Der Ersatz von Bleiwasserleitungen durch Kunststoff könnte neue Sicherheitsprobleme aufwerfen

Apr 12, 2024

Branchennahe Gruppen sagen, dass Kunststoff ein sicheres Material zum Ersetzen von Bleirohren sei, doch einige Forscher und Gesundheitsbefürworter sind sich nicht so sicher

Eine bahnbrechende Zusage des Bundes zur Finanzierung der Beseitigung eines giftigen nationalen Erbes – Blei-Trinkwasserleitungen – verspricht, die Aussichten für die öffentliche Gesundheit von Millionen von Menschen in den USA zu verbessern. Sie stellt Gemeinden aber auch vor die heikle Wahl zwischen Ersatzrohren aus gut untersuchten Materialien Metalle wie Kupfer, Stahl oder Eisen und günstigere, aber weniger untersuchte Rohre aus Kunststoff.

Im Rahmen einer 15-Milliarden-Dollar-Zuweisung im letztjährigen parteiübergreifenden Infrastrukturgesetz fließen gezielte Mittel an US-Bundesstaaten, um die Entfernung und den Ersatz sogenannter Bleileitungen zu finanzieren – Rohre, die unterirdische Wasserleitungen mit Gebäuden und ihren Sanitärsystemen verbinden. Die Mittel könnten den Ersatz von etwa einem Drittel der geschätzten sechs bis zehn Millionen solcher Leitungen des Landes decken.

Im März veranlasste der erwartete Anstieg der Arbeiten zum Austausch von Bleileitungen eine Gruppe von 19 Gesundheits- und Umweltorganisationen unter der Leitung des gemeinnützigen Natural Resources Defense Council (NRDC), eine Reihe von Leitprinzipien für den Austausch von Bleileitungen zu veröffentlichen. Inmitten zahlreicher Empfehlungen zu gesellschaftlichem Engagement, Sicherheit und wirtschaftlicher Gerechtigkeit spricht sich das Dokument gegen den Austausch von Rohren aus Kunststoff aus und fordert stattdessen Kupferleitungen.

Obwohl es in der Gesundheits- und Biomedizinbranche einen Konsens darüber gibt, dass bleihaltige Versorgungsleitungen ersetzt werden sollten, sind viele Fragen zur Wasserqualität und Gesundheit in Bezug auf Trinkwasserleitungen aus Kunststoff in den USA ungelöst oder müssen noch geklärt werden, sagen eine Reihe von Experten. Einige Branchenvertreter sind mit den jüngsten Erkenntnissen, die einen Zusammenhang zwischen Kunststoff-Trinkwasserleitungen und Gesundheitsproblemen nahelegen, nicht einverstanden. Die Situation könnte sich für Versorgungsunternehmen und Verbraucher als frustrierend und verwirrend erweisen, da Gemeinden Bundesmittel für den Austausch erhalten – und dann die vielen Dimensionen bei der Auswahl der sichersten und am besten geeigneten neuen Rohre für ihre Region berücksichtigen müssen.

Verschiedenen Quellen zufolge bestehen Versorgungsleitungen üblicherweise aus Kupfer, Eisen, Stahl oder einer von mehreren Arten von Polyethylen oder Polyvinylchlorid (PVC). Laut Bluefield Research, einem Unternehmen, das Analysen der globalen Wassermärkte erstellt, werden im nächsten Jahrzehnt bis zu 35 Prozent der Ausgaben der US-amerikanischen Versorgungsunternehmen für die Trinkwasserverteilung in Kunststoffrohre fließen. Kunststoffmaterialien wie PVC und hochdichtes Polyethylen (HDPE) sind in der Anschaffung in der Regel günstiger als traditionellere Materialien wie Kupfer, Sphäroguss und Stahl. Laut Bluefield wird Kunststoff bis zum Jahr 2030 voraussichtlich fast 80 Prozent des Wasserleitungsbestands des Landes ausmachen, wenn man ihn in Meilen an Verteilungsrohren misst.

Laut den US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten und vielen führenden Vertretern der Medizin und des öffentlichen Gesundheitswesens ist es ganz klar, dass es kein sicheres Maß an Bleiexposition gibt. Die Aufnahme selbst geringer Bleimengen aus Farben und Trinkwasser verursacht verschiedene Arten von Gesundheitsproblemen, darunter geistige Defizite, insbesondere bei Kindern, sowie neurologische und reproduktive Probleme und ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Todesfälle.

