Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben Elimination von ... · Grontmij GmbH Ressort Umwelt und...

Abschlussbericht

zum Forschungsvorhaben

„Elimination von Arzneimitteln und organischen Spurenstoffen:

Entwicklung von Konzeptionen und innovativen, kostengünstigen

Reinigungsverfahren“

AZ IV-7 - 042 600 001C

Vergabenummer 08/058.1

Teilprojekt 3 (TP 3):

Analyse der Eliminationsmöglichkeiten von Arzneimitteln in den

Krankenhäusern in NRW

gerichtet an das

Arge „Elimination von Arzneimitteln in den Krankenhäusern in NRW“,

Teilprojekt 3

Bochum, den 31.12.2013

MedEcon Ruhr GmbH

Uwe Seidel

Abschlussbericht Teilprojekt 3: Analyse der Eliminationsmöglichkeiten von Arzneimitteln in den Krankenhäusern in NRW

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Projektpartner

MedEcon Ruhr GmbH

Projektsteuerung: Dipl.-Geol. Uwe Seidel

Universitätsstraße 142, D-44799 Bochum

Tel.: +49 234 97836 -20, FAX: +49 234 97836 -14

E-Mail: [email protected], www.medeconruhr.de

Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA)

Projektleitung: Dr. Jochen Türk

Bliersheimer Straße 58-60, 47229 Duisburg

Tel.: +49 2065 418 -179, FAX: +49 2065 418 -211

E-Mail: [email protected], www.iuta.de

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Projektleitung: Dipl.-Ing. Bettina Sayder

Osterfelder Straße 3, 46047 Oberhausen

Tel.: +49 208 8598-1403, Fax.: +49 208 859812-90

E-Mail. [email protected], www.umsicht.fraunhofer.de

Institut für Wasserforschung GmbH

Projektleitung: Dipl.-Ing. Ninette Zullei-Seibert

Zum Kellerbach 46, 58239 Schwerte

Telefon: +49 2304 9575 -350´, Telefax: +49 2304 9575 -220

E-Mail: [email protected], www.wwu-labor.de,www.ifw-dortmund.de

Grontmij GmbH

Ressort Umwelt und Unternehmensberatung

Projektleitung: Dr.-Ing. Heinrich Herbst

Graeffstraße 5, 50823 Köln

Tel.: +49 221 57402 -744, Fax: +49 221 57402 -748

E-Mail: [email protected], www.grontmij.de

http://www.iuta.de/

http://www.umsicht.fraunhofer.de/

mailto:[email protected]

http://www.wwu-labor.de/

http://www.ifw-dortmund.de/


http://www.grontmij.dpu.de/


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Autorenverzeichnis

Autor(in) bearbeitete(s) Kapitel inkl. der entsprechenden Anhänge und Unterkapitel

Ante, A.: 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11

Börgers, A.: 1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11

Herbst, H.: 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11

Keuter, V.: 5, 10

Matheja, A.: 1, 2, 3, 10, 11

Remmler, F.: 1, 2, 6, 9, 10, 11

Sayder, B.: 5, 10

Seidel, U.: 1, 11

Türk, J.: 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11

Zitiervorschlag:

Seidel, U., Ante, S., Börgers, A., Herbst, H., Matheja, A., Remmler, F., Sayder, B., Türk, J. (2013):

Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben „Analyse der Eliminationsmöglichkeiten von Arzneimitteln

in den Krankenhäusern in NRW (TP 3)“, gerichtet an das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt,

Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MKULNV), AZ IV-7 -

042 600 001C, Vergabenummer 08/0581.


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Fachliche Begleitung:

LANUV NRW

Informationen / Kontakt:

Der Bericht kann beim MKULNV unter [email protected] angefragt werden.

Ansprechpartner MKULNV: [email protected]

Danksagung

Wir danken der Krankenhausgesellschaft Nordrhein-Westfalen e.V. (KGNW) und dem Arbeitskreis

Umweltschutz im Krankenhaus in Nordrhein-Westfalen für die Unterstützung bei der Bewerbung des

Projektes.

Frau Christa McArdell und Frau Beate Escher danken wir für die Bereitstellung von Ausscheidungsraten

der Arzneimittelwirkstoffe, PNEC-Werten und weiteren Daten aus Erhebungen in der Schweiz.

Herrn Ulf Nielsen wird für die Bereitstellung der in Dänemark diskutierten Grenzwerte für

Krankenhausabwasser gedankt.

Bei den Mitarbeitenden der Kliniken, die aktiv teilgenommen haben, bedanken wir uns für die

Zusendung und Bereitstellung der Daten und die Zusammenarbeit im Rahmen der Monitoring-Studie.




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Inhaltsverzeichnis

Projektpartner 2

Autorenverzeichnis 3

Abbildungsverzeichnis 8

Tabellenverzeichnis 10

Abkürzungsverzeichnis 13

Zusammenfassung 16

1 Einleitung 20

1.1 Veranlassung 20

1.2 Thema und Ziel 20

1.3 Derzeitiger Kenntnisstand 21

2 Datenbeschaffung und -aufbereitung 25

2.1 Erfassung der Kliniken in NRW 25

2.2 Fragebogenerhebung 26

2.3 Auswertung der Daten hinsichtlich Anfall, Ableitung und Behandlung von Abwasser 27

2.3.1 Abwasseranfall 27

2.3.2 Abwasserableitung und Abwasserbehandlung 30

2.3.3 Fazit 32

2.4 Auswertung der Arzneimittelstatistiken 33

3 Projektdatenbank 39

4 Erfassung und Bewertung von organisatorischen Maßnahmen 41

4.1 Handlungsfeld „Arzneimittelentwicklung“ 41

4.2 Handlungsfeld „Umgang mit Arzneimitteln“ 43

4.2.1 Senkung des Arzneimittelverbrauchs 43

4.2.2 Verminderung von Medikamentenabfällen 46

4.3 Handlungsfeld „Emissionsmanagement in der Siedlungswasserwirtschaft“ 48

4.4 Ergebnisse der Befragungen zu bereits umgesetzten organisatorischen Maßnahmen 50

4.4 Fazit 52

5 Erfassung und Bewertung von technischen Maßnahmen 53

5.1 Systematische Darstellung der technischen Maßnahmen 53

5.1.1 Sammlung im Krankenhaus 53

5.1.2 Veränderte Toilettentechnik im Krankenhaus 54

5.1.3 Aufkonzentrierung von Urinfraktionen 55

5.1.4 Teilstrombehandlung von Krankenhausabwasser 58

5.1.5 Vollstrombehandlung von dotiertem Toilettenabwasser 59

5.1.6 Vollstrombehandlung von Krankenhausabwasser 60

5.2 Mitbehandlung von Krankenhausabwasser in kommunalen Kläranlagen mit einer speziellen Behandlungsstufe 61

5.2.1 Erläuterung von ausgewählten umgesetzten technischen Verfahren 62

5.3 Fazit 66


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6 Typisierung, thematische Clusterbildung und typische Eintragsszenarien 67

6.1 Typisierung anhand räumlicher Lage und Bevölkerungsdichte 67

6.2 Clusterung anhand des Arzneimittelverbrauchs 83

6.3 Typische Eintragsszenarien 85

6.3.1 Ausscheidung über den Urin 86

6.3.2 Ausscheidung über Faeces 87

6.3.3 Eintragung durch Steckbeckenspüler 88

6.3.4 Eintragung durch Wäschereien 88

6.3.5 Eintrag durch nicht fachgerechte Entsorgung 89

6.4 Typenstandorte 89

7 Durchführung und Ergebnisse der zusätzlich beauftragten Mess-und Monitoringstudie 93

7.1 Analytik 98

7.1.1 Pharmaka 98

7.1.2 Psychopharmaka 101

7.1.3 Röntgenkontrastmittel 102

7.2 Ergebnisse 103

7.3 Fazit 107

7.4 Vergleich mit diskutierten Grenzwerten 108

7.5 Fazit 111

8 Risikoabschätzung für Arzneimittel im Abwasser 112

8.1 Theoretische Grundlagen zur Risikoabschätzung 112

8.2 Ergebnisse der durchgeführten Risikoabschätzung für ausgewählte Krankenhäuser in NRW 115

8.3 Risikoabschätzung für Szenario 1 und Szenario 3 anhand eines Krankenhauses und der dazugehörigen Kläranlage 120

8.4 Risikoabschätzung für Krankenhaus-Nummer 3 125

8.5 Vergleich der Auswirkung unterschiedlicher PNEC-Werte für Clarithromycin am Beispiel des Krankenhauses 7 127

8.6 Fazit 129

9 Frachtabschätzung aus den ermittelten Konzentrationen der 24 h Mischproben 131

10 Korrelation der Ergebnisse und Kostenvergleichs-rechnung 136

10.1 Kostenbewertung und Diskussion von Nutzenpotenzialen organisatorischer Maßnahmen in Krankenhäusern 136

10.1.1 Arzneimittelentwicklung 136

10.1.2 Umgang mit Arzneimitteln 136

10.1.3 Emissionsmanagement in der Siedlungswasserwirtschaft 137

10.2 Kostenbewertung und Diskussion von Nutzenpotenzialen technischer Maßnahmen in Krankenhäusern 137

10.2.1 Vorbemerkungen 137

10.2.2 Definition von Modellkrankenhäusern 138

10.2.3 Urinsammlung 139

10.2.4 Verbrennungstoilette 139

10.2.5 Separationstoilette 140

10.2.6 Vakuumtoilette 140


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10.2.7 Aufkonzentrierung von Urinfraktionen 141

10.2.8 Teilstrombehandlung mittels Ozon 141

10.2.9 Teilstrombehandlung mittels Umkehrosmose 143

10.2.10 Vollstrombehandlung von Krankenhausabwasser 143

10.2.11 Festlegung von Kostenarten, spezifische Kosten und Annahmen zur Kostenberechnung 144

10.2.12 Kosten bereits realisierter Anlagen in Krankenhäusern zur Spurenstoffelimination (Vollstrombehandlung) 146

10.2.13 Erstellung von Kostenfunktionen 148

10.2.14 Übersicht der Kosten der technischen Maßnahmen im Krankenhaus 152

10.3 Darstellung von Kostenfunktionen zur Abschätzung der Behandlungskosten von Spurenstoffen bei kommunalen Kläranlagen 153

10.4 Kostenvergleichsrechnung - Szenario „Dezentrale Abwasserbehandlung an Krankenhäusern, die im Einzugsgebiet einer Trinkwassergewinnung liegen versus Erweiterung der entsprechenden kommunalen Kläranlagen“ 157

10.5 Fazit 159

11 Schlussfolgerungen 161

12 Literatur 165

13 Anhang 178


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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 2-1: Abwassermenge in Abhängigkeit der Bettenzahl und Größenklasse (Clusterung) G I-III sowie G IV. 29

Abbildung 2-2: Prozentualer Anteil Abwasser Krankenhaus zu Abwasser Kläranlage. 32

Abbildung 4-1: Einweg-Urinal für Frauen Ladybag® (links) und Einweg-Urinal für Herren Roadbag ® (rechts)). 51

Abbildung 5-1: Darstellung der verschiedenen technischen Maßnahmen im Krankenhaus und an der Kläranlage. 53

Abbildung 5-2: Schematische Darstellung der Nanofiltration (A) und der Elektrodialyse mit zwei Membranpaaren (B) (PRONK, 2006-2007). 57

Abbildung 5-3: Massenbilanzen von Ethinylöstradiol (A) und Propranolol (B) in der Elektrodialyse (PRONK, 2006-2007). 58

Abbildung 6-1: 53 Kläranlagen n. MKULNV (2012, Karte 8.1) oberhalb (bis zu 10 km) von Wassergewinnungsanlagen mit Oberflächenwassereinfluss und Krankenhäuser, die in einen Teil der Kläranlagen entwässern. 71

Abbildung 6-2: Wassergewinnungsanlagen in NRW, die zur Trinkwassergewinnung abwasserbeeinflusste Oberflächenwasser nutzen, mit Kläranlagen sowie angeschlossenen Krankenhäusern im Vorfeld in einer Entfernung von bis zu maximal 15 km. 77

Abbildung 6-3: Krankenhäuser im 15 km Vorfeld von oberflächenwasserbeeinflussten Wassergewinnungsanlagen nach Größenklassen. 78

Abbildung 6-4: Kläranlagen im 15 km Vorfeld von oberflächenwasserbeeinflussten Wassergewinnungsanlagen nach Größenklassen (GK). 81

Abbildung 7-1: Probenahmestelle Kanalschacht. 94

Abbildung 7-2: Probenehmer ISCO. 95

Abbildung 7-3: Gradienten der verwendeten Lösemittel A Millipore H2O mit 0,1 % Ameisensäure und B Acetonitril mit 0,1 % Ameisensäure der "Pharmaka positiv" Messmethode. Die Flussrate der beiden Lösemittel beträgt 350 µL/min. 99

Abbildung 7-4: Gradienten der verwendeten Lösemittel A Millipore H2O mit 0,1 % Ameisensäure und B Acetonitril mit 0,1 % Ameisensäure der "Pharmaka negativ" Messmethode. Die Flussrate der beiden Lösemittel beträgt 300 µL/min. 100

Abbildung 7-5: Zusammensetzung der verwendeten Lösemittel A Millipore H2O mit 0,1 % Ameisensäure und B Acetonitril mit 0,1 % Ameisensäure der "Psychopharmaka" Messmethode. Die Flussrate beträgt 350 µL/min. 101

Abbildung 7-6: Zusammensetzung der verwendeten Lösemittel A Millipore H2O mit 0,1 % Ameisensäure und B Acetonitril mit 0,1 % Ameisensäure der "Röntgenkontrastmittel" Messmethode. Die Flussrate beträgt 300 µL/min. 102

Abbildung 7-7: Logarithmische Darstellung der Spannbreiten der Konzentrationsmittelwerte (berechnet aus den 24-Stunden Mischproben je Krankenhaus) mit Minimalwert, Maximalwert, 25. und 75. Perzentil. 104

Abbildung 8-1: Darstellung der einzelnen Wirkstoffe mit einem Risikoquotienten über 1 für das Krankenhaus 20. 118


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Abbildung 8-2: Darstellung der einzelnen Wirkstoffe mit einem Risikoquotienten über 1 für das Krankenhaus 9. 119

Abbildung 8-3: Darstellung der Risikoquotienten unter Betrachtung unterschiedlicher PNEC-Werte für Clarithromycin am Beispiel des Krankenhauses 7. Auf der y-Achse sind die berechneten Risikoquotienten logarithmisch dargestellt. 128

Abbildung 9-1: Spannbreiten der Jahresfrachten der untersuchten Arzneimittelwirkstoffe mit Minimalwert, Maximalwert, 25 % Perzentil und 75 % Perzentil (Datengrundlage: Messdaten der Monitoringkampagne). 131

Abbildung 9-2: Spannbreiten der Konzentrationen der untersuchten Arzneimittelwirkstoffe im Zulauf unterschiedlicher Kläranlagen in NRW mit Minimalwert, Maximalwert, 25 % Perzentil und 75 % Perzentil. 132

Abbildung 10-1: Patientenzahlen pro Jahr in Abhängigkeit der Bettenzahl. 138

Abbildung 10-2: Extrapolation der Kosten der Teilstrombehandlung von Krankenhausabwasser mit Ozon. 142

Abbildung 10-3: Kostenfunktion für die Investitionskosten [€] (Vollstrombehandlung). 149

Abbildung 10-4: Kostenfunktion für die Kapitalkosten [€/a] (Vollstrombehandlung). 149

Abbildung 10-5: Kostenfunktion für die spezifischen Betriebskosten [€/(a)] (Vollstrombehandlung). 150

Abbildung 10-6: Spezifische Gesamtinvestitionskosten für Aktivkohlebehandlung mit PAK (Kostenfunktion in Anlehnung an das Verfahren Steinhäule-Ulm) und Ozonung (Schweiz, Baden-Württemberg und NRW) (TÜRK 2013). 154

Abbildung 10-7: Spezifische Betriebskosten für Aktivkohlebehandlung mit PAK (Kostenfunktion in Anlehnung an das Verfahren Steinhäule-Ulm) und Ozonung (Schweiz, Baden-Württemberg und NRW) (TÜRK 2013). 155

Abbildung 10-8: Spezifische Jahreskosten (abwasserbezogen) für die PAK-Dosierung (Kostenfunktion in Anlehnung an das Verfahren Steinhäule-Ulm) und Ozonung in Abhängigkeit der angeschlossenen Einwohnerwerten (TÜRK 2013). 156


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Tabellenverzeichnis

Tabelle 2-1: Repräsentativität der Fragebogenerhebung für NRW. 27

Tabelle 2-2: Spezifische Abwassermenge in Abhängigkeit der Größenklasse gemäß Fragebogenauswertung. 28

Tabelle 2-3: Abwassermenge für Krankenhäuser der Größenklassen G I - IV. 30

Tabelle 2-4: Ergebnisse der Fragebogenerhebung zum Bereich Abwasserableitung. 30

Tabelle 2-5: Übersicht über die 114 ausgewerteten Arzneimittelwirkstoffe. 34

Tabelle 2-6: Ausscheidungsraten des unveränderten Wirkstoffes nach Hauptapplikationsweg der 114 betrachteten Wirkstoffe (k. A. = keine Angabe), unterteilt nach renaler Ausscheidung und Ausscheidung mittels Faeces. 36

Tabelle 5-1: Technische Merkmale bereits realisierter Pilotanlagen (TÜRK 2013). 63

Tabelle 6-1: Einteilung der Krankenhäuser nach Bevölkerungsdichte (B). 67

Tabelle 6-2: Einteilung der Krankenhäuser nach Krankenhausgröße. 68

Tabelle 6-3: Anzahl der Krankenhäuser nach Größenklasse in den verschiedenen Siedlungsräumen. 68

Tabelle 6-4: Kommunale Kläranlagen nach Größenklassen im Einzugsgebiet oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen (n. MKULNV 2012 Karte 8.1) und in die Kläranlagen entwässernde Krankenhäuser und zugehörige Anzahl an Krankenhausbetten. 72

Tabelle 6-5: Kommunale Kläranlagen nach Größenklassen (GK) im Einzugsgebiet oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen, differenziert nach einem Abstand von bis zu 2 km bzw. von 2 bis 10 km bis zur nächsten Gewinnungsanlage (n. MKULNV 2012, Karte 8.1) und in die Kläranlagen entwässernde Krankenhäuser sowie die zugehörige Anzahl an Krankenhausbetten. 74

Tabelle 6-6: Wassergewinnungsanlagen mit klassifizierter Fördermenge (Anlagen mit Kläranlagen sowie angeschlossenen Krankenhäusern im Vorfeld in einer Entfernung von bis zu maximal 15 km). 76

Tabelle 6-7: Wassergewinnungsanlagen mit klassifizierter Fördermenge (Anlagen mit Kläranlagen sowie angeschlossenen Krankenhäusern im Vorfeld in einer Entfernung von bis zu maximal 15 km). 79

Tabelle 6-8: Anzahl Krankenhäuser nach Größenklasse und Bettenanzahl in den regionalen Schwerpunkten Rhein, Ruhr und Ems. 80

Tabelle 6-9: Anzahl Kläranlagen nach Größenklasse und Einwohnerwerten in den regionalen Schwerpunkten Rhein, Ruhr und Ems. 82

Tabelle 6-10: Anzahl der Kläranlagen und der damit erfassten Krankenhäuser und Krankenhausbetten bei einer Ertüchtigung der Kläranlagen der Größenklassen IV und V in den regionalen Schwerpunkten Rhein, Ruhr und Ems. 83

Tabelle 6-11: Abgleich der Angaben zu den einzelnen Fachabteilungen der Apotheke, bzw. der Krankenhausverwaltung anhand der Auswertung der Fragebögen. 84

Tabelle 6-12: Zuordnung des Arzneimittels Acetylsalicylsäure zu den einzelnen Leveln der ATC-Klassifizierung. 85

Tabelle 6-13: Übersicht zur Ausscheidung der unveränderten Substanz nach oraler oder intravenöser Applikation [%]. 87


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Tabelle 6-14: Unterteilung der Typenstandorte (TS) nach Clustern mit möglichen Behandlungsansätzen für das Gesamtabwasser der Krankenhäuser. 90

Tabelle 7-1: Analysegruppen und ausgewählte Substanzen. 93

Tabelle 7-2: Beschreibung der Probenahmestellen. 96

Tabelle 7-3: Zusammenfassung der selektierten MRM-Massenübergänge der untersuchten Pharmaka für den positiven und negativen Messmodus, Ionisierung mittels Elektrosprayionisation (ESI). 100

Tabelle 7-4: Zusammenfassung der selektierten MRM-Massenübergänge der untersuchten Psychopharmaka. 102

Tabelle 7-5: Zusammenfassung der selektierten MRM-Massenübergänge der untersuchten Röntgenkontrastmittel. 103

Tabelle 7-6: Vergleich der ermittelten Konzentrationsmittelwerte der einzelnen Krankenhäuser dieser Studie mit den Direkteinleiter- Grenzwertvorschlägen für Krankenhausabwasser (Direkteinleiter) in Dänemark (keine Überschreitung = grün, weniger als 50 % der Proben = gelb, 50-75 % = orange, > 75 % = rot). 109

Tabelle 8-1: Sicherheitsfaktoren zur Herleitung der aquatischen PNEC-Werte (BERGMANN 2011). 114

Tabelle 8-2: Zusammenfassung der Größenklassen, Bevölkerungsdichten und ermittelten Risikoquotientensummen. 116

Tabelle 8-3: Auflistung der Wirkstoffe mit einem Risikoquotienten > 100 der untersuchten Krankenhäuser. Die einzelnen Wirkstoffe sind mit Abnahme der Risikoquotienten aufgelistet. 117

Tabelle 8-4: Darstellung der Ausscheidungsraten des unveränderten Wirkstoffes (ESCHER 2011) und verabreichte Menge (M) der Arzneimittelwirkstoffe pro Tag [g]. Der Abwasseranfall betrug 90.000 L/Tag. 120

Tabelle 8-5: Zusammenfassung der PNEC-, PEC-, MEC-Werte und der Risikoquotienten für das Krankenhausabwasser. 121

Tabelle 8-6: Darstellung der ermittelten Eliminationsraten der Kläranlage (KA 1), die berechneten Konzentrationen (PEC) und die gemessenen Konzentrationen (MEC) für den Kläranlagenablauf (WWTPeffluent) in µg/L, n. b.= nicht bestimmt. 122

Tabelle 8-7: Zusammenfassung der theoretischen und praktisch ermittelten Risikoquotienten für Krankenhausabwasser und Kläranlagenablauf, n. b.= nicht bestimmt. 124

Tabelle 8-8: Darstellung der untersuchten Wirkstoffe mit ihren Verbrauchsmengen pro Woche in Gramm und Ausscheidungsraten (ESCHER 2011) für das untersuchte Krankenhaus. Der Abwasseranfall beträgt 736 m³/Woche (30 % = 229 m³/Woche). 125

Tabelle 8-9: PNEC-, MEC- und PEC-Werte von ausgewählten Wirkstoffen für Krankenhaus Nr. 3 mit 30 % und 100 % des Abwasseranfalls. 126

Tabelle 8-10: Darstellung der Risikoquotienten für Krankenhaus Nr. 3. 126

Tabelle 8-11: Zusammenfassung der PNEC-Werte, die berechneten Risikoquotienten und die dafür benötigten Daten und Literaturstellen. 129

Tabelle 9-1: Datengrundlage zur Frachtberechnung. 132

Tabelle 9-2: Anteil der Fracht „Krankenhaus“ an der Fracht „Kläranlagenzulauf“ bezogen auf die Kläranlagen in NRW (Grundlage Mittelwerte). 133


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Tabelle 9-3: Zusammenfassung der Frachtmittelwerte des Krankenhauses und des dazugehörigen Kläranlagenzulaufs. sowie die berechneten prozentualen Frachtanteile des Krankenhauses an der Kläranlage. KH= Krankenhaus, KA 2Zu = Kläranlagenzulauf. 135

Tabelle 10-1: Berechnungsgrundlage für die Bewertung. 138

Tabelle 10-2: Kostenschätzung für eine zukünftige Anwendung der Urinsammlung, nach (SCHUSTER 2006). 139

Tabelle 10-3: Berechnungsgrundlagen für die Teilstrombehandlung mit Ozon. 142

Tabelle 10-4: Nutzungszeitraum und Preissteigerung für die Kostenvergleichsrechnung. 145

Tabelle 10-5: Technische Daten der Anlagen zur Spurenstoffelimination (Vollstrombehandlung). 146

Tabelle 10-6: Investitions-, Betriebs-, Kapital- und Jahreskosten vorhandener Anlagen zur Spurenstoffelimination in Krankenhäusern. 147

Tabelle 10-7: Schwankungen der spezifischen Jahreskosten bei der Technologie „MBR + O3 + PAK“. 148

Tabelle 10-8: Investitions-, Betriebs-, Kapital- und sich ergebene Jahreskosten für die Modellkrankenhäuser ausgehend von einer Vollstrombehandlung mit MBR, Aktivkohle und Ozonung (Kosten gerundet). 151

Tabelle 10-9: Berechnete Kosten pro Jahr, die für die unterschiedlichen Behandlungsmöglichkeiten anfallen. 152

Tabelle 10-10: Kostenfunktionen für Gesamtinvestitionskosten, Gesamtbetriebskosten und Jahreskosten für Aktivkohle-Behandlung (Kostenfunktion in An-lehnung an das Verfahren Steinhäule Ulm) und Ozonung (TÜRK 2013). 153

Tabelle 10-11: Vergleich der Kosten von zentralen und dezentralen Anlagen zur Spurenstoffelimination. 157

Tabelle 13-1: Zusammenfassung der PNEC-Werte und der zugehörigen Literaturstelle, k. A.= keine Angabe. 186

Tabelle 13-2: Ergebnisse der Monitoringkampagne für Krankenhaus 1. 189




















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Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung Erläuterung Einheit

AOP Advanced Oxidation Process (Ozon und

kombinierte oxidative Verfahren)

-

AP Arbeitspaket -

ATC Anatomisch-Therapeutisch-Chemische

Gesichtspunkte

-

B Bevölkerungsdichte -

BDEW Bundesverband der Energie- und

Wasserwirtschaft e.V.

-

BK Betriebskosten [€/a]

DDD Defined Daily Dose (festgelegte Tagesdosis)

DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft,

Abwasser und Abfall e. V.

E Einwohner -

EAWAG Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung,

Abwasserreinigung und Gewässerschutz der

Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich

-

EC50 Wirkkonzentration, bei der ein halbmaximaler

Effekt eintritt

[µg/L] / [mg/L]

ELWAS Elektronisches Wasserinformationssystem -

EPhMRA European Pharmaceutical Market Research

Association

-

ESI Elektrosprayionisation -

EW Einwohnerwert -

G Größenklasse der Krankenhäuser -

GAK Granulierte Aktivkohle -

GK Größenklasse der Kläranlagen -

GKV Gesetzliche Krankenversicherung -

GIS Geographisches Informationssystem -

H2O2 Wasserstoffperoxid -

HWW Hospital wastewater -

IfW Institut für Wasserforschung GmbH -

IK Investitionskosten [€]

IKT Institut für Unterirdische Infrastruktur gGmbH -

IKSR Internationale Kommission zum Schutz des

Rheins

-


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ISOE Das Institut für sozial-ökologische Forschung -

IT NRW Landesbetrieb

Information und Technik Nordrhein-Westfalen

-

IUTA Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. -

JD-UQN Jahresdurchschnitts-Umweltqualitätsnorm -

JK Jahreskosten [€/a]

KA Kläranlage -

KGNW Krankenhausgesellschaft Nordrhein-Westfalen

e. V

-

KH Krankenhaus -

KVR Kostenvergleichsrechnungen -

LANUV Landesamt für Natur, Umwelt und

Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen

-

LAWA Länderarbeitsgemeinschaft Wasser -

LC50 Letale Konzentration für 50% der betrachteten

Population

[µg/L] / [mg/L]

LC-MS/MS Flüssigchromatographie mit Tandemmassen-

spektrometrie

-

MBR Membranbioreaktor -

MEC measured environmental concentration [µg/L]

MGEPA Ministerium für Gesundheit, Emanzipation, Pflege

und Alter des Landes Nordrhein-Westfalen

-

MKULNV Ministerium für Klimaschutz, Umwelt,

Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des

Landes Nordrhein-Westfalen

Ehemals MUNLV Ministerium für Umwelt und

Naturschutz, Landwirtschaft und

Verbraucherschutz

-

MRSA Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus

(fälschlicherweise zuweilen als Multi-resistenter

Staphylococcus aureus bezeichnet)

-

NOEC No observed effect concentration [µg/L] / [mg/L]

O3 Ozon -

OP Operation -

OTC Over-the-Counter (rezeptfreier Verkauf) -

PAK Pulveraktivkohle -


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PEC predicted environmental concentration [µg/L] / [mg/L]

PILLS Pharmaceutical Input and Elimination from Local

Sources

-

PNEC predicted no-effect concentration [µg/L] / [mg/L]

PTB Physikalisch-Technische Bundesanstalt -

Q Quantifizierung

Q1 Quadropol 1

Q3 Quadropol 3

RKM Röntgenkontrastmittel -

RQ Risikoquotient -

SGB Sozialgesetzbuch -

TP Teilprojekt -

TS Typenstandort -

UO Umkehrosmose -

UQN Umweltqualitätsnorm -

UV-Licht elektromagnetische Strahlung mit einer

Wellenlänge < 380 nm

[nm]

V Verifizierung

WASEG Wasserentnahmeentgeltgesetz des Landes

Nordrhein-Westfalen

-

WWTP Wastewater treatment plant -


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Zusammenfassung

Im Teilprojekt 3 „Analyse der Eliminationsmöglichkeiten von Arzneimitteln in den

Krankenhäusern in NRW“ der Ausschreibung „Elimination von Arzneimitteln und

organischen Spurenstoffen: Entwicklung von Konzeptionen und innovativen, kostengünstigen

Reinigungsverfahren“ des Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und

Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen sind organisatorische und technische

Maßnahmen zur Reduktion des Arzneimitteleintrags aus den Kliniken NRW in den

Wasserkreislauf erfasst und bewertet worden. Die Erfassung des „Status quo“ erfolgte unter

anderem durch eine breit aufgestellte Umfrage in den 410 betrachteten Krankenhäusern. Im

Rahmen der Umfrage wurden ebenfalls die Entwässerungssituation und der spezifische

Arzneimittelverbrauch abgefragt. Zusätzlich ist eine Mess- und Monitoringkampagne an 19

Krankenhäusern sowie einem Zulauf einer Kläranlage zur Erfassung der Arzneimittelbelastung

der entsprechenden Abwässer durchgeführt worden.

Als zentrales Ergebnis des Projektes zeigte sich, dass insbesondere die Umsetzung vieler

organisatorischer Maßnahmen den Austrag von Arzneimittelwirkstoffen aus den

Krankenhäusern erheblich reduzieren kann. Eine Befragung in ausgewählten Krankenhäusern

ergab, dass viele dieser Maßnahmen in den Kliniken bereits etabliert sind. Vor diesem

Hintergrund wird der Maßnahme „Verminderung von Medikamentenabfällen“ von den

Krankenhäusern stärker als zuvor eine hohe Priorität zugeordnet, da dies unmittelbar Einfluss

auf die Entsorgungskosten hat. So sollen Altarzneimittel oder (flüssige) Arzneimittelreste

mittels Geliermittel über den Hausmüll entsorgt werden. Diese Art der Entsorgung ist in

Deutschland zu favorisieren, da nahezu 100 % des Hausmülls verbrannt werden. Eine

Entsorgung von Arzneimitteln mittels des Wasserpfades ist generell nicht sinnvoll. Im

Handlungsfeld „Emissionsmanagement in der Siedlungswasserwirtschaft“ werden

Maßnahmen zu Wassersparmaßnahmen, empfohlen und weitestgehend in den

Krankenhäusern umgesetzt. Durch die Sammlung von Urin können bis zu 100 % der

Arzneimittelwirkstoffe (z. B. iodierte Röntgenkontrastmittel) aus dem Wasserkreislauf entfernt

werden.

Zur Elimination von Arzneimitteleinträgen aus dem Abwasser von Krankenhäusern sind eine

Reihe technischer Maßnahmen bekannt. Sie reichen von lokalen Maßnahmen über

Teilstrom- bzw. Vollstrombehandlungen in Krankenhäusern bis zu Erweiterungen und

Ertüchtigungen bestehender Kläranlagen. Sie umfassen eine Vielzahl verschiedener

Aufbereitungs- bzw. Eliminationsprozesse. Zu den betrachteten dezentralen Verfahren

gehören die Sammlung von Patientenausscheidungen im Krankenhaus, eine veränderte

Toilettentechnik und die Behandlung von Teil- oder Vollströmen mit Technologien der

erweiterten Abwasserbehandlung beispielsweise mittels Oxidation (Ozonung) oder Adsorption

mittels Einsatz von Pulveraktivkohle. Die Mitbehandlung von Krankenhausabwasser in


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kommunalen Kläranlagen mit einer weitergehenden Abwasserbehandlung als zentrale

Reinigungsoption ist in den meisten Fällen in NRW die sinnvollste Maßnahme.

Neben der Beschreibung und Bewertung der organisatorischen und technischen Maßnahmen

ist auf Grundlage der erhobenen Daten eine Erarbeitung typischer Eintragsszenarien und

eine thematische Clusterbildung erfolgt.

Als Haupteintragsquelle konnte die Ausscheidung der Arzneimittelwirkstoffe und der dazu

gehörigen Metaboliten mittels Urin und Faeces identifiziert werden. Weitere mögliche

Eintragswege sind die nicht fachgerechte Entsorgung oder Entsorgung der flüssigen

Arzneimittelreste über die Toilette und der Eintrag durch Steckbeckenspüler.

Zur thematischen Clusterung der Krankenhäuser in NRW erfolgte zunächst eine Clusterung

anhand der räumlichen Lage und der Bevölkerungsdichte B mit der Einteilung in B I,

Agglomerationsraum, B II, verstädterter Bereich und B III, ländlicher Bereich. Eine weitere

zentrale Clusterung erfolgte anhand der Krankenhausgröße G über die Bettenzahl. Danach

wurden die Krankenhäuser in vier Größenklassen unterteilt: G I: > 600 Betten (groß), G II: 301-

600 Betten, G III: 101-300 Betten und G IV: < 101 Betten (klein). Die nächste Clusterung

erfolgte anhand der trinkwassergewässerbezogenen Auswertung. Dabei sind die

Krankenhäuser mit einer Entfernung von 2 km und einer Entfernung von bis zu 15 km im

Einzugsgebiet oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen betrachtet worden. Im

15 km Umfeld sind für NRW insgesamt 202 Krankenhäuser (davon 13 Tageskliniken) ermittelt

worden, die sich emissionsseitig über die angeschlossenen Kläranlagen im Vorfeld relevanter

Gewässer befinden. Als räumliche Schwerpunkte können für die Kombination

„Oberflächenwasser nutzende Wassergewinnungsanlage mit Kläranlage und Krankenhaus im

15 km Vorfeld“ in NRW die Rheinschiene, das Gewässereinzugsgebiet der Ruhr und im

Norden das Einzugsgebiet der Ems und Hase ausgemacht werden. Die regionalspezifische

Betrachtung der in den einzelnen drei räumlichen Clustern Rhein, Ruhr und Ems betroffenen

Wassergewinnungsanlagen zeigt, dass bei Maßnahmen zur Spurenstoffelimination an den

Kläranlagen der Größenklassen IV (10.001-100.000 Einwohnerwerte) und V (>100.000

Einwohnerwerte) die Emissionen von 178 Krankenhäusern mit insgesamt 58.939 Betten

erfasst werden.

Eine Clusterung anhand des Arzneimittelverbrauches war nicht möglich, da die

Arzneimittelstatistiken nicht die erforderliche Datenqualität aufwiesen. Des Weiteren konnten

die Arzneimittelwirkstoffe aufgrund der Strukturen der Krankenhäuser nicht einzelnen

Fachabteilungen zugeordnet werden. Die Auswertung der Arzneimittelstatistiken führte jedoch

dazu, dass eine Stoffliste von insgesamt 114 Arzneimittelwirkstoffen einer Risikobetrachtung

zugeführt werden konnte.


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In diese Risikobetrachtung sind die berechneten Arzneimittelverbräuche, die

Entwässerungssituation der einzelnen Kliniken, die Ausscheidungsraten des unveränderten

Wirkstoffes und Wirkschwellenkonzentrationen eingeflossen.

Anhand der erarbeiteten Clusterung sind 13 unterschiedliche Typenstandorte mit Ansätzen

für eine Behandlung des Krankenhausabwassers herausgearbeitet worden.

Typenstandort 2 kennzeichnet den ländlichen Bereich. Hier kann im Einzelfall eine separate

Behandlung des Krankenhausabwassers sinnvoll sein. Typenstandort 4 beinhaltet große

Kliniken. Die Abwägung einer zentralen oder dezentralen Behandlung bedarf hier einer

Einzelfallprüfung. Der Typenstandort 13 kennzeichnet Kliniken in Wasserschutzzonen.

Hier sollte besondere Sorgfalt im Zusammenhang mit dem Kanalnetz walten, z. B. im Hinblick

auf Leckagen. Für die Typenstandorte 1, 3 und 5–12 erscheint unter wirtschaftlichen und

gewässerökologischen Gesichtspunkten in den meisten Fällen eher eine zentrale Behandlung

der Krankenhausabwässer in Kläranlagen sinnvoll.

Zur Erfassung der Arzneimittelbelastung der Krankenhausabwässer wurde in ausgewählten

Kliniken eine Mess- und Monitoringkampagne auf ausgewählte Arzneimittel der Gruppen

Antibiotika, Psychopharmaka, Röntgenkontrastmittel und Schmerzmittel durchgeführt. Anhand

dieser Kampagne konnten Frachtberechnungen für NRW abgeschätzt und eine

Risikoabschätzung durchgeführt werden. Die Konzentrationen der untersuchten Arzneimittel

lagen allesamt in den bereits aus anderen Projekten bekannten Größenordnungen. Auffällig

war, dass insbesondere die Verwendung der Röntgenkontrastmittel einer gewissen Varianz

unterliegt. Die geringen Konzentrationen im Abwasser mancher Kliniken deuten auf die

Verwendung anderer nicht untersuchter iodierter Röntgenkontrastmittel als Iomeprol (z. B.

Iopromid oder Iopamidol) hin.

Anhand der in der Mess- und Monitoringstudie ermittelten realen Abwasserkonzentrationen

sind für die untersuchten Krankenhäuser Frachtberechnungen durchgeführt worden. Der

exemplarische Frachtvergleich eines Klinikabwassers und des korrespondierenden

Kläranlagenzulaufs zeigt am Beispiel der Antibiotika Azithromycin und Clarithromycin, dass

die Anteile bei 13 bzw. 18 % der Gesamtfracht am Kläranlagenzulauf betragen können. Das

Krankenhaus hat hierbei einen Abwasseranteil an der Kläranlage von nur 0,2 %. Die

Frachtberechnungen zeigen, dass die eingetragene Fracht durch die Krankenhäuser

relevanter wird, je kleiner die korrespondierende Kläranlage ist. Insbesondere bei kleinen

Kläranlagen sollte eine detaillierte Betrachtung des einleitenden Krankenhauses

vorgenommen werden, da die Frachteinträge an speziellen und aus dem Krankenhaus

emittierten Medikamenten hier relevant sein können.


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Auf der Basis der ermittelten Daten wurde eine Risikobetrachtung durchgeführt. Die

berechnete Expositionsabschätzung ist dabei eine Möglichkeit, die Umweltbelastung durch

eingetragene Arzneimittel zu klassifizieren und abzuschätzen. Liegen diese Abschätzungen

über den Schwellenkonzentrationen, kann von einem Risiko des unbehandelten

Kläranlagenablaufs für die aquatische Umwelt ausgegangen werden. Die berechneten

Konzentrationen der Risikoabschätzung stimmen in der Größenordnung gut mit den

tatsächlich ermittelten Konzentrationen des Monitorings überein. Als Ergebnis der

Risikoabschätzung ist festzuhalten, dass Krankenhausabwässer ein hohes Risikopotential

aufweisen können und dass große Krankenhäuser nicht zwangsläufig das höchste

Risikopotential besitzen.

Die Kostenbewertungen ergaben eine Reihenfolge der Maßnahmen auf Grundlage der

Bewertungskriterien für alle vier Krankenhausgrößenklassen von „teuer“ nach „günstig“

geordnet: Vollstrombehandlung > Urinsammlung > Kläranlage.

Zusammenfassend kann derzeit eine Umsetzung einiger organisatorischer Maßnahmen für

alle Kliniken in NRW empfohlen werden. Damit organisatorische Strategien belastbar bewertet

und eingeführt werden können, ist jedoch zunächst zu klären, welche Arzneimittel bzw.

Wirkstoffe in welchen Mengen in der Klinik verabreicht werden. Die Erfahrungen aus der

Datenerhebung und die Auswertung der von den Kliniken übermittelten Datensätze lassen die

Schlussfolgerung zu, dass das Arzneimittelcontrolling in den die Kliniken versorgenden

Apotheken noch stärker gemäß einheitlicher Standards und möglichst EDV-gestützt betrieben

werden kann. Die Benennung der verwendeten Arzneimittel ist nach Möglichkeit einheitlich

nach der Roten Liste® vorzunehmen.

Die Umsetzung von technischen Maßnahmen kann für Krankenhäuser aus den

Typenstandorten 2 (ländlicher Bereich), 4 (große Kliniken) und 13 (Kliniken in

Wasserschutzzonen) sinnvoll sein. Durch den Ausbau der Kläranlagen der Größenklassen IV

und V mit geeigneten Behandlungsverfahren zur Elimination von Arzneimittelwirkstoffen

(4. Reinigungsstufe) kann ein großer Teil der Krankenhausabwässer behandelt werden. Dabei

würden auch die Emissionen der Krankenhäuser erfasst, die sich von ihrer räumlichen Lage

her in Trinkwasserschutzgebieten (Typstandort 13) befinden.

Dennoch kann eine dezentrale Behandlung kleiner, begrenzter Teilströme, welche auch bei

einer Ertüchtigung der Kläranlagen der Größenklassen IV und V nicht ausreichend eliminiert

werden kann (zum Beispiel iodierte Röntgenkontrastmittel), ökologisch sinnvoll sein.


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1 Einleitung

1.1 Veranlassung

Das Untersuchungsvorhaben „Analyse der Eliminationsmöglichkeiten von Arzneimitteln in den

Krankenhäusern in NRW“ ist ein Teilprojekt von insgesamt zehn Projekten der

Gesamtausschreibung „Elimination von Arzneimitteln und organischen Spurenstoffen:

Entwicklung von Konzeptionen und innovativen, kostengünstigen Reinigungsverfahren“ des

Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes

Nordrhein-Westfalen (MUNLV, Dezember 2008), jetzt: Ministerium für Klimaschutz, Umwelt

Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MKULNV).

Mit der Ausschreibung hat das Ministerium Untersuchungen initiiert, die dazu beitragen sollen,

den Eintrag von Arzneimitteln und organischen Spurenstoffen in die Gewässer durch

geeignete technische Verfahren der kommunalen und industriellen Abwassertechnik zu

reduzieren. Dabei geht es sowohl um die Weiterentwicklung und Optimierung vorhandener

Verfahrenstechniken als auch um die Neuentwicklung von Reinigungsverfahren zur

Elimination von Arzneimitteln und organischen Spurenstoffen. In allen Untersuchungen war

der Aspekt der Wirtschaftlichkeit zu berücksichtigen.

Für die fachliche Begleitung ist vom MKULNV das Landesamt für Natur, Umwelt und

Verbraucherschutz NRW (LANUV) benannt worden. Zudem sollten die Aktivitäten der ARGE

in Abstimmung mit der Krankenhausgesellschaft NRW (KGNW) erfolgen.

Der Umfang der Studie ist im Projektverlauf um die Durchführung einer Mess- und

Monitoringkampagne zur Ermittlung des Spurenstoffaustrags aus Krankenhäusern und zur

Verifizierung der berechneten Daten erweitert worden.

1.2 Thema und Ziel

Im Teilprojekt „Analyse der Eliminationsmöglichkeiten von Arzneimitteln in den

Krankenhäusern in NRW“ ist untersucht worden, welche organisatorischen und technischen

Möglichkeiten geeignet sind, den Eintrag von Arzneimitteln bzw. Arzneimittelrückständen aus

Kliniken in NRW in den Wasserkreislauf kostengünstig und wirksam zu vermindern bzw. zu

verhindern. Die gesamtökonomische und -ökologische Effizienz der Lösungsansätze war

hierbei besonders zu beachten.


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Folgende Ziele sollten erreicht werden:

Evaluierung von organisatorischen und technischen Maßnahmen zur Verringerung

des Arzneimitteleintrages aus Kliniken in Oberflächengewässer

Kataster der emittierten Arzneimittel / Auswahl von möglichen

krankenhausspezifischen Leitsubstanzen

Beschreibung von Eintragsszenarien und thematische Clusterbildung

Abschätzung des Anteils der Krankenhäuser an der Gesamtfracht an

Arzneimittelrückständen in Abwässern

Kosten-Nutzen-Betrachtungen / gesamtökonomische und –ökologische Effizienz

Internetbasierte, georeferenzierte Darstellung von Teilergebnissen im

Wasserinformationssystem ELWAS-WEB

Typisierung und thematische Clusterbildung der Kliniken in NRW

1.3 Derzeitiger Kenntnisstand

Arzneimittel bzw. Arzneimittelrückstände sind in nahezu allen von Kläranlagen beeinflussten

Gewässern nachweisbar (u. a. Arzneimittel in der Umwelt - Auswertung der

Untersuchungsergebnisse, Bericht des Bund/Länderausschuss für Chemikaliensicherheit

(2003), Reemtsma und Jekel (2006), LANUV-Fachbericht 2 (2007), DWA Themenschrift

Anthropogene Spurenstoffe im Wasserkreislauf (2008), IKSR 2010, IKSR 2011a, IKSR 2011b,

www.iksr.org). Die Substanzen gelangen auf verschiedenen Wegen in Oberflächengewässer

und können von dort auch Trinkwassergewinnungsanlagen beeinflussen. Haupteintragspfade

sind kommunale Kläranlagen, die mit der üblicherweise eingesetzten Technik nicht in der Lage

sind, die aus Industrieeinleitern, Krankenhäusern, spezifischen Einrichtungen der

Gesundheitsversorgung und Privathaushalten emittierten Stoffe zu eliminieren. Laut einer

Studie der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins (IKSR) resultiert der

Gewässereintrag von Diclofenac zu ca. 97 % aus Kläranlagen und zu ca. 1 bis 2 % aus

Mischwasserüberläufen. Für das Röntgenkontrastmittel Amidotrizoesäure werden ca. 89 %

als Kläranlagenanteil und ca. 10 % als Einleitung in das Grundwasser über defekte

Abwasserkanäle angegeben (IKSR 2010). Derzeit findet auf europäischer Ebene eine

Diskussion über mögliche Grenzwerte von Arzneimittelwirkstoffen in Oberflächengewässern

statt. Bislang wurden in Kläranlagenabläufen bereits fischwirksame Konzentrationen für

Ethinylestradiol und Konzentrationen von Diclofenac im Bereich von möglicher

Nierenschädigung bei Fischen nachgewiesen.

In Deutschland setzt sich der Arzneimittelmarkt im Wesentlichen aus den Teilmärkten

Apothekermarkt, gesetzlicher Krankenversicherungsmarkt (GKV-Markt, Verschreibungen),

Krankenhausmarkt und Over-the-Counter-Markt (OTC-Markt) zusammen. Während aus den


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Teilmärkten Apothekermarkt, GKV-Markt und OTC-Markt über das Patientenverhalten diffuse

Einträge in die kommunalen Abwässer entstehen, resultieren aus dem Klinikmarkt punktuelle

Einträge. Diese „Punktquellen“ stehen in Wechselwirkungen mit den diffusen Einträgen, da in

den Kliniken auch Patienten mit Vormedikationen, oft unabhängig von der spezifischen

Behandlung in der Klinik, behandelt werden.

