Phosphat im Trinkwasser

In Deutschland genießen wir durch gesetzliche Vorgaben eine hohe Leitungswasserqualität. In manchen Regionen weisen die Wasserreservoirs sogar nahezu ideale chemische Eigenschaften auf, sodass Kalk- und Korrosionsablagerungen in den Rohrleitungen kaum entstehen können, auch wenn dieser natürliche Zustand meist eine Ausnahme ist. Phosphat ist einer der Stoffe, der zu solchen positiven Umständen beiträgt, und wird daher gerne als Korrosionsschutzmittel genutzt. Doch wie genau wirkt sich Phosphat im Trinkwasser aus, welchen Zweck erfüllt es, und welche Grenzwerte sind für Mensch und Umwelt relevant? Diesen Fragen und mehr gehen wir in diesem Artikel auf den Grund.

Was genau ist Phosphat?

Als Phosphate werden Salze und Ester der Phosphorsäure bezeichnet. Da Phosphor ein sehr reaktionsfreudiges Element der Stickstoffgruppe ist, geht der chemische Stoff unzählige Verbindungen ein. So auch in unserem Körper: Phosphate sind mit Zucker und Basen, wie Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin ein fester Bestandteil der menschlichen DNA.

Der Begriff Phosphor leitet sich von dem altgriechischen Wort „phosphoros“ ab, was so viel wie „lichttragend“ bedeutet. Phosphor besitzt die Eigenschaft, im Dunkeln zu leuchten, worauf die Namensgebung zurückzuführen ist. Bei Phosphor handelt es sich um die Bezeichnung für jegliche organische und anorganische Stickstoffverbindungen, wohingegen Phosphate Verbindungen des Elements Phosphor mit Sauerstoff sind.

Das Element Phosphor kann sowohl mit Basen als auch mit Säuren reagieren und ist in der Natur nur in gebundener Form auffindbar. Dort ist es vor allem in Mineralien wie Apatit, Phosphorit und Magmagestein enthalten. Um das Element nutzen zu können, muss dieses zunächst abgebaut und abgespalten werden. Da es sich bei Phosphor jedoch um ein Ausscheidungsprodukt handelt, landet dieses auf natürliche Weise immer wieder im Kreislauf der Natur. So scheidet jeder Mensch täglich eine Menge von rund 4,5 g Phosphat aus.

In der Chemie wird zwischen primären, sekundären und tertiären Phosphaten unterschieden. So entstehen Hydrogen- und Dihydrogenphosphate beispielsweise durch die Neutralisierung von Phosphorsäure.

Die Industrie hat sich die Vorteile von Phosphor zunutze gemacht. Phosphate werden vorwiegend in der Landwirtschaft als Zusatz im Dünger oder in Lebensmitteln sowie Futtermitteln als zusätzlicher Nährstoff verwendet. Darüber hinaus wurde Phosphat lange Zeit Waschmitteln als Enthärter beigefügt, was aufgrund des erhöhten Phosphatgehalts im Grundwasser seit 1986 in Deutschland sowie in der Schweiz verboten ist.Dieses Verbot bezieht sich allerdings gezielt auf phosphathaltige Enthärter in Waschmitteln, um einer übermäßigen Belastung von Gewässern durch Phosphate (Eutrophierung) vorzubeugen. Die kontrollierte Zugabe von Phosphaten in der Wasseraufbereitung – zum Beispiel als Korrosionsschutz – ist hingegen nicht von diesem Verbot betroffen und unterliegt anderen Regelungen. Daher dürfen Wasserwerke Phosphate einsetzen, um Kalkablagerungen und Korrosion in Leitungen zu reduzieren und so zu unserer hohen Leitungswasserqualität beizutragen.

Wie gelangt Phosphat ins Trinkwasser?

IPhosphor – und damit auch Phosphate – kommt in natürlichen Gewässern generell nur in geringen Mengen vor. Die teils deutlich höheren Konzentrationen sind vor allem auf die übermäßige Nutzung phosphathaltiger Düngemittel in der Landwirtschaft zurückzuführen. Diese langjährige Zusatzbelastung kann zu negativen Auswirkungen auf Gewässer und Umwelt führen: Erhöhte Phosphorgehalte begünstigen zum Beispiel das Wachstum von Blaualgen und gefährden so viele Tier- und Pflanzenarten. Einzelne Messungen (u. a. in Hessen) weisen zudem darauf hin, dass ein großer Teil des Phosphoreintrags auch aus Kläranlagen stammt.

Durch Bewässerung und Auswaschung aus dem Boden gelangen Phosphate schließlich in das Grundwasser. Entsprechend findet man in ländlichen Regionen mit intensiver Agrarwirtschaft häufig höhere Phosphatkonzentrationen im Leitungswasser als in anderen Gegenden. Zusätzlich spielen Bodenerosionen eine wichtige Rolle: Nach Angaben der Landwirtschaftskammer Niedersachsen können insbesondere Anmoore, Moorböden oder Böden mit hohem Humusgehalt den Phosphatgehalt im Grundwasser weiter erhöhen.