Bei Kunststoffrohren ist die Frage einer möglichen Trinkwasserverunreinigung weniger eindeutig. In den Grundsätzen der NRDC-geführten Gruppe zum Austausch von Bleileitungen verweist der Begriff „Kupfer statt Kunststoff“ auf aktuelle Forschungsergebnisse, die darauf hindeuten, dass Kunststoffrohre das Trinkwasser möglicherweise auf drei Arten verunreinigen können. Der erste ist die Freisetzung von Chemikalien aus dem Rohrmaterial ins Wasser, ein Prozess, der als Auslaugung bezeichnet wird und in mehreren Studien dokumentiert wurde. Der zweite Weg, Permeation genannt, beinhaltet Schadstoffe wie Benzin, die aus dem Grundwasser oder Böden durch die Wände von Kunststoffrohren sickern können, was in Berichten der Environmental Protection Agency und der Water Research Foundation (ehemals Awwa Research Foundation) festgestellt wurde. Und schließlich besteht bei Kunststoffrohren, die der großen Hitze von Waldbränden ausgesetzt sind, die Gefahr des Schmelzens und anderer thermischer Schäden. Bei Waldbränden beschädigte Kunststoffrohre könnten giftige Chemikalien in das Trinkwasser abgeben, heißt es in dem NRDC-Dokument unter Berufung auf ein EPA-Merkblatt vom Oktober 2021. Die hohe Hitze von Bränden kann Kunststoffrohre, Ventile und Messgeräte in Trinkwasserverteilungssystemen beschädigen und möglicherweise flüchtige organische Verbindungen (VOCs) in das Trinkwasser freisetzen, heißt es in dem EPA-Dokument. Eine Studie aus dem Jahr 2020 kam zu expliziteren Ergebnissen, indem sie in Labortests enthüllte, dass Kunststoffrohre, die den Temperaturen von Waldbränden ausgesetzt sind, Benzol, ein Karzinogen, und andere VOCs ins Wasser abgeben können.

Auch Rohrmaterial-bedingte Faktoren, die über die im Grundsatzdokument genannten Faktoren hinausgehen, können das Trinkwasser verunreinigen. Eine im Juli durchgeführte Laborstudie des Bau- und Umweltingenieurs Marc Edwards von der Virginia Tech und seiner Kollegen ergab, dass das Wachstum von Legionella pneumophila, dem durch Wasser übertragenen Bakterium, das die Legionärskrankheit verursacht, vom pH-Wert des Wassers abhängt, unabhängig davon, ob dieses Wasser mit ihm in Kontakt kommt Rohre aus vernetztem Polyethylen (PEX) oder Kupfer sowie das Vorhandensein von Phosphat, das zur Korrosionskontrolle eingesetzt wird.

Einige mit der Kunststoffrohrindustrie verbundene Organisationen stehen Erkenntnissen, die diese Rohre mit potenziellen Trinkwasserqualitäts- und Gesundheitsproblemen in Verbindung bringen, skeptisch oder ablehnend gegenüber. Bruce Hollands, Geschäftsführer der Uni-Bell PVC Pipe Association, verweist auf eine Umweltproduktdeklaration (EPD) aus dem Jahr 2015, die einer Bewertung von sieben PVC-Wasser- und Abwasserrohrprodukten durch die International Organization of Standardization (ISO), einer freiwilligen Nichtregierungsorganisation, folgte Normungsorganisation. In der Erklärung heißt es: „PVC-Rohre und -Formstücke sind beständig gegen Chemikalien, die im Allgemeinen in Wasser- und Abwassersystemen vorkommen, und verhindern so ein Auslaugen oder Freisetzen in Grund- und Oberflächenwasser während der Verwendung des Rohrleitungssystems.“ Es werden keine bekannten Chemikalien in das Wassersystem abgegeben. Bei der Verwendung des Produkts sind keine toxischen Wirkungen bekannt.“ Ein Update, das in ein paar Monaten erscheinen soll, werde die gleiche Aussage enthalten, sagt Hollands.