Die Einstufung von Kliniken als eine „Punktquelle“ des Eintrages von Arzneimitteln in

kommunale Abwässer ist unbestritten (DWA-M775 2010). Ohne Berücksichtigung von

Verursacheraspekten (z. B. Wechselwirkung mit Vormedikationen) und Wirtschaftlichkeits-

betrachtungen wird deshalb angenommen, dass Maßnahmen zur Elimination oder

Verringerung des Eintrages von Arzneimitteln bzw. Arzneimittelrückständen aus der jeweiligen

„Punktquelle Klinik“ hier technisch entsprechend wirksam sein können. Pilotprojekte, wie das

vom MKULNV finanzierte Forschungsvorhaben „Untersuchungen zur separaten Erfassung

und Behandlung von Krankenhausabwasser mit Membrantechnik und weitergehenden

Verfahren“ am Kreiskrankenhaus Waldbröl (KKH Waldbröl, PINNEKAMP 2009) bestätigen

diese Einschätzung.

Im Rahmen des Interreg Projekts „PILLS“ (2008 - 2012) erfolgte am Marienhospital

Gelsenkirchen der Bau und Betrieb einer weiteren Abwasserbehandlungsanlage für

Krankenhausabwässer. Nach der biologischen Abwasserreinigung mittels Membranbioreaktor

besteht hier neben der Ozonung mit und ohne Sandfiltration auch die Möglichkeit zur

Spurenstoffelimination mittels Pulveraktivkohle (PILLS 2012).

Der Anteil der dem Klinikabwasser zuzuordnenden Fracht am kommunalen Gesamtabwasser

wird kontrovers diskutiert. Aktuelle Erhebungen gehen im Hinblick auf die Gesamtfracht von

einem Anteil von bis zu 20 % aus (FELDMANN (2005, 2008), SCHUSTER 2008, KÜMMERER

2008, DWA-M775, PILLS 2012).

Für die Erfassung der Kliniken in Nordrhein-Westfalen stehen unterschiedliche Datenquellen

zur Verfügung. Die Grundlage der vorliegenden Analyse sind die 405 (Deutsches

Krankenhausverzeichnis) bis 462 (Landeskrankenhausplan MGEPA, Stand: 2008) gelisteten

Kliniken in Nordrhein-Westfalen. Davon liegen allein 130, also rund 32 %, im Ruhrgebiet.

Eine Typisierung und thematische Clusterbildung dieser Kliniken in NRW, insbesondere vor

dem Hintergrund der Entwässerungssituation und der Emissionssituation (inkl. Definition /

Ableiten von Leitsubstanzen und Ermittlung der tatsächlichen Verbrauchsmengen) ist bisher

nicht erfolgt und soll im Rahmen des Projektes erstmalig erstellt werden.


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Organisatorische Maßnahmen bzw. Lösungsansätze als Vermeidungsstrategie sind aus

nationalen und internationalen Ansätzen bekannt, wie z. B.:

„Schwedisches Modell“: bei gleicher Wirksamkeit wird ein entsprechend

umweltfreundlicheres Medikament verschreiben. Entscheidungsbasis: Listen mit

arzneimittelspezifischer Zuordnung von Umweltrisiken und PTB-Index.

Sammlung von „RKM-Urin“ (Kompetenzzentrum Wasser Berlin)

Eine systematische Erhebung bzw. Erarbeitung von organisatorischen Maßnahmen bzw.

Maßnahmen zur Schulung und Sensibilisierung der verschreibenden Ärzte im Hinblick auf ein

umweltfreundliches Verschreibungsverhalten unter Beibehaltung der medizinischen Qualität

ist bisher nicht durchgeführt worden. Erste Vorschläge hierzu wurden im Rahmen des start-

Projektes erarbeitet (ISOE 2008).

Verschiedene technische Maßnahmen zur Elimination von Arzneimitteln bzw.

Arzneimittelrückständen aus Abwässern, z. B. adsorptive Verfahren, oxidative Verfahren und

Membranverfahren sind bekannt und befinden sich zum Teil bereits an Klinikstandorten in der

Erprobungsphase.

Beispiele hierfür sind

Das von IUTA und Fraunhofer UMSICHT entwickelte Verfahren zur Behandlung hoch

belasteter Krankenhausabwasser-Teilströme, bei dem in Batch-Versuchen mit einer

500 L Pilotanlage gezeigt werden konnte, dass sowohl die Ozonung als auch die UV-

Oxidation effizient und wirtschaftlich eingesetzt werden können (SAYDER 2008, TÜRK

2010). Die Verfahrenstechnik der Ozonung wird bei der Vollstromozonung im

Kreiskrankenhaus Waldbröl (KKH Waldbröl) angewendet.

Die Entwicklung und Erprobung einer Teilstrombehandlung unter Verwendung von

Membranbioreaktoren in Kombination mit Aktivkohle oder UV-Oxidation an der

TU Wien (LENZ 2007, FÜHRHACKER 2006).

Das Forschungsvorhaben am Kreiskrankenhaus Waldbröl, bei dem eine Anlage zur

Behandlung von Krankenhausabwasser errichtet und als Membranbioreaktor

ausgebildet wurde. Im Ablauf des Membranbioreaktors wurde u. a. die Effizienz einer

Ozonung hinsichtlich der Elimination von Arzneimittel- und Diagnostikarückständen

untersucht. In Kombination mit dem Membranbioreaktor konnten die untersuchten

Pharmaka bis zu Konzentrationen unterhalb ihrer Bestimmungsgrenzen entfernt

werden (BEIER 2008, PINNEKAMP 2009, MAUER 2011).


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Das von Grontmij in Zusammenarbeit mit Pharmafilter BV entwickelte integrierte

Abwasser- und Abfallmanagementsystem für Krankenhäuser (Aquatech Innovation

Award 2008). Das Abwasser wird hierbei in einem ersten Schritt in einem

Membranbioreaktor behandelt, bevor es einer Ozonung und einer

Aktivkohleadsorption zugeführt wird. Das Verfahren wird seit 2008 im halbtechnischen

Maßstab im Reinier de Graaf Hospital Delft (Niederlande) untersucht. Arzneimittel und

hormonell aktive Substanzen konnten auf diese Weise zu über 90 % aus dem

Abwasser entfernt werden (BATELAAN 2013).

Das Interreg-Projekt „PILLS“ (2008 - 2012). Im Rahmen des PILLS-Projektes wurde

unter anderem das Marienhospital in Gelsenkirchen mit einem Membran Bioreaktor

ausgestattet. Nachgeschaltete Verfahren zur Reduktion der Wirkstoffkonzentrationen

waren Ozonung oder die Behandlung mit Pulveraktivkohle, jeweils gefolgt von einer

Sandfiltration (PILLS 2012).

Eine zusammenfassende Kosten-Nutzen-Bewertung der technischen Maßnahmen unter

Berücksichtigung der Emissions- und entwässerungsspezifischen Rahmenbedingungen der

Kliniken in NRW lag vor Studienbeginn nicht vor.


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2 Datenbeschaffung und -aufbereitung

2.1 Erfassung der Kliniken in NRW

Auf Grundlage der „Krankenhausdatenbank des Ministeriums für Gesundheit, Emanzipation,

Pflege und Alter (MGEPA Stand: 2008)“, der Zusammenstellung „Deutsches

Krankenhausverzeichnis“ und der „Qualitätsberichte der Krankenhäuser 2008 gemäß § 137

Abs. 3 Nr. 4 SGB V“, bereitgestellt im maschinenlesbaren und –verwertbaren Format des

gemeinsamen Bundesausschusses in Berlin, erfolgte in 2010 eine Zusammenstellung und

Georeferenzierung der Kliniken in Nordrhein-Westfalen.

Aus den Datenbeständen wurde nach Abzug von Tageskliniken und sogenannten

Betriebsstätten eine Grundgesamtheit an Kliniken in NRW identifiziert. Dabei war z. B. zu

berücksichtigen, dass sich hinter einer Datenbanksignatur bis zu vier Klinik-Standorte

verbergen können (Krankenhaus plus Tagesklinik plus ausgelagerte Fachabteilung). Eine

entsprechende Aus- und Bewertung des Datensatzes führte zu den in der vorliegenden

Analyse betrachteten 410 Kliniken.

Die erfassten Daten wurden verifiziert, korrigiert und die für das Projekt relevanten

Ansprechpartner identifiziert. Die Kliniken wurden schriftlich über das Projekt informiert und für

eine Mitwirkung interessiert.

Die weitere Kontaktaufnahme und Ansprache der Kliniken, insbesondere zur Vorbereitung der

Mess- und Monitoringkampagne, ist gemeinsam und in enger Zusammenarbeit mit der

Krankenhausgesellschaft Nordrhein-Westfalen e.V. (KGNW) erfolgt (siehe Kapitel 2.2,

Fragebogenerhebung). Aus der Ansprache aller Krankenhäuser, der Bewertung der Rückläufe

und der Auswertung der vorliegenden Erkenntnisse zu den Kliniken sind in Abstimmung mit

der KGNW 50 Kliniken für eine weitere individuelle Ansprache ausgewählt worden. Anhand

der 50 Kliniken konnten jedoch keine 20 Kliniken für die Durchführung eines Mess- und

Monitoringprogramms und eine detaillierte Datenerhebung identifiziert werden. Erst nach der

erneuten Ansprache aller Kliniken und unterstützt durch weitere individuelle Ansprachen,

konnte eine ausreichende Anzahl Kliniken zur Durchführung der Mess- und

Monitoringkampagne gewonnen werden.


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2.2 Fragebogenerhebung

Ziel der Fragebogenerhebung war es, ein realistisches Bild der Emissions- und

Entwässerungssituation aufzuzeigen sowie praxisorientierte und wirtschaftliche

Lösungsvorschläge zur Vermeidung oder Elimination von Arzneimittelrückständen in

Klinikabwässern zu erarbeiten. In Zusammenarbeit mit der KGNW und dem MKULNV wurde

ein gemeinsames Anschreiben erstellt und zusammen mit dem Fragebogen die Kliniken

verschickt, mit der Bitte, das Forschungsprojekt aktiv zu unterstützen. Per Fragebogen wurden

Informationen zu folgenden drei Bereichen eingeholt:

Verwaltung

Technischer Dienst

Apotheke

Bei den Verwaltungsdaten handelt es sich um allgemeine Informationen zum Krankenhaus,

wie z. B. Fachabteilungen, Bettenzahl, vollstationäre Fallzahl sowie die durchschnittliche

Verweildauer der Patienten. Die Informationen zum technischen Dienst beinhalten Angaben

zum Abwasseranfall sowie zur Abwasserableitung und –behandlung. Es war auch

beabsichtigt, erstmalig Informationen darüber zu erhalten, welche Wirkstoffe in welchen

Mengen in den Krankenhäusern in NRW den stationären Patienten verabreicht werden. Ziel

war es, Leitsubstanzen und Frachten zu identifizieren, um den Anteil der Krankenhäuser an

der Gesamtfracht an Arzneistoffen in kommunalen Kläranlagen realistisch abzuschätzen. Zu

diesem Zweck wurden die verwendeten Mengen und der Applikationsweg der Arzneimittel

angefragt. Diese Daten wurden über den Fragebogenteil „Apotheke“ eingeholt. Der komplette

Fragebogen ist im Anhang dargestellt (Anhang 1).

Von den 410 angefragten Kliniken haben 49 ihre Unterstützung des Projektes angeboten und

den Fragebogen ausgefüllt (Rücklauf ca. 12 %). Von diesen 49 Kliniken hatten 15 Kliniken

mehrere Standorte (2-4), die in den Qualitätsberichten (Gemeinsamer Bundesausschuss,

2008) nicht als einzelne Standorte erfasst waren. Somit lagen unter Berücksichtigung der

einzelnen Kliniken und der zugehörigen Standorte insgesamt Daten von 68 Einrichtungen vor,

die als repräsentativ angesehen werden, um Aussagen für die Kliniken in NRW treffen zu

können. Hierbei gab es Krankenhäuser mit einer Bettenzahl zwischen 42 und 1.016 Betten,

womit ein großes Spektrum an Klinikgrößen abgedeckt ist. Die Bettenanzahl aller Kliniken in

NRW lag im Vergleich dazu bei 10 bis 1.559 Betten. Bezüglich der Fallzahlen (stationär

behandelte Patienten pro Jahr) wurde ein Bereich von 272 bis 38.031 Fällen bei der

Fragebogenaktion abgedeckt, was in etwa dem Spektrum aller Krankenhäuser in NRW

entspricht (82 bis 46.366 Fallzahlen). In Tabelle 2-1 sind die Daten abschließend

zusammengefasst.


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Tabelle 2-1: Repräsentativität der Fragebogenerhebung für NRW.

Anzahl

Krankenhäuser

Bettenzahl Fallzahlen

min max gesamt min max gesamt

NRW 410 10 1.559 129.356 82 46.366 4.082.877

Umfrage 68 42 1.016 21.905 272 38.031 760.100

(17 %) (17 %) (19 %)

2.3 Auswertung der Daten hinsichtlich Anfall, Ableitung und

Behandlung von Abwasser

2.3.1 Abwasseranfall

Der Wasserverbrauch bzw. der Abwasseranfall hängt zum einen von der Größe des

Krankenhauses (Bettenzahl) als auch von der Art der Fachabteilungen ab. Auch der Umgang

von Mitarbeitern und Patienten mit der Ressource „Wasser“ und die Etablierung von

Wassersparmaßnahmen beeinflusst den Abwasseranfall in einem Krankenhaus. Etwa die

Hälfte des Krankenhausabwassers fällt im stationären Bereich an. Die andere Hälfte verteilt

sich z. B. auf die Küche, Wäscherei (soweit vorhanden), Kühlsysteme, Heizungsanlage etc.

Eine allgemeine Aussage zu einem spezifischen Abwasseranfall ist somit nur schwer möglich

(DWA-M775 2010).

Im Rahmen der Umfrage konnten nur 33 der befragten Krankenhäuser den Wasserverbrauch

benennen. Um eine Relation des Abwasseranfalls zur Größe des Krankenhauses herstellen

zu können, wurde für eine Größeneinteilung (G) der Krankenhäuser die folgende Clusterung

festgelegt und für die weiteren Auswertungen weiterverwendet:

G I: > 600 Betten

G II: 301-600 Betten

G III: 101-300 Betten

G IV: < 101 Betten

Auf der Fragebogenauswertung basierend ist in Tabelle 2-2 der mittlere Abwasseranfall, die

mittlere Bettenzahl sowie der minimale, maximale und mittlere spezifische Abwasseranfall in

Abhängigkeit der Krankenhaus-Größenklassen dargestellt.


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Tabelle 2-2: Spezifische Abwassermenge in Abhängigkeit der Größenklasse gemäß Fragebogenauswertung.

Größenklasse Anzahl

Kranken-

häuser

mittl.

Anzahl

Fachab-

teilungen

mittl.

Abwasseranfall

(gemessen)

mittl.

Betten

zahl

Abwasseranfall in

Liter pro Bett und

Tag

min - max (mittel)

[-] [-] [m³/a] [-] [l/(Bett*d)]

G I 3 13 121.893 763 346 – 478 (432)

G II 19 7 39.655 363 132 – 486 (297)

G III 6 4 19.686 178 161 – 433 (295)

G IV 5 1 9.032 80 137 – 373 (296)

Es zeigen sich große Schwankungsbreiten zwischen den minimalen und maximalen

Abwassermengen. Eine Erklärung für die großen Spreizungen kann sein, dass in einigen

Einrichtungen bereits Wassersparmaßnahmen ergriffen wurden. In den großen

Krankenhäusern mit einer Bettenzahl > 600 ist mit im Mittel 432 l/(Bett*d) ein höherer

spezifischer Abwasseranfall zu verzeichnen als in den Häusern der Größenklassen II – III. Hier

ergibt sich zusammengefasst ein spezifischer Abwasseranfall im Mittel von 296 l/(Bett*d). In

der Literatur finden sich dazu vergleichsweise die folgenden Werte:

250 bis 600 l/(Bett*d) (PÖPPINGHAUS 1988)

Spezialkrankenhäuser: bis zu 1.500 l/(Bett*d) (PÖPPINGHAUS 1988)

bis zu 1.000 l/(Bett*d) (DWA-M775 2010)

322 bis 575 l/(Bett*d) (Mittelwerte zwischen 310 und 500 (FLÖSER 1995))


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In Abbildung 2-1 ist die Abwassermenge in Abhängigkeit der Bettenzahl graphisch dargestellt.

Aufgrund der Verteilung ergibt sich für die Krankenhäuser der Größenklasse (Cluster) G IV

eine andere Gleichung zur Berechnung des Abwasseranfalls als für die Häuser der

Größenklasse (Cluster) G I – III.

Abbildung 2-1: Abwassermenge in Abhängigkeit der Bettenzahl und Größenklasse (Clusterung) G I-III sowie G IV.

Anhand der linearen Regression der Abwassermengen der Cluster G I, G II+III und G IV

ergeben sich für Krankenhäuser der unterschiedlichen Größenklassen bzw. für die aus der

Fragebogenauswertung definierten Modellkrankenhäuser der einzelnen Größenklassen die in

Tabelle 2-3 dargestellten jährlichen Abwassermengen.

G I-III

G IV


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Tabelle 2-3: Abwassermenge für Krankenhäuser der Größenklassen G I - IV.

Größen-

klasse

(Cluster)

Betten Modellkrankenhaus Abwassermenge

gerechnet

Abwassermenge

gemessen (laut

Fragebogenaus-

wertung)

G I > 600 „groß“, 763 Betten 110.000 m3/a 121.893 m³/a

G II 301 –

600 „mittel 1“, 363 Betten 45.400 m3/a 39.655 m³/a

G III 101 –

300 „mittel 2“, 178 Betten 15.400 m3/a 19.686 m³/a

G IV < 101 „klein“, 80 Betten 9.000 m3/a 9.032 m³/a

Für NRW ergeben sich somit folgenden Abwassermengen:

Größenklasse (Cluster) G I - III: 124.999 Betten 20,2 Mio. m³/a

Größenklasse (Cluster) G IV: 4.357 Betten 0,7 Mio. m³/a

Summe: rd. 21 Mio. m³/a

Auf Basis der Berechnungen lässt sich eine Abwassermenge von rd. 21 Mio. m³/a abschätzen,

die die 410 Krankenhäuser in NRW den kommunalen Kläranlagen jährlich zuführen.

2.3.2 Abwasserableitung und Abwasserbehandlung

Um eine Abschätzung der Abwasserbelastung mit Spurenstoffen vornehmen zu können, ist es

von Bedeutung, ob das Schmutzwasser z.B. mit Regenwasser verdünnt wird. Im Rahmen des

Fragebogens wurden die Krankenhäuser gebeten, Angaben zur getrennten Regenwasser-

und Schmutzwasserableitung zu machen. In der nachfolgenden Tabelle (2-4) sind die

Ergebnisse zur Trennung von Schmutz- und Regenwasser sowie Entwässerungssystem

zusammengefasst:

Tabelle 2-4: Ergebnisse der Fragebogenerhebung zum Bereich Abwasserableitung.

Anzahl Krankenhäuser Regenwasserabkopplung Einleitung in

Mischsystem Trennsystem

64 26 48 16


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In Abhängigkeit der Art der Fachabteilung kann es erforderlich sein, das anfallende Abwasser

entsprechend vorzureinigen, bevor es in die öffentliche Kanalisation geleitet wird. Bei den

vorhandenen Anlagen handelt es sich überwiegend um Neutralisationsanlagen oder

Abklingbecken für Abwässer von Nuklidstationen. Von den Krankenhäusern, die an der

Umfrage teilgenommen bzw. eine Angabe zu diesem Punkt gemacht haben, verfügen fünf

Krankenhäuser über eine Abwasserbehandlungsanlage. Lediglich ein Krankenhaus verfügt

über eine Membrananlage und eine Ozonanlage zur Elimination von Arzneimittelrückständen

aus dem Krankenhausabwasser.

Darüber hinaus wurden Probenahmestellen (z. B. Revisionsschacht) für eine repräsentative

Abwasserbeprobung vor der Übergabestelle des Abwassers in das öffentliche Kanalnetz

angefragt. 63 Krankenhäuser haben Angaben zu Probenahmestellen gemacht, von denen 44

über eine solche Stelle verfügten und 15 keine entsprechende Probenahmestelle vorweisen

können. Bei vier Krankenhäusern lagen diesbezüglich keine Informationen vor.

Die wenigsten Krankenhäuser konnten im Rahmen der Datenerhebung eine Angabe dazu

machen, in welche Kläranlage die Klinikabwässer eingeleitet werden. Um eine Abschätzung

vornehmen zu können, wie relevant der Abwasseranteil des Krankenhauses am

Gesamtabwasserzufluss zur Kläranlage ist, wurden aus diesem Grund entsprechende

Behörden telefonisch kontaktiert und die Kläranlagen für alle NRW-Krankenhäuser in

Erfahrung gebracht.

In NRW gibt es derzeit 645 kommunale Kläranlagen, wobei in 29 % der Anlagen (entspricht

189 Kläranlagen) Krankenhausabwasser mitbehandelt wird. Die Jahresabwassermenge der

189 kommunalen Kläranlagen wird mit 2.080 Mio. m³ Jahr angegeben (NIKLAS-KOM, 2009).

Die Jahresabwassermenge aus den Krankenhäusern ergibt sich auf Basis der zwei

Funktionen in Abbildung 2-1 zu 21 Mio. m³/a. Der Anteil des Krankenhausabwassers an der

Jahresabwassermenge kann mit rd. 1 % als gering bezeichnet werden (Abbildung 2-2). Dabei

nicht berücksichtigt wurden Einrichtungen mit einer Bettenzahl < 20 (fünf Einrichtungen), da

hier über die Funktion keine Abwassermengen ermittelt werden konnten.


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Abbildung 2-2: Prozentualer Anteil Abwasser Krankenhaus zu Abwasser Kläranlage.

2.3.3 Fazit

Kliniken, die an der Umfrage teilgenommenen haben, decken hinsichtlich ihrer Bettenzahl und

Fallzahl im Wesentlichen das Spektrum der 410 Kliniken in NRW ab. Trotz des geringen

Rücklaufs von rd. 12 % können die zusätzlich gewonnenen Daten als repräsentativ gesehen

werden.

Die Datenauswertung von 33 Einrichtungen ergab eine große Spreizung des spezifischen

Abwasseranfalls. Im Mittel ergab sich für Krankenhäuser > 600 Betten ein mittlerer

Abwasseranfall von 432 l/(Bett*d) und für Krankenhäuser ≤ 600 Betten von 296 l/(Bett*d). Die

hier ermittelten Werte reihen sich damit im unteren Bereich vorliegender Literaturwerte ein.

Eine Erklärung für die niedrigen Werte könnte z.B. sein, dass in den Einrichtungen vereinzelt

bereits Wassersparmaßnahmen ergriffen wurden.

Ein weiteres Ergebnis der Fragebogenerhebung ist die Identifizierung der Kläranlagen, in

welche die 410 Krankenhäuser ihr Abwasser einleiten. Dabei handelt es sich um 189

kommunale Kläranlagen. Diese Kläranlagen behandeln insgesamt ca. 2.080 Mio. m³

kommunales Abwasser pro Jahr (NIKLAS-KOM, 2009). Der Anteil des Krankenhaus-

abwassers mit rd. 21 Mio. m³/a an der Jahresabwassermenge dieser Kläranlagen in NRW

beträgt rund 1 %.

180

81

46

3021

11 7 101 3 2 2 2 3 1 3 1 1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

3,2

3,4

3,6

3,8

4,0

4,2

4,4

4,6

4,8

5,0

5,2

5,4

5,6

5,8

An

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r

prozentualer Anteil KH Abwasser an KA Abwasser


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2.4 Auswertung der Arzneimittelstatistiken

Die Auswertung der von den Krankenhäusern zugesandten Jahresarzneimittelstatistiken des

Jahres 2008 stellte sich als deutlich schwieriger als erwartet heraus. Von den

angeschriebenen 410 Krankenhäusern haben nur 54 Krankenhäuser bzw. Standorte

Informationen zum Arzneimittelverbrauch bzw. Arzneimittelstatistiken zugesandt. Davon

waren nur zwei Rücksendungen in dem benötigten Format. Hierbei konnte eine Klinikapotheke

die Daten für zwei zu versorgende Standorte systembedingt nur zusammen abgeben. Viele

Krankenhäuser lieferten nur die 100 mengenmäßig höchsten Wirkstoffe. In wenigen Fällen

war die Bezeichnung des Wirkstoffes in den Datensätzen vorhanden. 30 Datensätze waren

nicht auswertbar, teilweise nur als Ausdruck vorhanden, oder unformatiert und zudem nicht

auf Standorte aufgeteilt. Ferner war die Korrelation zum Rest des Fragebogens in vielen Fällen

nicht möglich, da nur der Teil der Apotheke zurückgesandt wurde.

Im weiteren Projektverlauf wurden aus den gut formatierten Datensätzen (Angabe des

Wirkstoffes, n = 5) die 150 mengenmäßig am häufigsten verwendeten Arzneimittelwirkstoffe

herausgefiltert. Die toxikologisch offensichtlich irrelevanten Substanzen (wie zum Beispiel

Glucose und Wasser für Injektionszwecke) wurden ausgeschlossen. Nach Abgleich dieser fünf

Datensätze untereinander und mit bereits aus der Literatur bekannten Substanzlisten

(z. B. ESCHER 2011, GRÜNEBAUM 2011, TÜRK 2013) ergab sich eine Anzahl von 114

Wirkstoffen, auf welche die übrigen Arzneimittelstatistiken hin ausgewertet wurden. Eine

Auflistung der 114 Arzneimittelwirkstoffe ist in Tabelle 2-5 zu finden.

Anmerkung: Bei den Mengen handelt es sich nicht um die tatsächlich eingenommenen

Medikamente, sondern die Ausgabe der Apotheke. Rückläufer konnten aufgrund fehlender

Informationen hierbei nicht erfasst werden. Die tatsächlich verabreichte Menge an

Medikamenten könnte somit deutlich geringer ausfallen.


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Tabelle 2-5: Übersicht über die 114 ausgewerteten Arzneimittelwirkstoffe.

Nr. Wirkstoff Nr. Wirkstoff Nr. Wirkstoff Nr. Wirkstoff Nr. Wirkstoff Nr. Wirkstoff

1 Acetylsalicylsäure 22 Ciprofloxacin 43 Fenofibrat 64 Levofloxacin 85 Paracetamol 106 Tilidin

2 Aciclovir 23 Citalopram 44 Flucloxacillin 65 Lisinoprol 86 Phenanzon 107 Torasemid

3 Allopurinol 24 Clarithromycin 45 Fluconazol 66 Melperon 87 Piperacillin 118 Tramadol

4 Amidotrizoat 25 Clindamycin 46 Furosemid 67 Mepivacain 88 Pravastatin 109 Trimethoprim

5 Amiodaron 26 Clofibrinsäure 47 Gabapentin 68 Meropenem 89 Prednisolon 110 Valproinsäure

6 Amitriptylin 27 Clopidogrel 48 Gentamycin 69 Mesalazin 90 Pregabalin 111 Valsartan

7 Amoxicillin 28 Clotrimazol 49 Hydrochlorothiazid 70 Mestranol 91 Primidon 112 Vancomycin

8 Amphotericin 29 Clozapin 50 Hydroxycarbamid 71 Metamizol 92 Propofol 113 Venlafaxin

9 Ampicillin 30 Colestyramin 51 Ibuprofen 72 Metformin 93 Propylphenanzol 114 Verapamil

10 Atenolol 31 Cyclophosphamid 52 Imipenem 73 Metoclopramid 94 Ramipril

11 Atorvastatin 32 Dexamethason 53 Iodixanol 74 Metoprolol 95 Ranitidin

12 Azithromycin 33 Diazepam 54 Iohexol 75 Metronidazol 96 Roxithromycin

13 Bezafibrat 34 Diclofenac 55 Iomeprol 76 Morphin 97 Simethicon

14 Cafedrin 35 Doxepin 56 Iopamidol 77 Moxifloxacin 98 Simvastatin

15 Carbamazepin 36 Doxycyclin 57 Iopromid 78 Naproxen 99 Sotalol

16 Cefazolin 37 Enoxaparin 58 Irbesartan 79 Norethisteron 100 Sulbactam

17 Ceftazidim 38 Entacapon 59 Isofluran 80 Ofloxacin 101 Sulfamethoxazol

18 Cefuroxim 39 Erythromycin 60 Isosorbid 81 Olanzapin 102 Tazobactam

19 Chloramphenicol 40 Estradiol 61 Ketamin 82 Oxazepam 103 Tetracyclin

20 Chlortetracyclin 41 Estron 62 Levetiracetam 83 Oxytetracyclin 104 Theophyllin

21 Cilastatin 42 Ethinylestradiol 63 Levodopa 84 Pantoprazol 105 Thiopental


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Im Fall der unformatierten Datensätze wurden zunächst den teilweise sehr kreativen

Bezeichnungen Wirkstoffe zugeordnet und der Gehalt des Wirkstoffes in der dazugehörigen

Einheit (zum Beispiel Tablette, mL Infusionslösung, Zäpfchen, mL Saft) ermittelt. Dadurch

konnte die Gesamtmenge des Wirkstoffverbrauchs pro Jahr berechnet werden.

Die unformatierten Datensätze waren zum Teil sehr umfangreich (Excel Tabellen mit bis zu

4.300 Einträgen). Trotz der Bitte um Angabe des Wirkstoffs wurde vielfach nur der

Produktname angegeben und nur teilweise mit Nennung des Wirkstoffs ergänzt oder bei

Kombipräparaten mit mehreren Arzneistoffen wurde nur ein Wirkstoff genannt. Teilweise

fehlten auch Angaben zur Konzentration oder Packungsgröße der einzelnen Medikamente.

In der Regel können diese Angaben durch Abgleich mit Standardwerken ergänzt werden (Rote

Liste®), was jedoch mit einem deutlich erhöhten Arbeitsaufwand verbunden war. Zudem

wurden Plausibilitätsfehler festgestellt, wie beispielsweise negative Verbräuche (z. B. -30

Tabletten).

Im ersten Schritt wurden die Daten je Wirkstoff und Applikationsart sortiert und

zusammengefasst. So war z. B. Hydrochlorothiazid (HCT) ein Wirkstoff, der typischerweise in

Kombipräparaten verabreicht wird, in einem Klinikstandort alleine in 17 verschiedenen

Präparaten zur oralen Applikation enthalten.

Nach der Berechnung der Gesamtmenge pro Wirkstoff und Jahr für jedes einzelne

Krankenhaus der Messkampagne (siehe Kapitel 7) wurden Ausscheidungsraten der

unveränderten Wirkstoffe für die 114 betrachteten Wirkstoffe ermittelt. Dies erfolgte, indem die

ermittelten Arzneistoffmengen je Applikationsart mit den durchschnittlichen Eliminationsraten

verknüpft wurden. Die Festlegung der Eliminationsraten als Berechnungsgrundlage war dabei

häufig problematisch, da Eliminationsdaten zu Arzneistoffen in verschiedenen Quellen

variieren oder auch fehlen. Dabei ist eine Unterscheidung nach Ausscheidung über Urin und

Faeces vorgenommen worden. Konnten keine Ausscheidungsraten des unveränderten

Wirkstoffes anhand einer Literaturrecherche ermittelt werden, wurde von einem „worst-case-

Szenario“ ausgegangen und die renale Elimination auf 100 % gesetzt. Die verwendeten

Ausscheidungsraten sind in Tabelle 2-6 zusammengefasst.

Anmerkung: Zu einigen Arzneimittelwirkstoffen konnten keine konkreten Ausscheidungsraten

des unveränderten Wirkstoffes angegeben werden. Zu diesen Wirkstoffen gehört der in der

Anaesthesiologie eingesetzte Blutdruckstabilisator Cafedrin. Dieser wird ausschließlich per

Injektion appliziert. Eine Ausscheidung mittels Faeces ist von daher nicht zu erwarten.


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Die Östrogene natürlichen und synthetischen Ursprungs werden überwiegend renal

ausgeschieden. Jedoch erfolgt die Ausscheidung zu den größten Teilen in Form von

Metaboliten.

Tabelle 2-6: Ausscheidungsraten des unveränderten Wirkstoffes nach Hauptapplikations-

weg der 114 betrachteten Wirkstoffe (k. A. = keine Angabe, * bzw. **: Zuordnung Quelle bei Mehrfachangaben), unterteilt nach renaler Ausscheidung und Ausscheidung mittels Faeces.

Nr. Wirkstoff Ausscheidung

Hauptapplikationsweg Quelle

Urin [%] Faeces [%]

1 Acetylsalicylsäure 50 0 ESCHER, McARDELL (2011)

2 Aciclovir 90 0 ESCHER, McARDELL (2011) 3 Allopurinol 8 20 ESCHER, McARDELL (2011) 4 Amidotrizoat 0 100 KOMPENDIUM (2011)(2008)Kompendium

(20098)

5 Amiodaron 0 50 ESCHER, McARDELL (2011) 6 Amitriptylin 2 10 www.pharmazie.com,KOMPENDIUM (2012)

7 Amoxicillin 65 10 ESCHER, McARDELL (2011) 8 Amphotericin 0 100 ESCHER, McARDELL (2011) 9 Ampicillin 75 25 ANTIINFEKTIVA, ESCHER, MCARDELL

(2011) (2011) 10 Atenolol 37 46 ESCHER, McARDELL (2011) 11 Atorvastatin 1 45 ESCHER, McARDELL (2011) 12 Azithromycin 0 100 ESCHER, McARDELL (2011) 13 Bezafibrat 95 3 KOMPENDIUM (2011) 14 Cafedrin k. A. k. A. k. A. 15 Carbamazepin 2 24 ESCHER, McARDELL (2011) 16 Cefazolin 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 17 Ceftazidim 85 1 ESCHER, McARDELL (2011) 18 Cefuroxim 95 0 ESCHER, McARDELL (2011) 19 Chloramphenicol 8 0 KIRCH et al. (2002) 20 Chlortetracyclin 20 > 50** ALTHAUS, **SCHEDL (2000) 21 Cilastatin 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 22 Ciprofloxacin 43 24 ESCHER, McARDELL (2011) 23 Citalopram 19 78 ESCHER, McARDELL (2011) 24 Clarithromycin 25 8 ESCHER, McARDELL (2011) 25 Clindamycin 15 4 ESCHER, McARDELL (2011) 26 Clofibrinsäure > 90 0 LANUV FACHBERICHT 2 27 Clopidogrel 50 0 ESCHER, McARDELL (2011) 28 Clotrimazol 0 75 ESCHER, McARDELL (2011) 29 Clozapin 1 1 ESCHER, McARDELL (2011) 30 Colestyramin 0 100 ESCHER, McARDELL (2011) 31 Cyclophosphamid 20 0 ESCHER, McARDELL (2011) 32 Dexamethason 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 33 Diazepam < 1 0 RIEDER 34 Diclofenac (oral) 1 15 ESCHER, McARDELL (2011) 35 Doxepin 50 0 ESCHER, McARDELL (2011) 36 Doxycyclin 30-55 20-40 ABDA-Datenbank (2008) 37 Enoxaparin 10 0 ESCHER, McARDELL (2011) 38 Entacapon 15 85 EMA 39 Erythromycin 8 90 ESCHER, McARDELL (2011) 40 Estradiol < 1 0 FOTSIS (1980), KOMPENDIUM (2012) 41 Estron < 1 0 FOTSIS (1980), KOMPENDIUM (2012) 42 Ethinylestradiol 100 0 EICHLER (2013)


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Urin [%] Faeces [%]

43 Fenofibrat 60 25 ABDA-Datenbank (2011)

44 Flucloxacillin 76 0 ESCHER, McARDELL (2011)

45 Fluconazol 80 0 ESCHER, McARDELL (2011)

46 Furosemid 90 0 ESCHER, McARDELL (2011)

47 Gabapentin 100 0 ESCHER, McARDELL (2011)

48 Gentamycin 99 0 ESCHER, McARDELL (2011)

49 Hydrochloro-thiazid

82 18 ESCHER, McARDELL (2011)

50 Hydroxy-carbamid 45 0 ESCHER, McARDELL (2011)

51 Ibuprofen 7 23 ESCHER, McARDELL (2011)

52 Imipenem 70 0 ESCHER, McARDELL (2011)

53 Iodixanol 100 0 PINEAU (2005) 54 Iohexol 100 0 PINEAU (2005) 55 Iomeprol 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 56 Iopamidol 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 57 Iopromid 100 0 PINEAU (2005) 58 Irbesartan 0 2 KOMPENDIUM (2012) 59 Isofluran 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 60 Isosorbid 5 0 ESCHER, McARDELL (2011) 61 Ketamin 50 0 ESCHER, McARDELL (2011) 62 Levetiracetam 66 0 ESCHER, McARDELL (2011) 63 Levodopa 50 0 ESCHER, McARDELL (2011) 64 Levofloxacin 80 0 ESCHER, McARDELL (2011) 65 Lisinoprol 100 0 KOMPENDIUM (2012) 66 Melperon 5-10 0 ODDB (2012) 67 Mepivacain 8 0 ESCHER, McARDELL (2011) 68 Meropenem 70 0 ESCHER, McARDELL (2011) 69 Mesalazin 0 10 ESCHER, McARDELL (2011) 70 Mestranol 0 0 FOTSIS (1980), 71 Metamizol 30 0 ESCHER, McARDELL (2011) 72 Metformin 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 73 Metoclopramid 90 0 ESCHER, McARDELL (2011) 74 Metoprolol 7 4 ESCHER, McARDELL (2011) 75 Metronidazol 21 6 ESCHER, McARDELL (2011) 76 Morphin 90 0 ESCHER, McARDELL (2011) 77 Moxifloxacin 34 43 ESCHER, McARDELL (2011) 78 Naproxen 95 0,1-3 ABDA-Datenbank (2008) 79 Norethisteron > 1 0 KOMPENDIUM (2009) 80 Ofloxacin 80-90 4-8 ABDA-Datenbank (2009) 81 Olanzapin 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 82 Oxazepam 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 83 Oxytetracyclin 50-70* ± 50** *SIMON & CLAUS (1989), **SCHEDL (2000) 84 Pantoprazol 5 1 ESCHER, McARDELL (2011) 85 Paracetamol 4 0 ESCHER, McARDELL (2011) 86 Phenazon < 70 (pH

9) 0 ALTHAUS

87 Piperacillin 70 15 ESCHER, McARDELL (2011) 88 Pravastatin 20 70 ESCHER, McARDELL (2011) 89 Prednisolon 98 0 ESCHER, McARDELL (2011) 90 Pregabalin 100 0 ESCHER, McARDELL (2011) 91 Primidon 46±16 0 RIEDERE 92 Propofol 0,3 0 LEUWER et al. (2010)

93 Propyphenazon 1 0 www.pharmazie.com


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Urin [%] Faeces [%] 94 Ramipril 0 0 ESCHER, McARDELL (2011) 95 Ranitidin 37 26 ESCHER, McARDELL (2011)

96 Roxithromycin 15 53-54 LANUV Fachbericht 2, Anhang, ABDA-

Datenbank

97 Simethicon 0 100 ESCHER, McARDELL (2011) 98 Simvastatin 13 60 ABDA-Datenbank (2011) 99 Sotalol 80-90 0 www.pharmazie.com 100 Sulbactam 75-90 0 BRUCHHAUSEN (1994) 101 Sulfamethoxazol 20 0 ESCHER, McARDELL (2011) 102 Tazobactam 80 0 ESCHER, McARDELL (2011) 103 Tetracyclin 50-70* 20-40** *SIMON & CLAUS (1989), **SCHEDL (2000) 104 Theophyllin 10 0 ESCHER, McARDELL (2011) 105 Thiopental 90 0 ESCHER, McARDELL L (2011) 106 Tilidin 10 0 UNI Heidelberg, Skript (2011) 107 Torasemid 24 0 ESCHER, McARDELL (2011) 108 Tramadol 26 0 ESCHER, McARDELL (2011) 109 Trimethoprim 60 0 ESCHER, McARDELL (2011) 110 Valproinsäure 5 0 LANUV Fachbericht 2, Anhang 111 Valsartan 30 70 ESCHER, McARDELL (2011) 112 Vancomycin 90 0 B&S Zentrallabor (2012) 113 Venlafaxin 46 0 ESCHER, McARDELL (2011) 114 Verapamil 20 0 ESCHER (2011)

Für Frachtberechnungen wurde der Abwasseranfall des jeweiligen Krankenhauses mit

einbezogen. War kein spezifischer Abwasseranfall oder Trinkwasserverbrauch angegeben,

wurde eine Berechnung anhand der Mittelwertberechnung durchgeführt. Die Ergebnisse sind

in Kapitel 8 innerhalb einer Risikoabschätzung dargestellt.


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3 Projektdatenbank

Die im Projektverlauf ermittelten nicht anonymisierten Informationen wurden zentral erfasst

und ausgewertet und mittels Daten-CD dem Auftraggeber zur Verfügung gestellt. In Absprache

mit dem LANUV NRW wurde dabei ein Format gewählt, das eine Einbindung ausgewählter

Daten in das bereits vorhandene ELWAS-WEB Datenbankmodell ermöglicht. ELWAS-WEB

ist ein GIS gestütztes Datentool für Abwasser (Anlagen, Einleitungen, etc.), Gewässergüte,

Grundwasser/Trinkwasser und Oberflächengewässer in NRW und wird vom MKULNV NRW

bereitgestellt (www.elwasweb.nrw.de). Die Einbindung der Daten in das ELWAS-WEB

Datenbankmodell erfolgt in Abstimmung mit dem Auftraggeber seitens des Landesbetriebs

Information und Technik NRW (IT NRW). Zukünftig dargestellt im ELWAS-WEB werden nur

die Informationen, die öffentlich über die Qualitätsberichte der Krankenhäuser (Gemeinsamer

Bundesausschuss 2008) zugänglich sind. Dazu zählen z. B.:

Krankenhausname,

Adresse,

Institutionskennzeichen,

Bettenzahl, Art der Fachabteilung (z.B. Chirurgie, Geriatrie, Kardiologie etc.),

Anzahl der Fachabteilungen,

Summe der Fallzahlen pro Fachabteilung und Jahr und

Patientenverweildauer.

Ergänzend zu diesen Informationen wurden für die Auswertung projektinterner

Fragestellungen die Daten aus der Fragebogenerhebung herangezogen. Der Fragebogen ist

im Anhang (Anhang 1) dargestellt. Im Wesentlichen handelte es sich dabei um

klinikspezifische Daten zur Emissions- und Entwässerungssituation. Zusätzlich wurden nach

Ansprache entsprechender Behörden und auf Basis der NIKLAS-KOM Datenbank diejenigen

Kläranlagen ermittelt, in welche die Krankenhäuser ihr Abwasser einleiten.

Insgesamt umfasst die Projektdatenbank Daten von 410 Krankenhäusern. Auf Basis der

Fragebogenauswertung von 63 Krankenauseinrichtungen wurden für die 410 Krankenhäuser

der Datenbank die folgenden Parameter ermittelt und in die Datenbank eingefügt:

Abwasseranfall (abgeschätzt gem. Kap. 2.3)

Wasserverbrauch in Liter pro Bett und Tag (abgeschätzt gem. Kap. 2.3)

Zugehörige Kläranlage (Verknüpfung mit der NIKLAS-KOM- Datenbank)


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Darüber hinaus wurden auf Grundlage von bereits realisierten Abwasserbehandlungsanlagen

in Krankenhäusern in Deutschland, der Schweiz und den Niederlanden folgende Kosten für

eine dezentrale Lösung ermittelt (Kap. 10).

Investitionskosten,

Betriebskosten,

Kapitalkosten,

Jahreskosten und

spezifische Jahreskosten:

o je m³ behandeltes Krankenhausabwasser

o je Fallzahl

o je Bett.


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4 Erfassung und Bewertung von organisatorischen Maßnahmen

Systematische Darstellung der organisatorischen Maßnahmen

Krankenhäuser verfügen im Regelfall nicht über eine eigene Abwasserbehandlung, so dass

das Abwasser, und somit die Arzneimittelfracht, über das Kanalnetz in die jeweilige

kommunale Kläranlage geleitet wird. Untersuchungen haben ergeben, dass Privathaushalte

die Haupteintragsquellen für einige Arzneimittelwirkstoffe (z. B. das Analgetikum Diclofenac)

sind (SCHUSTER 2008). Andere Arzneimittel, insbesondere aus der Gruppe der Antibiotika,

werden vermehrt in Krankenhäusern verabreicht.

Verschiedene organisatorische Maßnahmen können zur Verhinderung des Eintrags von

Pharmazeutika aus Krankenhäusern in den Wasserkreislauf beitragen. In den folgenden

Unterkapiteln werden diese Maßnahmen beschrieben und bewertet. Das Nichtverschreiben

von Medikamenten als Option wird nicht weiter thematisiert, da die Notwendigkeit der

Verschreibung der Arzneimittel grundsätzlich nicht angezweifelt wird. Bezüglich der Antibiotika

hat sich in letzter Zeit gezeigt, dass verbesserte Hygiene im Krankenhaus den

Antibiotikaeinsatz in vielen Fällen mindern kann (z. B. DGHM-Jahrestagung 2013, Rostock).

Zur Vereinfachung der Darstellung orientiert sich dieser Bericht an den bereits durch das

Projekt „start“ erarbeiteten Handlungsfeldern (Abschlussbericht start 2008). Neue

Maßnahmen werden in die bekannten Handlungsfelder integriert. Die Handlungsfelder

„Arzneimittelentwicklung“, „Umgang mit Arzneimitteln“ und „Emissionsmanagement“ beziehen

sich auf den Lebenszyklus (Entwicklung, Herstellung, Gebrauch, Entsorgung) eines

Arzneimittels, in welchem vorsorgendes Handeln zu einer Verhinderung oder Reduktion des

Eintrags in die Umwelt führen kann.

4.1 Handlungsfeld „Arzneimittelentwicklung“

Das Handlungsfeld „Arzneimittelentwicklung“ richtet sich vor allem an die Arzneimittelhersteller

und wird nur der Vollständigkeit halber erwähnt. Eine Umsetzung dieser Maßnahme ist im

eigentlichen Sinne nicht Aufgabe des Krankenhauses. Folgende Herangehensweise ist jedoch

empfohlen.


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Kopplung von Umweltverträglichkeit und Arzneimittelzulassung

Die Einführung EU-einheitlicher Vorschriften zu Zulassungsverfahren von neuen

Arzneimittelwirkstoffen kann langfristig einen Beitrag zur Reduktion des Eintrags von

Arzneimitteln in die Umwelt leisten. In diese Zulassungsverfahren müssen bereits heutzutage

Daten über das Umweltverhalten (Persistenz, Bioakkumulation, Abbaubarkeit und

Ökotoxizität) der einzelnen Arzneimittel eingebracht werden (JOSS, 2008). Auswirkungen auf

die Zulassung des Arzneimittels haben diese Daten jedoch nicht.

Die bereits auf dem Markt existierenden Alt-Medikamente sollten nachträglich einer

Umweltprüfung unterzogen werden (FRIMMEL 2006). In einer Stellungnahme des BDEW

Energie, Wasser, Leben wird ausdrücklich die Empfehlung der Prüfung geeigneter

Emissionsminderungsmaßnahmen im Rahmen der Arzneimittelzulassung gefordert, welche

auch im Bundesratsbeschluss vom 30.03.2012 angesprochen werden (BDEW 2012,

Bundesratsbeschluss 2012). Der Handlungsbedarf wird auf EU-Ebene eingeordnet und somit

später in nationales Recht übertragen. Derzeit beschäftigt sich unter anderem das Projekt

PHARMAS (Ecological and human health risk assessments of antibiotics and anti-cancer

drugs found in the environment) mit der Evaluierung der nicht vorhandenen ökotoxikologisch

relevanten Daten (www.pharmas-eu.org).

Entwicklung von nicht wassergefährdenden Arzneimitteln („grüne“ Arzneimittel)

Die Reduzierung der Belastung der Gewässer durch Arzneimittel kann durch eine schnelle

und möglichst vollständige biologische Abbaubarkeit der einzelnen Wirkstoffe erreicht werden.

Dies kann durch gezielte Eingriffe in die Molekülstruktur geschehen. Auch basieren neu

entwickelte Medikamente in den letzten Jahren zunehmend auf naturnahen Molekülen, wie

z. B. Proteinen. Somit muss zwischen der optimalen Wirksamkeit der Arzneimittel und der

schnellen biologischen Abbaubarkeit nicht zwangsläufig ein Konflikt bestehen

(Abschlussbericht start, 2008, SATTELBERGER 1999, GÖTZ 2011, PILLS 2012). Des

Weiteren kommt die PILLS Studie 2012 zu dem Ergebnis, dass die Schaffung von Anreizen

zur Förderung der Herstellung umweltfreundlicherer oder weniger wassergefährdender

Arzneimittel bereits in der Gesetzgebung festgelegt werden sollte (PILLS 2012).

