Verteilung der Nitratkonzentrationen im öffentlichen Trinkwasser in Deutschland und Österreich

Hintergrund

Verschiedene amerikanische Studien fanden Hinweise auf ein erhöhtes Risiko für Darmkrebs und Schilddrüsenerkrankungen 1 sowie für Geburtsschäden - Gaumenspalten und Spina bifida - bei Neugeborenen, deren Mütter Trinkwasser mit Nitratwerten von mehr als 22-24 mg/l (5-6 mg/l NO3-N) während der Schwangerschaft getrunken haben2.

Eine aktuelle Fall-Kontroll-Studie aus Spanien und Italien zeigte, je höher die Aufnahme von Nitrat aus dem Trinkwasser, desto höher das Risiko von Darm- und Rektumkarzinomen, auch bei Werten weit unter dem für Trinkwasser zulässigen Grenzwert.3

Eine andere aktuelle Studie um Dr. Jörg Schullehner von der Universität Aarhus in Dänemark mit ca. 1,7 Millionen Teilnehmern über einen Zeitraum von über 30 Jahren (1978 - 2011)4, fand einen direkten Zusammenhang zwischen dem Risiko an Darmkrebs zu erkranken und dem Nitratgehalt des Trinkwassers: So hatten die Teilnehmer, die über den gesamten Zeitraum der Studie mehr als 16 mg/l Nitrat ausgesetzt waren, ein beinahe 20 Prozent höheres Darmkrebsrisiko als die, die weniger als 0,7 mg/l Nitrat über das Trinkwasser aufgenommen hatten.

Bereits ab einem Wert von 3,87 mg Nitrat pro Liter konnte die Studie einen signifikanten Anstieg des Risikos an Darmkrebs (CRC) zu erkranken nachweisen.

Die Studienautoren betonen, es sei besonders bedenklich, dass ein Risikoanstieg bereits bei Nitratkonzentrationen zu verzeichnen war, die deutlich unter den gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerten liegen, deshalb sei es sinnvoll über eine Reduzierung der Trinkwassergrenzwerte nachzudenken, unabhängig davon, dass das Thema weitere Studien erfordert.

Einen ersten Schritt dazu wollen wir mit der vorliegenden Untersuchung auf Basis der in unserer Datenbank hinterlegten Trinkwasserinformationen beispielhaft für Deutschland und Österreich aufzeigen.

Welche Daten haben wir verwendet

Durch die deutsche5 und österreichische6 Trinkwasserverordnung sind Wasserversorgungsunternehmen dazu verpflichtet, regelmäßig, aber mindestens einmal jährlich mikrobiologische und chemische Untersuchungen des Trinkwassers durchzuführen und den Verbrauchern mindestens jährlich geeignetes und aktuelles Informationsmaterial über die Qualität des bereitgestellten Trinkwassers schriftlich oder durch Aushang zur Verfügung zu stellen. In Österreich wird Nitrat explizit als Parameter genannt, über den zu informieren ist, in Deutschland nicht. An diese Informationspflicht halten sich auch die allermeisten Städte und Gemeinden und veröffentlichen diese Daten im Internet.

Datenbezug

In Deutschland gibt es keine zentrale, bundesweite Stelle, um die Trinkwasseranalysen vorzuhalten, in Österreich eine auf freiwilliger Basis beruhende Trinkwasserdatenbank7, die allerdings unvollständig ist und teilweise veraltete Daten enthält.

Wir haben deshalb im Internet nach Postleitzahlen geordnet die Webauftritte der einzelnen Gemeinden recherchiert, dort die öffentlich zugänglichen Trinkwasseranalysen gesucht und u.a. die Nitratwerte in unsere Datenbank übernommen. Wenn wir für einen Versorgungsbereich unterschiedliche Analysen gefunden haben, die nicht mit den jeweiligen Postleitzahlregionen übereinstimmen, haben wir in einer GIS-Software eigene Polygon-Regionen erstellt und mit den zugehörigen Analysedaten in unserer Datenbank abgelegt.

Um unsere Datenbank aktuell zu halten, gehen wir den Datenbestand in regelmäßigen Abständen erneut durch und aktualisieren die Werte anhand der inzwischen aktualisierten Analysen der Wasserversorger. Dadurch können wir gewährleisten, am Stichtag dieser Untersuchung nur Daten verwendet zu haben, die nicht älter als aus dem Jahr 2018 sind aber durchaus auch bereits Analysen aus dem Jahr 2019 enthalten können.