Eine ähnliche Position vertritt eine gemeinnützige Organisation namens NSF (ursprünglich als National Sanitation Foundation gegründet), die als eine von mehreren Organisationen Tests anbietet, die zur Zertifizierung von Trinkwasserleitungen und anderen Systemkomponenten von Herstellern nach einem Standard namens NSF führen können /ANSI/CAN 61 Komponenten von Trinkwassersystemen – Auswirkungen auf die Gesundheit oder Standard 61. „Uns sind keine glaubwürdigen Beweise bekannt, die von der Verwendung von Kunststoffrohren oder anderen Produkten, die nach NSF/ANSI/CAN 61 zertifiziert sind, in Trinkwassersystemen abschrecken würden.“ “, sagte NSF in einer Erklärung gegenüber Scientific American.

Standard 61 wird von einem Ausschuss aus Herstellern, Toxikologen, Wasserversorgern sowie Regulierungsbeamten auf Bundes- und Landesebene festgelegt, sagte NSF (das nichts mit der US-amerikanischen National Science Foundation zu tun hat). Der Standard wird vom gemeinnützigen American National Standards Institute (ANSI) und dem Standards Council of Canada (einer bundesstaatlichen „Crown Corporation“) anerkannt. Die EPA sagt, sie habe „die Entwicklung unabhängiger Prüfstandards für Sanitärmaterialien durch Dritte unterstützt“ gemäß Standard 61, so die Agentur. Die einzige Sicherheitsanforderung der EPA an Rohre und andere Sanitärmaterialien besteht darin, dass sie frei von Blei sind. Nahezu alle US-Bundesstaaten verlangen von Versorgungsunternehmen die Verwendung von Rohren und anderen Produkten für Wasserverteilungssysteme, die nach Standard 61 zertifiziert sind.

Verbraucher, die Fragen zur Sicherheit von Rohren haben, die mit Trinkwasser in Kontakt kommen, sollten sich auf einzelne Produkte konzentrieren, die nach entsprechenden Standards zertifiziert sind, und nicht auf die Materialien, aus denen Rohre bestehen, schrieb NSF in ihrer Stellungnahme gegenüber Scientific American. Allerdings haben sich bei der Untersuchung spezifischer Kontaminationswege einige materialbezogene Trends herauskristallisiert.

Das Eindringen von Metallrohren sei „extrem selten“, sagt Edwards, der 2015 die Ursache für die hohen Bleiwerte im Zuge der Wasserkrise in Flint, Michigan, festlegte. Im Gegensatz dazu können Benzin und Lösungsmittel in Polyethylenrohre eindringen, und reines Benzol und andere gefährliche organische Verbindungen durchdringen auch PVC-Rohre ohne Gummidichtungen (Benzin jedoch nicht), heißt es in einem Bericht der Water Research Foundation. In einem Dokument aus dem Jahr 2009 bezeichnete das Plastics Pipe Institute, eine Handelsorganisation, die Schlussfolgerungen des Berichts als „nicht schlüssig und möglicherweise irreführend“.

Laut einem Bericht des National Research Council aus dem Jahr 2006 können alle Rohre ihre Bestandteile bis zu einem gewissen Grad auslaugen. Laut Edwards kann der Korrosionsschutz dabei helfen, Kupfer zu bekämpfen, das aus Rohren aus diesem Metall austritt. Studien haben ergeben, dass verschiedene Arten von Kunststoffrohren Verbindungen freisetzen können, die potenziell toxisch oder krebserregend sind. Dennoch hat die EPA für viele dieser Schadstoffe keine rechtlich durchsetzbaren Bundesstandards festgelegt, wenn sie im Trinkwasser auftauchen (gemäß dem Safe Drinking Water Act müssen staatliche Standards für Schadstoffe mindestens so streng sein wie die Bundesstandards). Die aktuellen Fragen, die beantwortet werden müssen, sind, welche leitungsbedingten Schadstoffe ins Trinkwasser gelangen, in welchem ​​Ausmaß sie die Wasserqualität und die menschliche Gesundheit beeinträchtigen könnten und ob branchenunabhängige Forscher oder staatliche Regulierungsbehörden überhaupt nach spezifischen Schadstoffen suchen , insbesondere bei Kunststoffrohren.

Anstatt für diese Versorgungsleitungen ein Material einem anderen vorzuziehen, sagen viele US-Umweltingenieure, dass die Wahl des Materials für eine bestimmte unterirdische Wasserleitung von Faktoren abhängen sollte, wie z. B. ob eine Leitung vor der Verwendung gespült wird; wie regelmäßig die Pfeife verwendet wird; ob das Rohr in der Nähe eines unterirdischen Tanks verläuft, in dem Benzin, Abwasser oder andere schädliche Stoffe gelagert werden; und Bedingungen wie der pH-Wert und die Temperatur des Wassers.