„Grüne“ Arzneimittel können jedoch nicht immer verwirklicht werden, da der Wirksamkeit eines

Arzneimittels höchste Priorität zukommt. Zur Wirksamkeit gehört auch eine genügende

Aufenthaltsdauer im Organismus zum Erreichen des Wirkortes und Entfaltung der Wirkung.

Die Aufenthaltsdauer wird durch die Pharmakokinese des Wirkstoffes bestimmt. Daher sind

die wirksamsten Arzneimittelwirkstoffe in vielen Fällen auch die persistentesten. Was so

konstruiert ist, dass es die Leberpassage übersteht (“Entgiftungszentrum“), übersteht auch die

aerobe Belebung in der Kläranlage. Es kann zum Beispiel auch kein nicht-persistentes


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Röntgenkontrastmittel geben, da die Persistenz die Voraussetzung der Funktion der

Röntgenkontrastmittel ist. Die hohen Applikationsdosen führen gekoppelt mit der Persistenz

der Kontrastmittel zwangsläufig zu einem Eintrag dieser Arzneimittelwirkstoffe in die Umwelt.

In manchen Fällen führt ein einfacher abbaubarer Wirkstoff jedoch zu einer Erhöhung der

Dosierung, was zu erhöhten Nebenwirkungen führen kann.

Ein Beispiel der Entwicklung eines „grünen Wirkstoffes“ stellt das Zytostatikum Glufosfamid

dar. Es wurde durch eine gezielte Modifizierung der Molekülstruktur von Ifosfamid gewonnen

und besitzt deutlich verbesserte Anwendungseigenschaften, da es über den Darm besser

resorbiert werden kann. Auch ist die biologische Abbaubarkeit durch das Anhängen von

Zuckermolekülen an das aktive Wirkzentrum von Ifosfamid deutlich verbessert worden

(Abschlussbericht start 2008, KÜMMERER 2006, www.biolab-bw.de).

4.2 Handlungsfeld „Umgang mit Arzneimitteln“

Das zweite Handlungsfeld befasst sich mit dem Umgang mit Arzneimitteln. In diesem Rahmen

ist die Durchführung verschiedener Maßnahmen in Krankenhäusern möglich.

Bisher spielen Umweltaspekte sowohl bei der Verschreibungspraxis als auch beim Gebrauch

und der Entsorgung nur eine sehr untergeordnete Rolle. Grundsätzlich kann die Minimierung

der Umweltexposition der Arzneimittel in diesem Handlungsfeld durch zwei verschiedene

Maßnahmen erreicht werden.

4.2.1 Senkung des Arzneimittelverbrauchs

Das Feld „Senkung des Arzneimittelverbrauchs“ richtet sich hauptsächlich an Krankenkassen,

Ärzte und Apotheker. Die Grundlage für alle diese Maßnahmen wird jedoch erst durch viele,

teilweise politische Rahmenbedingungen ermöglicht.

Umweltziel „Gewässerschutz“

Für den Gewässerschutz gilt ebenso wie für den Trinkwasserschutz das Vorsorgeprinzip:

Ohne eine sichere Abschätzung der möglichen gewässerrelevanten Gefährdungen und der

Wahrscheinlichkeit, mit welcher daraus Schäden resultieren können, sollten Risiken von

vornherein minimiert bzw. ausgeschlossen werden.

Ein hoher Stellenwert muss dem Schutz der Oberflächen- und Grundwässer vor der Belastung

durch Arzneimittelrückstände zukommen. Der Schutz der Gewässer darf jedoch nicht durch

eine verringerte oder beeinträchtigte therapeutische Wirkung erreicht werden.


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Für drei Wirkstoffe (Carbamazepin, Diclofenac und Sulfamethoxazol) wurden bereits 2010 in

dem „Entwurf der Verordnung zum Schutz der Oberflächengewässer (Entwurf „Oberflächen-

gewässerverordnung – OGewV 2010)“ Umweltqualitätsnormen (UQN) vorgesehen.

Die UQN für die Arzneimittelwirkstoffe wurden jedoch 2011 nicht in die

Oberflächengewässerverordnung aufgenommen (OGewV 2011), da eine Umsetzung auf

europäischer Ebene diskutiert wird. Am 31.01.2012 verabschiedete die europäische

Kommission in Brüssel den Vorschlag für eine Richtlinie in Bezug auf prioritäre Stoffe im

Bereich der Wasserpolitik. Erstmals sind dort Jahresdurchschnitts-Umweltqualitätsnormen

(JD-UQN) für Binnenoberflächengewässer für das Analgetikum Diclofenac (100 ng/L) und den

Wirkstoff der Antibabypille 17α-Ethinylestradiol (0,035 ng/L) eingeführt worden (RICHTLINIE

COM (2011) 876 final 2011/0429 (COD)).

Generell sollten als prioritär gelistete Stoffe einer EU-weiten, einheitlichen Regelung

unterliegen, die eine Verminderung der Einträge vorsieht. Die EU sollte zudem grundsätzlich

stärker die Herstellung und das Inverkehrbringen von Problemstoffen regeln (BDEW 2012).

Auch das sogenannte "Hot-Spot-Management" kann im Falle der Arzneimittel nicht außer Acht

gelassen werden.

Entwicklung und Schärfung des Problembewusstseins

Auch soll ein Problembewusstsein für die Belastung der Gewässer durch

Arzneimittelrückstände von Krankenkassen, Ärzten, Apothekern und natürlich auch Patienten

geschaffen werden. Dazu sollte die Ausbildung von Ärzten und Apothekern hinsichtlich der

Umweltwirkungen der Arzneimittelwirkstoffe und der nachhaltigen Pharmazie ergänzt werden

(FLÖSER 2006). Eine weitere Möglichkeit der Schärfung des Problembewusstseins von

Ärzten und Apothekern ist die Einbindung der Thematik in die vorgeschriebenen Fortbildungen

(Abschlussbericht start, 2008, SATTELBERGER 1999). Der Arzneimittelverbrauch, und somit

auch die Belastung der Gewässer, könnte so signifikant verringert werden (PILLS 2012).

Des Weiteren kann durch sogenannte Hygieneschulungen von Ärzten und Pflegepersonal zur

Reduzierung nosokomialer Infektionen der Antibiotikaverbrauch gesenkt werden (PITTET

2000). Der zusätzliche Einsatz von antimikrobiellen Kupferwerkstoffen kann nosokomiale

Infektionen auf Intensivstationen um 58 % reduzieren (MATHEWS 2013).

Im September 2012 wurde vom Umweltbundesamt eine weitere Studie zur "Ärzteschulung"

bewilligt. Dies zeigt, dass weiterhin ein immenser Forschungsbedarf zu diesem Thema

besteht. Das Projekt wird voraussichtlich Anfang 2015 abgeschlossen.


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Einführung von Umweltqualitätssiegeln der Arzneimittel

Bereits 1999 wurde vom Österreichischen Umweltbundesamt die Einführung einer

Prioritätenliste von besonders umweltgefährdenden Altarzneimitteln und die Erarbeitung von

spezifischen Umwelt-Risikomanagementkonzepten erwähnt (SATTELBERGER 1999). Eine

Umsetzung dieser Maßnahmen findet sich in der in Schweden seit 2006 üblichen

Umweltklassifizierung der Arzneimittel als sogenanntes „Schwedisches Modell“.

Dort wird das Umweltrisiko eines Wirkstoffes hinsichtlich der aktuellen Umweltkonzentration,

der Persistenz (Stabilität in der Umwelt) und der Bioakkumulation (Anreicherung in

Lebewesen) bewertet (www.fass.se/environment). Die Einführung einer Umweltklassifikation

für Arzneimittelwirkstoffe in Deutschland ist bereits als Handlungsmöglichkeit im Rahmen des

start-Projektes empfohlen worden. Die Einstufung kann als Entscheidungshilfe dienen, so

dass bei therapeutisch gleichwertigen Alternativen der weniger umweltschädliche Wirkstoff

ausgewählt wird. Zur Orientierung sollten die gültigen Richtlinien zur

Umweltverträglichkeitsprüfung im Rahmen der europäischen Arzneimittelzulassung dienen

(Abschlussbericht start 2008, KÜMMERER 2006). Auch das sogenannte "ecolabeling" von

Wirkstoffen kann helfen, eine erhöhte Sensibilität zu Umweltrisiken von Arzneimitteln in der

Bevölkerung herbeizuführen (JOSS 2008). Aufbauend auf derartigen Umweltklassifizierungen

könnte auch in Deutschland eine Sensibilisierungsstrategie der Ärzteschaft stattfinden (GÖTZ

2011).

Anerkennung und Umsetzung von nicht medikamentösen Behandlungstechniken

Die Umsetzung von nicht medikamentösen Therapien kann zu einer generellen Senkung des

Arzneimittelverbrauchs führen (SATTELBERGER 1999). Voraussetzung dafür ist die

Anerkennung solcher Therapieformen durch die Krankenkassen. Auch müssen mögliche

„Vorsorgetherapien“, wie z. B. Bewegungssport, Rückentraining oder verordnete Ernährungs-

umstellungen von den Krankenkassen mitgetragen werden. Teilweise werden solche

„Vorsorgemaßnahmen“ in Deutschland bereits durch Bonusprogramme von den

Krankenkassen unterstützt.

Im Anwendungsfeld Medizin und Gesundheitspflege werden sich diese Alternativen zur

chemischen Therapie in absehbarer Zeit wahrscheinlich nicht durchsetzen. Die vorhandenen

Alternativen können aber neben der chemischen Basistherapie eine wichtige Funktion als

flankierende Therapieangebote spielen. Dies kann künftig auch dazu führen, dass in

bestimmten Bereichen (z. B. zur Behandlung rheumatischer Krankheiten) weniger Arzneimittel

eingesetzt werden.


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Verringerung der Dosierung der einzelnen Wirkstoffe und Änderung von

Verschreibungspraktiken

Ein weiterer Gesichtspunkt der Senkung des Arzneimittelverbrauchs ist das verbesserte „drug-

targeting“ (zielgerichtete und selektive Anreicherung oder Freisetzung eines Arzneimittel-

wirkstoffes am gewünschten Zielort). Auf diese Weise wird die Effektivität der Wirkstoffe

erhöht. Auch kann so das Auftreten unerwünschter Nebenwirkungen und die Dosierung der

Wirkstoffe reduziert werden (SATTELBERGER 1999).

Eine Reduktion der verabreichten Mengen an Arzneimitteln kann auch durch eine

Verbesserung der Diagnostik und passende Dosierung des Wirkstoffes erreicht werden

(KÜMMERER 2006). So wird z. B. das Reduktionspotential des Antibiotikaverbrauchs in

Deutschland durch eine Beschränkung der Verschreibung auf die tatsächliche Indikation auf

ca. 50 % geschätzt (FLÖSER 2006, KÜMMERER 2006). Bei nicht-gastrointestinalen

Infektionen kann zudem durch parenterale Verabreichung der Antibiotika statt oraler

Verabreichung die erforderliche Antibiotika-Menge vermindert werden. Gleichzeitig werden

nicht resorbierte Antibiotika nicht mehr ausgeschieden. Durch diese Maßnahmen kann der

Darmflora der Antibiotika-Stress erspart und die Gefahr opportunistischer Darminfektionen,

z.B. mit Clostridium difficile, vermindert werden.

4.2.2 Verminderung von Medikamentenabfällen

Die „Verminderung von Medikamentenabfällen“ richtet sich sowohl an medizinische

Einrichtungen als auch an die Verbraucher (Patienten).

Verbesserte Kostentransparenz

Die fehlende Kostentransparenz im Gesundheitswesen kann zu dem sogenannten „Moral

Hazard“ (Problem einer Verhaltensänderung durch eine Versicherung gegen ein mögliches

Risiko) führen. Dieses Phänomen bedeutet in der Arzneimittelversorgung, dass Patienten

Arzneimittel sammeln und sich auch teilweise doppelt von verschiedenen Ärzten verschreiben

lassen. Somit wird ein Vorrat angesammelt. Der größte Teil dieser Arzneimittel wird nicht

benötigt und somit als Abfall entsorgt (Abschlussbericht start 2008). Die Erhöhung der

Selbstbeteiligung am Arzneimittel würde vermutlich zu einem Rückgang der Nachfrage führen.

Die mangelnde Sozialverträglichkeit darf hierbei jedoch nicht außer Acht gelassen werden.

Der Rückgang der Nachfrage wird also nur zum Teil durch Wegfall der Übernachfrage bedingt.

Ein nicht zu vernachlässigender Teil des Rückgangs würde durch begrenzte

Zahlungsfähigkeiten begründet und somit zur Last der sozial schwachen Bevölkerung

ausfallen (HOH 2010).


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Einführung von variablen Packungsgrößen

Gemäß den Ergebnissen der durchgeführten Interviews ist eine in den Kliniken bereits

überwiegend umgesetzte Maßnahme die Abgabe von Arzneimitteln in variablen

Packungsgrößen statt in „starren“ Blisterformen (Ausdrückpackung). Diese der jeweiligen

Behandlungsdauer angepasste Darreichungsform führt automatisch zu einer Reduktion der

Altmedikamente. Auch kann die sinnvolle Vorratshaltung in Krankenhäusern und

Privathaushalten zu einer deutlichen Verringerung der abgelaufenen Arzneimittel beitragen

(FLÖSER 2006, KÜMMERER 2006). Die Mehrheit der Krankenhäuser lässt unter diesen

Gesichtspunkten die Medikamentenvorratslager der einzelnen Stationen in regelmäßigen

Abständen überprüfen.

Einführung einheitlicher Entsorgungsstandards

Ein weiterer Schritt zur Verminderung des Eintrags von Medikamentenresten in den

Wasserkreislauf kann die Durchsetzung von einheitlichen Entsorgungsstandards sein, da in

Deutschland nach wie vor flüssige Abfälle oder Reste von Medikamenten über die Toilette

entsorgt werden. Diese Entsorgung liefert einen nennenswerten Anteil der Gesamtfracht

(Abschlussbericht start 2008, GÖTZ 2007). Eine generelle Entsorgung über den Hausmüll

kann in Deutschland als unproblematisch angesehen werden, da nahezu 100 % des Mülls in

Deutschland verbrannt werden. Die Einführung eines zentralen Systems zur Entsorgung von

Medikamentenresten ist jedoch auch unter dem Gesichtspunkt der möglichen Gefährdung

Dritter als sinnvoll anzusehen. So können zum Beispiel Kinder oder Tiere die über den

Hausmüll entsorgten Arzneimittel zweckentfremden.

Ein bereits in Deutschland etabliertes System, die Rückgabe der Altmedikamente in der

Apotheke, wurde jedoch aus Kostengründen Mitte 2009 wieder eingestellt. Die

RICHTLINIE 2004/27/EG sieht ebenfalls die Einrichtung von Sammelsystemen für

ungebrauchte oder abgelaufene Arzneimittel vor, so dass eine sachgerechte Entsorgung der

Stoffe gewährleistet werden kann. In den "Kommunikationsstrategien zur Schärfung des

Umweltbewusstseins im „Umgang mit Arzneimitteln" wird ebenfalls auf den Punkt

hingewiesen, dass die Regelung der zukünftigen Entsorgung von Altarzneimitteln für

Deutschland bisher nicht erfolgt ist (GÖTZ 2011). Eine bundes- und nach Möglichkeit EU-weit

einheitliche und verbindliche Entsorgungspraxis für Altarzneimittel ist ausdrücklich erwünscht.

Zukünftig soll die Entsorgung, wie bereits in der Vergangenheit auch, wieder über die zentrale

Rückgabe der Medikamente in den Apotheken erfolgen. Ergebnisse der Projekte "start" und

"Schärfung des Umweltbewusstseins" haben allerdings gezeigt, dass Apotheker auch auf

eigene Kosten grundsätzlich bereit sind, Altmedikamente als Kundenservice

entgegenzunehmen (Abschlussbericht start 2008, GÖTZ 2011).


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Grundsätzlich sollten Hinweise zur fachgerechten Entsorgung standardmäßig auf

Arzneimittelverpackungen sowie auf der Packungsbeilage aufgeführt werden

(Abschlussbericht start 2008, SATTELBERGER 1999, FLÖSER 2006, KÜMMERER 2006,

GÖTZ 2011). Diese Maßnahme ist bereits im deutschen Arzneimittelgesetz vorgesehen, eine

Umsetzung ist allerdings bisher nicht konsequent verfolgt worden.

4.3 Handlungsfeld „Emissionsmanagement in der Siedlungs-

wasserwirtschaft“

Das dritte Handlungsfeld befasst sich mit dem Umgang mit der Ressource „Wasser“. Dort

werden sowohl organisatorische als auch technische Maßnahmen zum

Emissionsmanagement aufgezeigt. Auf die technischen Maßnahmen wird im folgenden

Kapitel (Kapitel 5) eingegangen.

Urinsammlung

Bereits 2006 wurde vom Kompetenzzentrum Wasser Berlin eine Studie zur Sammlung von

röntgenkontrastmittelbelastetem Urin durchgeführt. Ein Ergebnis dieser Studie war, dass die

Röntgenkontrastmittel dadurch vollkommen aus dem Wasserkreislauf entfernt werden

können. 72 % der befragten Patienten gaben eine gute Akzeptanz der Sammlung des

Patientenurins an (SCHUSTER 2006). Der Urin könnte z. B. mittels Beuteln gesammelt

werden, die ein Bindemittel für Flüssigkeiten enthalten (z. B. Gel oder Granulat) und nach der

Untersuchung an die Patienten verteilt werden. Sowohl stationäre als auch ambulante

Patienten könnten den Urin darin auffangen und die Beutel z. B. über den Hausmüll entsorgen.

Die benutzten Beutel würden dann mit dem Hausmüll verbrannt (PINNEKAMP 2008). Weitere

technische Möglichkeiten sind in folgendem Kapitel 5 aufgeführt.

Im Rahmen einer Sitzung des Arbeitskreises zur Überarbeitung des DWA-Merkblattes M775

im Kreiskrankenhaus Waldbröl wurde bereits von der Fa. Bayer-Schering AG (heute: Bayer

Pharma AG), Bergkamen, das konkrete Angebot unterbreitet, den um den Faktor 10

aufkonzentrierten kontrastmittelhaltigen Patientenurin im Drehrohrofen der Firma kostenlos zu

verbrennen (PROTOKOLL Sitzung der DWA-AG IG 2.14, 2007). Das von Hübel und Böhm

vorgestellte Verfahren (HÜBEL 2007) ist vermutlich kostengünstiger als die Entsorgung des

an Gel oder Granulat gebundenen Patientenurins. Offen sind allerdings logistische und

hygienische Fragen der in Bergkamen integrierten Iodrückgewinnung.

Besonders für die bei der Trinkwasseraufbereitung nur schwer eliminierbaren

Röntgenkontrastmittel ist die Sammlung und getrennte Entsorgung von Patientenurin ein

effektiver Weg zur kompletten Elimination dieser Stoffe aus dem Wasserkreislauf. Neben


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Krankenhäusern müssten jedoch auch radiologische Praxen die 24-stündige Sammlung des

Patientenurins durchführen.

Wassersparmaßnahmen

In einigen Bereichen der Krankenhäuser kann der Wasserverbrauch durch die Einführung

verschiedenster Wassersparmaßnahmen gesenkt werden. Erfahrungen sind bereits durch

den Einbau von Wasserstrahlreglern, Durchflussbegrenzern und Wassersparspülungen der

Toilettenanlagen gemacht worden (DWA-M775 2010). Auch die Umstellung verschiedenster

Kühlgeräte auf Luftkühlung oder wassersparende Systeme (Klimaanlagen, Wasserkühlung

medizinischer Geräte, Kreislaufführung des Kühlwassers) kann einen Beitrag zur Reduktion

des Abwasseranfalls leisten.

Trennung Regenwasser und Schmutzwasser

Die Abkopplung von Regenwasser und Dachabläufen kann den Frischwasserverbrauch und

das anfallende Abwasser erheblich reduzieren. Das Regenwasser kann Frischwasser zur

Bewässerung der Grünflächen ersetzen oder zum Befüllen der Löschteiche verwendet

werden.

Die bisher aufgeführten Wassersparmaßnahmen konnten den Frischwasserverbrauch eines

Krankenhauses im Laufe von 10 Jahren um ca. 50 % senken (ROTH 1997).

Im Hinblick auf die Verringerung von Spurenstoffemissionen ist eine Trennung von Schmutz-

und Regenwasser am Krankenhaus nur sinnvoll, wenn entweder im kompletten Einzugsgebiet

einer Kläranlage im Trennverfahren entwässert wird oder im Krankenhaus selbst eine

Teilstrombehandlung durchgeführt wird. Emissionsfrachten werden durch die Maßnahme zwar

nicht verringert, jedoch können Verdünnungseffekte vermieden werden, die die Effizienz der

Spurenstoffelimination einschränken.


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Zwischenspeicherung von bestimmten Wässern und mögliche Separierung von

Abwasserteilströmen und Teilstrombehandlung

Die Zwischenspeicherung bestimmter Teilströme ist bereits aus der Nuklearmedizin bekannt.

Aufgrund der hohen Strahlungsaktivität muss das Abwasser mit kurzlebigen Jodisotopen

mehrere Tage in Abklingbehältern gesammelt werden. Erst nach der Erreichung definierter

Grenzwerte kann dieses Abwasser in das öffentliche Kanalnetz überführt werden.

Das Prinzip der Zwischenspeicherung verschiedener Abwasserteilströme kann auch zur

Separierung dieser Abwässer genutzt werden. Teilströme mit gefährlichen Inhaltsstoffen

könnten somit einer Teilstrombehandlung zugeführt werden (siehe Kapitel 5). Ob eine

Zwischenspeicherung oder Sammlung der Abwasseremissionen aus Krankenhäusern auch

wirtschaftlich sinnvoll ist, soll im Einzelfall hinsichtlich des Kostenfaktors geprüft werden

(SCHULTE-OEHLMANN 2007, DWA-M775 2010).

4.4 Ergebnisse der Befragungen zu bereits umgesetzten

organisatorischen Maßnahmen

Im Rahmen dieses Projektes wurden exemplarisch Interviews in verschiedenen

Krankenhäusern in NRW durchgeführt. Im Fokus standen Fragen zu den bereits etablierten

organisatorischen Maßnahmen zur Verhinderung oder Reduktion des Eintrags von

Arzneimitteln in den Wasserkreislauf. Eigene Vorschläge oder neue Ideen der Krankenhäuser

sind dabei ebenfalls aufgegriffen worden. Die Interviewpartner waren Umweltbeauftragte,

Leiter der Krankenhausapotheken, technische Leiter und Hygienebeauftragte der

Krankenhäuser.

Viele organisatorische Maßnahmen sind bereits in den meisten Krankenhäusern etabliert. Da

Krankenhäuser in der Regel den größten Handlungsspielraum im Handlungsfeld „Umgang mit

Arzneimitteln“ haben, sind die Maßnahmen meist diesem Handlungsfeld zuzuordnen. Aber

auch Maßnahmen im Bereich „Emissionsmanagement in der Siedlungswasserwirtschaft“ sind

bereits in vielen Krankenhäusern umgesetzt.

Zu den häufigsten Maßnahmen zählen:

Sinnvolle Vorratshaltung (Schrankversorgung) – keine anfallenden Altmedikamente

Einheitliche Entsorgung (meist geregelt über die Apotheke: Restmüllverbrennung)

Umsetzung von nicht-medikamentösen, generell gesundheitsfördernden Therapieformen (Blutegel, Maden, Massage, Akupunktur, Atmungstherapie, usw.)

Wassersparmaßnahmen


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Weitere organisatorische Maßnahmen werden nur in einigen wenigen Krankenhäusern

durchgeführt:

Durchführung von Schulungen zum Thema Entsorgung

Sammlung der benutzten Urinbeutel und Entsorgung über den Hausmüll

Entsorgung von flüssigen Arzneimittelresten unter Verwendung von Geliermitteln

Trennung von Regenwasser und Schmutzwasser

Umweltbeauftragte eines Krankenhauses konnten aber auch mit neuen Ansätzen zur Reduzierung der Arzneimittel in den Gewässern aufwarten. So wurde beispielsweise die Urinsammlung bei allen wassergefährdenden Medikamenten vorgeschlagen. Der Urin soll dabei in meist mit Geliermittel gefüllten Beuteln (siehe

Abbildung 4-1) über einen bestimmten Zeitraum (in Abhängigkeit des Wirkstoffes und der

Dauer der Behandlung) gesammelt werden.

Abbildung 4-1: Einweg-Urinal für Frauen Ladybag® (links) und Einweg-Urinal für

Herren Roadbag® (rechts).

Die Abgabe der Einweg-Urinale sollte in diesem Fall direkt an die Abgabe des Medikaments

gekoppelt werden. Um eine höhere Akzeptanz für die Benutzung der Urinale in der

Bevölkerung zu schaffen, können die Beutel direkt beim Krankenhaus oder dem behandelnden

Arzt wieder abgegeben werden.


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Des Weiteren können Gründe der Nachsorge, wie z. B. Überprüfung der richtigen Dosierung

des Medikamentes, angegeben werden und somit zu einer erhöhten Akzeptanz beitragen.

Auch die Möglichkeit der Rückgewinnung teurer Arzneimittel aus den gefüllten Urinbeuteln

kann als Argument für die Einführung dieser Beutel dienen. Dieser Ansatz geht über die bereits

2006 durchgeführte Berliner Studie zur Sammlung von Röntgenkontrastmittel belastetem Urin

hinaus.

4.4 Fazit

Durch organisatorische Maßnahmen ist eine Reduzierung der Arzneimittelbelastung der

Umwelt sowohl aus Krankenhäusern als auch aus anderen medizinischen Einrichtungen und

Privathaushalten möglich. Viele dieser Maßnahmen sind nicht mit großen Kosten verbunden

und können durch einfache Maßnahmen der Umstrukturierung durchgeführt werden.

Insbesondere die Möglichkeit der Entfernung extrem persistenter und auch mittels erweiterter

Abwasserbehandlung nicht eliminierbarer Substanzen, wie zum Beispiel iodorganische

Röntgenkontrastmittel durch eine einfache Sammlung des 24-Stunden Urins der Patienten,

kann zu einer kompletten Reduktion dieser unerwünschten Stoffe aus dem Wasserkreislauf

führen.

Andere Maßnahmen benötigen die Zusammenarbeit von Politik, Gesellschaft und

Pharmaindustrie. Ein Beispiel ist die Entwicklung weniger wassergefährdender Wirkstoffe.

Aufgrund der langen Entwicklungszeiten und der Einschränkung, dass dies vermutlich nicht

für alle Wirkstoffe und Applikationen möglich sein wird, ist dies eher mit einer langfristigen

Perspektive zu betrachten.

Die Voraussetzung hierfür ist jedoch die Kenntnis der verausgabten Arzneimittel bzw.

Wirkstoffe gemäß einheitlicher Standards. Die Erfahrungen aus der Datenerhebung und die

Auswertung der von den Kliniken übermittelten Datensätzen lassen die Schlussfolgerung zu,

dass das Arzneimittelcontrolling in den die Kliniken versorgenden Apotheken noch stärker

gemäß einheitlicher Standards und möglichst EDV-gestützt betrieben werden kann.


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5 Erfassung und Bewertung von technischen Maßnahmen

5.1 Systematische Darstellung der technischen Maßnahmen

Für die Elimination von Arzneimitteleinträgen kommen verschiedene technische Maßnahmen

in Frage (Abbildung 5-1). Nachfolgend werden die unterschiedlichen Maßnahmen (teilweise

substanzbezogen) beschrieben und bewertet.

Abbildung 5-1: Darstellung der verschiedenen technischen Maßnahmen im Krankenhaus und an der Kläranlage.

5.1.1 Sammlung im Krankenhaus

Die Urinsammlung von Patientenurin ist sowohl den organisatorischen (siehe Kapitel 4.3) als

auch den technischen Maßnahmen zuzuordnen. Die Sammlung von

Patientenausscheidungen im Krankenhaus erfordert einen hohen logistischen Aufwand und

verursacht entsprechende Kosten bei der Sammlung und Lagerung sowie bei dem Transport

bis zur Behandlung. Trotz dieser Nachteile konnte in einer Studie des Kompetenzzentrums

Wasser Berlin (KWB) zur getrennten Erfassung von jodorganischen Röntgenkontrastmitteln

(RKM) gezeigt werden, dass bei Patienten und Mitarbeitenden die Akzeptanz für ein solches

Konzept vorhanden ist. Im Rahmen dieser Studie wurde die Machbarkeit der getrennten

Urinerfassung zum einen zentral in der Röntgenabteilung über Separationstoiletten und zum

anderen dezentral auf den Schwerpunktstationen über Separationstoiletten bzw. mobile

Urinbehälter untersucht (PINEAU et al., 2005).

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Nanofiltration;

Elektrodialyse

Eindampfung

Verbrennungstoilette

Vakuumtoilette

Urinsammlung

Separationstoilette

AOP-Prozess

lokale Maßnahmen Teilstrom Vollstrom Kläranlage

Ozonung

UV- Strahlung

Umkehrosmose

MBR

Aktivkohlefiltration

Nanofiltration

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UV- Strahlung

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MBR

Aktivkohlefiltration

Nanofiltration


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Die Entsorgung erfolgte als Sonderabfall in der Sonderabfallverbrennungsanlage Schöneiche.

Weitere Möglichkeiten zur Entsorgung und Rückgewinnung sind die reduktive und oxidative

Behandlung (Technische Universität Berlin), die chemische Oxidation (Martin Luther

Universität Halle-Wittenberg), erweiterte Oxidationsverfahren, AOP: „advanced oxidation

processes“ (IUTA), biologische Eliminationsmöglichkeiten (Bayerisches Institut für

Angewandte Umweltforschung und -technik) und die Verbrennung mit Jod-Rückgewinnung

(Schering AG) (SCHUSTER 2006).

Die oben beschriebene Studie wurde in zwei verschiedenen Krankenhäusern durchgeführt

(Charité CVK und Caritas-Klinik Pankow). Hierbei traten keine wesentlichen Hinderungs-

gründe auf, daher gehen die Autoren davon aus, dass die getrennte Urinsammlung zur

Entlastung des Abwassers auch in weiteren Krankenhäusern durchgeführt werden kann

(SCHUSTER 2006).

Eine andere Möglichkeit der Urinsammlung besteht in der Abgabe von Urinsammelbeuteln,

die mit einem Absorbergranulat gefüllt sind. Die Patienten können diese zu Hause verwenden

und die Beutel mit dem Hausmüll entsorgen. Die Sammlung von Urin bietet sich nur für

Substanzen an, die ausschließlich und innerhalb relativ kurzer Zeit über den Urin

ausgeschieden werden (BRÜGGER 2010).

5.1.2 Veränderte Toilettentechnik im Krankenhaus

Mit dem Hauptziel der Nährstoffrückgewinnung aus Urin wurden verschiedene

Separationstoiletten entwickelt. Hierbei werden Faeces und Urin getrennt und die flüssige

Phase, die den Großteil der Wirksubstanzen enthält, einer gesonderten Aufarbeitung

zugeführt. Derzeit ist die Einsatzdauer derartiger Toiletten noch relativ kurz. Zudem ist z. B.

bei Erbrechen oder Durchfällen die Trennung von Fest- und Flüssigphase nicht mehr

gewährleistet. Neben den höheren Kosten für Installation, Reinigung und Wartung der

Separationstoiletten sind auch hier die Probleme des Transports und der weiteren Behandlung

der belasteten Flüssigkeiten zu lösen. Ein weiterer negativer Punkt ist die geringe Akzeptanz

bei den Anwendern. Im Bereich der Nuklearmedizin werden Separationstoiletten bereits in

Krankenhäusern eingesetzt (z. B. Krankenhaus Vivantes Neukölln, Bereich Nukleartherapie)

(PINEAU 2005). Für das Universitätsklinikum Charité, Campus Virchow-Klinikum und die

Maria-Heimsuchung Caritas-Klinik Pankow wurde eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, in

der die Trenntoilettentechnik zwar für praktikabel, aber aufgrund des geringen

Erfassungsgrades und der hohen Umbaukosten für ungünstig bewertet wurden (HEINZMANN

2006).


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Eine andere Möglichkeit für die verbesserte Sammlung der Patientenausscheidungen ist der

Einsatz von Vakuumtoiletten. So werden die Ausscheidungen nicht durch Spülwasser

verdünnt und können besser behandelt werden. Da die Entsorgungskosten sehr hoch sind,

wird dieses Konzept nicht für Krankenhäuser empfohlen (MOSER 2007).

Vorstellbar für den Einsatz im Krankenhaus sind auch Verbrennungstoiletten, auf die auch

im DWA-Merkblatt M775 „Krankenhausabwasser“ hingewiesen wird. Die Verbrennungs-

toiletten, die in Skandinavien vor allem in ländlichen Regionen weit verbreitet sind, aber auch

z. B. im Tagebau, in Polarstationen oder auf Militärschiffen eingesetzt werden, bieten den

Vorteil, ohne Anschluss zu Wasserzufuhr und Abwasserentsorgung, nur mit einem

Stromanschluss (230 V) einsetzbar zu sein. Der Stromverbrauch pro Anwendung liegt im

Bereich von 0,5 bis 1,5 kWh. Seitens der Krankenhäuser ist einzig die technische Infrastruktur

bereitzustellen. Bisher ist noch kein Einsatz der Verbrennungstoiletten in Krankenhäusern

bekannt.

5.1.3 Aufkonzentrierung von Urinfraktionen

Grundsätzlich ist es möglich, die über Separationstoiletten oder in Beuteln gesammelten

Urinfraktionen in ihrem Volumen weiter zu reduzieren. Darüber hinaus ist es aufgrund seines

hohen Nährstoffgehalts naheliegend, Urin zu Dünger aufzubereiten. Dabei muss jedoch

gewährleistet sein, dass die ebenfalls über den Urin ausgeschiedenen Arzneimittelrückstände

und Hormone vorher von den Nährstoffsalzen abgetrennt werden. Um die Transport- und

Lagervolumina von Urin und Urindünger zu reduzieren, ist eine starke Aufkonzentrierung der

Salze erwünscht.

An der Fachhochschule Basel wurden im Rahmen des Projektes Novaquatis der EAWAG

Dübendorf, Schweiz, Versuche zur thermischen Eindampfung von Humanurin durchgeführt

(VON WOLLERDORF 2004). Verwendet wurde unverdünnter frischer Urin, der nicht aus

Separationstoiletten stammte. Der Urin wurde auf verschiedene Art angesäuert (mit

Schwefelsäure, Essigsäure bzw. Salpetersäure), um die Harnstoffhydrolyse zu verhindern.

Urin der verschiedenen Chargen wurde in einem Rotationskolbenverdampfer aus Glas

(Rotavap) bei 78°C Heizbadtemperatur (Wasser) und 200 mbar stufenweise eingedampft. Ab

15 – 35 % Trockensubstanzgehalt (TS) trat Niederschlagsbildung auf und ab ca. 50 – 60 % TS

begannen die Feststoffteilchen während der Rotation an der Wand hängen zu bleiben. Der

Urin konnte bis zu 68,5 % TS im Rotavap eingedampft werden, ohne dass er zu dickflüssig

wurde. Die Eindampfgeschwindigkeit unterschied sich nicht erkennbar von der von Wasser.

Vor dem Eindampfen wurde dem Urin ein Entschäumer zugesetzt, sodass die Blasenbildung

kaum stärker als bei der Eindampfung von Wasser war.


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Die Stickstoffverluste lagen bei 0,35 - 2,9 %. Basierend auf diesen Daten wurde eine Anlage

zur thermischen Eindampfung von Urin bis zur zehnfachen Volumenreduzierung entworfen.

Der kalkulierte Energiebedarf liegt bei 7 MJ/kgN für Strom und 11 MJ/kgN für Brennstoff. Durch

den Einsatz von Energierückgewinnungsverfahren ist ein Energiebedarf von 200 - 400 MJ/m³

Urin bei einer Eindampfleistung von 2 - 4 L/h möglich (TETTENBORN 2006).

Eindampfungsverfahren dienen ausschließlich der Aufkonzentrierung. Mikroschadstoffe

verbleiben im Konzentrat und müssen anschließend eliminiert werden.

Ausgehend von den oben beschriebenen Zielen untersuchte das Schweizer

Wasserforschungsinstitut EAWAG im Labor eine Reihe von Verfahrensprozessen, u. a.

Ozonierung und verschiedene Membranverfahren wie Nanofiltration und Elektrodialyse

(PRONK 2006-2007, MAURER 2006 (Abbildung 5-2). Dem Urin (natürlicher und

synthetischer) wurde eine repräsentative Mischung von Arzneistoffen zudosiert, u. a. der

Betablocker Propranolol, die entzündungshemmenden Stoffe Diclofenac und Ibuprofen sowie

der Wirkstoff der Antibabypille Ethinylestradiol. Es wurde festgestellt, dass mit der

Nanofiltration nur der Harnstoff aus Urin zurückgewonnen werden konnte. In einem Vergleich

verschiedener Membrantypen schnitt die Membran NF270 (Hersteller Dow Inc.) am besten ab.

Diese Membran lässt den Harnstoff fast vollständig durch und hält die zudosierten Arzneistoffe

zu maximal ca. 95 % (Diclofenac) und minimal ca. 75 % (Propranolol) zurück. Phosphat wird

ebenfalls fast vollständig, Ammonium jedoch nur zu 50 % zurückgehalten.


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Das Potenzial der Nanofiltration zur Aufkonzentrierung und zur gleichzeitigen Ausschleusung

von Mikroschadstoffen ist durchaus vorhanden, großtechnische Untersuchungen zur

Aufkonzentrierung von Urinfraktionen wurden bisher aber noch nicht durchgeführt.

Die Elektrodialyse separiert Nähr- und Schadstoffe fast vollständig. Ziel der Elektrodialyse ist

die Migration der elektrisch geladenen Nährstoffe ((NH4)+, K+, Mg2+, PO43-) in das Konzentrat,

wogegen die ungeladenen Arzneimittel und Hormone im Diluat bleiben sollen. Tatsächlich wird

ein Teil der Schadstoffe, wie z. B. Ethinylestradiol und Diclofenac, dauerhaft zurückgehalten.

Für Propranolol dagegen ist die Membran nur zu Beginn der Elektrodialyse ein Hindernis, bei

längerer Laufzeit diffundiert es hindurch (Abbildung 5-3). An der EAWAG wurde im Rahmen

der dotierten Laborversuche die Elektrodialyse mit einer Ozonstufe kombiniert (1-2 g/L Ozon).

So konnte ein schadstofffreies Konzentrat und eine angereicherte Diluatfraktion erhalten

werden. Der spezifische Energieverbrauch wird mit 30 kWh/m3 beziffert (zum Vergleich

Nanofiltration etwa 6 kWh/m3).

Abbildung 5-2: Schematische Darstellung der Nanofiltration (A) und der Elektrodialyse mit zwei Membranpaaren (B) (PRONK, 2006-2007).


Seite 58 / 207

Auch die Elektrodialyse eignet sich grundsätzlich gut zur Abtrennung von Stickstoff und

Phosphor und in Kombination mit Ozon auch zur Erzeugung eines mikroschadstofffreien

Konzentrats. Der spezifische Energieverbrauch und fehlende großtechnische Untersuchungen

stehen jedoch einer weiteren Verbreitung im Wege.

Abbildung 5-3: Massenbilanzen von Ethinylöstradiol (A) und Propranolol (B) in der Elektrodialyse (PRONK, 2006-2007).

5.1.4 Teilstrombehandlung von Krankenhausabwasser

Im Gegensatz zur end-of-pipe Behandlung in einer Kläranlage entspricht die direkte

Behandlung von hochbelasteten Krankenhausabwasser-Teilströmen dem auch in der

Industrie angewandten Nachhaltigkeitsprinzip der Vermeidung von Schadstoffeinträgen am

Entstehungsort. Die Teilstrombehandlung hat den Vorteil, dass eine effektive Behandlung von

relativ kleinen Volumenströmen mit hohen Substanzkonzentrationen möglich ist, ohne dass

dadurch der Klinikbetrieb gestört wird. Logistische Probleme treten bei diesem Ansatz nicht

auf. Einzig die technische Infrastruktur (separate Toilettenablaufleitungen und ein kleiner

Nebenraum) muss von den Kliniken bereitgestellt werden. Bei Neubauten ist dieses in der

Regel leicht zu berücksichtigen, bei Altbauten wären zumeist Umbaumaßnahmen zum

Anschluss derartiger Anlagen notwendig.

In einem vom IUTA und Fraunhofer UMSICHT entwickelten Verfahren zur Behandlung hoch

belasteter Krankenhausabwasser-Teilströme konnte in Batch-Versuchen mit einer 500 L

Pilotanlage gezeigt werden, dass sowohl die Ozonung als auch die Kombination von UV-Licht

und Wasserstoffperoxid (AOP-Prozess) effizient und wirtschaftlich eingesetzt werden können.

Eine Pilotanwendung zur Behandlung von hoch belasteten Teilströmen in einem Klinikum steht

noch aus (SAYDER 2008, TÜRK 2010). Untersuchungen an der Universitätsklinik für Innere

Medizin in Wien haben gezeigt, dass dieser Ansatz sowohl technisch als auch logistisch sehr

gut durchführbar ist (FÜHRHACKER 2006).


Seite 59 / 207

Im Rahmen des Projektes „Chemical analysis, risk assessment and elimination of selected

cytostatic agents from hospital wastewater“ wurde empfohlen, den Eintrag krebserzeugend,

erbgutverändernd bzw. fortpflanzungsgefährdend eingestufter Stoffe (kurz: k/e/f-eingestufte

Stoffe) gemäß der EU Richtlinie 2000/60/EC in die Umwelt bzw. Kläranlagen zu vermeiden

(LENZ 2007). Hierfür bietet sich die Abwasserbehandlung sogenannter „hot-spots“ besonders

an.

Eine weitere Möglichkeit zur Entfernung von Spurenstoffen in hochbelasteten Teilströmen

stellt die Umkehrosmose dar. Das Abwasser wird hier entgegen seinem osmotischen Gefälle

mit etwa 70-80 bar durch eine Membran gefiltert (0,1 nm). Die Umkehrosmose ist aufgrund

des Energiebedarfs kostenintensiv (HILP 2006). Kombinationen der Umkehrosmose mit

Nanofiltration und/oder weiteren Filtrationsverfahren bzw. Adsorptionsprozessen zeigten auf

spezifische Substanzen bezogen gute bis sehr gute Eliminiationsleistungen. Eine sehr

sorgfältige Verfahrensführung ist notwendig, so dass es nicht zu unkontrollierten

Desorptionseffekten und/oder Durchbrüchen kommen kann (SCHRÖDER 2004).

Im Rahmen eines von der Willy-Hager- und der Robert-Bosch-Stiftung unterstützten

Forschungsvorhaben untersuchte das Fraunhofer IGB die biologische Abwasserreinigung in

einem anaeroben Membran-Bioreaktor direkt am Abwasser eines Patiententrakts am

Robert-Bosch-Krankenhaus in Stuttgart (BRYNIOK 2007). Der am Fraunhofer IGB entwickelte

Bio-Membranreaktor ist mit einem Rotationsscheibenfilter zur Zellrückhaltung ausgestattet.

Während des Versuchsbetriebs wurden die Biogasproduktion und Betriebsparameter wie

CSB, pH, Trockensubstanz, Gesamtstickstoff, Ammonium sowie der Gehalt an flüchtigen

Fettsäuren überprüft. Eine Reihe von Spurenstoffen konnte eliminiert oder zu pharmakologisch

inaktiven Metaboliten umgesetzt werden. Sehr schwer abbaubare Stoffe konnten teilweise

nicht abgebaut werden. In einem bisher nicht abgeschlossenen Folgeprojekt soll die

Versuchsanlage durch einen zweiten, aerob betriebenen Bioreaktor ergänzt werden.

5.1.5 Vollstrombehandlung von dotiertem Toilettenabwasser

Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projektes KOMPLETT wurde unter anderem die

Vollstrombehandlung eines dotierten Schwarzwasserstroms untersucht (KEUTER 2009). Das

System der Abwasserbehandlung basiert auf der Trennung der Abwasserströme in Grau- und

Schwarzwasserfraktionen. Beide Ströme werden speziell in hierfür entwickelten modularen

Einheiten aufbereitet.


Seite 60 / 207

Innerhalb eines redundanten Multibarrierensystems, bestehend aus Feststoffabtrennung,

biologischer Behandlung, Membranfiltration, Ozonierung, UV-Behandlung sowie

Aktivkohleadsorption wird das Wasser auf eine wieder verwertbare Qualität angehoben. Das

behandelte Grauwasser entspricht im Anschluss an die Aufbereitung erneut den

Anforderungen der Trinkwasserverordnung.

Bei den im Rahmen der Versuche ausgewählten Humanarzneistoffen handelt es sich um das

Analgetikum Diclofenac, das Antirheumatikum Ibuprofen, das Antiepileptikum Carbamazepin

sowie das Antidepressivum Fluoxetin. Das Antidepressivum Fluoxetin weist einen noch

erhöhten Forschungsbedarf auf, der sich auf die Verbrauchsmenge des Stoffes, sein

Abbauverhalten in der Umwelt und die damit einhergehende Persistenz des toxikologischen

Potentials bezieht. Die Dotierung des Schwarzwasserstroms erfolgte im Zulauf. Die

Zudosierung richtete sich nach der mittleren Kläranlagenzulaufkonzentration. Für Fluoxetin

wurde die Konzentration über die Berechnung der Wirkstofftagesdosis pro Person ermittelt.

Im Anschluss an eine mechanische Feststoffabtrennung erfolgte die Schwarzwasser-

aufbereitung in Membranbioreaktoren. Es wurden getauchte Hohlfasermodule verwendet, die

in Anordnung und Baulänge mit den in großtechnischen Abwasserreinigungsanlagen

verwendeten Modulen übereinstimmen. Die maximale Ozonleistung betrug 40 g O3/h. Durch

die höhere Restverschmutzung des biologisch vorbehandelten Schwarzwassers wurden im

KOMPLETT-Projekt Ozongaben von maximal ca. 0,8 g O3/L Schwarzwasser zur vollständigen

Aufbereitung des Schwarzwassers notwendig.

5.1.6 Vollstrombehandlung von Krankenhausabwasser

Im Kreiskrankenhaus Waldbröl (KKH Waldbröl) wurde in der ersten Projektphase das

Niederschlagwasser der Dach- und Parkplatzflächen teilweise vom Kanalnetz abgekoppelt,

um eine Verdünnung des Krankenhausabwassers zu minimieren. Die Behandlung des

Krankenhausabwassers erfolgte dann in einem eigens hierfür errichteten Membranbioreaktor

(MBR). Der Inbetriebnahme des MBR schloss sich in der 2. Projektphase die Ozonung zur

Elimination von Arzneimittel- und Diagnostikarückständen an. Als Leitsubstanzen wurden

Bezafibrat (Lipidsenker), Bisoprolol (beta-Blocker), Carbamazepin (Antiepileptikum,

Stimmungsaufheller), Clarithromycin (Antibiotikum), Diclofenac (Antiphlogistikum,

Antirheumatikum), Ibuprofen (Antirheumatikum), Telmisartan (Antihypertonikum) sowie

Tramadol (opioides Analgetikum) ausgewählt. Auch ökotoxikologisch relevante

Pharmawirkstoffe, wie z. B. Floxacine, und Diagnostika, wie z. B. Röntgenkontrastmittel,

wurden erfasst (BEIER 2008). In Kombination mit dem MBR konnten die untersuchten

Pharmaka bis zu Konzentrationen unterhalb ihrer Bestimmungsgrenzen entfernt werden.


Seite 61 / 207

Folgende Nachbehandlungsverfahren wurden untersucht: Nanofiltration, Umkehrosmose,

Aktivkohleadsorption und Ozonung. Das KKH Waldbröl verfügt über 342 Betten, 800

Mitarbeiter, 7 Fach- und 2 Belegabteilungen. Der Wasserverbrauch lag im Jahr 2008 bei

40.200 m3/a, der Abwasseranfall berechnete sich auf 36.582 m3/a (liegt ca. 9 % unterhalb des

Wasserverbrauchs) (MAUER 2011, PINNEKAMP 2009).