Da uns so Daten aus den vergangenen 3 Jahren vorliegen, sehen wir, dass die Trinkwasserwerte sich in diesem Zeitraum jeweils nur sehr wenig geändert haben und diese Veränderung für den Untersuchungszeitraum keine verfälschende Rolle spielen sollte.

Berücksichtigung von unterschiedlichen Auskunftszeiträumen der Wasserversorger

Die Verpflichtung der Wasserversorger zu regelmäßigen Untersuchungen ist abhängig von der Menge des in einem Wasserversorgungsgebiet abgegebenen oder produzierten Wassers. Kleine Wasserversorger sind hier bezüglich der für uns interessanten Daten (Parameter der Gruppe B) in Deutschland erst ab einer Abgabemenge von 10 Kubikmetern Wasser täglich zu jährlichen Veröffentlichungen verpflichtet, in Österreich gilt das für alle Wasserversorger.

Wir haben trotzdem bei unseren Recherchen besonders bei kleineren Wasserversorgern Daten gefunden, die länger als ein Jahr zurück liegen. Diese Daten haben wir dennoch in unsere Datenbank aufgenommen aber als 'alt' markiert. Das macht etwa 7% des Datenbestandes aus, für diese Untersuchung wurden diese Daten nicht verwendet.

Da in Deutschland Nitrat nicht explizit als zu veröffentlichender Parameter genannt ist, publizieren einige kleinere Wasserversorger nur die Wasserhärte oder andere Analysewerte, nicht aber den Nitratgehalt. Auch in Österreich haben wir Analysen gefunden, die keinen Nitratwert veröffentlicht haben. Das waren insgesamt 695 Datensätze, die wir nicht verwenden konnten.

Wenn in den Analysen Minimal- und Maximalwerte ausgegeben wurden, haben wir die Maximalwerte in unsere Datenbank übernommen, wenn der Unterschied zwischen Minimum und Maximum weniger als 4 mg/l betrug. Bei größeren Unterschieden haben wir beide Werte übernommen, diese Daten aber nicht für die Untersuchung verwendet. Teilweise geben die Wasserversorger an, dass die veröffentlichten Werte Jahresmittelwerte darstellen, andere veröffentlichen die komplette Analyse mit Probendatum. Wir haben keinen Unterschied bei der Aufnahme der Daten gemacht, die Datensätze auch nicht entsprechend gekennzeichnet. Insgesamt standen uns so 7522 Datensätze (von insgesamt 8947) für Deutschland und Österreich zur Verfügung.

Zuordnung der Bevölkerungszahlen zu den Wasserversorgungszonen

Wir haben unsere Datenbank nicht nach den Versorgungszonen der Wasserversorger, sondern nach Postleitzahlregionen aufgeschlüsselt, da es so sehr einfach möglich ist, die Vollständigkeit anhand der Listen der Postleitzahlregionen aufzuschlüsseln. Auch gibt es für die meisten europäischen Staaten Bevölkerungsstatistiken, die nach Gemeinden und Postleitzahlen aufgeschlüsselt sind. So können wir relativ genau angeben, wievielen Menschen welches Wasser zur Verfügung steht. Eine Aufschlüsselung nach einzelnen Wasserversorgern haben wir nicht vorgenommen.

Auch haben wir den Anteil der Bevölkerung, die nicht ans öffentliche Wassernetz angeschlossen sind und sich aus eigenen Brunnen versorgen, nicht berücksichtigt. In Deutschland betrifft das etwa 1% der Bevölkerung8, in Österreich etwa 10%9.

Für Deutschland gibt es einen entsprechenden Datensatz (Bevölkerung -> Postleitzahlregionen)auf Basis der Volkszählung 2011 unter der Open Database License10. Das statistische Bundesamt bietet leider keine auf die Postleitzahlregionen bezogene aktualisierte Daten an. Für Österreich bietet Statistik Austria11 die Möglichkeit, eine aktuelle CSV Datei zu erwerben. Für unsere Daten haben wir den aktuellen Stand der Bevölkerungsstatistik von 2018 lizensiert.

Eine Unsicherheit bei der Zuordnung der Bevölkerungszahlen gibt es dort, wo wir eigene Poligone erstellt haben, die von den Postleitzahlregionen abweichen. Wenn eine selbst definierte Versorgungsregion mehrere Postleitzahl Bereich überdeckt, wie es in vielen Großstädten der Fall ist, können wir die zugehörigen Bevölkerungszahlen der Postleitzahlregionen relativ gut zuordnen. Lediglich in Randbereichen, in denen die Grenze mitten durch einen Postleitzahlbereich läuft, gibt es naturgemäß Ungenauigkeiten, die wir durch unterschiedliche Zuordnungen versucht haben auszugleichen.