Beispielsweise fanden der Umweltingenieur Patrick Gurian von der Drexel University und seine Kollegen in einer von der EPA finanzierten Studie aus dem Jahr 2020 in einigen PEX-Rohren statistisch signifikant höhere Konzentrationen des gesamten organischen Kohlenstoffs (TOC), einem unspezifischen Maß für die Wasserqualität, als in Kupferrohren. Organischer Kohlenstoff in einer Wasserversorgung kann aus verrottenden Blättern und anderen natürlichen Quellen stammen und aus synthetischen Quellen wie einem Kunststoffrohr ausgewaschen werden.

Die Eigenschaften der beiden einzelnen Wassersysteme der Studie (in Philadelphia und Boulder, Colorado) variierten jedoch unter anderem je nach Wasserquelle, verwendetem Desinfektionsmittel und durchschnittlichem pH-Wert. Solche Schwankungen sind in allen Wassersystemen unvermeidbar. „Kunststoffrohre können TOC auslaugen, aber dies kann durch Qualitätskontrollmaßnahmen wie ordnungsgemäße Tests und Zertifizierungen behoben werden“, sagt Gurian. „In der Technik geht es darum, Risiken zu managen und Kompromisse einzugehen. Mir sind keine Informationen bekannt, die ein Verbot aller Kunststoffe als Rohrmaterialien rechtfertigen würden.“ Die Plastic Pipe and Fittings Association, ein Handelsverband, schrieb in einer Erklärung gegenüber Scientific American, dass „Kunststoffrohre seit den frühen 1980er Jahren umfassend auf alle möglichen vermeintlichen Krankheiten untersucht wurden“.

Einige Forscher sagen, dass Kunststoffrohre in den USA noch nicht so strengen Wasserqualitäts- und Gesundheitsprüfungen unterzogen wurden wie Rohre aus Kupfer, Eisen, Stahl und Zement. Bei diesen sogenannten Legacy-Materialien seien Methoden zur Verhinderung oder Behebung von Auswaschung, Permeation und anderen Problemen bekannt, sagt der Umweltingenieur Andrew Whelton von der Purdue University. Bei Kunststoffrohren ist das jedoch nicht der Fall. Colleges und Graduiertenschulen, die Bauingenieure und Forscher im Bereich der öffentlichen Gesundheit ausbilden, haben in ihren Lehrplänen zu Fragen der Wasserqualität in der Vergangenheit die Chemie und die Herstellung von Kunststoffen ignoriert, sagt Whelton.

Scott Coffin, Forschungswissenschaftler am kalifornischen State Water Resources Control Board, untersucht die Auswirkungen von Mikroplastik im Trinkwasser auf die menschliche Gesundheit sowie die möglichen gesundheitlichen Auswirkungen endokrin wirkender Zusatzstoffe in Wasserverteilungssystemen. Er stimmt zu, dass mehr Forschung zur Wasserqualität und zu Trinkwasserleitungen aus Kunststoff erforderlich ist. „Kontaminationen von Trinkwasserverteilungssystemen, die aus Kunststoffrohren resultieren, werden nicht sehr oft untersucht“, sagt Coffin. „Ehrlich gesagt, wird es in der Wasserindustrie irgendwie vergessen.“

Whelton und seine Kollegen sind aktiv Fragen zu möglichen Verunreinigungen im Wasser nachgegangen, das in Trinkwasserleitungen aus Kunststoff und anderen Arten transportiert wird. In einer Studie aus dem Jahr 2014 identifizierte das Team 11 mit PEX in Zusammenhang stehende organische Verbindungen, darunter Toluol – einer von rund 90 Schadstoffen, für die die EPA gesetzliche Grenzwerte im Trinkwasser festgelegt hat – im Wasser, das mit PEX-Rohren in Kontakt kam, die in einem Sechser installiert waren -Monate altes „Netto-Null-Energie“-Gebäude. Im Wasser, das in das Gebäude eindrang, wurden die Verbindungen nicht gefunden. Zwei Jahre später veröffentlichte das Team eine Studie, in der die von Kupferrohren freigesetzten Schadstoffe mit denen von elf Marken aus insgesamt vier Arten von Kunststoffrohren verglichen wurden. Die Schwellenwerte für das mikrobielle Wachstum wurden in Wasser überschritten, das in den ersten drei Tagen mit PEX-Rohren dreier Marken in Kontakt kam. Dann fanden Whelton und andere Kollegen in einer Studie aus dem Jahr 2017 heraus, dass sich Schwermetalle, darunter Kupfer, Eisen, Blei und Zink, als Sediment ansammelten und Ablagerungen in PEX-Trinkwasserrohren im ein Jahr alten Sanitärsystem eines Hauses bildeten.