Im Rahmen des Interreg-Projekt „PILLS“ (www.pills-project.eu) wurde im Marienhospital

(Gelsenkirchen) eine kompakte Abwasserbehandlungsanlage als Versuchsanlage gebaut und

betrieben. Das Marienhospital verfügt über 560 Betten, 1.200 Mitarbeiter und 75.000 Patienten

pro Jahr. Der jährliche Abwasseranfall liegt bei 60.000 m³ (STEMPLEWSKI 2009). Der

Durchfluss durch die Anlage ist beschränkt auf 25 m3/h, damit behandelt die Anlage 80% des

gesamten Krankenhausabwassers (PILLS 2009). Die Abwasserbehandlungsanlage besteht

aus einem Membranbioreaktor (MBR) mit nachgeschalteter Ozonung, einem PAK-Reaktor

und einer Sandfiltration. Die als Leitsubstanzen ausgewählten Schmerzmittel Naproxen,

Indometacin, Diclofenac und Ibuprofen wurden mit Hilfe des MBR zu 96 % eliminiert (NAFO

2012).

Das von der Grontmij GmbH in Zusammenarbeit mit Pharmafilter BV entwickelte integrierte

Abwasser- und Abfallmanagementsystem für Krankenhäuser (Aquatech Innovation Award

2008) wird seit 2008 im halbtechnischen Maßstab im Reinier de Graaf Hospital Delft

(Niederlande) untersucht. Das Abwasser wird hierbei in einem ersten Schritt in einem

Membranbioreaktor behandelt, bevor es einer Ozonung und einer Aktivkohleadsorption

zugeführt wird. Arzneimittel und hormonell aktive Substanzen konnten auf diese Weise zu über

90 % aus dem Abwasser entfernt werden (WORTEL 2011).

5.2 Mitbehandlung von Krankenhausabwasser in kommunalen

Kläranlagen mit einer speziellen Behandlungsstufe

In NRW gibt es 645 kommunale Kläranlagen, die alle dem Stand der Technik entsprechen.

Die gezielte Elimination von Spurenstoffen ist aber mit Klärtechnik, die dem Stand der Technik

entspricht, nicht möglich. Zusätzlich mögliche Verfahren sind in integrierte Verfahren

(Membranbelebungsverfahren (MBR) oder Pulveraktivkohlezugabe in das Belebungsbecken)

und nachgeschaltete Verfahren (Mikro- und Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose,

Aktivkohlefiltration, Pulveraktivkohledosierung (nachgeschaltet) sowie Ozonung) zu

unterscheiden (PINNEKAMP UND MERKEL 2008).

http://www.pills-project.eu/


Seite 62 / 207

5.2.1 Erläuterung von ausgewählten umgesetzten technischen

Verfahren

Die Verfahren der Ozonung und Aktivkohleadsorption durch Pulveraktivkohle (PAK) oder

granulierte Aktivkohle (GAK) gelten als wirkungsvolle Verfahren für eine weitergehende

Abwasserbehandlung und werden u. a. innerhalb weiterer Projekte, die vom MKULNV

gefördert werden, großtechnisch auf verschiedenen Kläranlagen in NRW untersucht

(BORNEMANN 2012, GRÜNEBAUM 2013, PINNEKAMP 2011).

Bei den Verfahren der Ozonung bzw. Aktivkohleadsorption wird die weitergehende

Reinigungsstufe der Nachklärung nachgeschaltet. Wird das Abwasser in dieser Stufe im

Vollstrom behandelt, kann eine zusätzliche biologische Nachbehandlung bzw. Filtration nötig

sein. Bei der Teilstrombehandlung erfolgt (zeitweise) eine Rezirkulation in die biologische

Reinigungsstufe, wo in Abhängigkeit der Verfahren (Ozonung oder PAK-Adsorption) die

biologische Nachbehandlung ozonierten Abwassers erfolgt. Konkret stellen sich die

Möglichkeiten zur Umsetzung der oxidativen und adsorptiven Verfahren durch eine Voll-

bzw. Teilstrombehandlung wie folgt dar (MERTSCH 2013):

Verfahren zur Vollstrombehandlung

o Ozonung des Ablaufs der Nachklärung mit oder ohne anschließende biologischer Nachbehandlung

o Pulveraktivkohle (PAK)-Dosierung im Ablauf der Nachklärung mit separater Dosier-, Reaktions- und Sedimentationsstufe oder Filtration

o PAK-Dosierung im Ablauf der Nachklärung bzw. im Zulauf einer bestehenden Filtrationsanlage (ohne separate Dosier-, Reaktions- und Sedimentationsstufe oder Filtration)

o Filtration mit granulierter Aktivkohle (GAK) im Ablauf der Nachklärung als nachgeschaltetes Verfahren

o UV-Behandlung im Ablauf

Verfahren zur Teilstrombehandlung

o Ozonung des Ablaufs der Nachklärung und Rückführung in die biologische Reinigungsstufe

o PAK-Dosierung des Ablaufs der Nachklärung in ein separates Kontaktbecken und Rückführung in die biologische Reinigungsstufe

Hinsichtlich der Maßnahmen zur Mikroschadstoffelimination an kommunalen Kläranlagen

können unterschiedliche Verfahren angewendet werden. In Tabelle 5-1 sind für eine Auswahl

der bereits gebauten Pilotanlagen relevante technische Merkmale und, wenn vorhanden,

Fließbilder der Reinigungsstufen zur Mikroschadstoffelimination zusammengefasst.


Seite 63 / 207

Tabelle 5-1: Technische Merkmale bereits realisierter Pilotanlagen (TÜRK 2013).

Stand-

ort

Verfahren Technische Merkmale Anlagenfließbild

Du

isbu

rg

Vie

rlin

de

n

Ab

lau

f-

ozo

nu

ng

un

d

Wir

be

lbe

tt Volumenstrom: Qmax 800 m³/h

QTW400 m³/h

max. Dosierung: 3,8 kg O3/h

Aufenthaltszeit t: 30 min

Beckengröße: 2 * 100 m³

Quelle: ARGE TP 6

Ba

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Sa

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Ab

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ng

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Sch

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teic

h

Volumenstrom: Qmax 650 m³/h QTW 300 m³/h

max. Dosierung: 4,6 kg O3/h


Beckengröße: 2 * 32,5 m³

Quelle: ARGE TP 6

Sch

wert

e

Ab

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und

PA

K-

Dosie

run

g

Volumenstrom: Qmax 2.304 m³/h QTW 1.152 m³/h

max. Dosierung: 10mg O3/l bei TW 10 mg PAK/L


Beckengröße: 192 m³

Quelle: ARGE TP 6

Essen

-Sü

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Ein

satz

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V, O

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2

Laborversuche

Quelle: Ruhrverband

Reg

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Ab

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fozon

ung

un

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an

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-

tio

n

Volumenstrom: Qmax110 m³/h QTW 430 m³/h

max. Dosierung: 3 mg O3/L

Aufenthaltszeit t: 2,5 - 21 min


Quelle: www.micropoll.ch

La

usa

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Ab

lau

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Ozo

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und

PA

K max. Dosierung: 5,5 mg O3/L

Aufenthaltzeit t: 20 min



Ob

ere

Lu

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r

GA

K-F

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r



Spül- geschwindigkeit: 27 m/h

Filterschichten GAK: 0,5 m (2-4,75 mm) 2 m (0,6-2,36mm)

vom SF

Ozon

Vorfluter

ÜSS

VO3 = 2 * 100 m3

biologische

Nachbehandlung

(Wirbelbett)

Ozon

Quelle ARGE TP6

VBB= 2 * 1.700 m3

VNK=

2.400 m3

SF Sch

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un

gs

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ich

Ozon

Rosenaue

VO3= 2 * 32,5 m3

ÜSS Quelle: ARGE TP6

Ozon PAK

Rezirkulation

(Ozon/PAK)

Rezirkulation

(optional)

Ruhr

Straße 2

Straße 1 VBB=7.798 m3

VBB=7.798 m3

VNK=4.668 m3

VNK=4.668 m3

VPAK=3 * 150 m3

VO3=6 * 32 m3

Ablauf

VK

ÜSS

Quelle: ARGE TP6

ÜSS


Seite 64 / 207

Quelle: degremont-technologies

Dü

ren

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GA

K-F

ilte

r


Spül- geschwindigkeit: 27 m/h

Filterschichten GAK: 0,2m (3-8mm Kies) 1,5 m (0,5-2,5 mm)

Quelle: Essener Tagung 2012

Wu

pp

ert

al-

Buch

en

hofe

n

PA

K-D

osie

run

g

Volumenstrom: Qmax 200 m³/h QTW 50 m³/h Qbeh. 1,7 Mio. m³/a

max. Dosierung: 20 mg PAK/L

Aufenthaltszeit t: 12,5 - 50 min


Umrüstung eines Mehrschichtfilters mit einer Filterfläche von 60 m² für Probebetrieb

Quelle: Grontmij GmbH

Ma

nnh

eim

PA

K-D

osie

run

g

Volumenstrom: Qmax 4.000 m³/h QTW 1.600 m³/h

max. Dosierung: i.M. 10 mg PAK/L


Quelle: Hydro-Ingenieure GmbH

Ulm

Ste

inh

äu

le

PA

K-D

osie

run

g

Volumenstrom: QTW 1.400 m³/h

max. Dosierung: 5 - 20 mg PAK/L

Aufenthaltszeit t: 40 - 75 min

Beckenvolumen: 6 * 1.100

Quelle: METZGER und KAPP, 2008

Bö

blin

ge

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inde

lfin

gen

PA

K-D

osie

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g

Volumenstrom: Qbeh. 31,5 Mio m³/a



Beckenvolumen: 1.800

Quelle: Tuttahs&Meyer

Ablauf

Nachklärung

Filter

27 Stück

Filter

1 Stück

Wupper

Spülwasser-

kammer

Vorklärung

FeCl3 FeCl3 PAK FHM

Zulauf Ablauf

Schlamm-

behandlung

Kohleentnahme über

Filterrückspülung

Tropfkörper

Vorklärung

Nachklärung

Rezirkulation

(Tropfkörperbeschickung)

C-Dosierung

nachgeschaltete DN

(belebter Schlamm)

Flockungs

-filtration

Schlammbehandlung/faulung und Entwässerung

PAK-Dosierung

Flockungs- und

FlockungshilfsmittelFällmittel

> 1.000 l/s

entwässerter Klärschlamm zur

Verbrennung


Seite 65 / 207

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Volumenstrom: Qmax. 1.620 m³/h Qbeh. 7,9 Mio m³/a


Aufenthaltszeit t: 57-67 min

Quelle: Rölle, R., Schirmeister, W., (2010)

Kre

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PA

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Volumenstrom: Qmax. 907 m³/h Qbeh. 8,4 Mio m³/a


Aufenthaltszeit t: 35 - 60 min

Quelle: Rölle, R., Schirmeister, W., (2010)

Klo

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Volumenstrom: Qbeh. 3,3 Mio m³/a




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Volumenstrom: Qmax1800 m³/h QTW850 m³/h

max. Dosierung: 0,8-1 gO3/gDOC

Aufenthaltszeit t: 17-34 min


Quelle: Wittmer, 2012


Seite 66 / 207

5.3 Fazit

Es sind eine Reihe technischer Maßnahmen zur Elimination von Arzneimitteleinträgen

bekannt. Diese reichen von lokalen Maßnahmen über Teilstrom- bzw. Vollstrombehandlungen

in Krankenhäusern bis zu Erweiterungen und Ertüchtigungen bestehender Kläranlagen und

umfassen eine Vielzahl verschiedener Aufbereitungs- bzw. Eliminiationsprozesse. Der Stand

des Wissens bzw. der Maßstab des Untersuchungsumfangs (Labor-, Technikums- oder

großtechnischer Maßstab) ist hierbei allerdings sehr unterschiedlich, was die

Kostenbetrachtung (siehe Kapitel 10.2) deutlich erschwerte.

Die Effektivität der Behandlungsmöglichkeiten spiegelt sich in folgender Reihenfolge wieder:

Urinsammlung / Teilstrombehandlung > Vollstrombehandlung > Behandlung in

kommunaler Kläranlage.


Seite 67 / 207

6 Typisierung, thematische Clusterbildung und typische Eintragsszenarien

Eine Typisierung und thematische Clusterbildung der Kliniken in NRW, insbesondere vor dem

Hintergrund der Entwässerungssituation und der Emissionssituation ist in NRW bisher nicht

erfolgt und wird im Rahmen des Projektes erstmalig erstellt.

6.1 Typisierung anhand räumlicher Lage und

Bevölkerungsdichte

Für eine erste Typisierung bzw. Clusterung der erfassten Krankenhäuser wurde deren

räumliche Lage in verschiedenen Siedlungsräumen in Abhängigkeit der Bevölkerungsdichte

(B) betrachtet (Tabelle 6-1).

Tabelle 6-1: Einteilung der Krankenhäuser nach Bevölkerungsdichte (B).

Bezeichnung (Cluster

Bevölkerungsdichte B)

Definition Einwohner/km² Anzahl Kliniken

B I Agglomerationsraum > 600 285

B II verstädterter Bereich 150 - 600 106

B III ländlicher Bereich < 150 19

Von den insgesamt 410 Kliniken liegen die meisten in sogenannten Agglomerationsräumen.

Dabei handelt es sich um eine Kernstadt samt ihrem suburbanen Umland oder dem zumindest

dicht besiedelten Umlandgebiet, das außerhalb der Stadtgrenzen liegt, aber direkt an sie

angrenzt (UNO 1998). Die wenigsten Kliniken liegen im ländlichen Raum.

Eine weitere Clusterung erfolgte anhand der Krankenhausgröße über die Bettenzahl. Danach

wurden die Krankenhäuser in NRW in vier Größenklassen (G) eingeteilt, die in Tabelle 6-2

dargestellt sind.


Seite 68 / 207

Tabelle 6-2: Einteilung der Krankenhäuser nach Krankenhausgröße.

Krankenhausgrößenklasse

(Cluster Größenklasse G)

Definition Bettenzahl Anzahl Kliniken

G I große Kliniken > 600 37

G II mittlere Kliniken 301 - 600 144

G III mittlere Kliniken 101 - 300 179

G IV kleine Kliniken < 101 50

Kleine und große Krankenhäuser bilden in Summe ca. 20 % aller Krankenhäuser in NRW.

80 % der Krankenhäuser haben eine mittlere Größe mit einer Bettenanzahl von 101 bis 600

Betten. Während im ländlichen Bereich nur wenige kleine und mittlere Krankenhäuser (< 101

bis 300 Betten) angesiedelt sind, liegt der Großteil der Kliniken mit einer Bettenanzahl größer

300 in den sogenannten Agglomerationsräumen (s. Tab. 6.3).

Tabelle 6-3: Anzahl der Krankenhäuser nach Größenklasse in den verschiedenen Siedlungsräumen.

Größen-

klasse

Bevölkerungsdichte (B)

Agglomerationsraum B I

(> 600 Einwohner/km²)

verstädterter Bereich B II

(150–600 Einwohner/km²)

ländlicher Bereich B III

(<150 Einwohner/km²)

G I 33 4 -

G II 119 25 -

G III 105 60 14

G IV 28 17 5


Seite 69 / 207

Für weitere Clusterungen der Krankenhäuser in NRW wurden neben den bereits in Kap. 2

aufgeführten Krankenhausdaten für gewässerbezogene Auswertungen zusätzlich auf

folgende Datenquellen zurückgegriffen:

Wassergewinnungsanlagen in NRW: WASEG-Daten, Datenbank: HygrisC (Herkunft:

LANUV Stand 09.07.2010)

Kläranlagen in NRW: landesweites Kläranlagenkataster NIKLAS-KOM (Herkunft:

LANUV, Stand August 2008/2009)

Angaben aus „Entwicklung und Stand der Abwasserbeseitigung“, 15. Auflage

(MKULNV 2012)

Zur Charakterisierung der jeweiligen Entwässerungssituation der einzelnen Krankenhäuser,

d.h. in welche Kläranlage das jeweilige Krankenhaus entwässert, war vorgesehen, auf die in

der Fragebogenaktion angefragten Daten zurückzugreifen. Da zum Einen der

Fragebogenrücklauf sehr gering war und zum Anderen bei den Rückläufen in den seltensten

Fällen konkrete Angaben zur aufnehmenden Kläranlage gemacht wurden, erfolgte zusätzlich

NRW-weit bei den für die Entwässerung verantwortlichen Behörden und Verbänden eine

Telefonumfrage zu den an die Kläranlagen angeschlossenen Krankenhäusern. Damit konnten

für alle Krankenhäuser die Kläranlagen ermittelt werden, in die die jeweilige Entwässerung

erfolgt.

Zur weitergehenden Analyse und Darstellung sind die angegebenen Daten in einem

Geographischen Informationssystem (GIS) verarbeitet und themenspezifische Auswertungen

vorgenommen worden. Im Hinblick auf das stoffliche Emissionsverhalten der Krankenhäuser

wurde speziell die Entwässerungssituation der Krankenhausabwässer im Zusammenhang mit

oberflächenwasserbeeinflussten Trinkwassergewinnungsanlagen betrachtet. Dabei wurden

zwei Betrachtungsansätze verfolgt:

Krankenhäuser, die in die 53 Kläranlagen nach MKULNV (2012) entwässern, die sich

gemäß 15. Auflage „Entwicklung und Stand der Abwasserbeseitigung in Nordrhein-

Westfalen“ im Einzugsgebiet oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen, bei denen

Oberflächenwasser oder durch Oberflächenwasser beeinflusstes Rohwasser

gewonnen wird, befinden.

Krankenhäuser und Kläranlagen bis zu einer Entfernung von 15 km im Einzugsgebiet

oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen (nach WASEG-Daten), bei denen

Oberflächenwasser oder durch Oberflächenwasser beeinflusstes Rohwasser

gewonnen wird.


Seite 70 / 207

Von den insgesamt 410 Krankenhäusern, die ihre Abwässer in solche kommunale Kläranlagen

einleiten, die jeweils das behandelte Abwasser in Gewässer einleiten, die weiter unterstromig

zur Trinkwassergewinnung genutzt werden, sind insgesamt in NRW 262 Krankenhäuser als

gewässerrelevant einzustufen. Diese Krankenhäuser leiten ihre Abwässer in insgesamt 189

Kläranlagen ein, was im Durchschnitt bedeutet, dass 2,2 Krankenhäuser ihre Abwässer in eine

Kläranlage einleiten.

Von den 189 Kläranlagen sind 148 im Vorfeld bzw. im generellen Einzugsgebiet von

Wassergewinnungsanlagen angesiedelt, die zur Trinkwassergewinnung auf

Oberflächenwasser (direkte Nutzung von Oberflächenwasser, Uferfiltrat, künstlich

angereichertes Grundwasser) zurückgreifen. Für die Ertüchtigung aller Krankenhäuser mit

einer Spurenstoffeliminationsanlage (Arzneimittelwirkstoffe) müssten hier Maßnahmen an 262

Krankenhäusern durchgeführt werden. Würde die Ertüchtigung von kommunalen Kläranlagen

im Hinblick auf die Arzneimittelelimination im Vordergrund stehen, müssten an 148

Kläranlagen entsprechende Maßnahmen ergriffen werden.

Krankenhäuser im Einzugsgebiet der 53 Kläranlagen nach MKULNV (2012)

In der 15. Auflage der vom MKULNV herausgegebenen Zusammenstellung „Entwicklung und

Stand der Abwasserbeseitigung in Nordrhein-Westfalen“ werden 53 kommunale Kläranlagen

mit insgesamt 6.266.252 Einwohnerwerten (Stand 2009) aufgeführt, die im Einzugsgebiet

oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen liegen, bei denen Oberflächenwasser oder

durch Oberflächenwasser beeinflusstes Rohwasser gewonnen wird (Oberflächenwasser-

körper, aus denen täglich mehr als 100 m³ zu Trinkwasserzwecken entnommen werden gem.

Artikel 7 WRRL). Dabei wird differenziert nach Kläranlagen, die einen Abstand zur nächsten

Trinkwassergewinnungsanlage von bis zu 2 km aufweisen (14 Anlagen mit 1.404.122

Einwohnerwerten) und Kläranlagen, die einen Abstand von 2 bis 10 km zur nächsten

Gewinnungsanlage aufweisen (39 Anlagen mit 4.862.630 Einwohnerwerten).


Seite 71 / 207

Abbildung 6-1: 53 Kläranlagen n. MKULNV (2012, Karte 8.1) oberhalb (bis zu 10 km) von Wassergewinnungsanlagen mit Oberflächenwassereinfluss und Krankenhäuser, die in einen Teil der Kläranlagen entwässern.


Seite 72 / 207

Tabelle 6-4 zeigt für die 53 Kläranlagen, differenziert nach den Größenklassen (GK) der

Anlagen, die zugehörige Anzahl an Krankenhäusern, die in die jeweiligen Kläranlagen

entwässern. Ergänzend ist die jeweils zugehörige Anzahl an Krankenhausbetten aufgeführt.

Insgesamt entwässern 88 Krankenhäuser mit 29.120 Krankenhausbetten in 31 der 53

Kläranlagen, wobei die Krankenhäuser den Kläranlagen der Größenklassen (GK) IV und V

zuzuordnen sind.

Tabelle 6-4: Kommunale Kläranlagen nach Größenklassen im Einzugsgebiet oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen (n. MKULNV 2012 Karte 8.1) und in die Kläranlagen entwässernde Krankenhäuser und zugehörige Anzahl an Krankenhausbetten.

Kläranlagen-

Größenklasse

(Einwohnerwerte)

Anzahl

Kläranlagen

Zugehörige

Einwohnerwerte

(Stand

2008/2009)

Anzahl

Krankenhäuser

Zugehörige

Krankenhausbetten

GK I

(< 1.000) 1 36 - -

GK II

(1.000-5.000) 3 5.338 - -

GK III

(5.001-10.000) 7 46.801 - -

GK IV

(10.001-100.000

26

(15 + (11)*) 1.252.679 20 4.814

GK V

(> 100.000) 16 4.961.398 68 24.306

( )* Anzahl Kläranlagen ohne angeschlossenes Krankenhaus


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Bei den 14 Kläranlagen (5 Kläranlagen ohne Anschluss eines Krankenhauses), die in einem

Abstand von bis zu 2 km oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen liegen, entwässern

alle 19 zugehörigen Krankenhäuser mit insgesamt 7.026 Krankenhausbetten in die

Kläranlagen der Größenklasse (GK) IV und V (siehe Tabelle 6-5). Mit 6 angeschlossenen

Krankenhäusern (3.089 Betten) bzw. 3 angeschlossenen Krankenhäusern (1.225 Betten) sind

hier insbesondere die Kläranlagen der Größenklasse V Bonn Salierweg und Leverkusen-

Bürrig zu nennen.

Für die 39 Kläranlagen (10 Kläranlagen ohne Anschluss eines Krankenhauses) in einem

Abstand zwischen 2 und 10 km oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen sind 69

angeschlossene Krankenhäuser mit insgesamt 22.094 Krankenhausbetten zu nennen (siehe

Tabelle 6-5). Dabei entwässern alle Krankenhäuser in die 23 Kläranlagen der Größenklassen

(GK) IV und V, wobei der Schwerpunkt der angeschlossenen Krankenhäuser sowie der

zugehörigen Krankenhausbetten eindeutig bei den 12 Kläranlagen der Größenklasse V liegt.

Hervorzuheben sind am Rhein die Kläranlagen Köln-Stammheim und Düsseldorf-Nord, an die

19 bzw. 10 Krankenhäuser mit insgesamt 7.539 bzw. 2.267 Krankenhausbetten

angeschlossen sind. An der Ruhr ist die Kläranlage Hagen-Vorhalle mit 6 angeschlossenen

Krankenhäusern mit 2.252 Krankenhausbetten zu nennen.


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Tabelle 6-5: Kommunale Kläranlagen nach Größenklassen (GK) im Einzugsgebiet oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen, differenziert nach einem Abstand von bis zu 2 km bzw. von 2 bis 10 km bis zur nächsten Gewinnungsanlage (n. MKULNV 2012, Karte 8.1) und in die Kläranlagen entwässernde Krankenhäuser sowie die zugehörige Anzahl an Krankenhausbetten.

Kommunale Kläranlagen mit einem Abstand zur nächsten Trinkwassergewinnungsanlage

von bis zu 2 km

Kläranlagen-

Größenklasse

(Einwohnerwerte)

Anzahl

Kläranlagen

Zugehörige

Einwohnerwerte

(Stand

2008/2009)

Anzahl

Krankenhäuser

Zugehörige

Krankenhausbetten

GK I (< 1.000) - - - -

GK II (1.000-

5.000) - - - -

GK III (5.001-

10.000) 1 5.025 - -

GK IV (10.001-

100.000)

9

(4 + (5)*) 454.520 6 1.126

GK V (> 100.000) 4 944.577 13 5.900

Kommunale Kläranlagen mit einem Abstand zur nächsten Trinkwassergewinnungsanlage

von 2 km bis 10 km

GK I (< 1.000) 1 40 - -

GK II (1.000-

5.000) 3 5.338

GK III (5.001-

10.000) 6 41.776 - -

GK IV (10.001-

100.000)

17

(11 + (6)*) 798.159 17 4.255

GK V (> 100.000) 12 4.017.321 52 17.839

( )* Anzahl Kläranlagen ohne angeschlossenes Krankenhaus


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Innerhalb dieses Betrachtungsansatzes würden bei einer Ertüchtigung zur

Spurenstoffverminderung der 31 Kläranlagen der Größenklassen IV und V von den insgesamt

53 Kläranlagen oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen gemäß MKULNV (2012) 100 %

der angeschlossenen Krankenhäuser und der zugehörigen Krankenhausbetten erfasst

werden. Eine Ertüchtigung der nur 16 Kläranlagen der Größenklasse V würde 77 % der

angeschlossenen Krankenhäuser sowie 83,5 % der zugehörigen Krankenhausbetten

abdecken.

Krankenhäuser und Kläranlagen im Oberstrom von Oberflächenwasser nutzenden

Wassergewinnungsanlagen in einer Entfernung von bis zu 15 km

In diesem Ansatz werden Oberflächenwasser nutzende Wassergewinnungsanlagen mit im

Zustrom, in einer Entfernung von bis zu 15 km befindlichen Krankenhäusern und

korrespondierenden Kläranlagen räumlich verschnitten und betrachtet. Die Ausdehnung der

Entfernung gegenüber dem ersten Betrachtungsansatz begründet sich hier unter dem

Gesichtspunkt, dass neben Arzneimittelemissionen aus Krankenhäusern auch Emissionen

von Krankheitserregern zu beachten sind.

Für wasserassoziierte Krankheitserreger wie Bakterien und infektiöse Viren in Abwässern und

Oberflächengewässern werden in der Literatur Überlebenszeiträume von wenigen Tagen bis

hin zu mehreren Monaten angegeben (u.a. BOGOSIAN 1996, BAE 2007, NGAZOA 2007). Die

Überlebensdauer in der aquatischen Umwelt hängt von vielen Faktoren ab. So spielen z. B.

Licht, Trübung, Temperatur und der pH-Wert sowie prädatorische Protozoen eine bedeutende

Rolle. Nach Untersuchungen von Burger (1990) kann die Überlebensdauer humanpathogener

Bakterien in Gewässern je nach Randbedingungen und Organismus zwischen 21 Tagen

(Campylobacter spp.) und 300 Tagen (Yersinia spp.) betragen. In den USA konnten in

Untersuchungen für typisierte E. coli-Stämme an einem Gewässer Transportreichweiten von

ca. 10 km innerhalb von 36 Stunden nachgewiesen werden (SCHUMACHER 2002). Auch

zeigen mehrere Untersuchungen, dass z. B. Konzentrationen von coliformen Bakterien oder

E. coli in Oberflächengewässern aufgrund einer Ablagerung in Sedimenten bzw. einer Sorption

an suspendierten Trübstoffen, Partikeln und Tonmineralen scheinbar rasch zurückgehen und

somit z. B. bei einem Monitoring stark schwanken können (JAMIESON 2005, GROTTKER

2006). Eine Re-Mobilisierung der Organismen kann dann z. B. bei starken

Niederschlagsereignissen oder Überstauungen erfolgen.

Für diesen Betrachtungsansatz wurde bei den Oberflächenwasser beeinflussten

Wassergewinnungsanlagen auf die WASEG-Daten der Datenbank HygrisC (Herkunft: Stand

09.07.2010) zurückgegriffen.


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Im Ergebnis sind hier, wie in Tabelle 6-6 dargestellt, insgesamt 80 Wassergewinnungsanlagen

betroffen, von denen 2 Anlagen zu 100 % direkt Oberflächenwasser zu Trinkwasser

aufbereiten. Im Wesentlichen ist mit 47 Anlagen für die größeren

Trinkwassergewinnungsanlagen mit Fördermengen von mehr als 2 Mio. m³/a ein

entsprechendes direktes „Vorfeld“ mit Emissionen aus Kläranlagen mit angeschlossenen

Krankenhäusern zu verzeichnen.

Tabelle 6-6: Wassergewinnungsanlagen mit klassifizierter Fördermenge (Anlagen mit Kläranlagen sowie angeschlossenen Krankenhäusern im Vorfeld in einer Entfernung von bis zu maximal 15 km).

Wassergewinnungsanlagen Klassifizierte Fördermenge

(Durchschnitt 2003-2009)

11 < 600.000 m³/a

22 600.000 bis 2.000.000 m³/a

47 > 2.000.000 m³/a

Abbildung 6-2 zeigt die räumliche Lage der ermittelten 80 Wassergewinnungsanlagen sowie

die sich im Vorfeld befindlichen Kläranlagen und angeschlossenen Krankenhäuser. Insgesamt

wurden für NRW 202 Krankenhäuser (davon 13 Tageskliniken) ermittelt, die sich

emissionsseitig über die angeschlossenen Kläranlagen im Vorfeld relevanter, zur

Trinkwassergewinnung genutzter Gewässer befinden. Diese 202 Krankenhäuser verfügen in

der Summe über 59.664 Krankenhausbetten und verteilen sich entsprechend ihrer

angegebenen Bettenzahl in der Mehrzahl auf die mittleren Krankenhaus-Größenklassen G II

und G III mit einer Bettenanzahl von 100 bis 600 (s. Abbildung 6-3).


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Abbildung 6-2: Wassergewinnungsanlagen in NRW, die zur Trinkwassergewinnung abwasserbeeinflusste Oberflächenwasser nutzen, mit Kläranlagen sowie angeschlossenen Krankenhäusern im Vorfeld in einer Entfernung von bis zu maximal 15 km.


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Abbildung 6-3: Krankenhäuser im 15 km Vorfeld von oberflächenwasserbeeinflussten Wassergewin-nungsanlagen nach Größenklassen.

Als räumliche Schwerpunkte können in der Abbildung 6-2 für die Kombination -

Oberflächenwasser nutzende Wassergewinnungsanlage mit Kläranlage und Krankenhaus im

15 km Vorfeld – in NRW die Rheinschiene, das Gewässereinzugsgebiet der Ruhr und im

Norden das Einzugsgebiet der Ems und Hase ausgemacht werden.

Die im Folgenden weiter dargestellten Ergebnisse bezüglich der betroffenen

Wassergewinnungsanlagen, Krankenhäuser und Kläranlagen beziehen sich zum Einen auf

die Gesamtsituation wie in Abbildung 6-2 dargestellt und zum Anderen separat auf die drei

genannten regionalen Schwerpunkte Rhein, Ruhr und Ems. Die einzelnen, wenigen

Kombinationen im Bereich der Gewässereinzugsgebiete der Weser, Lippe, Diemel, Issel, Rur

und Erft werden nicht weiter betrachtet. Die regionalspezifische Betrachtung der in den

einzelnen drei räumlichen Clustern Rhein, Ruhr und Ems betroffenen

Wassergewinnungsanlagen zeigt, wie Tabelle 6-7 zu entnehmen ist, dass dort ebenfalls mit

22, 18 und 4 Wassergewinnungsanlagen bei vorwiegend größeren Wasserwerken mit einer

klassifizierten Fördermenge von mehr als 2 Mio. m³/a eine entsprechende direkte

Vorfeldsituation mit Kläranlagen und angeschlossenen Krankenhäusern gegeben ist.


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Tabelle 6-7: Wassergewinnungsanlagen mit klassifizierter Fördermenge (Anlagen mit Kläranlagen sowie angeschlossenen Krankenhäusern im Vorfeld in einer Entfernung von bis zu maximal 15 km).

Regionaler

Schwerpunkt

Wassergewinnungsanlagen Klassifizierte Fördermenge

(Durchschnitt 2003-2009)

Rhein 2 < 600.000 m³/a

5 600.000 bis 2.000.000 m³/a

22 > 2.000.000 m³/a

Ruhr 5 < 600.000 m³/a

8 600.000 bis 2.000.000 m³/a

18 > 2.000.000 m³/a

Ems 2 < 600.000 m³/a

3 600.000 bis 2.000.000 m³/a

4 > 2.000.000 m³/a

Auch bei Betrachtung der einzelnen regionalen Schwerpunkte Rhein, Ruhr und Ems verteilt

sich die Mehrzahl der Krankenhäuser ebenfalls auf die mittleren Größenklassen G II und G III.

Dabei fällt auf, dass der Cluster Rhein gegenüber dem Ruhr-Cluster mehr als doppelt so viele

Krankenhäuser und fast das Dreifache an Krankenhausbetten aufweist (siehe Tabelle 6-8).

Dies resultiert z. T. aus der Entwässerungssituation für einige Krankenhäuser im Bereich der

unteren Ruhr, die an Kläranlagen angeschlossen sind, die dem Rhein-Cluster zugeordnet

wurden.

Die Anzahl der Krankenhausbetten hat in den 3 Clustern neben der Größenklasse G I auch in

den beiden mittleren Größenklassen G II und G III ihren Schwerpunkt.


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Tabelle 6-8: Anzahl Krankenhäuser nach Größenklasse und Bettenanzahl in den regionalen Schwerpunkten Rhein, Ruhr und Ems.

Regionaler

Schwerpunkt

Größenklasse

Krankenhäuser (n. Betten)

Anzahl

Krankenhäuser

Betten

Rhein G I (> 600) 12 10.519

G II (600-301) 38 14.798

G III (300-101) 45 9.320

G IV (< 101) 16 880

Summe 111 35.517

Ruhr GI (> 600) 3 1.918

G II (600-301) 13 4.852

G III (300-101) 26 5.323

G IV (< 101) 10 672

Summe 52 12.765

Ems G I (> 600) 1 1.287

G II (600-301) 10 4.088

G III (300-101) 9 1.769

G IV (< 101) 1 35

Summe 21 7.179

Im Rahmen der Datenverschneidung konnten für NRW insgesamt 96 Kläranlagen ermittelt

werden, an die die in Abbildung 6-2 dargestellten Krankenhäuser angeschlossen sind. Sie

weisen gemäß NIKLAS-KOM Datenbank insgesamt 12.415.300 Einwohnerwerte auf. Die

Abbildung 6-4 zeigt, dass im Wesentlichen in Kläranlagen der Größenklassen IV und V

eingeleitet wird.


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Abbildung 6-4: Kläranlagen im 15 km Vorfeld von oberflächenwasser-beeinflussten Wassergewinnungsanlagen nach Größen-klassen (GK).

Bei der regionalen Betrachtung der drei Cluster mit insgesamt 77 betroffenen Kläranlagen ist

für die Cluster Rhein und Ruhr die fast gleiche Anzahl von Kläranlagen festzustellen, wobei

jedoch die Anlagen im Rhein-Cluster über das 5,2-fache an Einwohnerwerten verfügen (s.

Tabelle 6-9). Auch sind die Anlagen, mit Ausnahme von 9 kleineren Kläranlagen (Herdecke,

Dortmund-Klusenberg, Hattingen, Wetter, Balve, Unna, Velbert, Witten-Herbede, Ense) im

Ruhreinzugsgebiet, ebenfalls den Größenklassen IV und V zu zuordnen.


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Tabelle 6-9: Anzahl Kläranlagen nach Größenklasse und Einwohnerwerten in den regionalen Schwerpunkten Rhein, Ruhr und Ems.

Regionaler

Schwerpunkt

Größenklasse Kläranlagen

(n. Einwohnerwerten)

Anzahl

Kläranlagen

Einwohnerwerte

Rhein GK I (<1.000) 1 543

GK II (1.000-5.000) - -

GK III (5.001-10.000) - -

GK IV (10.001-100.000) 16 879.620

GK V (>100.000) 17 8.077.156

Summe 34 8.957.319

Ruhr GK I (<1.000) 3 186

GK II (1.000-5.000) 3 8.074

GK III (5.001-10.000) 3 28.136

GK IV (10.001-100.000) 18 789.570

GK V (>100.000) 6 888.856

Summe 33 1.714.822

Ems GK I (<1.000) - -

GK II (1.000-5.000) - -

GK III (5.001-10.000) - -

GK IV (10.001-100.000) 8 294.839

GK V (>100.000) 2 406.421

Summe 10 701.260

Bei Maßnahmen zur Spurenstoffelimination in den drei Clustern an den Kläranlagen der

Größenklassen IV und V würden, wie Tabelle 6-10 zu entnehmen ist, die Emissionen von 178

Krankenhäusern mit insgesamt 58.939 Betten erfasst werden. Dabei würden auch die

Emissionen der Krankenhäuser erfasst werden, die sich hinsichtlich ihrer räumlichen Lage in

Trinkwasserschutzgebieten (Zone III, IIIA, IIIB) befinden (Cluster Rhein: 22 Krankenhäuser,

Cluster Ruhr: 6 Krankenhäuser, Cluster Ems: 3 Krankenhäuser).


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Tabelle 6-10: Anzahl der Kläranlagen und der damit erfassten Krankenhäuser und Krankenhausbetten bei einer Ertüchtigung der Kläranlagen der Größenklassen IV und V in den regionalen Schwerpunkten Rhein, Ruhr und Ems.

Regionaler

Schwerpunkt

Größenklasse

Kläranlagen (n.

Einwohnerwerten)

Anzahl

Kläranlagen

Anzahl erfasste

Krankenhäuser

Anzahl

erfasste

Betten

Rhein GK IV (10.001-100.000) 16 24 6.418

GK V (>100.000) 17 92 33.940

Ruhr GK IV (10.001-100.000) 18 27 6.134

GK V (>100.000) 6 17 5.935

Ems GK IV (10.001-100.000) 8 9 2.329

GK V (>100.000) 2 9 4.183

Summen 67 178 58.939

6.2 Clusterung anhand des Arzneimittelverbrauchs

Eine thematische Clusterbildung anhand des Arzneimittelverbrauchs war aus den im

Folgenden aufgeführten Gründen und den bereits in Kapitel 2.4 beschriebenen Problemen

nicht umsetzbar.

Die Arzneimittelstatistiken der Krankenhäuser waren in den meisten Fällen nicht bis auf die

verschiedenen Fachabteilungen heruntergebrochen, so dass keine Informationen zum

Verbrauch der einzelnen Wirkstoffe in den einzelnen Abteilungen vorgelegen haben. Ein

weiteres Problem war, dass bei Zulieferung der fachabteilungsspezifischen

Medikamentenverbräuche andere Abteilungen als in Teil 2 des Fragebogens angegeben

waren und somit eine Korrelation nicht möglich war. Beispielhaft ist dies in Tabelle 6-10

dargestellt.

Ein weiteres Problem war, dass eine Vielzahl der Arzneimittel nicht nur in wenigen, sondern in

den meisten Fällen in allen Fachabteilungen verabreicht wurde. Eine Ausnahme stellen die

Röntgenkontrastmittel dar. Diese wurden zwar nur in den entsprechenden diagnostischen

Fachabteilungen verwandt, aber die Ausscheidung dieser Medikamentengruppe erfolgt

zumeist auf den behandelnden Stationen.


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Tabelle 6-11: Abgleich der Angaben zu den einzelnen Fachabteilungen der Apotheke, bzw. der Krankenhausverwaltung anhand der Auswertung der Fragebögen.

Angaben der Apotheke Angaben der Krankenhausverwaltung

Allgemeinchirurgie Allgemeine Chirurgie

Anästhesie

Endoskopie Innere

Intensiv Kardiologie

Medizin 1

Medizin 2

Neurologie Neurologie

OP

Psychiatrie Allgemeine Psychiatrie

Radiologie

Sonstige

Tagesklinik

Unfallchirurgie Unfallchirurgie

Innere

Kardiologie

Ein weiterer Versuch zur Clusterung anhand des Arzneimittelverbrauchs wurde durch die

Zuordnung der verwendeten Arzneimittel zu den Wirkorten bzw. Wirkmechanismen

durchgeführt. Die bereits seit Jahren etablierte Form der Klassifizierung nach anatomisch-

therapeutisch-chemischen Gesichtspunkten (ATC-Code) wurde bei diesem Verfahren als

Grundlage gewählt.

Das ATC-Konzept wurde 1976 von der European Pharmaceutical Market Research

Association (EPhMRA) entwickelt. Die Klassifikation gliedert sich in fünf Ebenen und 15

Hauptgruppen auf. Level 1 gibt das Organ oder System an, in welchem das Medikament seine

Hauptwirkung entfaltet (ein Großbuchstabe). Level 2 gibt die therapeutische Hauptgruppe an

(zwei Ziffern). Die Therapeutische/pharmakologische Untergruppe (ein Buchstabe) wird als

Level 3 bezeichnet. Durch Einbeziehen der chemischen Untergruppe ergibt sich Level 4 (ein

Großbuchstabe).


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Die letzten beiden Ziffern stehen für die chemische Substanz und somit für Level 5. Anhand

des Beispiels Acetylsalicylsäure, welches drei verschiedenen Wirkstoffklassen zugeordnet

werden kann, wird das System der Klassifizierung genauer beschrieben:

Tabelle 6-12: Zuordnung des Arzneimittels Acetylsalicylsäure zu den einzelnen Leveln der ATC-Klassifizierung.

ATC-Code N02BA01 B01AC06 A01AD05

Level 1 Nervensystem Blut und Blut bildende

Organe

Alimentäres System und

Stoffwechsel

Level 2 Analgetika Antithrombotische Mittel Stomatologika

Level 3 Andere Analgetika

und Antipyretika

Antithrombotische Mittel Stomatologika

Level 4 Salicylsäure und

Derivate

Thrombozytenaggregations

hemmer, exkl. Heparin

Andere Mittel zur oralen

Lokalbehandlung

Level 5 Acetylsalicylsäure Acetylsalicylsäure Acetylsalicylsäure

Anhand dieses Beispiels wird jedoch auch die Problematik dieses Ansatzes deutlich. Da der

größte Teil der Arzneimittel nicht nur einem Organ oder System zugeordnet werden kann, ist

eine Zuordnung anhand dieser Klassifizierung nicht möglich.

6.3 Typische Eintragsszenarien

Alle Arzneimittel besitzen unterschiedliche Ausscheidungsraten. Für die Ausscheidungsrate

sind verschiedene Faktoren, wie zum Beispiel die Applikationsform, die Molekülgröße und die

Struktur ausschlaggebend. Die Ausscheidung kann über Leber (Galle), Niere,

Darmschleimhaut und andere Körperflüssigkeiten erfolgen, wobei die Ausscheidung über die

Niere (renal) überwiegt. Eine dermale Applikation (z. B. die Verabreichung von Diclofenac

mittels Voltaren-Creme) wurde im Rahmen dieses Projektes nicht betrachtet, da sich für die

dadurch ergebenden Aufnahme- und Ausscheidungsraten keine bzw. nicht ausreichende

Literaturverweise finden lassen. Auch zu Ausscheidungen nach inhalativer Applikation liegen

keine Daten vor. Zusätzlich können eine nicht fachgerechte Entsorgung und die Abwässer

einer Wäscherei weitere Frachten von Arzneimittelwirkstoffen in den Wasserkreislauf

verursachen.


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Zusätzlich zur Ausgangssituation, dass Arzneimittelrückstände über kommunale Abwässer

bzw. Abwässer aus Krankenhäusern durch Kläranlageneinleitungen Oberflächengewässer

belasten, sind auch Einträge in oberflächennahe Grundwässer zu verzeichnen. Diese werden

insbesondere durch Abwasser-Exfiltrationen aus undichten Abwasserkanälen verursacht. Bei

einer Länge der gesamten öffentlichen Abwasserkanalisation in NRW von ca. 90.000 km ist

gemäß einer Studie des IKT aus dem Jahr 2003/4 von einer Schadensquote von ca. 15 %

(also ca. 13.500 km defekte und undichte Kanäle) auszugehen (BIRKNER 2005). Weiter

zeigen die Zahlen des IKT für das Land NRW, dass bei 18 Mio. Einwohnern und ca. 3,5 Mio.

Wohngebäuden von einer Hausanschlusszahl von ca. 4 Mio. von einer Länge der privaten

Kanäle von ca. 150.000 bis 180.000 km ausgegangen werden kann. Studien des IKT weisen

im Bereich der Hausanschlüsse Schadensquoten von 50-70 % für defekte, undichte

Hausanschlüsse und Drainageleitungen aus (BIRKNER 2005).

Über eine Untersuchung des Grundwasserzu- und -abstromes in Siedlungsgebieten

Darmstadts an einem städtischen Grundwassermessnetz konnte Beier (2008) einen

siedlungsbedingten Abwassereintrag in das Grundwasser über undichte Kanäle belegen. Er

weist bei den Einträgen auch auf die Rolle der privaten Hausanschlussleitungen hin, die in

ihrer Gesamtlänge im Vergleich zum öffentlichen Kanalnetz und in den in der Regel höheren

Konzentrationen eine besondere Relevanz aufweisen. Bei den Arzneimitteln werden an

solchen Standorten vorwiegend polare, wasserlösliche, schwer abbaubare Pharmazeutika

nachgewiesen. In einer vom LANUV NRW erstellten Literaturauswertung und einer

Auswertung von Grundwasserdaten aus dem landesweiten Grundwassermessnetz kommen

die Autoren zu der Schlussfolgerung, dass insbesondere in Siedlungsgebieten die

Grundwasserbeschaffenheit in urbanen Grundwasserleitern hinsichtlich Arzneimittel-

rückständen durchaus mit der Belastungssituation in abwasserbeeinflussten

Oberflächengewässern vergleichbar ist (LANUV 2012).

Im nachfolgenden Kapitel sind typische Eintragsszenarien für Arzneimittel aus

Krankenhäusern in das Kanalnetz beispielhaft dargestellt.

6.3.1 Ausscheidung über den Urin

Eine geringe Ausscheidung über den Urin weisen zum Beispiel das Antiepileptikum

Carbamazepin und das Analgetikum Diclofenac auf (siehe auch Tabelle 2-6). Die

Ausscheidung erfolgt hauptsächlich in metabolisierter Form. Die Metabolite können in den

Kläranlagen jedoch teilweise zurück zur Ausgangssubstanz gebildet werden, so dass die

Konzentrationen der Ausgangssubstanz nach Durchlaufen der Kläranlage höher sein können.

Carbamazepin wird nach oraler Applikation relativ langsam resorbiert. Die renale

Ausscheidungsrate des unveränderten Wirkstoffes liegt bei 2 %.


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Nach oraler Gabe wird Diclofenac schnell und fast vollständig resorbiert und metabolisiert. Nur

ca. 1 % des unmetabolisierten Wirkstoffes wird nach oraler oder intravenöser Gabe über den

Urin ausgeschieden. Angaben über die Ausscheidung von Diclofenac über den Urin nach

dermaler Applikation liegen derzeit nicht vor und wurden somit im Rahmen dieses Projektes

nicht weiter betrachtet.

Clopidogrel, ein Wirkstoff der die Blutgerinnung hemmt, ist ein Prodrug. Erst nach Resorption

und Metabolisation entsteht der eigentliche pharmakologisch aktive Metabolit. Die

Ausscheidung der Prodrug Clopidogrel liegt renal bei ca. 50 %.

Das Antidepressivum Venlafaxin wird zu 46 % renal ausgeschieden. Venlafaxin wirkt

stimmungsaufhellend und antriebssteigernd.

Als typische Vertreter mit renalen Ausscheidungsraten von nahezu 100 % sind die

Röntgenkontrastmittel zu nennen. Iomeprol wird zu 100 % unverändert renal ausgeschieden.