Anders sieht es in ländlichen Regionen aus, in denen ein Postleitzahlbereich (eine Gemeinde) mehrere unterschiedliche Versorgungszonen ausweist. Hier können wir nur die Bevölkerungszahl der Gesamtgemeinde ausgeben, eine Aufschlüsselung nach einzelnen Orts- oder Gemeindeteilen wäre nur durch Nachfrage bei der jeweiligen Gemeinde machbar und war uns aus zeitlichen Gründen nicht möglich.

Die größten Versorgungsregion in Deutschland stellt München, hier wird das gesamte Stadtgebiet mit knapp 1,5 Millionen Einwohnern mit einem einheitlichen Wasser beliefert, die zweitgrößte Region stellt die Stadt Düsseldorf, die zusammen mit Mettmann mit einheitlichem Wasser versorgt wird (etwa 660000 Einwohner) sowie die linksrheinische Seite des Kölner Stadtgebietes. Hier werden ebenfalls über 600.000 Einwohner mit demselben Wasser versorgt.

In Österreich stellt Wien mit der ersten Hochquellenleitung, die etwa 1 Million Einwohner mit Trinkwasser versorgt das größte Versorgungsgebiet.

Eine der kleinsten Versorgungszonen mit etwa 460 Einwohnern ist Dorndiel, ein Stadtteil von Groß-Umstadt in Hessen/Deutschland. In Österreich stellt Heinrichsdorf mit unter 100 Einwohnern eine der kleinsten Versorgungszonen, die wir in unserer Datenbank aktuell vorhalten.

Für die Studie berücksichtigte Einwohnerzahlen

Insgesamt haben wir Daten für 57,6 Millionen Menschen verwendet, 51,7 Millionen in Deutschland und 5.8 Millionen in Österreich. Eine genauere Aufschlüsselung der deutschen Daten nach Nord-Ost-West und Süddeutschland ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Die genaue Aufteilung orientiert sich an den deutschen Bundesländern, weicht jedoch aus Vereinfachnugsgründen bei der Zuordnung der für uns massgeblichen Postleitzahlregionen in einigen Grenzregionen davon ab:

Nord Ost Süd West Österreich
5 mg 7.898.673 3.129.263 1.848.972 3.173.070 1.477.609
10 mg 1.977.638 1.957.471 4.523.785 5.126.000 2.988.807
15 mg 514.821 1.189.469 2.079.704 5.171.113 462.305
20 mg 100.959 545.480 1.064.579 4.107.945 396.199
25 mg 83.916 159.693 1.508.795 2.398.883 234.979
30 mg 187.442 28.927 410.167 884.461 188.857
35 mg 52.713 86.620 174.542 484.048 83.013
40 mg 21.804 4.183 151.223 270.439 2.929
45 mg 50.085 34.897 285.073 13.125
50 mg 9.037 66.360 4.788
Summe 10.888.051 7.110.143 11.796.664 21.967.392 5.852.611
Total 51.770.810 5.852.611
Tabelle 1: unterschiedliche Nitratkonzentrationen im Trinkwasser 2018/19, basierend auf der Anzahl der betroffenen EinwohnerInnen (Datenbestand: Juli 2019)

Visualisierung verschiedener Nitratkonzentrationen im Trinkwasser 2018/19

5 mg/l 10 mg/l 15 | 20 | 25 mg/l 30 | 35 mg/l 40 | 45 | 50 mg/l
N
72.5444158922474%
18.1633792861551%
4.72831179795172%
0.927245840417169%
0.770716448701425%
1.72153859308705%
0.484136233380979%
0.200256225838766%
0.459999682220445%
0%
O
44.0112526569437%
27.530683982024%
16.7291853342471%
7.67185695140027%
2.2459885827894%
0.406841325132279%
1.21825960462399%
0.0588314468499438%
0%
0.127100115989228%
S
15.6736853741024%
38.3480024522187%
17.6295942649549%
9.02440723919915%
12.7900141938433%
3.4769745073692%
1.47958778854768%
1.28191325954524%
0.295820920219479%
0%
W
14.4444547627684%
23.3345860992511%
23.5399495761718%
18.7001943608053%
10.920199357302%
4.02624489971318%
2.20348414595597%
1.23109288530928%
1.29770980551537%
0.302084107207628%
AT
25.247005140099%
51.0679250679739%
7.88186674289475%
6.76961103343448%
4.01494307412538%
3.24414180269285%
1.41839257726167%
0.0500460392805878%
0.224258882061357%
0.081809640175983%
Abbildung 1: Visuelle Darstellung der relativen Verteilung der Nitratwerte 2018 (Datenbestand: Juli 2019)
Abb 2: Verteilung der Nitratwerte in Deutschland und Österreich,
alle | <5mg/l | <10mg/l | <25mg/l | <35mg/l | <50mg/l (Datenbestand: Juli 2019 - klicken zum Vergrößern)