Darüber hinaus reichern manche Wasserwerke das Trinkwasser ganz bewusst mit Phosphaten an, um Ablagerungen, Beläge und übermäßige Kalkbildung in den Rohrleitungen zu verhindern. Auf diese Weise lassen sich Korrosionsschäden verringern – allerdings steigt damit auch der Phosphatgehalt im Wasser aus der Hausleitung.

Gibt es einen Grenzwert für Phosphat im Trinkwasser?

Um die Phosphat-Konzentration im Trinkwasser einzudämmen beziehungsweise unter Kontrolle zu halten, hat die deutsche Trinkwasserverordnung im Jahre 1990 einen Grenzwert von 6,7 mg pro Liter festgelegt. Damals waren Überschreitungen nur bei Trinkwasser aus Brunnen oder in Gebieten mit viel Landwirtschaft erlaubt. Doch auch Oberflächenwasser in der Nähe bestimmter Industrieanlagen konnte einen erhöhten Phosphatgehalt aufweisen.

Die aktuelle Fassung der Trinkwasserverordnung seit 2001 gibt heute jedoch keinen Grenzwert für Phosphate im Trinkwasser vor. Das spricht dafür, dass Phosphat in der Praxis daher keine große Gefahr für das Leitungswasser darstellt. Die Deutschen Wasserwerke und Behörden sind bekanntermaßen sehr strikt, wenn es um die Sicherheit unseres Trinkwassers geht und sind verpflichtet, die Qualität des Trinkwassers sorgfältig zu überwachen.

Wer ist verantwortlich für Phosphat im Trinkwasser?

Grundsätzlich liegt die Überwachung der Wasserqualität in der Verantwortung der Wasserwerke.

Jedoch sind auch private Hauseigentümer zur regelmäßigen Kontrolle und Überwachung des Trinkwassers verpflichtet. So müssen sie beispielsweise eigenständig Maßnahmen ergreifen, wenn bei einer Überprüfung der Wasserqualität ein ungünstiger pH-Wert oder gefährliche Schadstoffe festgestellt werden.

Da die Trinkwasserverordnung allerdings keinen bestimmten Grenzwert für den Gehalt an Phosphat im Trinkwasser mehr vorschreibt, müssen sowohl private Haushalte als auch die zuständigen Wasserwerke bei einer erhöhten Phosphat-Konzentration nicht unbedingt reagieren.

Phosphatgehalt testen lassen

In der Regel sollte man davon ausgehen, dass das Leitungswasser von sorgfältig geprüfter Qualität ist und die Stadtwerke sich um die Überprüfung kümmern, damit wir sauberes und unbedenkliches Trinkwasser aus unseren Leitungen erhalten.

Dennoch kann sich eine eigenständige Kontrolle des Trinkwassers aus der Leitung lohnen, insbesondere in alten Gebäuden. Hier können auch Schwermetalle, Mineralien und Bakterien das Leitungswasser qualitativ beeinflussen oder das veraltete Rohrsystem angreifen. So kann eine Laborprobe des Wassers Aufschluss über den pH-Wert, enthaltene Stickstoffverbindungen wie Nitrat, Nitrit und Ammonium sowie die Leitfähigkeit und den Härtegrad geben. 

Ein Test der Wasserqualität kann nach Erörterung der Ursachen dazu beitragen, dass entsprechende Maßnahmen frühzeitig getroffen werden und sowohl die Gesundheit als auch die Rohrleitungen geschont bleiben.

Kann Phosphat im Trinkwasser gesundheitliche Folgen haben?

Eine gewisse Menge an Phosphor ist für den Menschen lebensnotwendig. Daher hat das im Trinkwasser enthaltene Phosphat in der Regel keinen negativen Einfluss auf die Gesundheit.

Phosphor wird unter anderem für die Bildung von Adenosintriphosphat (ATP) im Körper benötigt. Dieses chemische Molekül wird sowohl von Tieren als auch Menschen für die Bereitstellung von Energie benötigt. Außerdem trägt Phosphat zu einem gesunden Aufbau von Knochen und Zähnen bei. Daher benötigt ein Erwachsener rund 800 mg Phosphor pro Tag. Ein Mangel kann unter anderem zu Gewichtsverlust, Schwäche und Müdigkeit führen.

Aufgrund der hohen Konzentrationen von Phosphat in unseren Lebensmitteln und dem Trinkwasser ist ein Mangel jedoch eher unwahrscheinlich und sehr selten. Im Gegenteil – die meisten Menschen nehmen mehr Phosphor zu sich, als sie eigentlich benötigen.

Dennoch sind bei einem gesunden Menschen in der Regel keine gesundheitlichen Schäden durch das Phosphat im Leitungswasser zu befürchten, solange nicht übermäßig viele Nahrungsmittel mit hohem Phosphatgehalt wie Cola, Schmelzkäse oder Wurstwaren konsumiert werden. Andernfalls muss man mit Langzeitfolgen rechnen, die beispielsweise die Herzgesundheit, die Gefäße, den Blutkreislauf oder die Knochenfestigkeit betreffen.