6.3.2 Ausscheidung über Faeces

Für die bereits im vorherigen Abschnitt aufgeführten Arzneimittelwirkstoffe gibt folgende

Tabelle (6-13) einen Überblick über die Ausscheidungsraten mittels Faeces.

Tabelle 6-13: Übersicht zur Ausscheidung der unveränderten Substanz nach oraler oder intravenöser Applikation [%].

Substanz Carbamazepin Diclofenac Clopidogrel Venlafaxin Amidotrizoat Iomeprol

Ausscheidung

über Faeces 24 % 15 % 0 % 0 % oral: 100 % 0 %

Anhand dieser Beispiele ist deutlich erkennbar, dass die Ausscheidung über den Urin der

Hauptausscheidungsweg für die meisten Arzneimittelwirkstoffe darstellt.

Eine Ausnahme bildet das Röntgenkontrastmittel Amidotrizoesäure. Aufgrund von toxischen

Nebenwirkungen bei der Leberpassage wird Amidotrizoesäure nur noch zur Kontrastierung

des Magen-Darm Traktes eingesetzt. Somit erfolgt die Ausscheidung zu 100 % mittels Faeces.


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Beim Kontrastieren des harnableitenden Systems wird das Röntgenkontrastmittel mit einer

Sonde direkt in Niere, Harnleiter oder Blase eingeführt. Dieser Teil wird vollständig mit dem

Harn ausgeschieden. Die Häufigkeit dieser Applikation liegt jedoch deutlich unter 10 %, so

dass diese Ausscheidung vernachlässigt werden kann.

6.3.3 Eintrag durch Steckbeckenspüler

Ein nicht zu vernachlässigender Eintragspfad von Arzneimittelwirkstoffen in die aquatische

Umwelt stellt in Krankenhäusern und anderen medizinischen Einrichtungen die Säuberung der

Bettpfannen in sogenannten Steckbeckenspülern dar. Dort findet sich ein Cocktail von

Substanzen, welcher sowohl die renalen Ausscheidungen als auch die Ausscheidung mittels

Faeces einschließt. Angaben zu den genauen Konzentrationen der Wirkstoffe im Abfluss der

Steckbeckenspüler liegen bisher jedoch nicht vor.

6.3.4 Eintrag durch Wäschereien

Weitere mögliche Quellen für Arzneimitteleinträge in den Wasserkreislauf stellen Wäschereien

dar. Wirkstoffe der Arzneimittel können in allen Körperflüssigkeiten des menschlichen Körpers

nachgewiesen werden. So gelangen die Wirkstoffe in die Bett- und Leibwäsche der Patienten.

Auch die Säuberung der OP-Kleidung und der Bekleidung der medizinischen Angestellten

tragen zu einer Belastung des Abwassers bei. Ebenfalls kann es zu Kreuzkontaminationen der

„sauberen“ Textilien kommen (TÜRK 2002). In vielen Krankenhäusern und anderen

medizinischen Einrichtungen sind derzeit jedoch Fremdfirmen oder Zusammenschlüsse der

einzelnen Krankenhäuser als Wäscherei beschäftigt, so dass in diesen Fällen die Abwässer

nicht mehr im Krankenhaus anfallen.


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6.3.5 Eintrag durch nicht fachgerechte Entsorgung

Die nicht fachgerechte Entsorgung ist nach wie vor, sowohl in Privathaushalten, als auch in

medizinischen Einrichtungen eine mögliche Eintragsquelle von Arzneimittelwirkstoffen in den

Wasserkreislauf. So werden in manchen Krankenhäusern derzeit noch flüssige Reste von

Inhalationslösungen, Zubereitungen und Trinkflaschen über die Toilette entsorgt. Die

Anwendung der bereits in Kapitel 4 beschriebenen organisatorischen Maßnahmen führt sofort

zu einer Reduzierung des Eintrags. Der Anteil dieser Wirkstoffe lässt sich nicht quantifizieren,

jedoch ergab 2008 eine Studie des ISOE, dass in Deutschland schätzungsweise einige

hundert Tonnen Arzneimittel jährlich unsachgemäß über Ausguss oder Toilette entsorgt

werden (Landtag Baden-Württemberg 2011). Zu Aufklärungszwecken ist bereits 2007 ein

NRW-Faltblatt erschienen in welchem die richtige Entsorgung von Altarzneimitteln thematisiert

wurde (MUNLV 2007).

6.4 Typenstandorte

Unabhängig vom Typenstandort, welcher nur die Behandlung des Klinikabwassers in

kommunalen Kläranlagen mit der Behandlung vor-Ort abgleicht, ist die separate Sammlung

und die Behandlung auch der besonders schwer aus dem Abwasser zu entfernender

Substanzen, wie zum Beispiel iodierte Röntgenkontrastmittel, notwendig. So können

erhebliche Frachten reduziert oder sogar ganz vermieden werden. Diese Maßnahme kann

ebenso auf besonders umweltgefährdende Arzneimittelwirkstoffe ausgeweitet werden. Zu

diesen Wirkstoffen zählen zum Beispiel Wirkstoffe aus der Gruppe der Antibiotika oder der

Zytostatika.

In vielen Fällen ist durch die Krankenhausstruktur die Möglichkeit der Behandlung

hochbelasteter Teilströme nicht umsetzbar. Es bestehen oftmals keine Möglichkeiten zur

Abkopplung dieser Ströme. In Neubauten sollte generell diese Möglichkeit eingeplant werden,

da die Behandlung dieser Teilströme zu deutlich effektiveren und in vielen Fällen auch

kostengünstigeren Verfahren führt. Auch die Abkopplung von Regenwasser soll, wie bereits

im DWA Merkblatt M775 vorgeschlagen, in Neubauten umgesetzt werden. Der Anteil an

Fremdwasser und die damit verbundenen Verdünnung des Abwassers wird so unterbunden.

Aus den erhobenen Daten und Auswertungen sind 13 unterschiedliche Typenstandorte für

eine Vollstrombehandlung im Krankenhaus oder in der kommunalen Kläranlage

herausgearbeitet worden. Eine Übersicht zu den unterschiedlichen Typenstandorten, die damit

verknüpften Cluster sowie die entsprechenden Behandlungsansätze sind Tabelle 6-13 zu

entnehmen. Eine ausführliche Beschreibung zu den einzelnen Clustern folgt in den

nachfolgenden Abschnitten.


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Tabelle 6-14: Unterteilung der Typenstandorte (TS) nach Clustern mit möglichen Behandlungsansätzen für das Gesamtabwasser der Krankenhäuser.

TS Typisierung Cluster Beschreibung Behandlungsansatz

1

Grö

ße d

er

Klin

ik u

nd

Bevölk

eru

ngsd

ichte

B I und B II

Agglomerationsraum

und verstädterter

Bereich

Behandlung in kommunaler

Kläranlage

2 B III Ländlicher Bereich ggf. separate Behandlung vor Ort

sinnvoll

3 G II bis G IV Kleine bis mittlere

Kliniken


Kläranlage

4 G I Große Kliniken Behandlung in kommunaler

Kläranlage / Einzelfallprüfung

5

Trinkw

asser-

ein

zu

gsgeb

iet

n TR Nicht

trinkwasserrelevant


Kläranlage

6 TR Trinkwasserrelevant Behandlung in kommunaler

Kläranlage

7

Gew

ässer-

ein

zu

gsgeb

iet

Rhein Radius Krankenhaus

Kläranlage bis 2 km


Kläranlage

8 Rhein Radius Krankenhaus



Kläranlage

9 Ems Radius Krankenhaus



Kläranlage

10 Ems Radius Krankenhaus



Kläranlage

11 Ruhr Radius Krankenhaus



Kläranlage

12 Ruhr Radius Krankenhaus



Kläranlage

13

Wasser-

schutz

-

zone

Wasser-

schutzzone

Lage der Klinik innerhalb

von Wasserschutzzonen Einzelfallprüfung ratsam


Seite 91 / 207

Typenstandorte 1, 3 und 5 - 12

Eine separate Behandlung dieser Krankenhausabwässer erscheint in den meisten Fällen als

nicht sinnvoll. Liegen aber spezielle Randbedingungen vor, wie z. B. hohe

Schmutzwasserzulagen (KKH Waldbröl), kann eine vor-Ort Behandlung in Betracht gezogen

werden.

Typenstandort 2: Ländlicher Bereich

Liegt zum Beispiel ein großes Krankenhaus oder ein Kurzentrum in einem schwach

besiedelten ländlichen Bereich, so kann eine separate Behandlung dieses

Krankenhausabwassers sinnvoll sein. Bei Neubauvorhaben könnte ein mögliches langes

Kanalnetz zum Transport des Abwassers entfallen. Auch der Fremdwasseranteil könnte so

reduziert werden. Ebenfalls sinnvoll kann die direkte Behandlung des Klinikabwassers sein,

wenn das Krankenhaus den größten Teil der Einleitungen einer kommunalen Kläranlage

ausmacht. Durch eine Behandlung direkt vor Ort können zudem dann auch Einträge in Boden

und Grundwasser über mögliche Leckagen im Kanalnetz vermindert werden. Auch verfügen

besonders im ländlichen Bereich viele freistehende und abseits gelegene

Landwirtschaftsbetriebe über Kleinkläranlagen. Diese Betriebe und natürlich auch abseits

gelegene Wohnhäuser leiten nicht in kommunale Kläranlagen ein. Macht also das Abwasser

eines Krankenhauses den größten Teil der Einleitungen einer kommunalen Kläranlage aus,

so kann eine Behandlung vor Ort eine wirtschaftliche Option sein. Diese Option sollte mit den

Kosten für den entsprechenden Ausbau der kommunalen Kläranlage verglichen werden.

Liegt ein Krankenhaus in räumlicher Nähe zu einer kommunalen Kläranlage, kann sich der

Ausbau dieser Anlage als sinnvoll erweisen. Damit würde das gesamte Abwasser des

Einzugsgebietes behandelt werden. Macht das Krankenhaus den größten Teil des Zulaufs der

Kläranlage aus, kann auch ein Verdünnungseffekt vernachlässigt werden.

Typenstandort 4: Große Kliniken

Im Normalfall gilt die Empfehlung der Behandlung der Krankenhausabwässer in einer

kommunalen Kläranlage. Die technische Machbarkeit einer dezentralen Behandlung am

Krankenhaus konnte am Kreiskrankenhaus Waldbröl und dem Marienhospital Gelsenkirchen

gezeigt werden. Die Abwägung einer zentralen oder dezentralen Behandlung bedarf jedoch

einer Einzelfallprüfung.


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Für große Kliniken kann in Abhängigkeit der lokalen Randbedingungen die Einführung einer

separaten Abwasserbehandlung vor Ort sinnvoll sein. Dort kann das Abwasser gegebenenfalls

mit größerer Effektivität bei geringerem Kostenaufwand als in einer „end-of-pipe“-Lösung in

einer kommunalen Kläranlage gezielt behandelt werden.

Typenstandort 13: Wasserschutzzone

Bei einer Ertüchtigung der Kläranlagen der Größenklassen IV und V in NRW würden die

Emissionen aller Krankenhäuser in Trinkwasserschutzzonen erfasst werden. Werden die

Kläranlagen nicht ertüchtigt, ist eine Einzelfallprüfung zu möglichen dezentralen Maßnahmen

in Erwägung zu ziehen.

Zudem sollte bei Kliniken in Wasserschutzzonen besondere Sorgfalt im Hinblick auf

Undichtigkeiten im Kanalnetz sowie bei den Hausanschlussleitungen walten. Hier können

besonders in diesen Bereichen Leckagen zu unerwünschten Einträgen von

Arzneimittelwirkstoffen in Böden und Grundwasser führen und somit im Einzugsbereich die

Trinkwasseraufbereitung beeinträchtigen. Für Krankenhäuser in Wasserschutzzonen können

auch Einzelfallprüfungen hinsichtlich einer separaten Behandlung vor Ort in Erwägung

gezogen werden.


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7 Durchführung und Ergebnisse der zusätzlich beauftragten Mess-und Monitoringstudie

Auf Initiative der KGNW wurde es 20 Kliniken ermöglicht, ihr Klinikabwasser, finanziert durch

Projektmittel, auf Arzneimittelrückstände analysieren zu lassen. Alle gewonnenen Daten

werden als streng vertraulich behandelt, gegenüber Dritten nicht offengelegt und nur

anonymisiert veröffentlicht. Im Rahmen des Projektes wurde ausschließlich das Abwasser von

Krankenhäusern analysiert, welche sich an dem Forschungsprojekt beteiligt haben und

sämtliche Informationen aus den Bereichen Verwaltung, Technik und Arzneimittelverbräuche

zur Verfügung gestellt hatten. Für das Analyseprogramm wurden 12 Substanzen

(Leitsubstanzen) aus drei verschiedenen Arzneimittelgruppen (aufgeteilt nach

Analysegruppen „Pharmaka“, „Psychopharmaka“ und „Röntgenkontrastmittel“) ausgewählt.

Die ausgewählten Substanzen sind in der Tabelle 7-1 dargestellt.

Tabelle 7-1: Analysegruppen und ausgewählte Substanzen.

Analysegruppen Substanzen

Pharmaka Azithromycin, Sulfamethoxazol, Ciprofloxacin, Diclofenac,

Ibuprofen, Paracetamol, Tramadol, Venlafaxin

Psychopharmaka Melperon und Olanzapin

Röntgenkontrastmittel Amidotrizoesäure und Iomeprol

Alle ausgewählten Substanzen weisen eine hohe Ausscheidungsrate auf. Aus vorherigen

Untersuchungen ist bekannt, dass diese in großen Mengen in Krankenhäusern eingesetzt

werden. Des Weiteren konnte aus einer von Escher durchgeführten Studie eine

umwelttoxikologische Relevanz für einige dieser Substanzen abgeleitet werden (ESCHER

2011).

Bei den durchgeführten Analysen handelt es sich um LC-MC/MS Analysen.

Für die Vor-Ort Beprobung der Krankenhäuser wurden im Vorfeld 20 Einrichtungen mit

möglichst repräsentativer Verteilung ausgewählt, die u. a. folgende Kriterien erfüllen:

Interesse an dem Forschungsprojekt

Teilnahme an der Krankenhausumfrage (Fragebogenaktion)

Bereitstellung der Daten aus den Bereichen Verwaltung, Technik und Apotheke


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Nach Einholung dieser Daten wurden Begehungen durchgeführt. Diese dienten der Erfassung

der abwassertechnischen Rahmenbedingungen, insbesondere der Auffindung einer

adäquaten Probenahmestelle, die möglichst nur arzneimittelbehaftetes Abwasser (aus den

Fachabteilungen) und kein Regenwasser oder Küchenabwasser führt. Bei den ausgewählten

Probenahmestellen handelte es sich zum größten Teil um Kanalschächte, wie beispielhaft in

Abbildung 7-1 dargestellt.

Abbildung 7-1: Probenahmestelle Kanalschacht.

Die Probenahme erfolgte mittels eines Abwasserprobenehmers (3700 FR/3720 Refrigerated

Sampler, ISCO, vgl. Abbildung). Dabei wurden Tages-Mischproben kontinuierlich über einen

Zeitraum von 7 Tagen (jede ¼ Stunde a 40 mL) entnommen und in einer 2 L Probeflasche

gesammelt.


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Abbildung 7-2: Probenehmer ISCO.

An 19 von 20 ausgesuchten Krankenhäusern konnte die Probenahme erfolgreich durchgeführt

werden. Lediglich in einem Krankenhaus (Nr. 20) war eine Probenahme aus technischen

Gründen nicht möglich. Ein Einbau des Probenehmers in das Abwassersystem von

Krankenhaus Nr. 20 führte zu einer Stauung im Abwasserkanal. Um einen Überlauf des Kanals

zu vermeiden, musste die Probenahme dort abgebrochen werden. Als Ersatz wurde zusätzlich

die Behandlungsanlage von Krankenhaus Nr. 8 untersucht. Die Behandlungsanlage ist als

KA 1 bezeichnet worden. Eine weitere zusätzliche Untersuchung wurde im Rahmen der

Beprobung des Krankenhauses Nr. 6 durchgeführt. Hier wurde der Zulauf der

korrespondierenden Kläranlage in die Untersuchungen einbezogen. So konnte eine

Berechnung der Arzneimittelfracht mit Ursprung Krankenhaus Nr. 6 an der Gesamtfracht

vorgenommen werden.

Eine detaillierte Beschreibung der erfassten Abwässer und Probenahmestellen der

Krankenhäuser ist anonymisiert in Tabelle 7-2 dargestellt.


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Tabelle 7-2: Beschreibung der Probenahmestellen.

Krankenhaus-nummer

Probenahme Beschreibung der Probenahmestellen Erfasste Abwässer

1 19.06. - 26.06.12 Abwasserhebeanlage im Keller der Klinik Abwässer der Kinderklinik

2 23.03. - 30.0312 Schachtbauwerk im Grünbereich, Schachttiefe ca. 10m, Probenahme bei ca. 3 – 4 m an einem seitlich ankommenden Strang

alle Fachabteilungen, Krankenhausabwasser und Regenwasser

3 29.05. - 05.06.12 Schacht im Grünbereich Schachttiefe ca. 3,30 m Haus 3 (ca. 30 % der Betten)

4 04.05. - 11.05.12 Schachtbauwerk seitlich des Haupteingangs keine Angaben

5 10.04. - 24.04 .12 Schachtbauwerk im Hof-Containerbereich, Schachttiefe ca. 6,30 m

alle Fachabteilungen ca. 50 % der Betten, Krankenhausabwasser, Regenwasser und Wasser aus der Küche.

6 29.05. - 05.06.12 Schachtbauwerk im Parkplatzbereich, Schachttiefe ca. 7 m alle Fachabteilungen, Krankenhausabwasser, Regenwasser und Küchenabwässer

7 28.06. - 06.07.12 Schacht im Seitenbereich einer Müllcontaineranlage. Schachttiefe ca. 4,40 m

Gesamte Krankenhausabwässer

8 b

28.06. - 06.07.12 Probenahmestelle Ablauf Krankenhaus: Schacht im Grünbereich neben der Straße

Gesamte Krankenhausabwässer......................................................

9 23.03. - 30.03.12 Abwasserhebeanlage im Keller, Strom ist vorhanden. 90 % der Fachabteilungen, nur Krankenhausabwasser Chirurgie, Urologie, Innere, Onkologie, Gynäkologie, Radiologie, OP, Physiotherapie, Cafeteria

10 10.04. - 17.04.12 Schachtbauwerk im öffentlichen Grünbereich hinter dem Krankenhaus. Schachtiefe ca. 4 m

keine Angaben


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Krankenhaus-nummer

Probenahme Beschreibung der Probenahmestellen Erfasste Abwässer

11 28.06. - 06.07.12 Schacht in der Zufahrt einer Tiefgarage. Schachttiefe 5,40 m

Teile des Krankenhauses

12 12.06. - 19.06.12 Schacht mit ca. 6,30 m Tiefe ca. 45 % der Bettenhäuser

13 19.06. - 26.06.12 und 16.07. - 23.07.12

Probenahmestelle im Grünbereich Schachttiefe ca. 1,0 m Komplette Klinik

14 23.03. - 30.03.12 Schachtbauwerk im Gelände des Krankenhauses, Tiefe ca. 5 m

OP, Radiologie, Intensiv, Endoskopie, ZNA Stationen, Innere, Chirurgie Wohnheim und Büros

15 10.04. - 17.04.12 Schachtbauwerk im Zufahrtsbereich des Krankenhauses, im seitlichen Straßenbereich mit einer Tiefe von ca. 5,20 m

Komplettes Krankenhaus und ein Wohngebäude (ehemaliges Schwesternwohnheim)

16 19.04.- 30.04.12 Schacht im Grünbereich Eingang ca. 3,50 m tief Abwässer von ca. 100 Betten aus verschiedenen Stationen

17 19.04.- 30.04.12 Schachtbauwerk am Ende des Parkplatzbereichs mit ca. 4,80 m Tiefe

Komplettes Krankenhaus einschl. der Küche

18 04.05. - 11.05.12 Probenahmestelle im Innenbereich, in der Nähe eines Fahrradständers. Schachttiefe ca. 1,0 m

70% der Bettenhäuser, ein Wohnheim, Verwaltung

19 04.05. - 12.05.12 Schacht 2: Parkplatz der Anlieferung Schachttiefe ca. 4 m Stromanschluß ist möglich.

Schacht 2: Kardiologische und Chirurgische Stationen, ca. 60 % der Betten und Regenwasser

KA 1 28.06. - 06.07.12 Zusätzlich: Beprobung der Abwasserbehandlungsanlage Behandeltes Krankenhausabwasser

KA 2 29.05. – 05.06.2012 Zusätzlich: Beprobung des Kläranlagenzulaufs Gesamter Kläranlagenzulauf (inklusive Ablauf des Krankenhauses Nr. 6)

A 24.05. - 29.05.12

Probenahme fehlgeschlagen

Abwasserleitung im Kriechkeller des Krankenhauses an einer Revisionsöffnung

Komplettes Krankenhaus


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7.1 Analytik

Die untersuchten Arzneimittelwirkstoffe sind den einzelnen Analysengruppen zugeordnet.

Dies bedeutet, dass in verschiedenen Multimethoden Arzneimittel einzelner Wirkstoffgruppen

gemeinsam untersucht werden können. Die LC-MS/MS Untersuchungen sind mit einem

API 3000 der Firma ABSciex durchgeführt worden. Die Aufteilung und Benennung der

folgenden Kapitel bezieht sich auf die vorhandenen Analysenmethoden. Die Methoden

umfassen unterschiedliche Substanzen, teilweise auch aus verschiedenen Substanzgruppen.

In der Methode „Pharmaka“ werden sowohl das Psychopharmakum Venlafaxin, als auch die

Substanzen Azithromycin, Ciprofloxacin, Diclofenac, Ibuprofen, Paracetamol,

Sulfamethoxazol und Tramadol untersucht, da die Analysenmethode „Psychopharmaka“ eine

andere Festphase zur Anreicherung und einen anderen pH-Wert erfordert. Die

Analysenmethode „Psychopharmaka“ umfasst die Substanzen Melperon und Olanzapin.

Amidotrizoesäure und Iomeprol wurden in der Analysenmethode „Röntgenkontrastmittel“

untersucht.

7.1.1 Pharmaka

Die Analyse der Pharmaka erfolgte mittels LC-MS/MS nach Filtration und

Festphasenextraktion bei pH 3 über Oasis HLB Kartuschen der Firma Waters. Die

ursprüngliche Auswahl der Pharmaka musste modifiziert werden, da die Analyse von

Amoxicillin und Cefuroxim nicht möglich war. Beide Antibiotika sind in der Matrix

Krankenhausabwasser nicht stabil. Dies wurde durch das Verfahren der sogenannten

Standardaddition nachgewiesen. Dazu wurden zu einer Abwasserprobe verschiedene

Konzentrationen an Amoxicillin und Cefuroxim gegeben. Da beide Substanzen jedoch nicht in

Matrixproben nachgewiesen werden konnten, wurden sie durch zwei andere Antibiotika

ersetzt. Aufgrund der vorhandenen Analysenmethoden fiel die Wahl auf Azithromycin und

Sulfamethoxazol, die zu den in Krankenhäusern am häufigsten eingesetzten Antibiotika

gehören. Beiden Substanzen sind zudem auch relativ niedrige PNEC-Werte zugeordnet. Die

Relevanz dieser Substanzen ist somit gegeben.


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Die verwendeten Lösemittelgradienten der Lösemittel Wasser und Acetonitril der "Pharmaka

positiv" und "Pharmaka negativ" Methode sind in den folgenden Abbildungen (Abbildung 7-3

und Abbildung 7-4) dargestellt. Die Trennung der Analyten erfolgte mittels einer Synergi 4u

Polar-RP 80A (150 mm x 2 mm, 4 µm) Trennsäule der Firma Phemomenex. Die

Ofentemperatur betrug 35 °C. Das Injektionsvolumen ist auf 50 µL festgesetzt. Lediglich die

Flussrate unterscheidet sich bei den beiden beschriebenen Methoden. Für die ESI+-Messung

beträgt die Flussrate 350 µL/min und 300 µL/min für die negativ ionisierbaren Pharmaka. In

der Ionenquelle wurden die Gaseinstellungen für Nebulizer 12 und Curtain Gas 10 gewählt.

Abbildung 7-3: Gradienten der verwendeten Lösemittel A Millipore H2O mit 0,1 % Ameisensäure und B Acetonitril mit 0,1 % Ameisensäure der "Pharmaka positiv" Messmethode. Die Flussrate der beiden Lösemittel beträgt 350 µL/min.


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Abbildung 7-4: Gradienten der verwendeten Lösemittel A Millipore H2O mit 0,1 % Ameisensäure und B Acetonitril mit 0,1 % Ameisensäure der "Pharmaka negativ" Messmethode. Die Flussrate der beiden Lösemittel beträgt 300 µL/min.

Eine Zusammenfassung der selektierten Massenübergänge der untersuchten Pharmaka (negativ und positiv) zeigt Tabelle 7-3. Tabelle 7-3: Zusammenfassung der selektierten MRM-Massenübergänge der

untersuchten Pharmaka für den positiven und negativen Messmodus, Ionisierung mittels Elektrosprayionisation (ESI).

Wirkstoff Q1

m/z Q3 (Q)

m/z Q3 (V) m/z

Messmodus

Azithromycin 750 592 83 ESI+

Ciprofloxacin 332 288 314 ESI+

Diclofenac 294 250 214 ESI+

Ibuprofen 205 161 159 ESI-

Paracetamol 152 110 65 ESI+

Sulfamethoxazol 254 156 92 ESI+

Tramadol 264 58 91 ESI+

Venlafaxin 279 58 78 ESI+

Q1: Quadropol 1 Selektion des Vorläufer-Ions

Q3: Quadropol 3 Selektion der Produkt-Ionen (1. MRM-Übergang (Q1 Q3 (Q)) zur Quantifizierung, 2. MRM-Übergang (Q1 Q3 (V)) zur Verifizierung des Ergebnisses)


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7.1.2 Psychopharmaka

Die Analyse der Psychopharmaka (Ausnahme: Venlafaxin - siehe Kapitel 7.1.1) erfolgte

ebenfalls mittels LC-MS/MS nach einer Festphasenextraktion. Die verwendete Kartusche war

eine Strata XC Kartusche der Firma Phenomenex. Die Proben mussten vor der Aufbereitung

gefiltert und auf einen pH-Wert von 2 eingestellt werden.

Der Lösemittelgradient mit einer Flussrate von 350 µL/min der verwendeten Lösemittel Wasser

und Acetonitril ist in Abbildung 7-5 dargestellt. Die Trennung der Analyten erfolgte mittels einer

Synergi 4u Polar-RP 80A (150 mm x 2 mm, 4 µm) Trennsäule der Firma Phenomenex. Die

Ofentemperatur betrug 30°C. Das Injektionsvolumen ist auf 25 µL festgesetzt. Eine

Zusammenfassung der detektierten Massenübergänge ist in Tabelle 7-4 angegeben.

Abbildung 7-5: Zusammensetzung der verwendeten Lösemittel A Millipore H2O mit 0,1 % Ameisensäure und B Acetonitril mit 0,1 % Ameisensäure der "Psychopharmaka" Messmethode. Die Flussrate beträgt 350 µL/min.


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Tabelle 7-4: Zusammenfassung der selektierten MRM-Massenübergänge der unter-suchten Psychopharmaka.

Wirkstoff Q1

m/z Q3 (Q)

m/z Q3 (V) m/z

Melperon 264 123 165

Olanzapin 313 256 84



7.1.3 Röntgenkontrastmittel

Röntgenkontrastmittel werden nach Filtration und Einstellung eines neutralen pH-Wertes einer

Festphasenextraktion über ENV+ Kartuschen der Firma Biotage mittels LC-MS/MS analysiert.

Der verwendete Lösemittelgradient dieser Methode ist in Abbildung 7-6 dargestellt. Die

Flussrate der Lösemittel beträgt 300 µL/min und es werden 50 µL der Probe injiziert. Die

Ofentemperatur beträgt 35 °C. Die Trennung erfolgt über eine Synergi 4u Polar-RP 80A (150

mm x 2 mm, 4 µm) der Firma Phenomenex.

Abbildung 7-6: Zusammensetzung der verwendeten Lösemittel A Millipore H2O mit 0,1 % Ameisensäure und B Acetonitril mit 0,1 % Ameisensäure der "Röntgenkontrastmittel" Messmethode. Die Flussrate beträgt 300 µL/min.


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Die Massenübergänge für die Röntgenkontrastmittel sind in folgender Tabelle 7-5 angegeben.

Tabelle 7-5: Zusammenfassung der selektierten MRM-Massenübergänge der untersuchten Röntgenkontrastmittel.

Wirkstoff Q1

m/z Q3 (Q)

m/z Q3 (V) m/z

Amidotrizoesäure 615 361 233

Iomeprol 778 405 532



7.2 Ergebnisse

Die Ergebnisse der einzelnen 12 Analyten sind in der folgenden Abbildung zusammenfassend

als Boxplot dargestellt. Die Konzentrationen der einzelnen Arzneimittelwirkstoffe sind in [µg/L]

angegeben. Zur besseren Darstellbarkeit ist die Konzentrationsachse logarithmisch skaliert.

Tabellen der anonymisierten Ergebnisse der einzelnen Krankenhäuser finden sich im

Anhang 2 (Tabellen 14-2 bis 14-20).

Die statistischen Größen wurden anhand der Konzentrationsmittelwerte der einzelnen Kliniken

berechnet. Der untere Punkt eines Plots gibt den Minimalwert der Mittelwerte der

Krankenhäuser an. Der obere Punkt den Maximalwert. Die Box begrenzt das 25. und

75. Perzentil. Die Messwerte der einzelnen Wirkstoffe weisen starke Schwankungsbreiten auf,

welche auch in der PILLS Studie beschrieben wurden (PILLS 2012).


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Abbildung 7-7: Logarithmische Darstellung der Spannbreiten der Konzentrationsmittelwerte (berechnet aus den 24-Stunden Mischproben je Krankenhaus) mit Minimalwert, Maximalwert, 25. und 75. Perzentil.

Das Antibiotikum Azithromycin wird in allen Krankenhäusern verwendet. Der minimale

Konzentrationsmittelwert im Krankenhausabwasser liegt bei 0,073 µg/L in Krankenhaus Nr. 15

und der maximale Konzentrationsmittelwert bei 84 µg/L bei Krankenhaus Nr. 12. Azithromycin

findet häufig Verwendung bei der Behandlung von Infektionen der Atemwege und des

Rachenbereichs. Als sogenanntes Makrolid-Antibiotikum behindert es den Prozess der

Proteinbiosynthese der bakteriellen Ribosomen und somit besitzt es eine bakteriostatische

Wirkung. Azithromycin wird meist nur über einen Zeitraum von drei Tagen oral eingenommen

und wird nur langsam im Körper abgebaut.

Das Antibiotikum Ciprofloxacin gelangt aufgrund seines sehr niedrigen PNEC Wertes von

0,036 µg/L immer mehr in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen. Bei fast allen

berechneten Gesamtrisikoquotienten der untersuchten Krankenhäuser macht Ciprofloxacin

einen Großteil des Risikoquotienten aus (siehe Kapitel 8). Die Konzentrationsmittelwerte

liegen im Bereich von 0,58 bis 89 µg/L. Auch Ciprofloxacin wird meist oral verabreicht. Die

Hauptanwendungsgebiete beim Menschen sind Harnwegs- und Darmerkrankungen.

Ursprünglich wurde Ciprofloxacin als Reserveantibiotikum entwickelt. 2012 veröffentlichten

Knight et al. eine Studie zum Zusammenhang zwischen Verordnungen des ehemaligen

Reserveantibiotikums Ciprofloxacin und der Verbreitung von MRSA-Keimen in

Krankenhäusern.


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Im Studienzeitraum wurde die Verschreibung von Ciprofloxacin um 50 - 70 % reduziert.

Gleichzeitig konnte eine Halbierung der MRSA-Infektionen beobachtet werden (KNIGHT

2012).

Die Fracht des Analgetikums Diclofenac kommt zu weiten Teilen zwar nicht aus dem

Krankenhaus, sondern aus dem weiteren Einzugsgebiet jeder Kläranlage. Nichtsdestotrotz

wird es auch im Krankenhaus verwendet. Die Konzentrationen liegen in dieser Studie jedoch

weit unter den Konzentrationen anderer Schmerzmittel wie Ibuprofen (Durchschnitt 86 µg/L)

und Paracetamol (Durchschnitt 201 µg/L). Aufgrund der derzeitigen Diskussion über

Grenzwerte in Oberflächengewässern für Diclofenac auf europäischer Ebene wird ein

besonderes Augenmerk auf den Wirkstoff gelegt. Die Mittelwerte der Konzentrationen der 19

Krankenhäuser liegen zwischen 0,79 und 18 µg/L. Eine Abschätzung der verabreichten

Applikationsart ist jedoch nicht möglich. Orale Applikationen führen zu einer Ausscheidung von

ca. 16 % des unveränderten Wirkstoffes, für dermale Applikation können Literaturangaben von

bis zu 80 % gefunden werden.

Ibuprofen gehört zu der Arzneimittelgruppe der nicht-steroidalen Antirheumatika

(Antiphlogistika) und Nichtopioid-Analgetika. Es wirkt schmerzstillend und

entzündungshemmend. Die Maximalkonzentration in Krankenhausabwasser liegt bei

244 µg/L. Eine durchschnittliche Belastung von 86 µg/L kann aus den Mittelwerten der

Konzentrationen von Ibuprofen im Krankenhausabwasser der untersuchten Krankenhäuser

errechnet werden.

In noch deutlich höheren Konzentrationen als die Schmerzmittel Diclofenac (Mittelwert im

Rahmen dieser Studie 5,3 µg/L) und Ibuprofen (86 µg/L) kommt das Nichtopioid-Analgetikum

Paracetamol im Krankenhausabwasser vor. Der niedrigste Konzentrationsmittelwert lag bei 33

und der höchste bei 1.057 µg/L. In den meisten Krankenhausabwässern konnte jedoch ein

Wert < 200 µg/L nachgewiesen werden (Mittelwert 201 µg/L).

Paracetamol wird zur Behandlung von leichten bis mäßig starken Schmerzen angewandt. Im

Gegensatz zu den klassischen nicht-steroidalen Entzündungshemmern hat Paracetamol

kaum Wirkung auf die periphere Cyclooxygenase. Aus diesem Grund sind die

Nebenwirkungen (u. a. Magen-Darm-Ulzera) deutlich geringer ausgeprägt.

Sulfamethoxazol ist ein Antibiotikum aus der Gruppe der Sulfonamide, welches hauptsächlich

zur Behandlung von Harnwegsinfekten verwendet wird. In Deutschland wird es nur in fester

Kombination mit Trimethoprim verschrieben. Die Mittelwerte der Konzentrationen von

Sulfamethoxazol in den untersuchten Krankenhausabläufen lagen zwischen 0,018 und

10 µg/L.


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Patienten mit mäßig starken bis starken Schmerzen werden mit dem Opioid Tramadol

behandelt. Im Gegensatz zu den Schmerzmitteln gegen leichte bis mäßige Schmerzen ist

Tramadol nicht frei verkäuflich. Die Konzentrationen im Krankenhausabwasser schwanken

zwischen 0,044 und 19 µg/L. Bei Krankenhäusern mit sogenannten Schmerzzentren kann die

Belastung des Abwassers mit Tramadol noch deutlich höher sein. Durch den relativ hohen

PNEC Wert von 57 µg/L liegt in den meisten Fällen kein Risiko durch Tramadol vor (siehe

Kapitel 8).

Das Antidepressivum Venlafaxin besitzt mit 35,5 µg/L einen relativ hohen PNEC Wert.

Venlafaxin wird zur Behandlung von Depressionen und Angsterkrankungen verwendet. In den

meisten Fällen konnte Venlafaxin in Konzentrationen von unter 5 µg/L nachgewiesen werden.

Krankenhaus Nummer 18 bildet dabei eine Ausnahme. Dort konnte eine Konzentration von

über 20 µg/L festgestellt werden. Bei Krankenhaus Nummer 18 handelt es sich um eine reine

psychiatrische Klinik, was die erhöhten Konzentrationen im Abwasser erklären kann.

Das Neuroleptikum Olanzapin wird zur Behandlung von Schizophrenie und

Zwangserkrankungen und zur Therapie von bipolaren Störungen eingesetzt. Im

Krankenhausabwasser liegen die Mittelwerte der Konzentrationen zwischen 0,005 und

0,54 µg/L.

Melperon wird der Gruppe der Neuroleptika zugeordnet. Es wird vor allem zur Behandlung von

Erregungs-, Spannungs- und Schlafstörungen eingesetzt. In Krankenhausabwässern ist es in

geringen Konzentrationen bis maximal 2,8 µg/L nachgewiesen.

Amidotrizoesäure ist ein wasserlösliches, jodhaltiges Kontrastmittel, welches in der Radiologie

Anwendung findet. Wegen schädlicher Nebenwirkungen bei intravenöser Applikation wird es

vor allem zur Darstellung des Magen-Darm-Traktes und des harnableitenden Systems

verwendet. Röntgenkontrastmittel werden zu 100 % in ihrer Ursprungsform ausgeschieden,

so dass recht hohe Konzentrationen im Abwasser der Krankenhäuser nachweisbar sind.

Aufgrund des hohen PNEC-Wertes geht jedoch kein (bisher bekanntes) Umweltrisiko von

diesem Arzneimittelwirkstoff aus. Die durchgeführten Analysen ergaben einen

Konzentrationsmittelwert von 411 µg/L im Krankenhausabwasser.

Das letzte untersuchte Diagnostikum ist das nierengängige Röntgenkontrastmittel Iomeprol.

Die Konzentrationen von Iomeprol im Abwasser der untersuchten Krankenhäuser lagen um

ein Vielfaches höher als alle anderen betrachteten Stoffe. Die höchste im Rahmen dieser

Messkampagne im Abwasser eines Krankenhauses nachgewiesene Iomeprolkonzentration

betrug 24.600 µg/L. Die geringeren Konzentrationen in den unterschiedlichen Krankenhäusern

lassen auf eine Verwendung eines nicht betrachteten iodierten Röntgenkontrastmittels

schließen.


Seite 107 / 207

7.3 Fazit

Die Konzentrationen der untersuchten Arzneimittel lagen allesamt in den bereits aus dem

Kreiskrankenhaus Waldbröl oder der PILLS Studie bekannten Größenordnungen. Auffällig ist,

dass insbesondere die Verwendung der Röntgenkontrastmittel einer gewissen Varianz

unterliegt. Die geringen Konzentrationen im Abwasser von manchen Kliniken deuten auf die

Verwendung eines anderen iodierten Röntgenkontrastmittels als Iomeprol (zum Beispiel

Iopromid oder Iopamidol) hin. Das Kontrastmittel Amidotrizoesäure ist in deutlich geringeren

Konzentrationen (Mittelwert 411 µg/L) im Krankenhausabwasser als das Kontrastmittel

Iomeprol (Mittelwert 3.748 µg/L) nachweisbar. Im Gegensatz zu den anderen Kontrastmitteln

wird Amidotrizoesäure aufgrund seiner gefährlichen Nebenwirkungen nicht injiziert, sondern

zur Magen-Darm Kontrastierung oral appliziert. Durch die Verweilzeit von ca. 12 Stunden im

Magen-Darm Trakt wird es zu großen Teilen bei ambulanter Behandlung erst zu Hause

ausgeschieden. Die Kontrastierung des harnableitenden Systems erfolgt im Regelfall über

einen Katheter direkt in die Blase. Diese Ausscheidung erfolgt auch bei ambulanter

Behandlung meist im Krankenhaus. Die großen injizierten Mengen anderer iodhaltiger

Kontrastmittel zur Darstellung von Harnwegen, Nieren, Venen, Arterien oder anderen Organen

führen in der Regel auch bei ambulanter Röntgendiagnostik zu einer Ausscheidung im

Krankenhaus. Erwartungsgemäße hohe Belastungen der Abwässer sind auch durch die

Schmerzmittel Ibuprofen und Paracetamol nachgewiesen worden.


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7.4 Vergleich mit diskutierten Grenzwerten

Für Abwässer aus Krankenhäusern als Direkt- oder Indirekteinleitungen existieren in

Deutschland keine expliziten Vorgaben bzw. gesetzlich geregelte Grenzwerte. Aktuell werden

in Dänemark für 36 Substanzen konkrete Grenzwerte für das Abwasser von Krankenhäusern

(als Direkteinleiter in Gewässer) diskutiert (DHI 2013), wobei acht dieser Substanzen mit den

in der Monitoringstudie gemessenen Substanzen übereinstimmen. Diese Substanzen sind:

Azithromycin, Ciprofloxacin, Diclofenac, Ibuprofen, Olanzapin, Paracetamol, Sulfamethoxazol

und Tramadol.

Tabelle 7-6 gibt einen Überblick über die im Rahmen dieser Studie ermittelten

Konzentrationsmittelwerte und die vorgeschlagenen Direkteinleiter-Grenzwerte in Dänemark.

Die Grenzwert-Vorschläge bei den acht Substanzen liegen, mit Ausnahme für das Antibiotikum

Ciprofloxacin und das Analgetikum Diclofenac, über einem z. B. nach GOW-Konzept

anzusetzenden allgemeinen Vorsorgewert von 0,1 µg/L. In den grün hervorgehobenen Fällen

liegt keine Überschreitung des vorgeschlagenen Grenzwertes vor. Die gelb hinterlegten Felder

deuten auf eine Überschreitung der Grenzwerte in weniger als der Hälfte der untersuchten

Tagesmischproben hin. Orange Felder stehen für eine Überschreitung in mehr als der Hälfte

der einzelnen Mischproben. Bei rot hinterlegten Feldern wurde der vorgeschlagene Grenzwert

in mehr als 75 % der untersuchten Mischproben überschritten. Bei direkter Einleitung der

Krankenhausabwässer in Oberflächengewässer sind hier technische Minderungsmaßnahmen

notwendig.


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Tabelle 7-6: Vergleich der ermittelten Konzentrationsmittelwerte der einzelnen Krankenhäuser dieser Studie mit den Direkteinleiter-Grenzwertvorschlägen für Krankenhausabwasser (Direkteinleiter) in Dänemark (keine Überschreitung = grün, weniger als 50 % der Proben = gelb, 50-75 % = orange, > 75 % = rot).

Klinik Azithromycin [µg/L]

Ciprofloxacin [µg/L]

Diclofenac [µg/L]

Ibuprofen [µg/L]

Olanzapin [µg/L]

Paracetamol [µg/L]

Sulfamethoxazol [µg/L]

Tramadol [µg/L]

1 8,4 2,8 1,5 157 0,005 184 10 0,044

2 2,4 6,6 0,79 66 0,005 54 5,3 0,97

3 1,6 34 3,3 203 0,033 185 1,8 3,6

4 3,4 14 1,0 42 0,0061 98 1,0 1,8

5 8,4 21 16 41 0,54 33 1,9 0,55

6 24 6,3 1,9 39 0,039 37 3,8 5,0

7 37 42 4,8 60 0,10 523 2,9 0,69

8 26 89 9,1 54 0,015 109 2,7 1,0

9 0,45 16 4,0 54 0,005 134 3,1 3,4

10 45 65 3,7 110 0,050 303 10 5,3

11 30 43 0,9 19 0,33 198 1,1 4,4

12 84 22 18 119 0,039 1057 0,018 5,3

13 25 2,0 2,2 52 0,005 137 0,45 1,6

14 2,4 68 3,1 244 0,15 216 6,0 14

15 0,073 0,58 6,1 50 0,45 103 3,8 1,9

16 1,5 15 15 42 0,064 136 1,3 0,67

17 1,9 7,6 4,6 28 0,005 53 0,47 2,5

18 0,74 4,8 1,1 42 0,23 36 2,2 10

19 0,096 27 4,4 218 0,096 221 5,6 19

Vorgeschlagener Grenzwert Dänemark - Direkteinleiter

0,12 0,01 0,1 170 11 420 0,31 26


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Die vorgeschlagenen Grenzwerte (Direkteinleiter) konnten für das Psychopharmakon

Olanzapin in allen untersuchten Tagesmischproben aller Krankenhäuser eingehalten werden.

In den meisten Fällen lag die Konzentration von Olanzapin unterhalb der Bestimmungsgrenze.

Das Antibiotikum Ciprofloxacin, welches über den sehr niedrigen Grenzwertvorschlag von

0,01 µg/L verfügt, konnte in allen untersuchten Tagesmischproben nachgewiesen werden. In

allen Fällen lag die Konzentration der Mischproben über diesem vorgeschlagenen Grenzwert.

In vielen Krankenhäusern lag der Mittelwert der Tagesmischproben um mehr als das

Hundertfache über dem Grenzwertvorschlag für Direkteinleiter. Auch das Analgetikum

Diclofenac zeigt flächendeckend eine Überschreitung des Grenzwertvorschlags. Lediglich in

vier Einzelproben lag die ermittelte Konzentration unterhalb von 0,1 µg/L.

Als Substanzen mit deutlichen Überschreitungen der Grenzwertvorschläge für Direkteinleiter

wurden die beiden weiteren untersuchten Antibiotika Azithromycin und Sulfamethoxazol

ermittelt. Der Grenzwertvorschlag von 0,12 µg/L für Azithromycin konnte als Mittelwert von

keinem Krankenhaus im Rahmen der Messkampagne eingehalten werden. In fünf

Krankenhäusern lag die ermittelte Konzentration zumindest in 50 % der Tagesmischproben

unterhalb von 0,12 µg/L. In einem Krankenhaus konnte der Grenzwert in 30 % der Fälle

eingehalten werden. Ein anderes Bild wird bei der Betrachtung des Arzneimittelwirkstoffes

Sulfamethoxazol sichtbar. Lediglich in vier Krankenhäusern ist eine Überschreitung des

Vorschlags in mehr als 75 % der untersuchten Mischproben nachgewiesen worden. Eine

Einhaltung des Grenzwertes war jedoch nur bei einem Krankenhaus in allen

Tagesmischproben möglich. Sechs Krankenhäuser konnten in mindestens 50 % der

Mischproben den Grenzwertvorschlag von 0,31 µg/L einhalten. Acht weitere Krankenhäuser

zeigten Überschreitungen in mehr als 50 % der Tagesmischproben auf. Weitestgehend

unauffällig waren die weiteren untersuchten Schmerzmittel Ibuprofen, Paracetamol und

Tramadol. Zwar lagen einzelne Messwerte der Tagesmischproben über den vorgeschlagenen

Grenzwerten von 170 µg/L für Ibuprofen, 420 µg/L für Paracetamol und 26 µg/L für Tramadol,

jedoch konnte nur bei einem Krankenhaus eine Überschreitung des Grenzwertvorschlages für

Paracetamol in mehr als 75 % der Proben festgestellt werden.

Auch ein Abgleich der in der Tabelle 7-6 dargestellten Konzentrationsmittelwerte aus den

durchgeführten stichprobenhaften Messungen mit einem angenommenen allgemeinen

Vorsorgewert in Höhe von <0,1 µg/L zeigt mit Ausnahme von Olanzapin und vereinzelten

Unterschreitungen bei Azithromycin, Sulfamethoxazol und Tramadol zum Teil erhebliche

Überschreitung durch die Konzentrationen der Krankenhausabwässer.


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7.5 Fazit

Die in Dänemark für eine Direkteinleitung des Krankenhausabwassers in

Oberflächengewässer in der Diskussion stehenden Grenzwerte können ohne weitergehende

Abwasserbehandlung in den meisten Kliniken in Deutschland im Krankenhausabwasser nicht

eingehalten werden. Dies trifft auch zu bei Abgleich der gemessenen Konzentrationen mit

einem Vorsorgewert von 0,1 µg/L. Eine Direkteinleitung des Krankenhausabwassers in

Oberflächengewässer ist in Deutschland jedoch praktisch nicht vorhanden.

Besonders auffällig sind die Überschreitungen der Vorschläge bei den Antibiotika. Gleichzeitig

handelt es sich bei diesen Stoffen um die Wirkstoffe mit dem höchsten Gefährdungspotential.

Eine Risikoabschätzung der Arzneimittel im Krankenhausabwasser wird im folgenden Kapitel

durchgeführt.