Sie können eine Karte mit unseren Echtzeitdaten aufrufen, mittels der wir im Juli die Abbildungen erzeugt haben.

Historische Daten

Da unsere Datenbank erst Ende 2016 aufgebaut wurde und uns daher keine älteren Daten zur Verfügung stehen, haben wir bei verschiedenen Wasserversorgern, die in ihren Analysen besonders hohe Nitratwerte ausgewiesen haben Analysen der letzten 10 Jahre angefordert.

Da nur sehr wenige Wasserversorger auf unsere Anfrage reagiert haben, ist es nicht möglich hier eine verlässliche Tendenz heraus zu lesen, wir wollen sie dennoch hier veröffentlichen, auch um zu zeigen, wie wichtig die Erfassung der Nitratkonzentrationen im Trinkwasser über einen längeren Zeitraum ist.

In einem Fall wird die Versorgungszone in eine südliche und nördliche aufgeteilt, eine mit einem durchschnittlichen Nitratgehalt von 18mg und eine mit einem sehr hohen Nitratgehalt von 42mg. Interessant ist hier, dass die Zone mit einem niedrigeren, durchschnittlichen Nitratgehalt einen deutlich stärkeren Anstieg zu verzeichnen hatte, als die mit hohem Nitratgehalt.

Zone A Zone B Zone C Zone D Nord Zone D Süd
2010 24 30 43 37 12
2011 26 33 40 41 15
2012 29 38 42 41 16
2013 27 39 44 39 16
2014 29 37 39 38 16
2015 29 40 43 41 15
2016 29 37 42 41 16
2017 27 39 44 43 16
2018 27 40 43 41 17
Anstieg 36% 33% 0% 11% 42%
Tabelle 2: Veränderungen der Nitratwerte seit 2010

Zusammenfassung der Ergebnisse

In Deutschland und Österreich weist das Trinkwasser aktuell für über 60% der Bevölkerung niedrige Nitratwerte von unter 10mg/l auf und ist laut dem deutschen Bundesamt für Risikobewertung grundsätzlich auch für die Zubereitung von Säuglingsnahrung geeignet12.

Unter Berücksichtigung der oben genannten Studien halten wir es für sinnvoll, auch die Nitratwerte unter 5mg/l separat auszuweisen.

Sehr deutlich wird, dass besonders in Norddeutschland und dem nördlichen Teil Ostdeutschlands viele Regionen mit einem sehr niedrigen Nitratgehalt <10mg/l liegen (90% der Bevölkerung in Norddeutschland), während in den westlichen Bundesländern Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz, Hessen und Saarland nur für 40% der Menschen Trinkwasser mit diesem niedrigen Nitratgehalt zur Verfügung steht.

Gleichzeitig sind in diesen deutschen Bundesländern etwa 20% der Bevölkerung einem Nitratgehalt von mehr als 20mg/l ausgesetzt (Deutschland und Österreich ohne Norddeutschland: 10%, Norddeutschland 3,5%).

Die wenigen uns vorliegenden historischen Daten der letzten 10 Jahre sind für eine statistische Auswertung nicht ausreichend, in Verbindung mit der Zunahme der Überschreitung der Nitratgrenzwerte im Grundwasser13lassen sie allerdings die Annahme zu, dass in den nächsten Jahren keine Verbesserung des aktuellen Zustandes des Trinkwassers zu erwarten ist.

Um eine genauere Einordnung des Gesundheitsrisikos in Deutschland und Österreich zu ermöglichen, sollten in der Zukunft weitere Studien, speziell auch in Deutschland und Österreich durchgeführt werden. Dies auch unter dem Gesichtspunkt, die daraus resultierenden Kosten für die Gesundheitssysteme der einzelnen Regionen zu evaluieren.14,15

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