Keine dieser drei Studien, die alle von der US-amerikanischen NSF (National Science Foundation) finanziert und mit Rohren durchgeführt wurden, die als nach Standard 61 zertifiziert gekennzeichnet waren, war darauf ausgelegt, direkte gesundheitsbezogene Angaben zu machen, sagt Whelton. Stattdessen sollten sie potenzielle Schadstoffe aufdecken, die durch Wechselwirkungen zwischen Trinkwasser und Kunststoffrohren entstehen könnten – von denen einige Auswirkungen auf die Wasserqualität und die Gesundheit haben könnten.

Jede der Studien zog jedoch die besondere Aufmerksamkeit der anderen NSF (der gemeinnützigen Prüf- und Zertifizierungsorganisation) auf sich, die im Jahr 2020 einen Umsatz von 123 Millionen US-Dollar meldete. Auf freiwilliger Basis können Hersteller von Produkten, die von Wassersystemkomponenten bis hin zu Mikrowellenherden reichen, dies tun zahlen Gebühren an NSF oder einen von mehreren anderen Wettbewerbern, um zu beurteilen, ob Produkte Standards erfüllen (die oft in Zusammenarbeit mit NSF festgelegt werden) und ob sie eine Zertifizierung verdienen. Eine solche Zertifizierung besagt, dass „eine unabhängige Organisation den Herstellungsprozess eines Produkts überprüft und unabhängig festgestellt hat, dass das Endprodukt bestimmten Standards für Sicherheit, Qualität oder Leistung entspricht“, heißt es auf der Website von NSF.

Im Jahr 2018 veröffentlichte NSF ein Dokument, das sich mit den Studien von Whelton und seinen Kollegen zu Kunststoff-Trinkwasserrohren aus den Jahren 2014, 2016 und 2017 befasste und feststellte, dass die Schlussfolgerungen und Daten „zu Fehlinformationen und Verwirrung über diese Produkte beigetragen haben“.

Whelton sagt, dass die Studien, die jeweils von Experten begutachtet wurden, keine Fehlinformationen enthalten. NSF „behauptete, dass Informationen nicht in den Studien enthalten waren, obwohl dies tatsächlich der Fall war“, sagt er und fügt hinzu, dass das Dokument der Organisation selbst „ein Beispiel für Fehlinformationen ist und ignoriert werden sollte“.

Wenn es um Trinkwassersicherheit und Kunststoff geht, haben die Organisationen, die sich unter der Leitung von NRDC den Lead-Service-Line-Replacement-Prinzipien angeschlossen haben, dies weitgehend getan und ihr Vertrauen auf andere als die Kunststoffindustrie und Rohrprüf- und Zertifizierungsorganisationen gesetzt. Das Grundsatzdokument der NRDC-geführten Gruppe enthält Links zu Studien und Berichten der EPA, der Water Research Foundation und akademischer Forscher. Und in dem Dokument heißt es, dass sich die Forderung nach Ersatzrohren aus Kupfer anstelle von Kunststoffrohren auf Empfehlungen und Bedenken des Healthy Building Network, der International Association of Fire Fighters und der United Association, einer Klempner- und Rohrinstallateurgewerkschaft, stützt. Wie Yvette Jordan vom Newark Education Workers Caucus, einer Organisation, die das Dokument unterzeichnet hat, es ausdrückt: „Wenn es so viele Leute gibt – so viele Organisationen, insbesondere –, die zustimmen …, sollten Sie das nicht zur Kenntnis nehmen und sagen: „Okay, wir sollten das wahrscheinlich noch einmal prüfen … und Kupfer und kein Plastik verwenden“?

JournalistRobin Lloyd , Mitherausgeber bei Scientific American, ist Präsident des Vorstands des Council for the Advancement of Science Writing. Folgen Sie Robin Lloyd auf Twitter. Bildnachweis: Nick Higgins

Robin Lloyd

Angus Chen