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8 Risikoabschätzung für Arzneimittel im Abwasser

Für die Risikoabschätzung der untersuchten Arzneimittel im Krankenhausabwasser werden

die zu erwartenden Konzentrationen in der Umwelt anhand von Verbrauchsmengen aus

Datensätzen, die von ausgewählten Krankenhäusern ermittelt wurden, berechnet. Diese

bezogen sich auf die oral, rektal und parenteral verabreichten Wirkstoffmengen pro Jahr und

Krankenhaus. Die Methode der Expositionsabschätzung ist eine Möglichkeit, die

Umweltbelastung durch eingetragene Arzneimittel zu klassifizieren und abzuschätzen. Eine

solche Risikoabschätzung über einen Risikoquotient wird durch das Verhältnis aus PEC-

(predicted environmental concentration) und PNEC-Wert (predicted no effect concentration)

ermittelt (ESCHER 2011). Die PNEC-Werte sind Schwellenwerte für Umwelteffekte, die aus

Ökotoxizitätswerten bestimmt werden. Diese werden für dieses Projekt teilweise aus der

Literatur entnommen, aber auch anhand von Gleichung 6 berechnet. Für einen Großteil der

sogenannten Altarzneimittel, für deren Zulassung noch keine Umweltrisikobewertung

notwendig war, liegen keine ökotoxikologischen Daten, also PNEC-Werte, vor (BERGMANN

2011).

8.1 Theoretische Grundlagen zur Risikoabschätzung

Um eine ganzheitliche Bilanzierung zu erstellen bzw. um eine Entwicklung von Risiken bis hin

zum Vorfluter verfolgen zu können, sind drei aufeinander folgende Szenarien zu betrachten.

Szenario 1 (Gleichung 1) betrachtet das Risiko-Potential des Krankenhausabwassers vor der

Einleitung ins öffentliche Kanalnetz (ESCHER 2010). Verdünnungseffekte spielen bei

Szenario 1 keine Rolle. Zur Risikoabschätzung wird die Menge an verabreichtem Wirkstoff

nach der Ausscheidung über Urin und Faeces durch den Abwasseranfall des Krankenhauses

pro Jahr dividiert. Die verwendeten Ausscheidungsraten zur Berechnung der PEC-Werte sind

in Tabelle 2-6 zusammengefasst. Bei einigen Krankenhäusern standen nur Angaben über den

Trinkwasserverbrauch zur Verfügung, welche für die Abschätzung des Abwasseranfalls

verwendet wurden.

In Szenario 2 wird das Risiko-Potential im Zulauf der Kläranlage betrachtet. Hierbei findet eine

Reduktion des Risiko-Potentials durch Verdünnung des Krankenhausabwassers mit

kommunalem Abwasser statt (ESCHER 2011). Eine Betrachtung dieses Szenarios im

Rahmen dieser Studie konnte nicht durchgeführt werden.

Szenario 3 (Gleichung 2) beschreibt das Risiko-Potential im Ablauf der Kläranlage. Eine

Reduktion der jeweiligen Wirkstoffe durch den Abbau dieser während der

Abwasserbehandlung mindert das Risiko (ESCHER 2011). Dafür werden die

Eliminationsleistungen jeder Kläranlage für jeden einzelnen Wirkstoff ermittelt. Für Szenario 3

sind die Eliminationsraten der einzelnen Wirkstoffe nach Gleichung 3 berechnet worden.


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Abschließend wurde ein Risiko-Quotient (Gleichung 6) ermittelt. Im Abwasser liegt eine

Vielzahl von Wirkstoffen mit unterschiedlichen ökotoxikologischen Wirkungen und

Konzentrationen vor. Für eine umfangreiche Risikobewertung muss daher neben den

einzelnen Wirkstoffen auch die gesamte Mixtur aus allen Wirkstoffen betrachtet werden.

Deshalb sind die ermittelten Risikoquotienten der einzelnen Wirkstoffe aufsummiert worden.

Die Ermittlung des Risikoquotienten erfolgte nach Escher (2011). Dies ermöglicht eine

Vergleichbarkeit der beiden durchgeführten Studien. Im Rahmen des Projektes wurde für die

untersuchten Krankenhäuser aufgrund des eingeschränkten Datenmaterials nur die

Emissionssituation als Szenario 1 betrachtet. Für ein ausgewähltes Krankenhaus ist aufgrund

außerhalb des Vorhabens zusätzlich erhobener Daten auch der Kläranlagenablauf, also

zusätzlich noch Szenario 3, betrachtet worden. Die im Zuge der Risikoabschätzung

verwendeten Gleichungen sind im Folgenden dargestellt:

Szenario 1:

V

fMPEC

HWW

excretedHWW

[µg/L] Gl.1

M= Verbrauchsmenge des Pharmazeutikums [µg], f excreted= ausgeschiedener Anteil der unveränderten

Pharmazeutika, V HWW= Volumen des Krankenhausabwassers beziehungsweise Trinkwasser-

verbrauch [L]

Szenario 3:

PECfPEC luentWWTPWTPinationinWentWWTPefflue inflim [µg/L] Gl.2

felimination in WWTP= Eliminationsfaktor in der Kläranlage

Die Eliminationsrate (E) (Gleichung 4) beschreibt die Eliminationsleistung der jeweiligen

Kläranlagen für einzelne Wirkstoffe.

[%] Gl.3

1001

lim

Ef

WWTPininatione Gl.4

c

cAblauf

Zulauf

E100

100


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Die PNEC-Werte wurden der Literatur entnommen oder nach Gleichung 5 berechnet. Die

verwendeten PNEC-Werte für dieses Projekt sind in der Tabelle 14-1 zusammengefasst.

sfaktorSicherheit

trationWirkkonzengeringstePNEC [µg/L] Gl.5

Die Sicherheitsfaktoren wurden der Literatur entnommen (BERGMANN 2011). Diese sind

abhängig von der Unsicherheit der Testergebnissen aus Toxizitätswerten. Je weniger Daten

und Testergebnisse vorliegen, erhöht sich die Unsicherheit und somit der Sicherheitsfaktor

(BERGMANN 2011). Die verwendeten Sicherheitsfaktoren sind in der folgenden Tabelle 8-1

zusammengefasst.

Tabelle 8-1: Sicherheitsfaktoren zur Herleitung der aquatischen PNEC-Werte (BERGMANN 2011).

Verfügbare Daten Sicherheitsfaktor

Chronische Studien (NOEC) an mindestens drei Arten unterschiedlicher

trophischer Ebenen (Alge, Daphnie und Fisch) 10

Zwei chronische Studien (NOEC) an Arten unterschiedlicher trophischer

Ebenen (Alge und/oder Daphnie und/oder Fisch 50

Eine chronische Studie (NOEC) an Daphnie oder Fisch 100

Je eine Kurzzeit-Studie (L(E)C50 an Alge, Daphnie und Fisch als Vertreter

verschiedener trophischer Ebenen 1000

Zwei Kurzzeit-Studien (L(E)C50 an Arten unterschiedlicher trophischer Ebenen

(Alge und/oder Daphnie und/oder Fisch) 5000

Eine Kurzzeit-Studie (L(E)C50 an Arten unterschiedlicher trophischer Ebenen

(Alge oder Daphnie oder Fisch) 25000

Die Berechnung der Risikoquotienten (RQi) ist in der folgenden Gleichung 6 beschrieben. MEC

beschreibt dabei die tatsächlich ermittelte Umweltkonzentration (MEC = measured

environmental concentration).

PNEC

MECbzw

PNEC

PECRQRQ

praktischhtheoretsic . Gl.6


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Ist die berechnete (predicted environmental concentration = PEC) oder gemessene (measured

environmental concentration = MEC) Umweltkonzentration kleiner als die Nicht-Effekt-

Konzentration (PNEC-Wert), wird der Risikoquotient < 1. Das bedeutet, dass kein Risiko, also

keine negative Einwirkung auf die aquatische Umwelt, zu erwarten ist. Sind aber die

berechneten oder ermittelten Konzentrationen größer als PNEC, dann wird der Risikoquotient

> 1 und es liegt ein potentielles ökotoxikologisches Risiko für die aquatische Umwelt vor. Ist

die gemessene bzw. errechnete Konzentration gleich der Nicht-Effekt-Konzentration, sollen

weitere Studien durchgeführt werden. Eine eindeutige Abschätzung eines Risikos oder Nicht-

Risikos ist derzeit dann nicht möglich.

8.2 Ergebnisse der durchgeführten Risikoabschätzung für

ausgewählte Krankenhäuser in NRW

Im Rahmen dieses Projektes sind für 20 Krankenhäuser Risikoabschätzungen anhand der

vorliegenden Datensätze über die Arzneimittelverbräuche und Abwasservolumina

beziehungsweise Trinkwassermengen durchgeführt worden. Es handelt sich um die

Krankenhäuser, an denen im Rahmen dieses Projektes auch die Messkampagne mit

Tagesmischproben (19 von 20 Klinken) durchgeführt wurde. Zu einem beprobten

Krankenhaus konnte die Risikobewertung nicht durchgeführt werden, da keine

Arzneimittelstatistik vorlag. Auch mussten zwei Standorte zusammengefasst werden, da die

Ausgabe der Arzneimittelstatistik nur kombiniert für beide Standorte möglich war. Ein Vergleich

mit den tatsächlich gemessenen Werten war nur in 19 Fällen möglich.

Anhand der ermittelten Ergebnisse ist deutlich zu erkennen, dass Krankenhausabwasser in

der Summe, aber auch für einzelne Substanzen, ein erhöhtes Risiko für die aquatische Umwelt

darstellt. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse, dass einige Wirkstoffe, vor allem die

Röntgenkontrastmittel ausgehend vom Krankenhaus im Abwasser überwiegend kein Risiko

darstellen. Die Summen der berechneten Risikoquotienten der einzelnen Krankenhäuser sind

sehr unterschiedlich. Eine zusammenfassende Darstellung ist in Tabelle 8-2 zu finden. Einige

Krankenhäuser haben sehr hohe Risikoquotienten-Summen mit über 10.000 und wiederum

andere Krankenhäuser geringere Summen (z. B. 600). Die Bettenanzahl der untersuchten

Krankenhäuser ist von Krankenhaus zu Krankenhaus unterschiedlich. Die im Rahmen der

Messkampagne untersuchten Krankenhäuser hatten 94 (Größenklasse G IV) bis 1016 Betten

(Größenklassen G I).


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Tabelle 8-2: Zusammenfassung der Größenklassen, Bevölkerungsdichten und ermittelten Risikoquotientensummen.

KH Nummer Größenklasse Bevölkerungsdichte RQ-Summe

Nr. 9 G II B I 16.900

Nr. 8 G II B II 16.710

Nr. 7 G III B II 11.221

Nr. 14 G II B I 9.575

Nr. 2 G II B I 8.999

Nr. 11 G II B I 8.850

Nr. 19 G III B I 7.312

Nr. 17 G II B I 6.605

Nr. 5 G II B I 6.428

Nr. 4 G I B I 4.920

Nr. 6 G III B I 4.872

Nr. 1 G III B I 4.705

Nr. 12, 13 G I B I 4.606

Nr. 10 G III B I 4.069

Nr. 16 G II B I 3.233

Nr. 15 G IV B I 1.046

Nr. 18 G III. B II 715

Nr. 20 G IV B II 674

Die ermittelten Risikoquotienten-Summen der untersuchten Krankenhäuser in Tabelle 8-2

zeigen auch, dass die Summe der Risikoquotienten nicht direkt mit der Bettenanzahl korreliert.

Das bedeutet, dass Krankenhäuser mit einer hohen Bettenanzahl nicht zwangsläufig eine

hohe Risikoquotienten-Summe aufweisen. Auch eine Korrelation zu der Bevölkerungsdichte

ist nicht abzuleiten. Darüber hinaus zeigen die berechneten Daten, dass ein Großteil der

Summe der Risikoquotienten durch die Antibiotika Ceftazidim, Ciprofloxacin, Clarithromycin,

Cefuroxim und Erythromycin, das Antiarrhythmikum Amiodaron und das Analgetikum

Diclofenac ausgemacht werden. Eine Darstellung aller Wirkstoffe mit einem Risikoquotienten

von über 100 ist in Tabelle 8-3 für alle untersuchten Krankenhäuser aufgeführt.


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Tabelle 8-3: Auflistung der Wirkstoffe mit einem Risikoquotienten > 100 der untersuchten Krankenhäuser. Die einzelnen Wirkstoffe sind mit Abnahme der Risikoquotienten aufgelistet.

KH Nummer Wirkstoffe mit einem Risikoquotienten > 100

1 Erythromycin, Ceftazidim, Ciprofloxacin, Cefuroxim

2 Ceftazidim, Cefuroxim, Amiodaron, Erythromycin, Ciprofloxacin

4 Ceftazidim, Ciprofloxacin, Amiodaron, Erythromycin

5 Ciprofloxacin, Ceftazidim, Amiodaron, Erythromycin, Clarithromycin

6 Ceftazidim, Ciprofloxacin, Amiodaron, Clarithromycin, Erythromycin, Estradiol

7 Ciprofloxacin, Erythromycin, Ceftazidim, Clarithromycin, Diclofenac, Cefuroxim, Amiodaron

8 Ceftazidim, Erythromycin, Ciprofloxacin, Amiodaron, Clarithromycin, Diclofenac, Cefuroxim

9 Ceftazidim, Ciprofloxacin, Erythromycin, Amiodaron, Clarithromycin, Cefuroxim, Diclofenac

10 Ciprofloxacin, Amiodaron, Erythromycin, Clarithromycin, Ofloxacin, Ceftazidim, Cefuroxim

11 Ceftazidim , Ciprofloxacin , Amiodaron , Diclofenac , Clarithromycin

Summe aus 12 und 13

Ceftazidim, Amiodaron, Clarithromycin, Erythromycin, Diclofenac, Cefuroxim, Levofloxacin

14 Ciprofloxacin, Amiodaron, Ceftazidim, Erythromycin, Clarithromycin, Diclofenac, Cefuroxim

15 Amiodaron

16 Amiodaron, Ciprofloxacin, Ceftazidim, Erythromycin, Diclofenac, Cefuroxim

17 Ciprofloxacin, Ceftazidim, Amiodaron, Erythromycin, Clarithromycin, Diclofenac

18 Ciprofloxacin, Amiodaron

19 Amiodaron, Ciprofloxacin, Ceftazidim, Erythromycin, Clopidogrel, Diclofenac, Clarithromycin

20 Ciprofloxacin, Amiodaron

21 Ciprofloxacin, Amiodaron, Erythromycin

Die sehr hohen Risikoquotienten sind auf die geringen PNEC-Werte für diese Substanzen

zurück zu führen (z. B.: PNEC-Wert des Antibiotikums Ciprofloxacin = 0,036 µg/L).

Eine Besonderheit konnte bei dem Wirkstoffträger Macrogol festgestellt werden. Nahezu alle

Arzneimittelstatistiken weisen Macrogol mit sehr hohen Verbrauchsmengen auf. Eine Nicht-

Effekt-Konzentration von 10 µg/L ist in den Daten des Informationssystems Ökotoxikologie

und Umweltqualitätsziele nachzulesen. Durch die hohen Verbrauchsmengen wurde bei

nahezu allen Krankenhäusern ein potentielles Risiko in Größenordnungen von RQ > 100 für

Macrogol errechnet. Als Wirkstoffträger wurde Macrogol allerdings nicht in die Auswertung der

Arzneimittelstatistiken einbezogen.


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Eine detaillierte Beschreibung der Zusammensetzung des abgeleiteten Risikos wird für das

Krankenhaus mit der höchsten RQ-Summe (16.900 bei Krankenhaus Nr. 9) und das

Krankenhaus mit der niedrigsten RQ-Summe (674 bei Krankenhaus Nr. 20) nachfolgend

durchgeführt.

Die geringste Summe der Risikoquotienten weist Krankenhaus Nummer 20 auf. Das

Krankenhaus verfügt über 94 Betten (Größenklasse G IV) und liegt in einem verstädterten

Bereich (150 – 600 Einwohner/km²). Von den insgesamt 89 verabreichten Medikamenten

besitzen 17 einen höheren berechneten Konzentrationswert als die Nicht-Effekt-

Konzentration. Auffällig ist, dass über 50 % des ermittelten Risikos auf den Wirkstoff

Ciprofloxacin entfällt.

Abbildung 8-1: Darstellung der einzelnen Wirkstoffe mit einem Risiko-quotienten über 1 für das Krankenhaus 20.

Krankenhaus Nr. 9 liegt im Agglomerationsraum (Einwohnerdichte > 600 Einwohner/km²)

gehört zur Größenklasse G II und besitzt eine Bettenzahl von 477 Betten. Wirkstoffe mit einem

Risikoquotienten von > 100 sind allesamt Wirkstoffe aus der Gruppe der Antibiotika. Insgesamt

konnten anhand der Arzneimittelstatistik des Jahres 2008 34 Wirkstoffe mit einem

Risikoquotienten > 1 ermittelt werden. Bei weiteren 62 Wirkstoffen lag der Risikoquotient unter

dem Schwellenwert von 1. Eine Darstellung ist in Abbildung 8-2 gegeben.


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Zur besseren Überschaubarkeit sind die 2 % der „Sonstigen Wirkstoffe“ als eigenes

Tortendiagramm auf der rechten Abbildungsseite dargestellt. Ein Großteil des Risikopotentials

entfällt auch in diesem Krankenhaus auf die Wirkstoffe der Gruppe der Antibiotika (Ceftazidim,

Ciprofloxacin, Erythromycin, Clarithromycin und Cefuroxim). Weitere Substanzen mit einem

sehr hohen Risikopotential sind das Analgetikum Diclofenac und das Mittel gegen

Herzrhythmusstörungen Amiodaron.

Abbildung 8-2: Darstellung der einzelnen Wirkstoffe mit einem Risikoquotienten über 1 für das Krankenhaus 9.


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8.3 Risikoabschätzung für Szenario 1 und Szenario 3 anhand

eines Krankenhauses und der dazugehörigen Kläranlage

Im Rahmen der nachträglich beauftragten Messkampagne ist für ein Krankenhaus (G II und

B II) und die dazugehörige Kläranlage (KA 1), ausgestattet mit einer erweiterten

Abwasserbehandlung mittels Ozon, eine Risikoabschätzung durchgeführt worden. Die

verwendete Ozondosis während der Messkampagne betrug 8,4 mg O3/L. Die rein rechnerisch

über Verbrauch, Ausscheidung und Abwasseranfall ermittelten Daten sind mit den

gemessenen Konzentrationen aus der im Rahmen des Projektes durchgeführten

Messkampagne verglichen worden. In der folgenden Tabelle 8-4) sind für alle Substanzen der

Messkampagne, welche auch im Krankenhaus verbraucht wurden, Ausscheidungsraten und

verabreichte Mengen pro Tag dargestellt. Der Abwasseranfall betrug 90m³/t.

Tabelle 8-4: Darstellung der Ausscheidungsraten des unveränderten Wirkstoffes (ESCHER 2011) und verabreichte Menge (M) der Arzneimittelwirkstoffe pro Tag [g]. Der Abwasseranfall betrug 90.000 L/Tag.

Wirkstoff Ausscheidung über Urin und Faeces [%] M/Tag [g]

Diclofenac 16 16

Venlafaxin 46 1,8

Ciprofloxacin 67 15

Paracetamol 4,0 175

Tramadol 26 0,15

Amidotrizoesäure 100 25

Ibuprofen 30 65

Olanzapin 100 0,03

Die Ausscheidungsraten des unveränderten Wirkstoffes über Urin und Faeces sind für die

untersuchten Wirkstoffe unterschiedlich. Zum Beispiel liegt die Ausscheidungsrate von

Diclofenac bei 16 % und von Ciprofloxacin bei 67 % (ESCHER 2011). Im Rahmen dieser

Studie sind nur Ausscheidungen nach oraler, rektaler oder intravenöser Applikation betrachtet

worden. Die Gabe als dermale Anwendung blieb unberücksichtigt.


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Die Konzentrationen im Abwasser können jedoch insbesondere bei dem Analgetikum

Diclofenac ebenfalls durch die dermale Applikation beeinflusst sein. Des Weiteren variieren

auch die jeweiligen Verbrauchsmengen der Wirkstoffe pro Tag. Den höchsten Verbrauch wies

Paracetamol mit 175 g/Tag auf und den geringsten das Psychopharmaka Olanzapin mit

0,03 g/Tag. In Tabelle 8-5 sind die berechneten Konzentrationen (PEC), die gemessenen

Konzentrationen (MEC) aus den Tagesmischproben und die daraus jeweilig berechneten

Risikoquotienten für das Krankenhausabwasser (HWW) zusammengefasst. Die

Risikoquotienten wurden sowohl mittels der PEC-Werte (RQth), als auch anhand der MEC-

Werte (RQpr) errechnet.

Tabelle 8-5: Zusammenfassung der PNEC-, PEC-, MEC-Werte und der Risikoquotienten für das Krankenhausabwasser.

Wirkstoff PNEC

[µg/L]

PEC

HWW[µg/L]

MECHWW

[µg/L]

RQth.

(PECHWW/PNEC)

RQpr.

(MECHWW/PNEC)

Diclofenac 0,05 28 9,9 560 198

Venlafaxin 36 9,2 3 0,3 0,1

Ciprofloxacin 0,036 110 89 3.062 2.466

Paracetamol 583 78 86 0,13 0,15

Tramadol 57 0,43 0,6 0,01 0,01

Amidotrizoe-

säure 11.000 1.103 107 0,1 0,01

Ibuprofen 6,6 215 53,6 32,6 8,1

Olanzapin 14,9 0,36 0,016 0,02 0,001

Die Ergebnisse aus Tabelle 8-5 für Szenario 1 zeigen, dass die theoretisch ermittelten PEC-

Werte mit den gemessenen MEC-Werten in ihren Dimensionen durchaus vergleichbar sind.

Die im Rahmen des Projektes durchgeführte Risikoabschätzung ist trotz der

Berechnungsgrundlage aus dem Jahre 2008 und der im Laufe des Jahres 2012

durchgeführten Monitoringstudie einsetzbar. Am Beispiel des Antibiotikums der Gruppe der

Fluorquinolone Ciprofloxacin mit berechneten Konzentrationen von 110 µg/L und gemessenen

Konzentrationen von 89 µg/L ist dies deutlich zu erkennen.


Seite 122 / 207

Des Weiteren ist bei der Betrachtung der Risikoquotienten feststellbar, dass besonders für

Ciprofloxacin mit einem RQ von 2.466 (MEC/PNEC) beziehungsweise 3.062 (PEC/PNEC) der

RQ weit über 1 liegt und somit von dieser Substanz ein potentielles Risiko ausgeht. Des

Weiteren weisen auch die Wirkstoffe Diclofenac und Ibuprofen ein hohes Risikopotential im

Krankenhausabwasser auf.

Als nächster Schritt wird Szenario 3 zur Abschätzung des Risikopotentials im

Kläranlagenablauf (Tabelle 8-6) betrachtet. Die Konzentrationen sind im Vergleich zu den

Konzentrationen im Krankenhausabwasser deutlich verringert. Die berechneten

Konzentrationen sind, verglichen mit den tatsächlichen Umweltexpositionen (MEC) sowohl im

Krankenhausabwasser als auch im Kläranlagenablauf stets geringer. Diese Erkenntnis zeigt

auch BERGMANN (BERGMANN 2011). Das bedeutet, dass das Risiko nie zu gering

abgeschätzt wird.

Tabelle 8-6: Darstellung der ermittelten Eliminationsraten der Kläranlage (KA 1), die berechneten Konzentrationen (PEC) und die gemessenen Konzentrationen (MEC) für den Kläranlagenablauf (WWTPeffluent) in µg/L, n. b.= nicht bestimmt.

Wirkstoff Elimination [%] f elimination in

WWTP

PEC

WWTPeffluent[µg/L]

MEC

WWTPeffluent[µg/L]

Diclofenac 99,9 0,001 1,4 0,27

Venlafaxin 99,9 0,001 0,17 0,056

Ciprofloxacin 99,3 0,007 2,2 1,8

Paracetamol 99,9 0,001 0,35 0,057

Tramadol 99,4 0,006 0,0026 0,015

Amidotrizoesäure 31,7 0,683 753 76

Ibuprofen 99,9 0,001 0,22 0,04

Eine Erklärung für die Unterschiede zwischen den berechneten und gemessenen

Konzentrationen liegt im Rahmen dieses Projektes unter anderem an den etwas älteren

Datensätzen zu den Verbrauchsmengen der Arzneimittelwirkstoffe und der Umrechnung der

Jahresstatistiken zu Tageswerten. Auch der gemittelte Abwasseranfall (Jahresabwasser-

menge/365 Tage) kann nur Näherungsweise abgeschätzt werden.


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Weitere Gründe für die Abweichungen zwischen den MEC- und PEC-Werten liegen in dem

fehlenden Abgleich der nicht eingenommenen Medikamente und der Verwendung von

Urinbeuteln und Steckbecken. Des Weiteren besitzen viele Krankenhäuser mehrere

Übergabeschächte an das öffentliche Kanalsystem, so dass eine genaue Zuordnung der

Stationen zu den Übergabeschächten oft nicht möglich (bzw. bekannt) ist.

Anhand der Eliminationsraten ist zu erkennen, dass der Wirkstoff Amidotrizoesäure nur gering

in der Kläranlage eliminiert wird. GRÜNEBAUM zeigte, dass das Röntgenkontrastmittel

Amidotrizoesäure besonders langsam mit Ozon reagiert (GRÜNEBAUM 2012).

In Tabelle 8-7 sind die Risikoquotienten für das Krankenhausabwasser und den

Kläranlagenablauf zusammenfassend dargestellt. Zudem ist auch die Verbesserung der

Risikoquotienten des Krankenhausabwassers (RQHWW) in Bezug auf den Risikoquotienten des

Kläranlagenablaufs (RQWWTPeffluent) mit folgender Gleichung (Gleichung 7) bestimmt worden.

%100%100

RQHWW

RQ ntWWTPeffluengVerbesseru Gl. 7


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Tabelle 8-7: Zusammenfassung der theoretischen und praktisch ermittelten Risikoquotienten für Krankenhausabwasser und Kläranlagenablauf, n. b.= nicht bestimmt.

Wirkstoff RQHWW

(PEC/PNEC)

RQHWW

(MEC/PNEC)

RQWWTPeffluent

(PEC/PNEC)

RQWWTPeffluent

(MEC/PNEC) Verbesserung

Diclofenac 560 198 28 5,4 97 %

Venlafaxin 0,3 0,1 0,005 0,001 99 %

Ciprofloxacin 3.062 2.466 62 51 98 %

Paracetamol 0,13 0,15 < 0,001 < 0,001 > 99 %

Tramadol 0,01 0,01 < 0,001 < 0,001 > 90 %

Amidotrizoe-

säure 0,03 0,01 0,068 0,007 30 %

Ibuprofen 32,6 8,1 0,03 0,006 99 %

Olanzapin 0,02 0,001 n. b. n. b. n. b.

Die Verhältnisse der PEC/PNEC-Werte und der MEC/PNEC-Werte lassen erneut auf eine gute

Korrelation zwischen Berechnung und Messung schließen (Tabelle 8-7). Erkennbar ist auch

eine deutliche Verringerung der Risikoquotienten im Ablauf der Kläranlage mit der erweiterten

Abwasserbehandlung im Gegensatz zum Krankenhausabwasser. Dennoch liegt der

Risikoquotient für Ciprofloxacin noch mit 62 (berechnet), bzw. 51 (gemessen) deutlich über

dem Schwellenwert von 1. Ciprofloxacin ist somit als relevant für die aquatische Umwelt

einzustufen. Die auf der Kläranlage applizierte Ozondosis von 8,4 mg O3/L ist also in der Matrix

Krankenhausabwasser nicht ausreichend, um die gesamte Fracht an Ciprofloxacin zu

eliminieren. Weiterhin zeigen die Ergebnisse, dass neben dem Wirkstoff Venlafaxin, auch die

Wirkstoffe Paracetamol, Tramadol, Amidotrizoesäure und Ibuprofen im Kläranlagenablauf kein

potentielles Risiko für die aquatische Umwelt darstellten. Der Wirkstoff Diclofenac konnte

ebenfalls nicht ausreichend in der weitergehenden Abwasserbehandlung eliminiert werden, so

dass auch für diesen Wirkstoff ein potentielles Risiko im Kläranlagenablauf verbleibt. Dennoch

zeigt der nach Gleichung 8 ermittelte prozentuale Quotient der Risikoquotienten eine

Reduktion von über 90 % für fast alle untersuchten Wirkstoffe.


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8.4 Risikoabschätzung für Krankenhaus-Nummer 3

Zusätzlich konnte im Rahmen der Messkampagne eine tagesaktuelle Erhebung des

Verbrauchs von sechs Wirkstoffen durchgeführt werden. Die berechneten Konzentrationen

konnten direkt anhand der tagesaktuellen Verbräuche der Wirkstoffe ermittelt werden. Die

Risikoabschätzung musste jedoch mit zwei unterschiedlichen Abwassermengen durchgeführt

werden, da keine genauen Angaben zu Abwassernetz und Abwasseranfall vorlagen. Eine

Schätzung des Abwasseranteils des beprobten Kanalschachtes beträgt 30 % der gesamten

Abwassermenge des Krankenhauses. In Tabelle 8-8 sind für das untersuchte Krankenhaus

die verabreichten Mengen der Wirkstoffe über den Untersuchungszeitraum von einer

Woche (M), die dazugehörigen Ausscheidungsraten dargestellt. Der Abwasseranfall beträgt

736 m³/Woche. Dementsprechend betragen 30 % dieses Abwasseranfalls 229 m³/Woche.

Tabelle 8-8: Darstellung der untersuchten Wirkstoffe mit ihren Verbrauchsmengen pro

Woche in Gramm und Ausscheidungsraten (ESCHER 2011) für das untersuchte Krankenhaus. Der Abwasseranfall beträgt 736 m³/Woche (30 % = 229 m³/Woche).

Wirkstoff Menge [g/Woche] Ausscheidung [%]

Ciprofloxacin 82 67

Ibuprofen 760 30

Olanzapin 0,28 100

Paracetamol 320 4

Tramadol 21 26

Venlafaxin 3,2 46

In Tabelle 8-9 sind die berechneten Konzentrationen, die gemessenen Konzentrationen und

die Nicht-Effekt-Konzentrationen dargestellt. In Tabelle 8-10 sind die aus den Daten von

Tabelle 8-9 berechneten Risikoquotienten zusammengefasst.


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Tabelle 8-9: PNEC-, MEC- und PEC-Werte von ausgewählten Wirkstoffen für Krankenhaus Nr. 3 mit 30 % und 100 % des Abwasseranfalls.

Wirkstoff PECHWW,30%

[µg/L] PECHWW [µg/L] MECHWW [µg/L] PNEC [µg/L]

Ciprofloxacin 240 72 34 0,036

Ibuprofen 996 299 203 6,6

Olanzapin 1,2 0,4 0,03 14,9

Paracetamol 56 17 185 583

Tramadol 24 7,2 3,6 57

Venlafaxin 6,3 1,9 1,1 35,5

Tabelle 8-10: Darstellung der Risikoquotienten für Krankenhaus Nr. 3.

Wirkstoff RQ (MEC/PNEC) RQ 30% Abwasseranteil

(PEC/PNEC) RQ (PEC/PNEC)

Ciprofloxacin 941 6.664 1.999

Ibuprofen 31 151 45

Olanzapin 0,002 0,08 0,02

Paracetamol 0,32 0,96 0,03

Tramadol 0,064 0,42 0,13

Venlafaxin 0,03 0,18 0,05

Anhand der Ergebnisse aus Tabelle 8-9 ist zu erkennen, dass für einige Substanzen die

berechnete Umweltexposition stark von der tatsächlichen abweicht. Dies wird insbesondere

am Beispiel von Ciprofloxacin deutlich. Der berechnete PEC-Wert für den gesamten

Abwasseranfall beträgt 72 µg/L, für den 30 %igen Anteil 240 µg/L und die gemessene

Konzentration liegt bei 34 µg/L. Die Ergebnisse in Tabelle 8-10 zeigen, dass sich die

Berechnung des Risikoquotienten bei 30 % des Abwasseranteils sehr stark von den anderen

beiden Risikoquotienten unterscheidet. Die Abweichungen können zustande kommen, wenn

die Ausscheidung der erfassten Arzneimittelwirkstoffe über mehrere nicht beprobte

Kanalschächte stattfindet. Weiterhin ist nicht bekannt, ob weitere Fremdwasseranteile, wie

zum Beispiel Regenwasser, in dem beprobten Kanal vorliegen.


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Es sind für die Risikoabschätzung die verabreichten Wirkstoffmengen von sieben Stationen

erfasst worden. Nicht eindeutig bekannt hingegen ist, ob noch weitere Stationen an dem

untersuchten Abwasserkanal angeschlossen sind und damit Abweichungen erklären.

Zusätzlich liegen keine Angaben über die Verwendung von Steckbecken, Urinbeuteln oder

künstlichen Darmausgänge vor. Die Ergebnisse zeigen, dass für die Wirkstoffe Ciprofloxacin

und Ibuprofen anhand der geschätzten, aber auch der tatsächlichen Umweltexposition ein

potentielles Risiko für die aquatische Umwelt vorliegt. Diese ermittelten Ergebnisse decken

sich mit den vorherigen Ergebnissen aus Kapitel 8.3.

8.5 Vergleich der Auswirkung unterschiedlicher PNEC-Werte für

Clarithromycin am Beispiel des Krankenhauses 7

Bei der Risikoabschätzung sind während der Literaturrecherche lückenhafte und sehr

unterschiedliche ökotoxikologische Daten gefunden worden. Für einige Substanzen liegen in

keiner öffentlich zugänglichen Datenbank ökotoxikologische Daten vor. Das ist vor allem bei

Altarzneimitteln der Fall, bei denen noch keine ökotoxikologischen Bewertungen im Rahmen

der Zulassung notwendig waren. Weiterhin sind bei der Literaturrecherche der „predicted no

effect concentrations“ (PNEC) vier sehr unterschiedliche Werte für das Antibiotikum

Clarithromycin gefunden worden. Am Beispiel des Krankenhauses Nr. 7 werden in diesem

Kapitel die Auswirkungen auf die ermittelten Risikoquotienten (PEC/PNEC) von Clarithromycin

durch unterschiedliche PNEC-Werte dargestellt. Die PNEC-Werte werden anhand von

ökotoxikologischen Daten (EC50, IC50, NOEC, etc.) für unterschiedliche trophische Ebenen

unter Einbeziehung eines Sicherheitsfaktors berechnet. Die Berechnung der PNECs ist in

Kapitel 8.1 detailliert beschrieben. Aufgrund der unterschiedlichen vorliegenden

ökotoxikologischen Daten ergeben sich dementsprechend über verschiedene

Sicherheitsfaktoren abweichende PNEC-Werte. Je mehr ökotoxikologische Daten für

verschiedene trophische Ebenen vorliegen, desto geringer wird der Sicherheitsfaktor gewählt.

Des Weiteren sind PNEC-Werte nicht einheitlich geregelt oder in einer zugänglichen

Datenbank hinterlegt. In der folgenden Abbildung (Abbildung 8-3) sind die aus den

verschiedenen PNEC-Werten resultierenden Risikoquotienten dargestellt.


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Abbildung 8-3: Darstellung der Risikoquotienten unter Betrachtung unterschiedlicher PNEC-Werte für Clarithromycin am Beispiel des Krankenhauses 7. Auf der y-Achse sind die berechneten Risikoquotienten logarithmisch dargestellt.

Tabelle 8-11 zeigt, dass bei der Berechnung der Risikoquotienten die Wahl der PNEC-Werte

einen sehr großen Einfluss auf das Ergebnis hat. Je kleiner der PNEC-Wert, desto größer ist

der resultierende Risikoquotient. Der PNEC von 120 µg/L ist von ESCHER veröffentlicht

worden und ergibt in diesem dargestellten Beispiel einen Risikoquotienten von 0,25 (ESCHER

2011). Aus dem sehr niedrigen PNEC mit 0,006 µg/L von HANISCH resultiert hingegen ein

sehr hoher RQ von 4.988 (HANISCH 2004). Der PNEC wurde anhand der Bakterientoxizität

gegenüber Enterococcus faecalis mit einem EC50 Wert von 151 µg/L und einem

Sicherheitsfaktor von 25.000 berechnet (ALEXY 2001). Das Umweltbundesamt (BERGMANN

2011) verwies in der Zusammenstellung der Monitoringdaten auf einen Wert von 0,2 µg/L.

Dieser Wert wurde durch die niedrigste Wirkkonzentration von 2 µg/L (Wachstumshemmung

nach drei Tagen gegenüber der Grünalge Pseudokirchneriella subcapitata) und einem

Sicherheitsfaktor von 10 ermittelt. Laut dem Informationssystem Ökotoxikologie und

Umweltqualitätsziele (ETOX) ergibt sich für Clarithromycin ein PNEC von 0,062 µg/L.

Zwischen den berechneten Risikoquotienten mit den PNEC-Werten von ESCHER und

HANISCH liegt eine Differenz von über 4.900 (ESCHER 2011, HANISCH 2004). Es ist deutlich

zu erkennen, dass nur mit dem PNEC von ESCHER et al., 2011 ein Risikoquotient kleiner 1

abgeschätzt werden kann. Dies zeigt auch, dass die Einschätzung eines Risikos hochgradig


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abhängig von den jeweils zur Verfügung stehenden ökotoxikologischen Daten und deren

Umfang ist und für die Berechnung der PNEC-Werte immer die aktuellsten und

umfangreichsten ökotoxikologischen Datensätze verwendet werden sollten. Im Rahmen

dieses Projektes ist für Clarithromycin der PNEC-Wert des Informationssystems

Ökotoxikologie und Umweltqualitätsziel (ETOX) von 0,062 µg/L verwendet worden.

Tabelle 8-11: Zusammenfassung der PNEC-Werte, die berechneten Risikoquotienten und die dafür benötigten Daten und Literaturstellen.

PNEC

[µg/L]

Niedrigster

Wirkungswert Sicherheitsfaktor Literatur RQ

122 k. A. k. A. ESCHER et al., 2011 0,25

0,2 2 µg/L 10 BERGMANN et al., 2011 150

0,062 3,1 µg/L 50 ETOX (2012) 483

0,006 151 µg/L 25.000 HANISCH et al., 2004 4.988

8.6 Fazit

Als Ergebnis der Risikoabschätzung ist festzuhalten, dass Krankenhausabwässer ein hohes

Risikopotential für die aquatische Umwelt aufweisen. Die Auswertung der untersuchten

Krankenhäuser ergab, dass die aufsummierten Risikoquotienten für jedes Krankenhaus

unterschiedlich sind. Die Ergebnisse der Risikoabschätzung zeigen, dass besonders die

Wirkstoffe Ciprofloxacin, Ceftazidim und Amiodaron einen hohen Anteil an der Gesamtsumme

der RQ haben. Dies liegt an den sehr niedrigen PNEC-Werten für diese Wirkstoffe. Die

Risikoabschätzung ergab weiterhin, dass das Krankenhaus 9 die höchste RQ-Summe mit

16.900 und das Krankenhaus 20 mit 674 die niedrigste aufwies. Dies ist auf die unterschiedlich

verabreichten Arzneimittelmengen und die dazugehörige ökotoxikologische Relevanz der

Wirkstoffe für die aquatische Umwelt zurückzuführen. Auch zeigen die Ergebnisse, dass

Krankenhäuser mit einer hohen Bettenzahl nicht zwangsläufig auch hohe Risikoquotienten

aufweisen.

Bei der gesamten Mess- und Monitoringkampagne an den untersuchten Krankenhäusern ist

zu erkennen, dass die berechneten PEC-Werte mit den gemessenen Konzentrationen im

Krankenhausabwasser, aber auch in dem Fall der zusätzlich betrachteten Kläranlage in ihren

Größenordnungen übereinstimmen. Dabei liegen die abgeschätzten Umweltexpositionen

anhand der PEC-Werte stets über den gemessenen Konzentrationen, also der tatsächlichen

Umweltexposition. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse, dass eine Abwasserbehandlung mit


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Ozon in der Kläranlage effektiv ist und somit eine Reduktion eines Großteils der

Spurenschadstoffe stattfindet. Nicht abschließend hingegen ist die Frage nach entstehenden

Transformationsprodukten geklärt. Dennoch liegen die ermittelten Risikoquotienten für

Diclofenac und Ciprofloxacin auch im Kläranlagenablauf noch über 1. Das deutet darauf hin,

dass die dort verwendete Ozondosis von 8,4 mg O3/L in der Matrix Kläranlagenablauf zu gering

ist, um alle Spurenschadstoffe ausreichend zu eliminieren.

Zudem war bei der Risikoabschätzung festzustellen, dass es keine einheitliche und

zugängliche Datenbank für ökotoxikologische Daten gibt. Die in der Literatur verwendeten

PNEC-Werte sind teilweise für einige Substanzen sehr unterschiedlich. Die Auswirkungen

unterschiedlicher PNEC-Werte bei der Risikoabschätzung zeigt Kapitel 8.5 exemplarisch für

den Wirkstoff Clarithromycin aus der Gruppe der Antibiotika mit entsprechend schwankenden

Risikoquotienten zwischen < 1 und 4.900. Das verdeutlicht die Relevanz und Notwendigkeit

einheitlicher, aktueller und zugänglicher Datenbanken für ökotoxikologische Daten zu

Arzneimittelwirkstoffen. Dies ist bereits ebenfalls von BERGMANN als ein Problempunkt

dargestellt worden (BERGMANN 2011).

Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass unter Beachtung der Datenherkunft und

-qualität die dargestellte Vorgehensweise für eine stoffbezogene orientierende

Risikoabschätzung von Krankenhausabflüssen bis hin zum Kläranlagenablauf geeignet ist und

in dieser Form durchgeführt werden kann.

Zur Darstellung des Risikos für Oberflächengewässer ist in Folgeuntersuchungen der Anteil

des Krankenhausabwassers mit dem dazu gehörenden RQ als auch der RQ des

korrespondierenden Kläranlagenablaufs zu ermitteln. Hierdurch ist die risikobasierte

Entscheidung zur Erweiterung der Abwasserbehandlung vor-Ort oder an Kläranlage möglich.


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9 Frachtabschätzung aus den ermittelten Konzentrationen der 24 h Mischproben

Anhand der in der Mess- und Monitoringstudie ermittelten realen Abwasserkonzentrationen

wurden für die untersuchten Krankenhäuser Frachtabschätzungen durchgeführt. Dazu ist die

Abwassermenge mit einberechnet worden, um Jahresfrachten der 12 Arzneimittelwirkstoffe in

Gramm zu erhalten. Die Frachten sind in folgender Abbildung (Abbildung 9-1) in

logarithmischer Achsenskalierung dargestellt.

Auf der Basis von Ergebnissen der Beprobung von fünf Kläranlagenzuläufen im Rahmen eines

Monitorings (ARGE TP6, Phase I, HERBST 2012, MKULNV 2013) ergeben sich für die oben

aufgeführten Arzneimittel im Zulauf zur Kläranlage die in Abbildung 9-2 in logarithmischer

Achsenskalierung dargestellten Konzentrationen.

Abbildung 9-1: Spannbreiten der Jahresfrachten der untersuchten Arzneimittelwirkstoffe mit Minimalwert, Maximalwert, 25 % Perzentil und 75 % Perzentil (Datengrundlage: Messdaten der Monitoringkampagne).


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Abbildung 9-2: Spannbreiten der Konzentrationen der untersuchten Arzneimittelwirkstoffe im

Zulauf unterschiedlicher Kläranlagen in NRW mit Minimalwert, Maximalwert, 25 % Perzentil und 75 % Perzentil.

Anhand der Jahresfrachten (Abbildung 9-1), die aus dem Krankenhaus eingeleitet werden

[in g/Bett*a] und den Frachten im Zulauf der Kläranlage, die sich aus den in Abbildung 9-2

aufgeführten Konzentrationen und der entsprechenden Jahresabwassermenge ermitteln

lassen, kann eine Abschätzung darüber erfolgen, unter welchen Randbedingungen die Fracht

aus dem Krankenhaus einen bedeutenden Anteil an der Gesamtfracht im Zulauf zur

Kläranlage hat und damit eine dezentrale Abwasserbehandlung sinnvoll sein kann.

Für die Berechnung des Anteils der Krankenhausfracht an der Gesamtfracht im Zulauf zur

Kläranlage werden die folgenden Daten zugrunde gelegt (Tabelle 9-1):

Tabelle 9-1: Datengrundlage zur Frachtberechnung.

Größenklasse KA Anzahl KH* Betten gesamt Jahresabwassermenge KA (NIKLAS-KOM, 2009)

[m³/a]

II + III 3 292 1.660.751

IV 165 37.163 492.445.486

V 242 90.605 1.577.543.834


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In Tabelle 9-2 sind auf Grundlage der Mittelwerte die Frachtanteile ermittelt worden.

Tabelle 9-2: Anteil der Fracht „Krankenhaus“ an der Fracht „Kläranlagenzulauf“ bezogen auf die Kläranlagen in NRW (Grundlage Mittelwerte).

Kläranlagen- größenklasse

GK II + III GK IV GK V

Fracht KH Fracht KA

Anteil ca.

Fracht KH Fracht KA

Anteil ca.

Fracht KH Fracht KA

Anteil ca.

[kg/a] [kg/a] [%] [kg/a] [kg/a] [%] [kg/a] [kg/a] [%]

Iomeprol 117 1,7

Ke

ine

Bila

nzie

run

g a

uf

Ba

sis

de

r

Date

n m

ög

lich

14.899 489

Ke

ine

Bila

nzie

run

g a

uf

Ba

sis

de

r

Date

n m

ög

lich

36.326 1.568

Ke

ine

Bila

nzie

run

g a

uf

Ba

sis

de

r

Date

n m

ög

lich

Amidotrizoesäure 17 6,5 2.108 1.925 5.141 6.169

Paracetamol 8,5 0,3 1.076 81,1 2.624 259

Ibuprofen 3,2 0,1 407 24,5 992 78,4

Ciprofloxacin 1,1 0,1 134 42,0 328 134

Azithromycin 0,6 0,1 82,6 30,1 201 96,5

Diclofenac 0,2 4,3 4,1 22,5 1.281 1,8 54,9 4.105 1,3

Tramadol 0,1 0,6 22 17,0 184 9 41,6 590 7

Sulfamethoxazol 0,1 1,3 10 16,3 383 4 39,7 1.228 3

Venlafaxin 0,1 0,4 26 11,7 104 11 28 336 8

Melperon 0,02 0,2 10 2,8 65,8 4 6,8 210 3

Olanzapin 0,004 0,02 23 0,5 4,9 10 1,2 15,8 8

Es konnte aufgrund der Datenlage nicht für alle untersuchten Substanzen eine Frachtbilanz

erstellt werden (siehe Tabelle 9-2). Die Substanzen, bei denen die ermittelte Fracht im Ablauf

der Krankenhäuser größer ist als die abgeleitete Gesamtfracht im Zulauf zur Kläranlage sind

in der Tabelle kursiv dargestellt.

Es zeigt sich, dass die eingetragene Fracht durch die Krankenhäuser relevanter wird, je kleiner

die Kläranlage ist, in die das Krankenhaus einleitet. In diesem Fall können zwei der drei

Krankenhäuser, die in Kläranlagen der Größenklasse II+III einleiten, als Kliniken mit

Schwerpunkt Psychiatrie identifiziert werden, was auch den relativ großen Anteil der

Medikamente Venlafaxin, Melperon und Olanzapin erklärt.


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Um die Aussagen der Hochrechnung verifizieren zu können, wurden anhand einer

zusätzlichen Beprobung einer kommunalen Kläranlage (KA 2) die Frachtanteile des

Krankenhauses an der Gesamtfracht im Kläranlagenzulauf errechnet. Dazu sind nicht nur die

Abwassermengen des Krankenhauses, sondern auch die Zulaufmenge der kommunalen

Kläranlage mit einbezogen worden. In folgender Tabelle 9-3 sind die Frachtmittelwerte für das

Krankenhaus und den Kläranlagenzulauf dargestellt. Der prozentuale Krankenhausanteil ist

dabei in der letzten Spalte aufgelistet.

