Mode gekommen. Stattdessen warnen Umweltexperten vor den Gefahren des Giftes. "Arsenverbindungen sind weltweit zu einem großen ökologischen Problem geworden", sagt der Chemiker Rainer Wennrich vom Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle (UFZ). Besonders belastet sind Bergbauregionen, in denen außer den gesuchten Erzen auch arsenhaltiges Material gefördert wird, das auf Abraumhalden landet. Dort verwandeln Verwitterungsprozesse die Arsenverbindungen in wasserlösliche Formen. Und damit ist für das Gift der Weg in die Flüsse und in das Grundwasser frei. Großflächige Belastungen des Grundwassers können aber auch darauf beruhen, dass arsenhaltige Gesteine und Sedimente ausgelaugt werden. Die Weltgesundheitsorganisation WHO schätzt, dass aus diesem Grund in Bangladesh und im indischen Bundesstaat West Bengalen das Trinkwasser für bis zu siebzig Millionen Menschen verseucht ist. Mancherorts enthält dort das Wasser der Brunnen bis zu ein Milligramm Arsen pro Liter - das ist das Hundertfache des in der EU gültigen Grenzwertes. Allein in Bangladesh leiden mehr als dreißig Millionen Menschen an Arsenvergiftungen. Sie führen häufig zur Schwarzfuß-Krankheit, einem Hautkrebs, der sich meist durch schwarzen oder bläulichen Ausschlag an Beinen und Armen bemerkbar macht. Ähnliche Probleme gibt es in Vietnam, Thailand, Taiwan und Mexiko. Eine Lösung für Bangladesh"Gerade für solche Länder brauchen wir dringend kostengünstige Methoden zur Wasseraufbereitung", sagt Rainer Wennrich. Er und seine Kollegen am UFZ haben ein patentiertes Material entwickelt, das Arsenverbindungen effektiv binden kann. In Tests reinigte das Granulat aus Eisenhydroxid sogar Wasser, das mit einem Milligramm Arsen pro Liter kontaminiert war - und zwar so weit, dass es den EU-Grenzwert von einem hundertstel Milligramm pro Liter erfüllte. "Einige Liter Wasser am Tag kann man damit gut aufbereiten", sagt Rainer Wennrich. Für die Brunnen in Bangladesh könnte das eine Lösung sein. In Deutschland sieht der Experte derzeit kein Problem mit arsenbelastetem Trinkwasser. Zwar gibt es auch hier zu Lande Gebiete mit hohen Arsenkonzentrationen, etwa in Bergbauregionen im Erzgebirge, im Harz und im Schwarzwald. Doch in Deutschland wird aus kontaminierten Gewässern kein Trinkwasser gewonnen. Dennoch suchen die UFZ-Forscher nach Verfahren, mit denen man solche belasteten Standorte sanieren kann. In der 1991 still gelegten Industriellen Absetzanlage Bielatal im östlichen Erzgebirge werden die neuen Methoden erprobt. In Bielatal lagern heute noch mehr als zehn Millionen Kubikmeter arsenhaltiger Schlämme aus der Zinngewinnung. Die Wissenschaftler aus Leipzig untersuchen zum Beispiel, wie sich Umweltbedingungen, pH-Wert und Sauerstoffverhältnisse auf die Beweglichkeit des Arsens auswirken. In einer Testanlage versucht das Team, Bewässerungs- und Belüftungsverhältnisse in den Halden so zu verändern, dass die giftigen Verbindungen an Ort und Stelle bleiben und sich nicht über Bäche und Grundwasser ausbreiten, berichtet Wennrich. Auch Bakterien können helfen, die Beweglichkeit der Gifte zu hemmen. Denn bestimmte Mikroorganismen wandeln bei Sauerstoffmangel Arsen- und Schwefelsalze in schwer lösliche Arsen-Schwefel-Verbindungen um. Andere Bakterien bewirken genau den umgekehrten Effekt: Wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, lösen sie Arsenverbindungen aus Böden und Sedimenten heraus. Äußerst effektiv sind dabei zum Beispiel Vertreter der Gattung Thiobacillus, die sich in kleineren Versuchsanlagen schon bewährt haben. Dabei wird das belastete Erdreich zunächst abgetragen und in großen Wannen mit den Mikroorganismen versetzt. Später kann man das arsenhaltige Wasser abfiltrieren und den entgifteten Boden wieder in die Umwelt bringen. "Das ist zwar noch relativ aufwändig und teuer, aber effektiv", sagt Rainer Wennrich. Pflanzen als GiftschluckerSeine Kollegen haben inzwischen nicht nur Bakterien, sondern auch Pflanzen als potenzielle Altlastensanierer getestet. Die meisten Pflanzen kommen zwar schlecht mit arsenbelasteten Böden zurecht, sie verkümmern oder sterben ab. Manche Arten aber reichern das Gift in ihren Stielen und Blättern an, ohne größeren Schaden zu nehmen, zum Beispiel der Farn Pteris vittata. Solche Pflanzen kann man auf kontaminierten Böden anbauen und später ernten und verbrennen. Die arsenbelastete Asche wird dann als Sondermüll entsorgt. "Es gibt weltweit schon mehrere kleine Versuchsanlagen, die nach diesem Prinzip arbeiten", sagt Rainer Wennrich. Einen Haken hat die Sache allerdings: Pteris vittata und die meisten anderen arsenspeichernden Pflanzen wachsen in den Tropen und Subtropen. Für Sanierungspflanzungen auf europäischen Halden kommen sie kaum in Frage. Das einheimische Landreitgras und die Gemeine Lichtnelke vertragen Arsen zwar recht gut. "Doch die meisten heimischen Arten bilden nicht genug Stängel- und Blattmasse, um große Mengen Arsen anreichern zu können", sagt Wennrich. Daher brauchen diese Gewächse viele Vegetationsperioden, um den Arsengehalt des Bodens deutlich zu reduzieren. Doch Wennrich hofft, dass sich solche Schwierigkeiten lösen lassen: "Zunächst sollten wir darauf setzen, das Arsen im Boden zu fixieren oder im Wasser durch geeignete Methoden anzureichern", sagt er. Zur Nutzung von arsenspeichernden Pflanzen in gemäßigten Klimazonen seien jedoch noch umfangreiche Forschungen erforderlich.UFZ LEIPZIG-HALLE/DAUS Aus der stillgelegten industriellen Absetzanlage in Bielatal im Erzgebirge rinnt ein arsenhaltiger Bach. In der Anlage wurden früher Schlämme aus der Zinngewinnung deponiert.