Menschen mit Krankheiten wie einer chronischen Niereninsuffizienz oder einer Schilddrüsenüberfunktion sollten ebenfalls, genauso wie Säuglinge, Kleinkinder, Kinder und Jugendliche, eine zu hohe Phosphataufnahme vermeiden.Einige Phosphorverbindungen können allerdings durchaus lebensbedrohlich sein. Und zwar dann, wenn die Zusammensetzung sich gefährlich auf den menschlichen Organismus auswirkt. Weißer Phosphor ist somit bereits ab 50 mg tödlich, der Tod tritt allerdings erst nach fünf bis zehn Tagen ein. Für das Trinkwasser spielt diese Form allerdings so gut wie keine Rolle, da weißer Phosphor aufgrund seiner Eigenschaften in der Regel nicht ins Wasser gelangt und die Trinkwasserqualität in Deutschland streng kontrolliert wird.

Was kann man gegen Phosphat im Leitungswasser tun?

Da ein hoher Anteil an Kalzium- und Magnesiumcarbonat Kalkablagerungen verursachen kann, sind Wasserwerke häufig dazu angehalten, Korrosionsschutzmittel auf Phosphat-Basis hinzuzufügen. Der Zusatz von Phosphat mindert die Wasserhärte und löst das Problem unerwünschter oder schädlicher Beläge im Rohrsystem.

Dennoch kann man als privater Hausbesitzer eine Wasseraufbereitung in Betracht ziehen. Eine geringe Phosphatbelastung von bereits 0,3 mg/l im Wasser kann zum Beispiel auch ein Indikator für Fäkalienverschmutzungen sein. Dünger, eine hohe Abwasserbelastung oder bewusst zugesetzte phosphathaltige Schutzmittel gegen Korrosion können ebenfalls zu den Ursachen eines erhöhten Gehalts an Phosphat im Wasser gehören. Ein Filtersystem hilft dabei, diese Faktoren zu kontrollieren, indem z. B. demineralisiertes Wasser mit einer Osmoseanlage hergestellt wird. Damit ihm keine wichtigen Mineralien fehlen, kann es mit einem Remineralisierungsfilter im Anschluss an die Reinigung wieder angereichert werden.

Umkehrosmose

Eine gute Möglichkeit, um phosphatfreies Wasser zu erhalten, ist das erwähnte Reinigungsverfahren der Umkehrosmose im Rahmen einer Wasseraufbereitung.

Bei einer Osmose wird mit technischen Mitteln ein Druck zwischen zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Konzentrationen an gelösten Stoffen hergestellt. Die sogenannten osmotischen Kräfte treten auf, wenn sich diese beiden Flüssigkeiten an einer semipermeablen Membran befinden. Der Druck entsteht dadurch, dass beide Flüssigkeiten versuchen, die Konzentration der gelösten Stoffe einander anzugleichen.

Da die Membran einseitig durchlässig ist, wird entweder die Flüssigkeit mit der höheren Konzentration auf die Seite mit der niedrigeren Konzentration einströmen, damit beide dieselbe Konzentration erreichen. Oder aber es ist gewollt, dass die Flüssigkeit mit der niedrigeren Konzentration die andere verdünnt. Dieser Vorgang lässt den Druck entstehen.

Bei einer Umkehrosmose ist ein Konzentrationsgleichgewicht jedoch nicht das Ziel. Daher wird mithilfe einer Pumpe ein Gegendruck von bis zu 30 bar ausgeübt. Das Konzentrationsgefälle wird also nicht kleiner, sondern vergrößert sich. So kann erreicht werden, dass die Flüssigkeit – also in diesem Falle das Wasser – von allen darin enthaltenen Stoffen gereinigt wird. Die Lösung auf der anderen Seite der Membran ist nun hoch konzentriert und muss entsorgt werden, was wiederum für viel Abwasser sorgt.

Allerdings bedeutet die vollständige Entfernung sämtlicher Mineralien nicht immer einen Vorteil. Nicht alle im Trinkwasser gelösten Stoffe sind schädlich – einige Mineralien wie Calcium oder Magnesium können wertvoll für den menschlichen Organismus sein oder das Geschmackserlebnis verbessern. Deshalb sind viele Umkehrosmose-Anlagen mit sogenannten Remineralisierungsfiltern oder Zusatzlösungen ausgestattet, um dem Wasser nach der Filtration wieder gesunde Inhaltsstoffe zuzuführen.

Für den Einsatz in Privathaushalten werden Umkehrosmose-Anlagen oft als Zentralanlage angeboten. Sie sind jedoch in der Anschaffung meist sehr kostspielig und erfordern einen hohen Energieaufwand, was bei der Entscheidung für oder gegen eine solche Anlage berücksichtigt werden sollte.