Aus den Daten der Tabelle 9-3 wird der Anteil des Krankenhauses in der Kläranlage über den

Abwasseranfall und über die Frachten bestimmt und verglichen. In dieser Messkampagne

werden nur die Eintragspfade berücksichtigt, bei denen Arzneimittel über das Abwassernetz

in die Kläranlage gelangen. Das Krankenhaus hat einen Abwasseranteil an der Kläranlage von

0,2 %. Das bedeutet, dass 0,2 % des anfallenden Abwassers im Zulauf der Kläranlage von

dem Krankenhaus stammt. Dieser geringe Anteil kommt daher, dass die Kläranlage (G IV) in

einem dicht besiedeltem Ortsteil ansässig ist und viele Einwohner über private Haushalte

zusätzlich in diese Kläranlage einleiten. Neben dem beprobten Krankenhaus leiten zwei

weitere Krankenhäuser in diese Kläranlage ein. In Tabelle 9-3 sind die berechneten Fracht-

Anteile des Krankenhauses zur Kläranlage zusammengefasst.


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Tabelle 9-3: Zusammenfassung der Frachtmittelwerte des Krankenhauses und des dazugehörigen Kläranlagenzulaufs. sowie die berechneten prozentualen Frachtanteile des Krankenhauses an der Kläranlage. KH= Krankenhaus, KA 2Zu= Kläranlagenzulauf.

Wirkstoff Frachtmittelwerte [g/Tag]

Frachtanteil % KH KA 2Zu

Amidotrizoesäure 5,0 487 1,0

Azithromycin 2,0 16 13

Ciprofloxacin 0,53 53 1,0

Clarithromycin 2,2 12 18

Diclofenac 0,16 143 0,11

Ibuprofen 3,3 1235 0,27

Iomeprol 224 420 53

Melperon 0,051 1754 0,0029

Olanzapin 0,003 244 0,0014

Paracetamol 3,1 1162 0,27

Tramadol 0,43 6 7,1

Venlafaxin 0,21 26 0,80

Die Ergebnisse der Messungen an Stichproben deuten darauf hin, dass besonders die

Antibiotika (blau hinterlegte Zeilen) Azithromycin und Clarithromycin vermehrt aus diesem

Krankenhaus stammen. Die Anteile für diese Substanzen liegen bei 13 bzw. 18 % der

Gesamtfracht dieser beiden Arzneimittelwirkstoffe am Kläranlagenzulauf. Auch aus aktueller

Literatur (PILLS, 2012) geht hervor, dass zwischen 12 und 60 % der Frachten des

Antibiotikums Clarithriomycin direkt aus Krankenhäusern stammen. Die Frachtanteile für

Ciprofloxacin, Diclofenac, Ibuprofen und Paracetamol des Krankenhauses an der

Gesamtfracht sind den Erwartungen entsprechend gering. Als Hauptemissionsquelle für diese

Substanzen gelten Haushalte. Die Auswertung der untersuchten Röntgenkontrastmittel (grün

hinterlegte Zeilen) zeigt, dass über 50 % der Fracht von Iomeprol aus diesem Krankenhaus

stammt. Amidotrizoesäure wird jedoch in diesem Krankenhaus nicht häufig verabreicht.


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10 Korrelation der Ergebnisse und Kostenvergleichs-rechnung

10.1 Kostenbewertung und Diskussion von Nutzenpotenzialen

organisatorischer Maßnahmen in Krankenhäusern

Anders als in anderen Bereichen können Kosten für organisatorische Maßnahmen zur

Verminderung des Arzneimitteleintrags in die Umwelt nur abgeschätzt werden. Bislang wurden

in wissenschaftlichen Veröffentlichungen keine bzw. nur sehr wenige Angaben zu den Kosten

gemacht. Eine Kosten-Nutzen-Bewertung kann somit nur in sehr wenigen Fällen mit konkreten

Zahlen belegt werden.

10.1.1 Arzneimittelentwicklung

Die Kosten für die Entwicklung eines neuen Arzneimittels betragen zwischen 500 Millionen

und 2 Milliarden US $ (ADAMS 2006). Ein Nutzen als Kostenfaktor kann diesen

Entwicklungskosten jedoch nicht gegenüber gestellt werden. Die Entwicklung biologisch

abbaubarer Arzneimittel hat aber gewässerrelevante Nutzen, der sich zum Beispiel in einem

guten chemischen und biologischen Zustand der Oberflächengewässer, wie sie die WRRL

anstrebt, oder im Artenreichtum widerspiegelt (sofern die Arzneimittelwirkstoffe einen

negativen Einfluss auf das Artenspektrum haben).

10.1.2 Umgang mit Arzneimitteln

Einsparbare Kosten im Handlungsfeld „Umgang mit Arzneimitteln“ sind in Krankenhäusern

besonders durch die Reduktion von Medikamentenabfällen gegeben.

Senkung des Arzneimittelverbrauchs

Eine generelle Senkung des Arzneimittelverbrauchs kann nur durch entsprechende

Schulungen der Ärzte gewährleistet werden. Auch in diesem Handlungsfeld sind exakte

Kostenangaben nicht möglich. Eine Aufnahme des Themas verbesserte Verschreibungspraxis

in die Ausbildung von Ärzten, Apothekern und weiterem medizinischen Personal ist zeit- und

kostenintensiv, der Nutzen kann jedoch auch in diesem Fall nicht direkt den eingesparten

Kosten gegenübergestellt werden. Er resultiert aus weniger verschriebenen Arzneimitteln, also

aus der Kostenersparnis der Krankenkassen. Zum Vergleich herangezogen werden müssen

jedoch Kosten wie zum Beispiel Ausbildungskosten oder die Kosten nicht medikamentöser

Therapien.


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Verminderung von Medikamentenabfällen

Die Verminderung von Medikamentenabfällen ist in Krankenhäusern durch die Einführung von

variablen Packungsgrößen bereits oftmals umgesetzt. Auch eine Rückführung der

Altmedikamente und die einheitliche Entsorgung über die Apotheke können ihren Teil zur

Gewässerentlastung beitragen. Die Kosten dieser Maßnahmen sind relativ gering, da durch

die Einführung der Vorratshaltung auf den Stationen kaum Altmedikamente anfallen.

10.1.3 Emissionsmanagement in der Siedlungswasserwirtschaft

Im Handlungsfeld „Emissionsmanagement in der Siedlungswasserwirtschaft“ werden und

wurden viele Wassereinsparmaßnahmen umgesetzt. Die Mehrkosten für Durchflussregler,

Perlatoren und Wassersparspülungen belaufen sich auf ca. 20,- € pro Badezimmer mit

Handwaschbecken, Toilette und Dusche. Sind in einem Krankenhaus ca. 200 Bäder mit diesen

Armaturen auszurüsten, würden Kosten von ca. 4.000,- € entstehen. Der Wasserverbrauch

kann dadurch um bis zu 20 % reduziert werden, was bei einem durchschnittlichen

Krankenhaus mit 400 Betten (Abwasseranfall pro Bett und Tag von 296 L) zu einer Einsparung

von ca. 80 L pro Bett und Tag (ca. 11.680 m³/a) führen würde. Diese Einsparung reduziert

sowohl die Kosten für Frischwasser, als auch die Abwassergebühren, da diese üblicherweise

anhand des Frischwassermaßstabs erhoben werden. Bei einem durchschnittlichen

Wasserpreis von 2,53 € pro m³ Frischwasser würden diese Wassersparmaßnahmen zu einer

Einsparung von ca. 29.550,- € im Jahr führen.

10.2 Kostenbewertung und Diskussion von Nutzenpotenzialen

technischer Maßnahmen in Krankenhäusern

10.2.1 Vorbemerkungen

Aufgrund der Vielzahl der verschiedenen Arzneimittel, die in den Kliniken verabreicht werden

und der unterschiedlichen Wirkungsweise der einzelnen möglichen technischen Maßnahmen,

stellte die ursprünglich vorgesehene Kosten/Nutzen-Analyse keine zielführende Methodik zur

Bewertung der untersuchten Verfahren dar. Die im Folgenden beschriebenen

Eliminationsverfahren werden daher auf Basis der verfahrensinhärenten Charakteristika,

unabhängig von den zu eliminierenden Komponenten betrachtet. Besonderes Augenmerk

wurde hierbei auf die praktische Umsetzbarkeit gelegt. Eine Betrachtung des qualitativen

Nutzens (wie z. B. die Desinfektion des Abwassers oder die Verhinderung der Verbreitung von

Antibiotikaresistenzen) fließt mit ein in die Typisierung der Kliniken, die in Kapitel 6.4

durchgeführt wurde.


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10.2.2 Definition von Modellkrankenhäusern

Zum besseren Vergleich der unterschiedlichen Behandlungstechnologien werden die

entsprechenden (der Literatur entnommenen) Kosten für die vier verschiedenen Modell-

krankenhäuser ausgerechnet und dargestellt (vgl. Kapitel 2.3.1 und Kapitel 5).

Als Berechnungsgrundlage wird die in Kapitel 2.3.1 erstellte Tabelle 2-3 herangezogen und

um die Spalte „Patienten pro Jahr“ ergänzt (Tabelle 10-1):

Tabelle 10-1: Berechnungsgrundlage für die Bewertung.

Krankenhaus-

Größenklasse Betten Modellkrankenhaus Abwassermenge

Patienten

pro Jahr

G I > 600 „groß“, (763 Betten) 110.000 m3/a 28.500

G II 301 - 600 „mittel 1“, (363 Betten) 45.400 m3/a 13.000

G III 101 - 300 „mittel 2“, (178 Betten) 15.400 m3/a 5.800

G IV < 101 „klein“, (80 Betten) 9.000 m3/a 2.000

Die Patientenzahlen werden anhand der in Abbildung 10-1 dargestellten Grafiken ermittelt.

Berücksichtigt wurden hierbei nur die Krankenhäuser, die im Rahmen der durchgeführten

Befragung vollstationäre Fallzahlen (Patientenzahl pro Jahr) angegeben haben.

Abbildung 10-1: Patientenzahlen pro Jahr in Abhängigkeit der Bettenzahl.


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Für den Vergleich der unterschiedlichen Maßnahmen (lokale Maßnahmen, Teilstrom- bzw.

Vollstrombehandlung des Krankenhausabwassers sowie Ableitung zur Kläranlage) wurden die

im Folgenden aufgeführten Kosten zugrunde gelegt.

10.2.3 Urinsammlung

Die Kosten für die Urinsammlung im Krankenhaus sind in Tabelle 10-2 aufgeführt. Dabei

wurde die Entsorgung der Urinfraktion im Rahmen des Zeitaufwandes berücksichtigt.

Ausgehend von der mittleren Patientenmenge pro Jahr für die drei Modellkrankenhäuser

(„groß“ mit ca. 28.500 Patienten pro Jahr, „mittel 1“ mit ca. 13.000 Patienten pro Jahr, „mittel 2“

mit ca. 5.800 Patienten pro Jahr, „klein“ mit ca. 2.000 Patienten pro Jahr) können die Kosten

für die Urinsammlung berechnet werden, die den Krankenhäusern pro Jahr entstehen würden.

Tabelle 10-2: Kostenschätzung für eine zukünftige Anwendung der Urinsammlung, nach

(SCHUSTER 2006).

Kosten

Material (Behälter, Infoblätter, Gel) 1,90 €/Patient

Restabfallentsorgung 0,21 €/Patient

Zeitaufwand Arzt (1 min/Patient) 0,65 €/Patient

Zeitaufwand Pflegekräfte (14 min/Patient) 6,44 €/Patient

Zeitaufwand Radiologie (1 min/Patient) 0,46 €/Patient

Zeitaufwand Entsorgungsdienst (5 min/Woche und 5 Patienten pro Woche = 1 min/Patient) 0,37 €/Patient

Die Kosten für die Urinsammlung können somit auf 10 €/Patient geschätzt werden.

10.2.4 Verbrennungstoilette

Für die Anschaffung und die Wartung einer Verbrennungstoilette, die von vier Personen

genutzt wird, wird eine Summe von etwa 3.148 $ pro Jahr veranschlagt (EPA 1999). Mit einem

Umrechnungsfaktor von 0,771 €/$ und der Berücksichtigung einer Inflationsrate von 2% über

12 Jahre ergibt sich daraus eine Summe von 3.074 €/a (2,11 €/Patient). Die Betriebskosten

werden mit 0,4 - 2,0 kWh pro Anwendung angegeben (FOGAS, 2012, FRITIDSTOA 2012).

Ausgehend von einem mittleren Stromverbrauch von 1 kWh pro Anwendung, vier

Toilettengängen pro Tag und einem Strompreis von 0,1 €/kWh fallen somit zusätzlich zu den

Anschaffungskosten Betriebskosten in der Höhe von 0,40 € pro Patient an.


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Ausgehend von der mittleren Patientenmenge pro Jahr für die vier Modellkrankenhäuser

können so die Kosten berechnet werden, die den Krankenhäusern pro Jahr entstehen würden.

Auf den einzelnen Patienten bezogen ergeben sich Kosten von 2,50 €/Patient.

10.2.5 Separationstoilette

Auf Grundlage der Kostenermittlung von PINEAU (2005) für den Bau und Betrieb von

Separationstoiletten und der mittleren Patientenmenge pro Jahr für die vier

Modellkrankenhäuser ergeben sich hier Kosten von 25 €/Patient. In diesen Kosten sind

Investitionsanteile, Sachkosten für Wartung und externe Entsorgung, Personalkosten für

Aufklärung, Reinigung und Transport sowie Erlöse aufgrund geringeren Wasserverbrauchs

enthalten.

10.2.6 Vakuumtoilette

Da keine Daten zur Verwendung von Vakuumtoiletten in Krankenhäusern zur Berichtsstellung

zur Verfügung standen, wurden Daten aus dem Abschlussbericht des EU-Projektes Sanitation

Concepts for Separate Treatment of Urine, Faeces and Greywater (SCST) der Kalkulation zu

Grunde gelegt (OLDENBURG 2007). In der Kostenabschätzung wurden die Investitionskosten

für die Vakuumtoiletten inkl. Hausanschluss und Kanalnetz sowie die Investitionskosten für die

Vakuumstationen berücksichtigt. Die Wartung und der Betrieb der Vakuumstationen sind in

den Betriebskosten enthalten. Weiterhin wurde mit einem Verhältnis von 0,58 Toiletten pro

Patient gerechnet. Kosten für die Entsorgung bzw. Aufbereitung der konzentrierten

Schwarzwasserströme sind bei dieser Kostenermittlung nicht enthalten. Ausgehend von der

mittleren Patientenmenge pro Jahr für die vier Modellkrankenhäuser ergeben sich so für den

Bau und Betrieb von Vakuumtoiletten für die Krankenhäuser Kosten von 69 €/Patient.


Seite 141 / 207

10.2.7 Aufkonzentrierung von Urinfraktionen

In der Literatur sind durch PRONK (2006) Kosten für unterschiedliche Technologien zur

Aufkonzentrierung von Urinfraktionen angegeben. Auf Grundlage einer durchschnittlichen

Urinabgabe von 1,5 Liter pro Patient und Tag und der mittleren Patientenmenge pro Jahr für

die vier Modellkrankenhäuser ergeben sich die folgenden Kosten:

Eindampfen: 0,2 €/Patient

Elektrodialyse: 0,05 €/Patient

Nanofiltration: 0,01 €/Patient

Die Entsorgung der Reststoffe, Wartung und Personalkosten sind in diesen Kosten nicht

berücksichtigt.

10.2.8 Teilstrombehandlung mittels Ozon

Die Teilstrombehandlung von Krankenhausabwasser mittels Ozon, z. B. von einer

spezifischen Station, wurde noch nicht großtechnisch durchgeführt, daher können die Kosten

nur abgeschätzt werden. Die Kosten für die Abwasserbehandlung von 5 m3/d bzw. 1.825 m3/a

(entspricht einem Krankenhaus mit 37 Betten) können mit Hilfe der Ergebnisse von IUTA und

Fraunhofer UMSICHT (SAYDER 2008) extrapoliert werden. Hier wurde Abwasser behandelt,

das mit einer Mischung aus sieben verschiedenen Zytostatika und sechs verschiedenen

Antibiotika dotiert wurde. Basierend auf der dafür erstellten Kostenberechnung ergeben sich

Kosten von 4,12 €/m3 für ein Krankenhaus mit 37 Betten. Ausgehend von diesem Wert wurden

mit Hilfe der Kostenfunktion von MAUER (MAUER 2011) die Kosten für die vier

Modellkrankenhäuser wie in Abb. 10-2 dargestellt extrapoliert.


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Abbildung 10-2: Extrapolation der Kosten der Teilstrombehandlung von Kranken-

hausabwasser mit Ozon.

Die Berechnungen zur Teilstrombehandlung mit Ozon beziehen sich immer nur auf einen Teil

der Betten und des Abwassers. Bei den Modellkrankenhäusern „mittel1“, „mittel2“ und „klein“

wurde von einem Drittel der Gesamtabwassermenge, bei dem Modellkrankenhaus „groß“ von

der Abwassermenge einer Schwerpunktstation mit 100 Betten ausgegangen. Die

entsprechenden Bezugswerte sind in Tabelle 10-3 dargestellt.

Tabelle 10-3: Berechnungsgrundlagen für die Teilstrombehandlung mit Ozon.

Modellkrankenhäuser „groß“ „mittel1“ „mittel2“ „klein“

Teilstrombehandlung Abwasser [m3/a] 12.500 15.100 5.100 3.000

durchschnittliche Bettenzahl 100 176 57 44


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So ergeben sich die folgenden Kosten: „mittel 1“: 2,30 €/m³, „mittel 2“: 3,50€/m³, „klein“:

3,90 €/m³. Unter der Annahme, dass im Modellkrankenhaus „groß“ eine Station aus etwa 100

Betten besteht, ergeben sich eine Abwassermenge von 12.500 m3/a und extrapolierte Kosten

von 2,80 €/m³.

10.2.9 Teilstrombehandlung mittels Umkehrosmose

Bei der Teilstrombehandlung von Abwasser aus z. B. einer Station mittels Umkehrosmose

entstehen spezifische Kosten von etwa 0,70 €/m³ (IVASHECHKIN 2006). Bei der Auslegung

der RO-Stufe geht IVASHECHKIN davon aus, dass die eingesetzten Wickelmodule eine

Permeabilität von höchstens 20 L/(m²∗h) bei 10 °C haben. In der Kostenabschätzung enthalten

sind die Kosten für Grobstofffilterkartuschen, Membranreinigungssysteme und

Chemikaliendosierstationen Bei der Ermittlung von Betriebskosten ist IVASHECHKIN davon

ausgegangen, dass die jährlichen Instandhaltungskosten 1 % der Investitionskosten betragen.

Die Chemikalienkosten sind mit 0,017 € und die Personalkosten mit 0,04 € pro Kubikmeter

Permeat abgeschätzt worden. Bei den vorgestellten Ermittlungen wurden die Kosten der

Konzentratentsorgung von den Autoren nicht berücksichtigt. Basierend auf der Annahme, dass

die Teilströme der Stationen etwa ein Drittel des Gesamtabwassers ausmachen und dass im

Modellkrankenhaus „groß“ das Abwasser einer Schwerpunktstation mit 100 Betten gereinigt

wird, werden die in Tabelle 10-3 dargestellten Abwassermengen für die Berechnung der

Kosten verwendet.

10.2.10 Vollstrombehandlung von Krankenhausabwasser

Für die Kostenabschätzung von Vollstrombehandlungen von Krankenhausabwässern in

dezentralen Anlagen liegen Investitions- und Betriebskosten bereits realisierter Anlagen in

Deutschland, der Schweiz und den Niederlanden vor. Für die Ermittlung von Kostenfunktionen,

die es den Krankenhausbetreibern ermöglichen, Investitionskosten, Betriebskosten und

Jahreskosten für eine Vollstrombehandlung abschätzen zu können, ist es erforderlich, die

Kosten in einem ersten Schritt zu normieren.


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10.2.11 Festlegung von Kostenarten, spezifische Kosten und Annahmen

zur Kostenberechnung

Grundlage der Kostenvergleichsrechnung sind die Leitlinien zur Durchführung dynamischer

Kostenvergleichsrechnungen (KVR-Leitlinien) der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA

2005).

Die Investitionskosten sind die zur Erstellung, zum Erwerb oder zur Erneuerung von Anlagen

erforderlichen einmalig aufzuwendenden Kosten. Diese setzen sich zusammen aus:

Kosten der Bautechnik,

Kosten der Maschinentechnik,

Kosten der Elektrotechnik und

Nebenkosten (Honorare, Gutachten, Unvorhergesehenes, Sonstiges)

Zur Ermittlung der Betriebskosten wurden berücksichtigt:

elektrische Energie,

Personalkosten,

Instandhaltung und

Betriebsmitteleinsatz

Für Anlagen, bei denen die Einzelkosten nicht vorlagen, wurden die Gesamtbetriebskosten

entsprechend anderer realisierter Anlagen prozentual auf die Einzelbetriebskosten verteilt. Es

werden ausschließlich Nettokostenbetrachtet. Die Mehrwertsteuer wurde dabei mit 19 %

berücksichtigt.

Zur Durchführung dynamischer Kostenvergleichsrechnungen auf Basis der KVR-Leitlinien

(LAWA 2005) wurde die Annuitätenmethode angewendet. Dabei wird der Kapitalwert einer

Investition auf die Nutzungsdauern verteilt, und somit in sogenannte Annuitäten umgewandelt.

Der Annuitätenfaktor wird auch Kapitalwiedergewinnungsfaktor genannt. Für die Berechnung

der Jahreskosten wurde auf Basis der KVR-Leitlinien folgende nominalen und realen

Preissteigerungsraten ermittelt sowie unterschiedliche Betrachtungszeiträume heran gezogen

(siehe Tabelle 10-4).


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Tabelle 10-4: Nutzungszeitraum und Preissteigerung für die Kostenvergleichsrechnung.

Nutzungszeitraum

Bautechnik 30 a

Maschinentechnik 15 a

Elektrotechnik 10 a

Jährliche Preissteigerungsrate real 2010 - 2040

Personal 0,5 %

Energie/Strom 3,0 %

Betriebsmittel 1,0 %

Bautechnik 0,5 %

Maschinentechnik 0,3 %

E-Technik 0 %

Zinssatz 3,0 %

Zur Ermittlung der Jahreskosten wurden die Kapital- und Betriebskosten aufsummiert. Die

Preissteigerungsraten für die Betriebskosten sowie für die Bautechnik, die E-Technik und die

Maschinentechnik wurden für den Zeitraum von 1998 bis 2011 ermittelt (Statistisches

Bundesamt 2012). Als Basis wurde der Verbraucherpreisindex (VPI) für die Jahre 1998 bis

2011 heran gezogen. Preissteigerungen für die Betriebskosten wurden nicht berücksichtigt,

da diese aufgrund der Datenlage nicht in Abhängigkeit von Durchsatzgrößen nachvollziehbar

ermittelt werden konnten.

Die Berechnung der realen Preisänderungsraten erfolgt in Anlehnung an die Vorgaben der

LAWA, so dass in der dynamischen Kostenberechnung nominale Größen anhand der

Inflationsrate in reale Größen überführt werden müssen. Die reale Preisänderungsrate wurde

wie folgt berechnet:

𝒓(𝒓𝒆𝒂𝒍) =(𝟏+𝒓(𝒏𝒐𝒎))

(𝟏+𝒓(𝑽𝑷𝑰)− 𝟏 Gl. 8

r(nom) = nominale Preisänderung

r(VPI) = Rate der Geldwertänderung (Verbraucherpreisindex)

Um die jährlichen Schwankungen zu glätten, wurde der Durchschnittswert der letzten 13 Jahre

genommen. Bei der Berechnung der realen Preisänderung wurde eine mittlere Inflationsrate

von ca. 1,5 % ermittelt.


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10.2.12 Kosten bereits realisierter Anlagen in Krankenhäusern zur

Spurenstoffelimination (Vollstrombehandlung)

In Tabelle 10-5 sind die wesentlichen Daten der realisierten dezentralen Anlagen zur

Vollstrombehandlung in Deutschland, der Schweiz und der Niederlande zusammengefasst.

Tabelle 10-5: Technische Daten der Anlagen zur Spurenstoffelimination (Vollstrombehand-lung).

Deutschland Schweiz Niederlande

K

reis

kra

nken

hau

s

Wald

brö

l

Mari

en

ho

sp

ital

Gels

en

kir

ch

en

Kan

ton

ssp

ital

Lie

seta

l

Kan

ton

sp

ital

Win

tert

uh

r

Zw

olle

Rein

ier

de G

raaf

Klin

ik

Technologie MBR+O3 MBR + O3+PAK

O3+PAK MBR+O3+PAK

MBR+GAK+UV+

H2O2 oder O3

Pharma-filter

(MBR + O3 + PAK +

Fermenter)

Auslegung Stufe [m³/a] 40.000 73.000 60.161 137.200 87.600 60.000

Q [m³/h] 5 8 7 16 10 7

Bettenzahl 340 580 399 548 1.076 881

Fallzahl (FZ) 13.504 25.921 15.000 24.479 40.000 28.250

Spez. Wasserverbrauch [l/(Bett*d)]

322 345 413 686 223 187

Aus Literaturdaten und der anschließenden Normierung konnten für die Anlagen die in Tabelle

10-6 aufgeführten Kosten ermittelt werden.


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Tabelle 10-6: Investitions-, Betriebs-, Kapital- und Jahreskosten vorhandener Anlagen zur Spurenstoffelimination in Krankenhäusern.

Deutschland Schweiz Niederlande

Kre

isk

ran

ke

nh

au

s

Wa

ldb

röl

Ma

rie

nh

os

pit

al

Ge

lse

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irch

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l

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Ka

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al

Win

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MB

R+

O3

MB

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PA

K

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PA

K

MB

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O3

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MB

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U

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H2O

2 o

de

r

O3

Ph

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afilte

r

(MB

R +

O3 +

PA

K +

Fe

rmen

ter)

Investitionskosten (netto) [€] [€] [€] [€] [€] [€]

Bautechnik 380.667 513.161 740.565 411.425 480.000 610.661

Maschinentechnik 792.214 1.012.669 1.461.428 811.904 900.000 1.205.077

Elektrotechnik 225.494 312.731 451.316 250.731 300.000 372.150

Nebenkosten 233.919 262.279 378.507 210.282 200.000 312.112

Gesamtkosten 1.632.294 2.100.840 3.031.816 1.684.342 1.880.000 2.500.000

Kapitalkosten (netto) für die Abwasserbehandlung

[€/a] [€/a] [€/a] [€/a] [€/a] [€/a]

Bautechnik 19.421 26.181 37.783 20.991 24.489 31.155

Maschinentechnik 67.351 86.093 124.245 69.025 76.515 102.451

Elektrotechnik 26.435 36.662 52.908 29.393 35.169 43.627

Nebenkosten 11.934 13.381 19.311 10.728 10.204 15.924

Gesamtkosten 125.142 162.317 234.247 130.137 146.377 193.158

Betriebskosten (netto) [€/a] [€/a] [€/a] [€/a] [€/a] [€/a]

Elektrische Energie 2.773 17.191 63.000 44.100 61.320 26.113

Betriebsmittelkosten 27.227 39.124 143.378 100.364 50.730 59.428

Instandhaltung 4.454 10.328 37.848 26.494 25.000 15.688

Personalkosten 2.622 7.322 26.834 18.784 20.000 11.122

FHM Fällmittel 188 690 483 400 286

Gesamtkosten 37.076 74.059 271.405 189.983 157.450 112.493

Jahreskosten [€/a] 162.217 236.376 505.652 320.121 303.827 305.650

Spez. Jahreskosten je m³ behandeltes Abwasser

[€/m³*a] 4,06 3,24 8,40 2,33 3,47 5,09

Spez. Jahreskosten je Bett

[€/Bett*a] 477,11 407,55 1.267,30 584,16 282,37 346,94

Spez. Jahreskosten je

Fallzahl [€/Fallzahl*a] 12,01 9,12 33,71 20,66 7,60 10,82


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10.2.13 Erstellung von Kostenfunktionen

Die Erstellung von Kostenfunktionen für die unterschiedlichen Technologien ist auf Basis

dieser geringen Datengrundlage und insbesondere aufgrund der Spreizung der Kosten nur

eingeschränkt möglich. Es muss berücksichtigt werden, dass es sich bei den Anlagen im

Wesentlichen um Pilotanlagen handelt, die Gegenstand von Forschungsvorhaben sind bzw.

waren und dementsprechend ausgelegt wurden. In Tabelle 10-7 sind beispielhaft für das

Krankenhaus Marienhospital in Gelsenkirchen, das Kantonspital Wintertuhr und die Reinier de

Graaf Klinik, die für ihre Vollstrombehandlung die Technologie „MBR + O3 + PAK“ einsetzen,

die Schwankungen in den spezifischen Jahreskosten aufgeführt.

Tabelle 10-7: Schwankungen der spezifischen Jahreskosten bei der Technologie „MBR +

O3 + PAK“.

Technologie MBR + O3 + PAK

Jahreskosten [€/a] 236.376 - 320.121 Faktor ca. 1,4

Spez. Jahreskosten je m³

behandeltes Abwasser [€/m³*a] 2,33 - 5,09 Faktor ca. 2,2

Spez. Jahreskosten je Bett [€/Bett*a] 346,94 - 584,16 Faktor ca. 1,7

Spez. Jahreskosten je

Fallzahl

[€/Fallzahl*a] 9,12 - 20,66 Faktor ca. 2,3

Für die Technologie „MBR + O3 + PAK“ auf Basis der Kostenangaben der Krankenhäuser

Marienhospital Gelsenkirchen, Kantonspital Wintertuhr und Reinier de Graaf Klinik kann über

funktionale Zusammenhänge eine Kostenfunktion über die Investitions- und Kapitalkosten

erstellt werden. Bezugsgröße ist jeweils die Bettenzahl des Krankenhauses (Abbildung 10-3

und Abbildung 10-4). Eine Kostenfunktion für die Betriebskosten mit Bezug zur Bettenzahl

lässt sich auf Basis der vorhandenen Daten nur sehr ungenau ableiten. Für diese drei

betrachteten Anlagen zur Spurenstoffelimination lagen nur die Gesamtbetriebskosten der

Anlage im Kantonspital Wintertuhr vor. Hier wurden die Gesamtbetriebskosten prozentual auf

die Einzelkosten aufgeteilt. Die Betriebskosten der Anlagen im Marienhospital Gelsenkirchen

und der Reinier de Graaf Klinik wurden dahingehend abgeschätzt. Aufgrund der geringen

Datenlage und der erforderlichen Annahme von Kosten sind die Kostenfunktionen nur zur

groben Abschätzung geeignet (Abbildung 10-5).


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Abbildung 10-3: Kostenfunktion für die Investitionskosten [€] (Vollstrombehandlung).

Abbildung 10-4: Kostenfunktion für die Kapitalkosten [€/a] (Vollstrombehandlung).


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Abbildung 10-5: Kostenfunktion für die spezifischen Betriebskosten [€/(a)] (Vollstrom-behandlung).


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Für die Modellkrankenhäuser ergeben sich die in Tabelle 10-8 dargestellten Investitions-,

Betriebs- und Jahreskosten.

Tabelle 10-8: Investitions-, Betriebs-, Kapital- und sich ergebene Jahreskosten für die Modellkrankenhäuser ausgehend von einer Vollstrombehandlung mit MBR, Aktivkohle und Ozonung (Kosten gerundet).

Krankenhaus-

größenklassen Betten

Modell-

krankenhaus

Investitions-

kosten

[€]

Betrieb

s-

kosten

[€/a]

Kapital-

kosten

[€/a]

Jahres-

kosten

[€/a]

G I > 600 „groß“, 763 Betten,

110.000 m³/a

28.000 Patienten/a

2.295.000 151.000 177.000 328.000

G II 301 -

600

„mittel 1“, 363

Betten,

45.400 m³/a

13.000 Patienten/a

1.389.000 69.000 107.000 176.000

G III 101 -

300

„mittel 2“, 178

Betten,

15.400 m³/a

5.800 Patienten/a

858.000 31.000 66.000 97.000

G IV < 101 „klein“, 80 Betten,

9.000 m³/a

2.000 Patienten/a

499.000 23.000 39.000 62.000


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10.2.14 Übersicht der Kosten der technischen Maßnahmen im

Krankenhaus

In Tabelle 10-9 sind die spezifischen Kosten der zuvor vorgestellten Maßnahmen

gegenübergestellt. Es zeigen sich, wie zu erwarten, deutliche Spreizungen. Die separate

Urinsammlung und ggf. anschließende Behandlung ebenso wie der Einbau von Separations-

und Vakuumtoiletten, führt nur zu einer Teilerfassung des Schmutzwassers eines

Krankenhauses. Hier können effektiv stark belastete Teilströme des Schmutzwassers

behandelt werden. Die Ausrüstung mit neuen Toilettensystemen erfordert jedoch zusätzlich

eine Behandlung der so konzentrierten Schmutzwasserteilströme, die in den Kosten der

„Separations-/Vakuumtoilette“ der Tabelle 10-9 nicht enthalten sind. Dem gegenüber steht die

„Vollstrombehandlung“ des Krankenhausschmutzwassers. Diese Anlagen sind bereits in

großtechnischen Pilotanlagen erprobt und erfassen einen noch größeren Frachteintrag.

Tabelle 10-9: Berechnete Kosten pro Jahr, die für die unterschiedlichen Behandlungs-möglichkeiten anfallen.

EK: Entsorgungs- bzw. Aufbereitungskostenanteil für Teilströme, Konzentrate oder Sammelströme

Modellkrankenhaus „groß“ (G I)

„mittel 1“ (G II)

„mittel 2“ (G III)

„klein“ (G IV)

Kostenbasis

Abwasser [m3/a] 110.000 45.400 15.400 9.000 -

Patienten pro Jahr 28.500 13.000 5.800 2.000 -

Kosten [€/a]

Kosten [€/a]

Kosten [€/a]

Kosten [€/a]

Urinsammlung und Eindampfung

290.700 132.600 59.200 20.400 ohne EK

Urinsammlung und Elektrodialyse

286.400 130.700 58.300 20.100 ohne EK

Urinsammlung und Nanofiltration

285.300 130.100 58.100 20.000 ohne EK

Urinsammlung 285.000 130.000 58.000 20.000 ohne EK

Separationstoilette 712.500 325.000 145.000 50.000 inkl. EK

Vakuumtoilette 1.966.500 897.000 400.200 138.000 ohne EK

Teilstrombehandlung aus einer Station (AOP/O3)

35.400 34.500 18.000 11.600 ohne EK

Teilstrombehandlung aus einer Station (UO)

8.800 10.600 3.600 2.100 ohne EK

Vollstrombehandlung (MBR+O3+PAK)

328.000 176.000 97.000 62.000 ohne EK


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10.3 Darstellung von Kostenfunktionen zur Abschätzung der

Behandlungskosten von Spurenstoffen bei kommunalen

Kläranlagen

Auf Basis der in Kapitel 10.2.11 beschriebenen Randbedingungen wurden Investitions-,

Betriebs- und Jahreskosten ermittelt. Aus den Jahreskosten werden zur Vergleichbarkeit der

Verfahren spezifische Jahreskosten je m³ behandeltes Abwasser berechnet:

Grundlage für diese Berechnung war die NIKLAS-Datenbank (NIKLAS-Kom 2009), aus der

die Werte für die Abwassermenge und die Einwohner entnommen wurde.

Ausgehend von den Forschungsergebnissen von TÜRK (2013) können für eine

Abwasserozonierung oder eine Aktivkohlebehandlung nach dem Beispiel der Kläranlage

Steinhäule Ulm folgende Kostenfunktionen angesetzt werden (Tabelle 10-10):

Tabelle 10-10: Kostenfunktionen für Gesamtinvestitionskosten, Gesamtbetriebskosten und Jahreskosten für Aktivkohle-Behandlung und Ozonung (TÜRK 2013).

Verfahren Kostenfunktion in [€]

x in m³ Abwasser behandelt

KA Ausbau

50.000 EW

KA Ausbau

100.000 EW

KA Ausbau

250.000 EW

Gesamtinvestitionskosten (Bau-, Maschinen und EMSR-Technik)

Ozon y =2.152·x0,4468 1,87 Mio. € 2,92 Mio. € 3,68 Mio. €

PAK y =-2*10(-10) x2+0,2208·x+2·106 2,34 Mio. € 3,76 Mio. € 5,25 Mio. €

Gesamtbetriebskosten

Ozon y =0,0147·x+46.081 0,10 Mio. €/a 0,20Mio. €/a 0,30 Mio. €/a

PAK y =0,036·x+27.729 0,17 Mio. €/a 0,40Mio. €/a 0,65 Mio. €/a

Jahreskosten

Ozon y =36,022·x0,5871 0,26 Mio. €/a 0,4 Mio. €/a 0,64 Mio. €/a

PAK y =1*10(-10)·x2+0,0425·x+197.849 0,36 Mio. €/a 0,65 Mio. €/a 0,96 Mio. €/a

KA 50.000 EW mit Jahresabwassermenge 3,8 Mio.m³



Die folgenden Abbildungen zeigen die spezifischen Investitions-, Betriebs-und Jahreskosten

pro m³ behandeltes Abwasser in Abhängigkeit von den angeschlossenen Einwohnerwerten.


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Die Grafik in Abbildung 10-6 verdeutlicht, dass die spezifischen Gesamtinvestitionskosten für

die Pulveraktivkohle-Adsorption um ca. 40 % höher sind als für die Ozonung.

Abbildung 10-6: Spezifische Gesamtinvestitionskosten für Aktivkohlebehandlung und Ozonung in Abhängigkeit der angeschlossenen Einwohnerwerte (geändert nach TÜRK 2013).

y = 66,268x-0,43

R² = 0,9161

y = 117,34x-0,53

R² = 0,8369

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

1.000 10.000 100.000 1.000.000

sp

ezif

isc

he

Inv

es

titi

on

sk

os

ten

ne

tto

[€

/m³A

bw

as

se

r b

eh

an

de

lt]

angeschlossene Einwohnerwerte [EW]

PAK Anlagen Ozonanlagen

NRW O3 Duisburg-Vierlinden NRW O3 Bad Sassendorf

NRW Schwerte BaWü PAK Mannheim

BaWü PAK Böblingen Sindelfingen Schweiz O3 Regensdorf

BaWü PAK Kressbronn BaWü PAK Stockacher Aach

GAK KA Lage GAK KA Obere Lutter

Dülmen Pot.(PAK Anlagen)

Pot.(Ozonanlagen)


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Abbildung 10-7: Spezifische Betriebskosten für Aktivkohlebehandlung und Ozonung in Abhängigkeit der angeschlossenen Einwohnerwerte (geändert nach TÜRK 2013).

Die Grafik (Abbildung 10-7) verdeutlicht, dass die spezifischen Betriebskosten für die

Pulveraktivkohle-Adsorption bei Anlagen der Größe 10.000 EW um ca. 40 % höher sind als

für die Ozonung.

y = 0,1886x-0,129

R² = 0,3173

y = 0,3878x-0,247

R² = 0,5958

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

1.000 10.000 100.000 1.000.000

sp

ezif

isc

he

Be

trie

bs

ko

ste

n n

ett

o

[€/m

³Ab

wa

ss

er

be

ha

nd

elt

]


PAK Anlagen Ozonanlagen

NRW O3 Duisburg-Vierlinden NRW O3 Bad Sassendorf

BaWü PAK Mannheim BaWü PAK Böblingen Sindelfingen

Schweiz O3 Regensdorf GAK KA Lage

GAK KA Obere Lutter Pot.(PAK Anlagen)

Pot.(Ozonanlagen)


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Abbildung 10-8: Spezifische Jahreskosten (abwasserbezogen) für die Aktivkohle-Behandlung und Ozonung in Abhängigkeit der angeschlossenen Einwohnerwerte (TÜRK 2013).

Die dargestellten spezifischen Jahreskosten in Abhängigkeit von der behandelten

Abwassermenge liegen im Bereich von 0,01 €/m³ bis 0,23 €/m³ Abwasser. Für eine Kläranlage

mit einer Ausbaugröße von 100.000 EW ergeben sich somit spezifische Jahreskosten in Höhe

von ca. 0,05 €/m³ behandeltes Abwasser für die Ozonung und ca. 0,08 €/m³ behandeltes

Abwasser für die PAK-Dosierung. Die hier betrachteten spezifischen Jahreskosten beziehen

sich ausschließlich auf die Verfahren Ozonung und PAK-Dosierung, jeweils ohne eine

neuzubauende nachgeschaltete Sandfiltration.

Werden diese Kosten mit den Kosten einer Vollstrombehandlung (siehe Tabelle 10-7) von

Krankenhausabwässern verglichen, zeigt sich, dass die Mitbehandlung des Kranken-

hausabwassers in einer kommunalen Kläranlage nur geringfügig höhere Jahreskosten

verursacht und dafür aber auch die diffusen Einträge aus den einzelnen Haushalten erfasst

werden. Es zeigt sich auch, dass bei kleineren Kläranlagen eine sehr differenzierte

Betrachtung der Frachten aus dem Einzugsgebiet und dem Krankenhaus erfolgen muss.

y = 1,5783x-0,265

R² = 0,7877

y = 3,6349x-0,384

R² = 0,7689

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

1.000 10.000 100.000 1.000.000

sp

ezif

isch

e J

ah

resko

ste

n n

ett

o

[€/m

³Ab

wasser b

eh

an

delt

]


PAK Anlagen Ozonanlagen Schweiz NRW O3 Duisburg-Vierlinden

NRW O3 Bad Sassendorf BaWü PAK Mannheim BaWü PAK Böblingen Sindelfingen

Schweiz O3 Regensdorf GAK KA Obere Lutter O3 Harsewinkel (V4) 2-10 mg/l

O3 Bad Oeynhausen (V3) 2-10 mg/l O3 Detmold (V3) 2-10 mg/l PAK Harsewinkel (V1) 5-20 mg/l

PAK Bad Oeynhausen (V1) 5-20 mg/l PAK Detmold (V1) 5-20 mg/l PAK Neuss Ost (V1) 15-20 mg/l

PAK Neuss Ost (V2) 20 mg/l PAK Neuss Ost (V3) 10 mg/l PAK Neuss Ost (V4) 9 mg/l

PAK Neuss Ost (V4a) 12 mg/l GAK Bad Oeynhausen (V2) GAK Bad Oeynhausen (V4)

GAK Detmold (V2) GAK Dülken GAK Düren Merken (V2)

GAK Gütersloh Putzhagen (V1) GAK Gütersloh Putzhagen (V2) GAK Gütersloh Putzhagen (V3)

GAK Harsewinkel (V2) GAK Harsewinkel (V3) GAK Neuss Ost (V5)

Pot.(PAK Anlagen) Pot.(Ozonanlagen Schweiz)


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10.4 Kostenvergleichsrechnung - Szenario „Dezentrale

Abwasserbehandlung an Krankenhäusern, die im

Einzugsgebiet einer Trinkwassergewinnung liegen versus

Erweiterung der entsprechenden kommunalen Kläranlagen“

Wie in Kapitel 6 dargestellt existieren in NRW 53 kommunale Kläranlagen, die im 10 km

Einzugsgebiet oberhalb von Trinkwassergewinnungsanlagen liegen, bei denen

Oberflächenwasser oder durch Oberflächenwasser beeinflusstes Rohwasser gewonnen wird.

An 31 dieser 53 Kläranlagen sind insgesamt 88 Krankenhäuser mit 29.120 Betten

angeschlossen. Die Belastung mit Spurenstoffen der eingeleiteten gereinigten Abwässer in

die Oberflächengewässer ist im Hinblick auf eine spätere Trinkwassergewinnung und

-aufbereitung von Bedeutung.

In Tabelle 10-11 sind auf Grundlage der erstellten Kostenfunktionen die aufsummierten

Investitionskosten und die spezifischen Jahreskosten für die entsprechenden Kläranlagen

bzw. Krankenhäuser dargestellt. Bei den Kläranlagen wurde das Verfahren zur

Spurenstoffelimination so gewählt, dass Kläranlagen, die über eine Filtrationsstufe verfügen,

mit einer Adsorptionsstufe und Kläranlagen ohne Filtrationsstufe mit einer Ozonung

ausgestattet werden.

Tabelle 10-11: Vergleich der Kosten von zentralen und dezentralen Anlagen zur

Spurenstoffelimination.

ZENTRAL

- Kläranlagen -

DEZENTRAL

- Krankenhäuser -

Kläranlagen- Größenklasse

Anzahl gewählt Ʃ IK [Mio. €]

JK [€/m³ behandeltes

Abwasser]

Anzahl (Betten-anzahl)

Ʃ IK [Mio. €]

JK [€/m³ behandeltes

KH-Abwasser]

GK IV 15 2 x PAK: 5,7 0,12 20 (4.814)

19,8 7,80

13 x O3: 23,8 0,07

Ʃ 29,5

GK V 16 8 x PAK: 72,1 0,09 68 (24.306)

88,4 5,80

8 x O3: 28,0 0,04

Ʃ100,1


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Der Kostenvergleich ergibt, dass der Bau von dezentralen Anlagen in den Krankenhäusern

hinsichtlich der spezifischen Jahreskosten bezogen auf die jeweils behandelten

Abwassermengen wesentlich kostenintensiver ist. Die Ausstattung der 31 Kläranlagen mit

einer entsprechenden Eliminationsstufe ergibt spezifische Jahreskosten zwischen 0,04 und

0,12 €/m³, während der Bau und der Betrieb der dezentralen Anlagen zu spezifischen

Jahreskosten von 5,80 bis 7,80 €/m³ führt. Kläranlagen der Größenklassen G IV und V sind

eher im Agglomerationsraum bzw. verstädterten Bereich angesiedelt (siehe Kapitel 6). Vor

allem im Agglomerationsraum bzw. im verstädterten Bereich erscheint daher eine zentrale

Lösung ökonomisch zielführender zu sein (siehe auch Tabelle 6-14).

Der Bau einer zentralen oder dezentralen Abwasserbehandlungsanlage zur

Spurenstoffelimination sollte allerdings nicht allein durch den ökonomischen

Betrachtungsansatz bestimmt werden. Vielmehr sollte auch das ökotoxikologische Potential

der in das Abwasser eingebrachten Krankenhausarzneimittel Berücksichtigung finden. Ein

pauschaler Ansatz für den Bau einer zentralen oder dezentralen Abwasserbehandlungsanlage

kann folglich nicht abgeleitet werden und es bedarf einer Einzelfallprüfung, um sowohl dem

ökonomischen wie auch ökologischen Aspekt gerecht zu werden.


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10.5 Fazit

Es existiert bereits eine Vielzahl von organisatorischen und technischen Maßnahmen, die mit

hoher Effektivität zur Elimination von Einträgen von Arzneimitten aus den Krankenhäusern

beitragen können.

Die organisatorischen Maßnahmen zielen dabei vor allem auf die Reduktion der

Altarzneimittel, eine Verbesserung der Verschreibungstechnik, einheitliche

Entsorgungsstandards und die Entsorgung von Arzneimittelresten über den Müll- und nicht

den Abwasserpfad. Die Sammlung von kontrastmittelhaltigem Urin wird in diesem

Zusammenhang ausdrücklich empfohlen. So können besonders persistente Arzneimittel ganz

aus dem Wasserkreislauf entfernt werden.

Technische Maßnahmen reichen von lokalen Maßnahmen über Teilstrom- bzw.

Vollstrombehandlungen in Krankenhäusern bis zu Erweiterungen und Ertüchtigungen

bestehender Kläranlagen und umfassen eine Vielzahl verschiedener Aufbereitungs- bzw.

Eliminationsprozesse. Der Stand des Wissens bzw. der Maßstab des Untersuchungsumfangs

(Labor-, Technikums- oder großtechnischer Maßstab) ist hierbei allerdings sehr

unterschiedlich, was die Kostenbetrachtung deutlich erschwerte. Auf der Grundlage der

vorgenommenen Typisierung von Modellkrankenhäusern innerhalb der einzelnen

Krankenhausgrößenklassen wurden die einzelnen Eliminationsverfahren unabhängig von den

zu eliminierenden Komponenten gegenübergestellt. Den Autoren ist dabei durchaus bewusst,

dass mit einzelnen hier betrachteten Verfahrenskombinationen nicht pauschal jede

Komponente eliminiert werden kann. Im Sinne einer Vergleichbarkeit der betrachteten

Technologien wurde diese vereinfachende Betrachtung aber akzeptiert.

In allen vier Modellkrankenhäusern erwies sich die Entsorgung über ein Vakuumtoilettennetz

aufgrund der erheblichen Investitionskosten als teuerste Variante. Darüber hinaus ist in diesen

Kosten eine Aufbereitung bzw. Entsorgung der Stoffströme nicht enthalten. Im Vergleich hierzu

ist eine stoffliche getrennte Entsorgung über Separationstoiletten kostengünstiger und liegt im

Falle des kleinen Krankenhauses sogar unterhalb der Kosten für eine Vollstrombehandlung.

In der Theorie technisch umsetzbar ist der Einsatz von Verbrennungstoiletten in

Krankenhäusern. Da der Einsatz in Krankenhäusern weitgehend unbekannt ist, ist

insbesondere hier auch die Frage der Akzeptanz derartiger Systeme zu klären.

Erfahrungswerte für eine Urinsammlung und deren Kosten liegen aus Berlin vor. Dies ist

allerdings nicht für die entsprechenden Aufkonzentrierungsverfahren mittels Eindampfung,

Elektrodialyse oder Nanofiltration der Fall. Diese technischen Möglichkeiten wurden bisher nur

im Labor untersucht, weshalb die Ergebnisse bei der Übertragung und Extrapolation auf die

hier betrachteten Modellkrankenhäuser nur stark eingeschränkt gültig sind.


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Lässt sich innerhalb des Krankenhauses eine Station identifizieren, in der das Abwasser im

erhöhten Maße mit toxischen oder extrem persistenten Substanzen belastet ist und lässt sich

dieser Teilstrom getrennt erfassen (siehe iRKM), ist eine separate Behandlung dieses

Teilstroms sicher sinnvoll. Da aber die Behandlung mit z. B. Zytostatika nicht mehr auf nur

eine Station begrenzt, sondern innerhalb vieler Bereiche eines Krankenhauses erfolgt, sind

diese Voraussetzungen in den Kliniken nicht immer erfüllt. Eine Teilstrombehandlung ist daher

in diesem Fall nicht als prioritär einzustufen. Eine Reihenfolge der Maßnahmen ergibt sich

demnach unter den oben beschriebenen Einschränkungen für alle vier Typen an

Modellkrankenhäusern von „teuer“ nach „günstig“ geordnet wie folgt:

Vollstrombehandlung > Urinsammlung > Kläranlage.

Betrachtungen der Effektivität spiegeln sich jedoch folgendermaßen wieder:

Urinsammlung / Teilstrombehandlung > Vollstrombehandlung > Kläranlage.

Für „große“ Krankenhäuser und solche der Kategorie „mittel 1“ lässt sich diese Reihenfolge

um die Maßnahme Teilstrombehandlung nach unten erweitern. Bei Krankenhäusern der

Kategorie „mittel 2“ und „klein“ fällt die Teilstrombehandlung hinter die Kosten für eine

Aufbereitung auf der kommunalen Kläranlage zurück, was sich durch die verhältnismäßig

kleinen Volumenströme zur Teilstromaufbereitung und spezifisch höhere Aufbereitungskosten

erklären lässt. Für diese Kategorien kann es sinnvoller sein, eine Vollstrombehandlung

vorzusehen. Je kleiner das Krankenhaus, desto geringer werden die Kostenunterschiede

zwischen den unterschiedlichen Eliminationsprozessen.


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11 Schlussfolgerungen

In dem Projekt „Analyse der Eliminationsmöglichkeiten von Arzneimitteln in den

Krankenhäusern in NRW“ ist untersucht worden, welche organisatorischen und technischen

Maßnahmen geeignet sind, den Eintrag von Arzneimitteln bzw. Arzneimittelrückständen aus

Kliniken in NRW in den Wasserkreislauf kostengünstig und wirksam zu verhindern bzw. zu

eliminieren.

Organisatorische Maßnahmen dienen primär dazu, arzneimittelspezifische Emissionen aus

den Krankenhäusern in das Abwasser möglichst zu vermeiden oder zu vermindern (präventive

Maßnahmen). Sie werden deshalb als besonders wirksam eingestuft. Eine Schlüsselfunktion

mit direktem Klinikbezug nimmt hier unter anderen die Aufklärung und Schulung von Ärzten,

medizinischem Personal und Patienten ein. Als effektive Maßnahme zur Reduzierung des

Spurenstoffeintrages wird die Sammlung und getrennte Entsorgung von mit

Röntgenkontrastmitteln belastetem Patientenurin empfohlen.

Damit organisatorische Strategien zur Verhinderung bzw. zur Eliminierung des Eintrages

von Arzneimitteln bzw. Arzneimittelrückständen aus Kliniken in NRW in den Wasserkreislauf

bewertet und eingeführt werden können, ist jedoch zunächst zu klären, welche Arzneimittel

bzw. Wirkstoffe in welchen Mengen in der Klinik verausgabt werden. Die Erfahrungen aus der

Datenerhebung und die Auswertung der von den Kliniken übermittelten Datensätze lassen die

Schlussfolgerung zu, dass das Arzneimittelcontrolling in den die Kliniken versorgenden

Apotheken noch stärker gemäß einheitlicher Standards und möglichst EDV-gestützt zu

betreiben ist. Die Benennung der verwendeten Arzneimittel ist nach Möglichkeit einheitlich

nach der Roten Liste® vorzunehmen. Die Wirkstoffe sollen in [mg] oder wie im

Arzneimittelverordnungsreport in Tagesdosen (DDD - Defined Daily Dose) angegeben werden

(SCHWABE 2010).

Im Hinblick auf die „Punktquellen-Diskussion“ und die Überlagerung von klinik- bzw.

behandlungsspezifischen Arzneimittelabgaben mit Vormedikationen ist es wünschenswert,

dass Auswertungen auch patientenspezifisch möglich sind und im optimalen Fall zwischen

klinik- bzw. behandlungsspezifischen Verabreichungen und der Medikation mit Bezug auf

Vorerkrankungen unterschieden werden kann.

Der Umgang mit Arzneimitteln muss generell bewusster erfolgen. Dann können viele der

aufgeführten organisatorischen Maßnahmen erheblich zur Qualitätsverbesserung und damit

zur Artenvielfalt der Gewässer beitragen.

Technische Maßnahmen dienen vorrangig dazu, verunreinigtes Abwasser am Ort des Ent-

stehens zu reinigen (dezentrale Behandlung der Abwässer) bzw. das Abwasser zentral in einer

kommunalen Kläranlage aufzubereiten (nachsorgende Maßnahmen, „end-of-pipe“-Technik).

Bei der Entscheidungsfindung, ob eine zentrale oder dezentrale Behandlung sinnvoll und


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zielführend ist, kann die Betrachtung der aus der Datenauswertung abgeleiteten 13

Typenstandorte herangezogen werden (Kap. 6.4). Die Typenstandorte berücksichtigen die

Größe und die räumliche Lage der Kliniken, insbesondere auch im Hinblick auf

Trinkwasserschutz- und Gewinnungsgebiete sowie Kläranlagen. Hieraus leiten sich folgende

Schlussfolgerungen ab:

An Kliniken des Typenstandorts 13, d. h. bei Kliniken in Wasserschutzzonen, ist besonderes

auf das ableitende Kanalnetz zu achten. Kanalleckagen können besonders in diesen

Bereichen zu unerwünschten Einträgen von Arzneimittelwirkstoffen in Boden und

Grundwasser führen und somit Trinkwassergewinnungsanlagen beeinträchtigen. In NRW

liegen insgesamt 31 Kliniken in Wasserschutzzonen (Zone III, IIIA, IIIB), davon im regionalen

Schwerpunkt „Rhein“ insgesamt 22 Krankenhäuser, im Schwerpunkt „Ruhr“ 6 Krankenhäuser

und im Bereich der Ems 3 Krankenhäuser. Für Kliniken des Typenstandorts 13 sollte nach

Möglichkeit besondere Sorgfalt im Hinblick auf das Kanalnetz walten.

Bei einer Ertüchtigung aller Kläranlagen der Größenklassen GK IV und GK V in NRW würden

die Emissionen aller Krankenhäuser in Trinkwasserschutzgebieten erfasst werden. Durch eine

direkte Behandlung der Klinikabwässer können klinikspezifische Arzneimittelrückstände, z. B.

Zytostatika kostengünstiger am Ort der Anwendung entfernt werden. Diese Option sollte mit

den Kosten für den entsprechenden Ausbau der kommunalen Kläranlage verglichen werden.

Werden die Kläranlagen also nicht ertüchtigt, empfiehlt sich eine Einzelfallprüfung im

Hinblick auf eine dezentrale Abwasserbehandlung insbesondere für die Kliniken in

Wasserschutzzonen (Typenstandort 13) als auch für die Kliniken der Typenstandorte 2 und

4. Der Typenstandort 2 bezeichnet Kliniken im ländlichen Bereich mit einer

Bevölkerungsdichte von < 150 Einwohner /km² (Cluster B III, 19 Kliniken in NRW bzw. 8,8 %

der betrachteten Kliniken mit 2.566 Betten). Hier können Kliniken den größten Teil der

Einleitungen in kommunalen Kläranlagen ausmachen. Der Typenstandort 4 bezeichnet

große Kliniken mit mehr als 600 Betten (Cluster G I, 37 Kliniken in NRW bzw. 4,6 % der

betrachteten Kliniken mit 31.717 Betten).

Bei Kliniken, die den Typenstandorten 1, 3 und 5 bis 12 zugeordnet werden können, ist

anzunehmen, dass gegenüber dezentralen Lösungen eine zentrale Reinigung der

Abwässer in einer kommunalen Kläranlage in der Regel wirtschaftlich und

gesamtökologisch sinnvoller ist. Eine pauschale empfehlende Aussage kann hier aber nicht

getroffen werden, da in jedem Fall auch das ökotoxikologische Potential und die Persistenz

der in das Abwasser eingetragenen Krankenhausarzneimittel berücksichtigt werden muss.


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Von daher kann eine abschließende Entscheidung, ob eine zentrale oder eine mit zumutbaren

Mitteln und wirksam durchzuführende dezentrale Lösung zielführend sein kann, im Zweifelsfall

nur über eine Einzelfallbewertung erfolgen. Insgesamt liegen 354 Kliniken (86,6 % der

untersuchten Kliniken mit 91.073 Betten) an diesen Typenstandorten.

Im Hinblick auf Risikobewertungen, wie sie auch innerhalb dieses Vorhabens durchgeführt

worden sind, ist darauf hinzuweisen, dass insbesondere bei Antibiotika eine Bewertung nur

unter Zuhilfenahme von PNEC-Werten nicht ausreicht. Wichtig sind in diesem Zusammenhang

auch das Einbeziehen der Resistenzen und die Auswirkungen der Antibiotika auf die

Mikroorganismen der Kläranlagen. Diese Punkte können in weiterführenden Studien überprüft

werden.

Als Gesamtfazit sind aus den Projektergebnissen folgende Schlussfolgerungen zu ziehen:

Organisatorische Maßnahmen sind als präventive Maßnahmen besonders wirksam zur

Vermeidung oder Verminderung von arzneimittelspezifischen Emissionen aus den

Krankenhäusern in das Abwasser. Eine Schlüsselfunktion mit direktem Klinikbezug nimmt

hier unter anderen die Aufklärung und Schulung von Ärzten, medizinischem Personal und

Patienten ein.

Die Sammlung und getrennte Entsorgung von mit Röntgenkontrastmitteln

belastetem Patientenurin ist als effektive Maßnahme zur Reduzierung des

Spurenstoffeintrages ratsam.

Das Arzneimittelcontrolling der die Kliniken versorgenden Apotheken kann stärker

gemäß einheitlicher Standards (Benennung einheitlich nach der Roten Liste®, Angabe

der Wirkstoffe in [mg] oder in Tagesdosen (DDD - Defined Daily Dose) und möglichst

EDV-gestützt erfolgen.

Einheitliche, aktuelle und zugängliche Datenbanken für ökotoxikologische Daten zu

Arzneimittelwirkstoffen und Stoffgemischen sind erforderlich.

Technische Maßnahmen sind nach Möglichkeit unter Berücksichtigung der Merkmale

der definierten 13 Typenstandorte auszuwählen.

Besondere Sorgfalt im Hinblick auf die Dichtigkeit des Kanalnetzes sollte nach

Möglichkeit bei Kliniken des Typenstandorts 13 (Lage in Wasserschutzzonen) walten.

Eine Einzelfallprüfung im Hinblick auf eine dezentrale Abwasserbehandlung ist

insbesondere für die Kliniken des Typenstandort 13 (Lage in Wasserschutzzonen), des

Typenstandort 2 (Kliniken im ländlichen Bereich mit einer Bevölkerungsdichte von < 150

Einwohner /km²) und Typenstandort 4 (große Kliniken mit mehr als 600 Betten) in

Erwägung zu ziehen.


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Eine zentrale Reinigung der Abwässer in einer kommunalen Kläranlage ist in der

Regel eine wirtschaftlich und gesamtökologisch sinnvolle Lösung für Kliniken der

Typenstandorte 1, 3 und 5 bis 12.

Eine Einzelfallprüfung kann wegen des ökotoxikologische Potentials und der Persistenz

der in das Abwasser eingetragenen Krankenhausarzneimittel auch bei Kliniken der

Typenstandorte 1, 3 und 5 bis 12 unter Berücksichtigung spezifischer Randbedingungen

erforderlich sein. Ein Beispiel hierfür ist die Emission des krankenhaustypischen

Antibiotikums Azithromycin.

Unter Berücksichtigung der entstehenden Kosten sind auf der Basis der

Untersuchungsergebnisse technische Maßnahmen wie folgt zu bewerten (von „teuer“ zu

„günstig“): Vollstrombehandlung > Urinsammlung > Kläranlage.

Unter Berücksichtigung der Effektivität ergibt sich folgende Abstufung:

Urinsammlung/Teilstrombehandlung > Vollstrombehandlung > Kläranlage

Eine stoffbezogene, orientierende Risikobewertung von in Krankenhäusern

verabreichten und im Abwasser auftretenden Arzneimitteln kann auf der Grundlage von

Verbrauchsmengen angemessen genau berechnet werden. In der Regel liegen die

Berechnungen über gemessenen Werten. Eine Unterschätzung des Risikos ist somit auf

der Basis der Untersuchungsergebnisse in der Regel nicht zu erwarten.


Seite 165 / 207

12 Literatur

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13 Anhang

Anhang 1: Fragebogen zum Projekt: „Analyse der Eliminationsmöglichkeiten von

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Tabelle 13-1: Zusammenfassung der PNEC-Werte und der zugehörigen Literaturstelle, k. A.= keine Angabe.

Nr. Wirkstoff PNEC [µg/L] Literatur Nr. Wirkstoff PNEC [µg/L

[µg/L]

Literatur

1 Acetylsalicylsäure 10 BERGMANN et al. (2011) 24 Clarithromycin 0,062 ETOX (2012)

2 Aciclovir 200 FASS (2011) 25 Clindamycin 4 BERGMANN et al. (2011)

3 Allopurinol 0,45 GRUNG (2007) 26 Clofibrinsäure 24,6 BERGMANN et al. (2011)

4 Amidotrizoesäure 11000 LAERSEN (2010) 27 Clopidogrel 1,6 ESCHER et al.(2011)

5 Amiodaron 0,009 ESCHER et al.(2011) 28 Clotrimazol 0,014 ESCHER et al.(2011)

6 Amitriptylin 0,081 GRUNG (2007) 29 Clozapin 16 ESCHER et al.(2011)

7 Amoxicillin 625 ESCHER et al.(2011) 30 Colestyramin k. A.

8 Amphotericin B k. A. 31 Cyclophosphamid 19700 BERGMANN et al. (2011)

9 Ampicillin 33 BERGMANN et al. (2011) 32 Dexamethason k. A.

10 Atenolol 100 BERGMANN et al. (2011) 33 Diazepam 10 ESCHER et al.(2011)

11 Atorvastatin 0,16 ESCHER et al.(2011) 34 Diclofenac 0,05 TP 9

12 Azithromycin 4,8 BERGMANN et al. (2011) 35 Doxepin 4,8 ESCHER et al.(2011)

13 Bezafibrat 1,2 BERGMANN et al. (2011) 36 Doxycyclin 0,054 BERGMANN et al. (2011)

14 Cafedrin k. A. 37 Enoxaparin k. A.

15 Carbamazepin 2,5 ETOX (2012) 38 Entacapon 0,854 FASS (2011)

16 Cefazolin 100 VSDB (2012) 39 Erythromycin 0,02 ETOX (2012)

17 Ceftazidim 0,025 FASS (2011) 40 Estradiol 0,00027 TP 9

18 Cefuroxim 4 BERGMANN et al. (2011) 41 Estron 0,1 BERGMANN et al. (2011)

19 Chloramphenicol 0,0187 BERGMANN et al. (2011) 42 Ethinylestradiol 0,000002 HANISCH et al. (2004)

20 Chlortetracyclin 0,03 BERGMANN et al. (2011) 43 Fenofibrat 1,6 BERGMANN et al. (2011)

21 Cilastatin k. A. 44 Flucloxacillin 233 ESCHER et al.(2011)

22 Ciprofloxacin 0,036 BERGMANN et al. (2011) 45 Fluconazol k. A.

23 Citalopram 17 ESCHER et al.(2010) 46 Furosemid 100 HANISCH et al. (2004)


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Nr. Wirkstoff PNEC [µg/L] Literatur Nr. Wirkstoff PNEC [µg/L] Literatur

47 Gabapentin 44 BERGMANN et al. (2011) 71 Mestranol 0,02 BERGMANN et al. (2011)

48 Gentamicin 0,4 BERGMANN et al. (2011) 72 Metformin 12 HANISCH et al. (2004)

49 Hydrochlorothiazid 100 FASS (2011) 73 Metoclopramid 136 ESCHER et al.(2011)

50 Hydroxycarbamid k. A. 74 Metoprolol 3,2 BERGMANN et al. (2011)

51 Ibuprofen 6,6 ESCHER et al.(2011) 75 Metronidazol 36 BERGMANN et al. (2011)

52 Imipenem 78 FASS (2011) 76 Morphin k. A.

53 Iodixanol 12500 HANISCH et al. (2004) 77 Moxifloxacin k. A.

54 Iohexol 1000 BERGMANN et al. (2011) 78 Naproxen 3,3 BERGMANN et al. (2011)

55 Iomeprol k. A. 79 Norethisteron 0,0432 BERGMANN et al. (2011)

56 Iopamidol 10000 TP 9 80 Ofloxacin 0,113 BERGMANN et al. (2011)

57 Iopromid 6800 BERGMANN et al. (2011) 81 Olanzapin 14,9 ESCHER et al.(2011)

58 Irbesartan 704 FASS (2011) 82 Oxazepam 32 ESCHER et al.(2011)

59 Isofluran 29,8 ESCHER et al.(2011) 83 Oxytetracyclin 1,1 BERGMANN (2011)

60 Isosorbid 43,6 DHI (2012) 84 Pantoprazol 45 ESCHER et al.(2011)

61 Ketamin k. A.. 85 Paracetamol 583 ESCHER et al.(2011)

62 Levetiracetam k. A.. 86 Phenazon 20 BERGMANN et al. (2011)

63 Levodopa 1,6 FASS (2011) 87 Piperacillin k. A.

64 Levofloxacin 0,62 BERGMANN et al. (2011) 88 Pravastatin 77 ESCHER et al.(2011)

65 Lisinopril 3,52 DHI (2012) 89 Prednisolon 139 ESCHER et al.(2011)

66 Melperon k. A. 90 Pregabalin 480 FASS (2011)

67 Mepivacain 0,2 DHI (2012) 91 Primidon 0,32 BERGMANN et al. (2011)

68 Meropenem k. A. 92 Propofol 0,23 DHI (2012)

69 Mesalazin k. A. 93 Propylphenanzol 44 BERGMANN (2011)

70 Metamizol 100 HANISCH et al. (2004) 94 Ramipril 100 FASS (2011)


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Nr. Wirkstoff PNEC [µg/L] Literatur

95 Ranitidin 26 BERGMANN et al. (2011)

96 Roxithromycin 0,2 BERGMANN et al. (2011)

97 Simethicon 7,34 ETOX (2012)

98 Simvastatin 9,6 GRUNG (2007)

99 Sotalol 12 BERGMANN et al. (2011)

100 Sulbactam 310 BERGMANN et al. (2011)

101 Sulfamethoxazol 0,59 BERGMANN et al. (2011)

102 Tazobactam k. A.

103 Tetracyclin 0,31 GRUNG (2007)

104 Theophyllin 6,2 HANISCH et al. (2004)

105 Thiopental 201 ESCHER et al.(2011)

106 Tiamulin 0,003 BERGMANN et al. (2011)

107 Tilidin k. A.

108 Torasemid k. A.

109 Tramadol 57 ESCHER et al.(2011)

110 Trimethoprim 20 BERGMANN et al. (2011)

111 Valproinsäure 51 BERGMANN et al. (2011)

112 Vancomycin 19,7 DHI (2012)

113 Venlafaxin 35,5 ESCHER et al.(2011)

114 Verapamil 4,6 HANISCH et al. (2004)


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Tabelle 13-2: Ergebnisse der Monitoringkampagne für Krankenhaus 1.

M-Nummer 120615/12 120615/13 120615/14 120622/05 120622/06 120622/07 120626/96 120626/97 120626/98 120626/99 NWG

Probenahme-datum

12.-13. 06.2012

13.-14. 06.2012

14.-15. 06.2012

19.-20. 06.2012

20.-21. 06.2012

21.-22. 06.2012

22.-23. 06.2012

23.-24. 06.2012

24.-25. 06.2012

25.-26. 06.2012

Wochentag Di/Mi Mi/Do Do/Fr Di/Mi Mi/Do Do/Fr Fr/Sa Sa/So So/Mo Mo/Di

Klinik 1

[mg/L]

DOC 50 100 90 55 50 45 40 55 45 63 1,0

AOX < 0,2 0,34 0,32 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 0,21 0,58 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 38 27 19 0,065 0,073 0,036 0,080 0,057 0,049 0,054 0,01

Ciprofloxacin 2,1 0,22 0,32 2,0 0,78 0,24 0,37 0,20 0,42 21 0,01

Diclofenac 1,8 1,3 1,1 0,71 1,0 < 0,01 0,028 2,1 4,7 2,7 0,01

Ibuprofen 140 170 170 140 170 180 120 200 99 180 0,1

Paracetamol 76 430 210 270 71 69 <0,01 250 160 300 0,01

Sulfamethoxa-zol

1,9 22 20 3,3 16 2,9 1,0 3,9 8,0 21 0,01

Tramadol 0,0050 0,067 0,071 0,025 0,043 0,049 0,096 0,021 0,027 0,038 0,005

Venlafaxin 1,2 0,56 0,65 0,39 0,25 0,52 0,63 0,21 0,29 0,41 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,01

Melperon < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,18 < 0,01 0,015 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,01

RK

M Amidotrizoe-

säure 0,70 660 790 13 120 41 1,1 1700 28 16 0,005

Iomeprol 55 6,4 20 < 0,005 < 0,005 < 0,005 0,22 < 0,005 < 0,005 0,42 0,005


Seite 190 / 207


M-Nummer 120326/29 120326/30 M 120326/31 120330/94 120330/95 120330/96 120330/97 NWG

Probenahmedatum 23.-24.03.2012 24.-25.03.2012 25.-26.03.2012 26.-27.03.2012 27.-28.03.2012 28.-29.03.2012 29.-30.03.2012

Wochentag Fr/Sa Sa/So So/Mo Mo/Di Di/Mi Mi/Do Do/Fr

Klinik 2

[mg/L]

DOC 73 48 57 10 14 14 16 1,0

AOX 1,2 0,22 0,32 0,74 1,4 0,99 1,8 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 1,5 3,6 3,3 0,94 2,7 1,8 2,8 0,01

Ciprofloxacin 2,1 2,0 1,8 14 9,2 10 7,1 0,01

Diclofenac 0,20 0,80 0,36 0,78 1,4 0,96 1,1 0,01

Ibuprofen 61 65 52 54 95 68 68 0,1

Paracetamol 26 5,8 <0,01 82 110 68 85 0,01

Sulfamethoxazol 4,6 10 5,8 2,2 6,9 4,0 3,4 0,01

Tramadol 0,92 1,6 0,71 0,98 0,55 0,21 1,8 0,005

Venlafaxin 0,42 0,28 0,41 0,96 1,2 0,83 0,63 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,01

Melperon 0,023 0,072 0,053 0,044 0,11 0,25 0,085 0,01

RK

M

Amidotrizoesäure 81 9,3 6,5 8,4 49 4,2 18 0,005

Iomeprol 71 71 49 23 11 6,5 2,5 0,005


Seite 191 / 207


M-Nummer 120601/12 120601/13 120601/14 120605/32 120605/33 120605/34 120605/35 NWG

Probenahmedatum 29.-30.05.2012 30.-31.05.2012 31.05.-01.06.2012 01.-02.06.2012 02.-03.06.2012 03.-04.06.2012 04.-05.06.2012

Wochentag Di/Mi Mi/Do Do/Fr Fr/Sa Sa/So So/Mo Mo/Di

Klinik 3

[mg/L]

DOC 230 65 300 29 20 22 17 1,0

AOX 0,20 1,2 2,3 0,27 0,22 < 0,2 0,49 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 0,64 3,1 6,7 0,45 0,12 0,039 0,070 0,01

Ciprofloxacin 31 30 18 27 83 30 20 0,01

Diclofenac 8,4 1,5 1,9 2,0 5,5 0,91 2,9 0,01

Ibuprofen 290 110 380 150 130 180 180 0,1

Paracetamol 46 140 580 79 120 220 110 0,01

Sulfamethoxazol 5,1 1,5 1,6 3,5 0,072 0,29 0,19 0,01

Tramadol 4,0 0,57 0,25 0,12 4,6 11 5,4 0,005

Venlafaxin 2,5 1,4 1,8 0,45 0,38 0,59 0,22 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,14 < 0,01 < 0,01 0,010 < 0,01 < 0,01 0,064 0,01

Melperon 0,19 0,050 < 0,01 0,052 0,98 0,039 3,5 0,01

RK

M Amidotrizoesäure 3,6 0,050 < 0,005 0,17 0,29 0,022 0,022 0,005

Iomeprol 13 < 0,005 22 22 5,0 2,7 2,9 0,005


Seite 192 / 207


M-Nummer 120507/90 120507/91 120507/92 120514/110 120514/111 120514/112 120514/113 NWG



Klinik 4

[mg/L]

DOC 29 10 24 30 40 38 20 1,0

AOX 0,74 0,32 0,26 1,7 1,2 0,91 0,6 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 2,4 4,2 9,6 3,6 1,2 0,92 1,7 0,01

Ciprofloxacin 16 38 16 11 10 5,2 4,3 0,01

Diclofenac 0,68 0,70 1,2 1,2 1,2 0,90 1,1 0,01

Ibuprofen 95 24 55 39 38 22 19 0,1

Paracetamol 79 130 150 67 87 120 51 0,01


Tramadol 0,49 0,17 0,45 2,8 2,0 0,45 5,9 0,005

Venlafaxin 1,6 1,2 4,4 2,0 2,5 1,3 3,9 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,013 < 0,01 < 0,01 0,01

Melperon < 0,01 0,2 0,24 0,26 0,58 0,15 0,073 0,01

RK

M

Amidotrizoesäure 250 208 600 140 62 3 110 0,005

Iomeprol 6900 4200 16000 610 6700 3000 3800 0,005


Seite 193 / 207


M-Nummer 120427/56 120427/57 120502/89 120502/90 120502/91 120502/92 120502/93 120504/04 120504/05 NWG

Probenahme-datum

25.-26.04.2012

26.-27.04.2012

27.-28.04.2012

28.-29.04.2012

29.-30.04.2012

30.04.-01.05.2012

01.-02.05.2012

02.-03.05.2012

03.-04.05.2012

Wochentag Mi/Do Do/Fr Fr/Sa Sa/So So/Mo Mo/Di Di/Mi Mi/Do Do/Fr

Klinik 5

[mg/L]

DOC 110 125 90 110 86 72 56 177 90 1,0

AOX < 0,2 0,21 < 0,2 < 0,2 < 0,2 0,28 < 0,2 0,37 0,36 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 1,0 0,37 18 2,2 3,5 5,9 1,8 41 1,7 0,01

Ciprofloxacin 2,1 4,2 43 16 17 14 49 28 14 0,01

Diclofenac 1,6 4,2 43 16 17 14 49 2,6 0,33 0,01

Ibuprofen 3,9 2,9 16 40 120 120 11 23 31 0,1

Paracetamol 12 15 90 46 29 33 8,7 45 15 0,01

Sulfamethoxazol 0,04 0,20 0,30 0,13 0,32 0,80 7,7 5,5 2,5 0,01

Tramadol 0,11 0,21 0,17 0,13 0,20 0,39 0,064 2,9 0,81 0,005

Venlafaxin 0,60 0,70 2,4 3,8 0,60 0,40 0,50 1,0 0,58 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,25 zu wenig

Probe 0,84 0,98 0,96 0,072 0,24 0,50 0,46 0,01

Melperon 0,11 zu wenig

Probe 0,12 0,51 0,14 0,025 0,094 0,24 0,19 0,01

RK

M Amidotrizoe-

säure 52 52 140 93 10 1100 67 1300 95 0,005

Iomeprol 820 65000 430 58 67 940 130 2300 1500 0,005


Seite 194 / 207


M-Nummer 120601/09 120601/10 120601/11 120605/28 120605/29 120605/30 120605/31 NWG



Klinik 6

[mg/L]

DOC 27 55 27 12 15 10 8 1,0

AOX < 0,2 0,8 0,28 0,39 0,2 < 0,2 0,5 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 54 40 11 26 14 18 3,7 0,01

Ciprofloxacin 7,3 8,2 6,0 9,5 8,2 4,1 0,81 0,01

Diclofenac 3,2 1,0 0,8 4,3 2,6 1,4 0,25 0,01

Ibuprofen 29 37 20 63 86 21 17 0,1

Paracetamol 43 43 28 50 52 39 5,1 0,01

Sulfamethoxazol 22 2,9 0,89 0,84 0,26 0,096 0,065 0,01

Tramadol 4,2 10 10 2,9 3,6 4,2 0,12 0,005

Venlafaxin 1,9 3,0 3,5 4,6 3,3 0,6 0,25 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,2 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,032 0,013 0,014 0,01

Melperon 0,48 0,2 0,19 0,34 2,4 0,36 0,29 0,01

RK

M

Amidotrizoesäure 7,9 18 240 24 75 29 19 0,005

Iomeprol 1500 5900 2400 4000 150 88 4500 0,005


Seite 195 / 207


M-Nummer 120629/04 120702/54 120702/55 120702/56 120705/06 120705/07 120705/08 NWG


Wochentag Do/Fr Fr/Sa Sa/So So/Mo Mo/Di Di/Mi Mi/Do

Klinik 7

[mg/L]

DOC 42 35 34 60 45 40 20 1,0

AOX 0,45 0,40 0,21 1,2 1,6 0,43 < 0,2 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 46 31 21 128 12 21 0,18 0,01

Ciprofloxacin 23 20 65 84 21 61 21 0,01

Diclofenac 6,6 5,1 5,0 6,4 3,3 2,7 4,6 0,01

Ibuprofen 50 38 61 49 86 76 58 0,1

Paracetamol 210 410 1200 990 280 290 280 0,01


Tramadol 0,28 0,24 0,66 0,23 0,37 0,45 2,6 0,005

Venlafaxin 3,6 3,4 5,0 2,3 0,86 0,82 1,4 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,66 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,019 0,016 < 0,01 0,01

Melperon 0,6 0,67 1 0,97 0,72 0,55 0,43 0,01

RK

M

Amidotrizoesäure 470 1120 23 1,25 190 800 130 0,005

Iomeprol < 0,005 < 0,005 0,0522 < 0,005 170 430 0,122 0,005


Seite 196 / 207


M-Nummer 120629/02 120706/92 120706/93 120706/94 120706/95 NWG

Probenahmedatum 28.-29.06.2012 02.-03.07.2012 03.-04.07.2012 04.-05.07.2012 05.-06.07.2012

Wochentag Do/Fr Mo/Di Di/Mi Mi/Do Do/Fr

Klinik 8

[mg/L]

DOC 79 110 45 100 60 1,0

AOX 5,4 9,4 3,2 11 6,3 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 30 23 21 22 34 0,01

Ciprofloxacin 24 73 77 85 185 0,01

Diclofenac 11 4,6 16 8,5 5,4 0,01

Ibuprofen 64 46 70 39 49 0,1

Paracetamol 79 130 75 150 110 0,01

Sulfamethoxazol 0,10 0,17 0,32 3,3 10 0,01

Tramadol 2,2 1,2 0,70 0,38 0,78 0,005

Venlafaxin 5,8 2,4 1,5 0,47 0,53 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,041 < 0,01 0,018 < 0,01 < 0,01 0,01

Melperon 0,74 0,47 0,82 0,57 0,18 0,01

RK

M Amidotrizoesäure 440 2,96 0,929 50 110 0,005

Iomeprol 6,7 4500 5,23 0,0333 0,021 0,005


Seite 197 / 207


M-Nummer 120326/23 120326/24 120326/25 120330/86 120330/87 120330/88 120330/89 NWG



Klinik 9

[mg/L]

DOC 224 231 155 60 35 40 50 1,0

AOX 2,1 0,85 0,57 1,1 2 2,3 0,82 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 0,43 1,1 0,59 0,038 0,55 0,12 0,31 0,01

Ciprofloxacin 13 20 29 22 17 6,5 6,9 0,01

Diclofenac 5,3 3,7 4,3 4,7 3,6 3,8 2,6 0,01

Ibuprofen 47 42 99 32 34 88 36 0,1

Paracetamol 89 86 230 160 150 94 130 0,01

Sulfamethoxazol 0,69 0,47 16 1,8 0,85 1,1 0,84 0,01

Tramadol 5,9 2,8 6,1 2 2,9 2,5 1,9 0,005

Venlafaxin 1,2 1,6 3,7 1,4 1,0 0,89 0,74 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,01

Melperon 0,13 0,068 0,054 0,015 0,024 0,049 0,029 0,01

RK

M


Iomeprol 460 150 120 5000 5700 6000 1900 0,005


Seite 198 / 207


M-Nummer 120416/04 120416/05 120416/06 120417/14 120417/15 120417/16 120417/17 NWG


Wochentag Di/Mi Mi/Do Do/Fr Di/Mi Fr/Sa Sa/So So/Mo

Klinik 10

[mg/L]

DOC 64 80 51 30 30 20 30 1,0

AOX 2,1 5,3 3,7 2,8 2,5 zu wenig Probe 1,2 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 58 51 40 47 38 53 24 0,01

Ciprofloxacin 52 54 31 67 73 60 120 0,01

Diclofenac 5,5 4,3 2,8 3,5 1,4 3,0 5,4 0,01

Ibuprofen 47 200 100 Störpeak 120 82 110 0,1

Paracetamol 340 470 180 390 350 <0,01 390 0,01

Sulfamethoxazol 11 14 4,0 8,7 10 19 1,5 0,01

Tramadol 3,0 5,2 3,3 12 7,1 5,7 1,3 0,005

Venlafaxin 2,7 0,78 0,77 3,3 2 1,6 7,3 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,039 0,097 0,029 0,019 0,048 0,11 < 0,01 0,01

Melperon 0,11 0,39 0,11 0,096 0,091 0,047 0,061 0,01

RK

M Amidotrizoesäure 7200 2300 4400 5700 4600 7500 1400 0,005

Iomeprol 4 21 100 0,066 0,18 0,15 < 0,005 0,005


Seite 199 / 207


M-Nummer 120629/01 120702/48 120702/49 120702/50 120705/03 120705/04 120705/05 NWG


Wochentag Do/Fr Fr/Sa Sa/So So/Mo Mo/Di Di/Mi Mi/Do

Klinik 11

[mg/L]

DOC 53 53 26 25 65 50 75 1,0

AOX 12 0,26 0,95 0,22 1,1 10 6,2 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 5 11 10 117 18 36 10 0,01

Ciprofloxacin 26 9,6 66 81 45 43 30 0,01

Diclofenac 0,56 0,64 0,90 0,04 1,7 1,0 1,5 0,01

Ibuprofen 33 3,5 2,5 27 37 11 17 0,1

Paracetamol 170 200 210 460 49 170 130 0,01


Tramadol 8,0 3,7 6,3 2,7 2,00 5,4 2,8 0,005

Venlafaxin 0,09 0,061 0,14 0,020 0,005 0,005 0,005 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,04 < 0,01 < 0,01 < 0,01 2,2 0,015 < 0,01 0,01

Melperon 1,8 0,23 0,21 0,21 16 0,73 0,65 0,01

RK

M Amidotrizoesäure 4,5 0,12 0,026 < 0,005 23 7,3 320 0,005

Iomeprol 0,8 < 0,005 < 0,005 < 0,005 < 0,005 < 0,005 < 0,005 0,005


Seite 200 / 207


M-Nummer 120615/10 120615/11 120619/72 120619/73 120619/74 120619/75 120615/09 NWG


Wochentag Mi/Do Do/Fr Fr/Sa Sa/So So/Mo Mo/Di Di/Mi

Klinik 12

[mg/L]

DOC 80 117 120 54 100 170 50 1,0

AOX 0,28 0,99 0,22 < 0,2 < 0,2 0,27 0,56 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 47 99 105 82 72 52 130 0,01

Ciprofloxacin 18 14 21 12 15 17 58 0,01

Diclofenac 16 27 22 21 9,2 21 7,3 0,01

Ibuprofen 100 140 170 110 120 110 83 0,1

Paracetamol 1100 1400 1000 1300 870 890 840 0,01

Sulfamethoxazol < 0,01 < 0,01 0,024 0,026 0,033 0,028 < 0,01 0,01

Tramadol 3,4 2,3 4,5 6,7 6,4 13 0,81 0,005

Venlafaxin 2,0 1,3 0,48 0,44 0,30 0,18 0,20 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,065 0,053 0,021 0,016 < 0,01 < 0,01 0,11 0,01

Melperon 0,040 0,22 0,065 0,063 0,097 0,22 0,062 0,01

RK

M Amidotrizoesäure 0,0074 12 0,068 0,25 < 0,005 < 0,005 < 0,005 0,005

Iomeprol 1000 2100 900 39 39 2000 4300 0,005


Seite 201 / 207


* Nachweisgrenze aufgrund geringer Probenvolumen erhöht.

M-Nummer 120622/02 120622/03 120622/04 120626/100 120720/01 120720/02 120720/03 120720/04 NWG

Probenahme-datum

19.-20.06.2012

20.-21.06.2012

21.-22.06.2012

25.-26.06.2012

16.-17.07.2012

17.-18.07.2012

18.-19.07.2012

19.-20.07.2012

Wochentag Di/Mi Mi/Do Do/Fr Mo/Di Mo/Di Di/Mi Mi/Do Do/Fr

Klinik 13

[mg/L]

DOC 66 70 55 50 24 60 50 56 1,0

AOX 0,84 < 0,5 * < 0,2 0,29 1,2 0,2 1,1 0,54 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 28 1,6 0,27 5 19 55 57 35 0,01

Ciprofloxacin 3,4 2,9 0,21 0,65 1,5 2,7 3,0 1,6 0,01

Diclofenac 2,6 2,5 0,37 2,1 1,1 3,3 3,1 2,3 0,01

Ibuprofen 94 76 7,6 72 40 46 58 19 0,1

Paracetamol 210 100 9,5 240 89 170 170 110 0,01

Sulfamethoxazol 0,69 0,77 0,019 0,56 0,088 0,30 0,22 0,98 0,01

Tramadol 5,6 3,7 0,087 0,095 0,27 0,84 1,3 0,5 0,005

Venlafaxin 0,73 2,0 0,12 0,48 0,16 0,3 0,58 0,66 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,01

Melperon 0,73 0,83 0,12 0,31 0,19 0,16 2,5 0,29 0,01

RK

M Amidotrizoesäure 1000 86 130 23 670 250 980 1900 0,005

Iomeprol 6100 1700 270 4200 7300 4400 2200 5400 0,005


Seite 202 / 207


* Nachweisgrenze aufgrund geringer Probenvolumen erhöht

M-Nummer 120326/26 120326/27 120326/28 120330/90 120330/91 120330/92 120330/93 NWG



Klinik 14

[mg/L]

DOC 197 64 59 30 40 40 35 1,0

AOX 6,6 < 2,0 * 1,3 2,7 5,5 2,6 2,3 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 0,045 0,027 0,054 0,03 1,1 15 0,40 0,01

Ciprofloxacin 17 29 14 72 130 55 160 0,01

Diclofenac 7,4 3,0 2,0 2,6 1,7 3,4 1,5 0,01

Ibuprofen 410 440 130 270 210 140 110 0,1

Paracetamol 370 180 140 210 210 240 160 0,01

Sulfamethoxazol 3,5 0,30 0,17 19 6,6 0,61 12 0,01

Tramadol 8,3 42 3,8 8,3 16 5,5 12 0,005

Venlafaxin 0,52 0,34 0,32 1,5 2,1 3,1 4,3 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin < 0,01 < 0,01 0,25 0,25 0,42 0,14 < 0,01 0,01

Melperon 0,21 0,86 0,25 0,14 0,11 0,084 0,11 0,01

RK

M Amidotrizoesäure 3,6 4,4 2,3 1,9 1,2 0,71 0,76 0,005

Iomeprol 56000 4100 2400 22000 36000 31000 21000 0,005


Seite 203 / 207


M-Nummer 120416/01 120416/02 120416/03 120417/18 120417/19 120417/20 120417/21 NWG



Klinik 15

[mg/L]

DOC 20 23 32 20 19 7 9 1,0

AOX 0,21 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,012 0,36 0,12 < 0,01 0,01

Ciprofloxacin 0,15 0,40 0,16 0,94 2,1 0,13 0,15 0,01

Diclofenac 3,0 6,8 6,9 8,0 3,5 8,3 6,4 0,01

Ibuprofen 44 98 35 93 12 21 48 0,1

Paracetamol 45 60 180 170 42 81 140 0,01

Sulfamethoxazol 14 5,3 5,8 1,7 0,18 0,058 0,066 0,01

Tramadol 0,11 0,33 0,22 6,8 0,60 0,61 4,5 0,005

Venlafaxin 1,2 1,8 1,9 1,5 0,64 0,99 5,3 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,34 0,86 1,8 0,036 0,042 < 0,01 0,061 0,01

Melperon 0,48 0,63 0,46 0,25 0,28 0,33 0,82 0,01

RK

M

Amidotrizoesäure 7,7 2,8 0,31 2,1 55 0,53 0,35 0,005

Iomeprol 4 19 5,9 0,051 0,11 0,029 0,48 0,005


Seite 204 / 207


M-Nummer 120427/54 120427/55 120502/84 120502/85 120502/86 120502/87 120502/88 NWG

Probenahmedatum 25.-26.04.2012 26.-27.04.2012 27.-28.04.2012 28.-29.04.2012 29.-30.04.2012 30.04.-01.05.2012 01.-02.05.2012

Wochentag Mi/Do Do/Fr Fr/Sa Sa/So So/Mo Mo/Di Di/Mi

Klinik 16

[mg/L]

DOC 195 160 88 23 43 46 66 1,0

AOX 0,84 0,61 0,52 0,32 < 0,2 0,36 4,0 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 2,3 0,19 1,0 3,4 2,4 0,79 0,50 0,01

Ciprofloxacin 7,1 8,6 6,9 6,4 42 30 5,4 0,01

Diclofenac 7,1 8,6 6,9 6,4 42 29 5,4 0,01

Ibuprofen 21 14 130 21 66 28 12 0,1

Paracetamol 190 170 81 63 230 150 65 0,01


Tramadol 0,66 0,44 1,2 0,36 0,57 0,76 0,68 0,005

Venlafaxin 2,4 1,3 1,4 1,0 15 3,9 2,7 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,42 0,01

Melperon 0,86 0,70 12 0,98 1,3 0,40 0,96 0,01

RK

M


Iomeprol 0,96 0,11 4,1 24 8,2 27 0,20 0,005


Seite 205 / 207


M-Nummer 120427/58 120427/59 120502/141 120502/94 120502/95 120504/06 120504/07 NWG


Wochentag Mi/Do Do/Fr Di/Mi Fr/Sa Sa/So Mi/Do Do/Fr

Klinik 17

[mg/L]

DOC 55 40 zu wenig Probe 32 90 144 85 1,0

AOX 0,41 0,31 <0,2 0,3 0,44 0,25 0,36 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 3,9 6,1 0,26 1,8 0,91 0,33 0,012 0,01

Ciprofloxacin 13 3,6 2,9 3,5 8,5 14 8,5 0,01

Diclofenac 13 3,6 2,9 3,5 8,5 1,0 0,078 0,01

Ibuprofen 28 16 5,0 42 23 74 8,0 0,1

Paracetamol 51 56 9 37 130 33 54 0,01


Tramadol 2,0 1,1 0,089 1,3 0,71 0,32 12 0,005

Venlafaxin 2,3 0,80 0,18 1,4 0,69 0,51 0,025 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,01

Melperon 1,7 0,074 0,21 0,48 2,9 0,30 0,20 0,01

RK

M


Iomeprol 3000 1500 80 1200 1400 1500 2900 0,005


Seite 206 / 207


M-Nummer 120507/93 120507/94 120507/95 120514/114 120514/115 120514/116 120514/117 NWG



Klinik 18

[mg/L]

DOC 30 36 35 20 zu wenig Probe 38 72 1,0

AOX < 0,2 < 0,2 < 0,2 0,27 zu wenig Probe 0,26 < 0,2 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 0,034 0,013 < 0,01 0,032 0,013 0,30 4,8 0,01

Ciprofloxacin 2,9 12 8,2 5,4 1,4 2,5 1,7 0,01

Diclofenac 1,1 0,59 1,1 1,4 0,71 0,87 2,2 0,01

Ibuprofen 64 130 54 15 6,0 16 10 0,1

Paracetamol 53 46 69 8,4 24 27 25 0,01


Tramadol 18 29 21 0,16 0,068 0,071 2,1 0,005

Venlafaxin 19 19 14 27 24 18 24 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin < 0,01 0,80 0,015 0,56 0,11 0,087 0,022 0,01

Melperon 0,17 0,64 1,7 1,3 0,11 0,59 1,2 0,01

RK

M Amidotrizoesäure 0,0090 0,0058 0,061 0,22 0,094 0,10 0,17 0,005

Iomeprol 4,5 2,7 3,0 13 260 8,6 31 0,005


Seite 207 / 207


M-Nummer 120507/87 120507/88 120507/89 120511/106 120511/107 120511/108 120511/109 120514/119 120514/120 120514/121 NWG

Probenahme-datum

04.-05.05.2012

05.-06.05.2012

06.-07.05.2012

07.-08.05.2012

08.-09.05.2012

09.-10.05.2012

10.-11.05.2012

11.-12.05.2012

12.-13.05.2012

13.-14.05.2012

Wochentag Fr/Sa Sa/So So/Mo Mo/Di Di/Mi Mi/Do Do/Fr Fr/Sa Sa/So So/Mo

Klinik 19

[mg/L]

DOC 52 33 32 40 82 42 56 35 78 24 1,0

AOX 3,9 1,2 0,39 3,2 26 13 16 15 0,84 < 0,2 0,2

[µg/L]

Ph

arm

ak

a

Azithromycin 0,037 0,019 0,068 0,13 0,14 0,12 0,15 0,15 0,07 0,071 0,01

Ciprofloxacin 30 34 28 2,5 1,6 0,83 14 63 9,0 89 0,01

Diclofenac 2,2 0,40 2,5 2,2 6,2 7,6 3,7 4,7 9,5 5,1 0,01

Ibuprofen 250 340 230 130 480 180 300 270 1,3 0,63 0,1

Paracetamol 220 140 67 240 550 290 120 190 200 190 0,01

Sulfame-thoxazol

0,11 15 30 1,6 0,017 1,4 0,017 zu wenig

Probe 0,77 1,6 0,01

Tramadol 13 17 10 14 28 8,5 31 38 17 9,2 0,005

Venlafaxin 1,0 0,7 0,23 0,21 0,23 0,36 0,24 0,11 0,59 1,3 0,01

Ps

yc

ho

-

ph

arm

aka

Olanzapin 0,85 0,019 0,051 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,01

Melperon 0,95 0,15 0,1 0,011 0,0025 0,96 0,096 0,045 0,1 0,039 0,01

RK

M Amidotrizoe-

säure 52 190 51 0,12 0,58 310 809 0,43 0,19 0,25 0,005

Iomeprol 43000 13000 2600 21000 13000 15000 37000 43000 3700 210 0,005

Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben Elimination von ... · Grontmij GmbH Ressort Umwelt und...

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