Die Grundwasserchemie kann das Bleiexpositionsrisiko für Kinder erhöhen

Eine landesweite Studie auf Kreisebene zeigt, wie subtile Unterschiede in der Grundwasserchemie die Rohrkorrosion und den Bleigehalt im Blut von Kindern beeinflussen können, und verdeutlicht die verborgene Rolle der Wasseraufbereitung und -infrastruktur beim Schutz gefährdeter Gemeinschaften.

Studie: Grundwasserchemie und Bleigehalt im Blut von Kindern: Eine landesspezifische Analyse in den Vereinigten Staaten. Bildnachweis: BestPhotoStudio/Shutterstock.com

Eine regelmäßige Grundwasserüberwachung ist unerlässlich, um Kinder in gefährdeten Gemeinden zu schützen, wo der Mineralstoffgehalt und der pH-Wert ältere Rohre angreifen und das Trinkwasser mit Blei verunreinigen können. Eine aktuelle Studie in GeoHealth untersuchte auf Kreisebene Zusammenhänge zwischen Grundwasserchemikalien und dem Bleigehalt im Blut von Kindern.

Bleiexposition erhöht das Gesundheitsrisiko bei Kindern

Blei wurde Ende des 19. Jahrhunderts in der US-amerikanischen Infrastruktur häufig verwendet, von Wasserverteilungsrohren bis hin zu Farben. Trotz gut dokumentierter Gesundheitsrisiken haben die USA Bleifarben erst 1978 und Bleileitungen erst 1986 verboten. Auch nach diesen Verboten wurden vorhandene Bleirohre weiterhin verwendet; Schätzungsweise 9,2 Millionen sind landesweit noch im Einsatz.

Wenn das Grundwasser einen niedrigen pH-Wert oder einen geringen Mineralstoffgehalt hat, kann es Rohre angreifen und das Trinkwasser mit Blei verunreinigen. Um diesem Problem entgegenzuwirken, hat die EPA die Blei- und Kupferregel eingeführt, die eine Überwachung und Korrekturmaßnahmen vorschreibt, wenn die Bleikonzentration 15 μg/l überschreitet. Im Oktober 2024 wurde die Vorschrift verschärft, um den Austausch der meisten Bleirohre innerhalb von 10 Jahren vorzuschreiben und den Auslösewert auf 10 μg/L zu senken. Allerdings reichen die Bundesmittel nach wie vor nicht aus, um den nationalen Ersatzbedarf zu decken, was die Einhaltung der Vorschriften verzögern und die Expositionsrisiken verlängern kann.

Ungefähr 590.000 US-amerikanische Kinder im Alter von 1 bis 6 Jahren hatten im Jahr 2016 erhöhte Bleiwerte im Blut. Frühere Studien haben gezeigt, dass Kinder mehr Blei aufnehmen als Erwachsene. Selbst eine geringe Exposition führt zu einem geringeren IQ, schlechteren motorischen Fähigkeiten und Gedächtnisstörungen, Aufmerksamkeitsdefiziten, vermindertem Gehirnvolumen und in schweren Fällen zu Hirnschäden. Es muss beachtet werden, dass keine Bleiexposition sicher ist.

Die Belastung durch Blei betrifft überproportional Minderheiten und einkommensschwache Gemeinschaften, die in älteren Wohnungen leben. Bei nicht-hispanischen schwarzen Kindern ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie einen erhöhten Bleispiegel im Blut haben, 2,8-mal höher als bei weißen Kindern. Kinder, die private Grundwasserbrunnen nutzen, sind einem höheren Risiko ausgesetzt, da diese unregulierten Brunnen ohne ordnungsgemäße Tests höhere Bleiwerte enthalten können und nicht unter die Trinkwasservorschriften des Bundes fallen.

Grundwasserchemie und Bleiexposition im Kindesalter

Ein niedriger pH-Wert und verringerte Konzentrationen von Grundwassermetallen wie Kalzium, Magnesium, Eisen und Natrium erhöhen die Korrosivität des Wassers und führen zu einer stärkeren Bleiaufnahme aus korrodierten Rohren. Obwohl mehrere Studien gezeigt haben, dass die Grundwasserchemie die Bleiexposition beeinflusst, bleibt der Zusammenhang zwischen den örtlichen Wasserbedingungen und sozioökonomischen Faktoren unklar. Die Identifizierung wichtiger Chemikalien kann dazu beitragen, gezielte Interventionen in betroffenen Gemeinden zu entwickeln.

Die aktuelle Studie integrierte Daten aus mehreren Quellen, um den Zusammenhang zwischen 30 chemischen Konzentrationen im Grundwasser und der Prävalenz erhöhter Bleispiegel im Blut bei Kindern in 1.104 Landkreisen in 22 US-Bundesstaaten zu untersuchen, die auf Grundwasser als öffentliche Trinkwasserquelle angewiesen sind.

Daten zu Wasserquellen auf Kreisebene wurden aus dem Water Fluoridation Reporting System des CDC abgerufen. Daten zur Bleiexposition für Kinder unter 72 Monaten (2012–2017) stammen aus den Childhood Lead State Surveillance Data der CDC. Daten zur Grundwasserqualität stammen aus der USGS Geochemical Database, die chemische Daten von 124.000 Bohrlöchern (1901–2013) enthält.

Die Grundwasserchemie wurde als vorgelagerter Treiber für Rohrkorrosion und Bleimobilisierung untersucht und nicht als direktes Maß für die Belastung des Leitungswassers. Dabei wurde berücksichtigt, dass Versorgungsunternehmen die Wasserchemie durch Aufbereitung routinemäßig verändern. Zu den Kovariaten auf Kreisebene aus der American Community Survey 2021 gehörten die Arbeitslosenquote, das mittlere Haushaltseinkommen, der Prozentsatz der Erwachsenen mit weniger als einem High-School-Abschluss und der Prozentsatz der in Armut lebenden Kinder im Alter von 0 bis 17 Jahren.

Wichtigste Erkenntnisse und Implikationen

Analysedaten ergaben mittlere Werte für ausgewählte Grundwasserchemikalien, einschließlich pH 7,3, Alkalität 206 mg/L, Bikarbonat 243 mg/L, gelöster Sauerstoff 3,1 mg/L, insgesamt gelöste Feststoffe 360 ​​mg/L, Selen 0,5 μg/L, Kupfer 2 μg/L und Arsen 1 mg/L, wie in der Studie angegeben.

Höhere Grundwasserkonzentrationen von Arsen, Kupfer, gelöstem Sauerstoff und Selen waren in der primär gewichteten Regressionsanalyse signifikant mit erhöhten Bleiwerten im Blut bei Kindern verbunden. Im Gegensatz dazu zeigten pH-Wert, Kalzium, Eisen und Bikarbonat kleinere, nicht signifikante Rückgänge.

Das Blei im Grundwasser selbst war nicht signifikant mit dem Bleigehalt im Blut verbunden. Die Mehrzahl der getesteten Ionen zeigte keine signifikanten Assoziationen. In einigen Sensitivitätsanalysen waren die mittleren Konzentrationen von Kalzium, Eisen und Blei auf Kreisebene mit niedrigeren Bleispiegeln im Blut verbunden.

Die Bayesian-Kernel-Machine-Regressionsanalyse ergab, dass Kalzium, Lithium und Alkalität eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen späteren Einschluss, aber nur minimale geschätzte Auswirkungen auf den Bleispiegel im Blut von Kindern hatten. Selen zeigte eine mäßige Einschlusswahrscheinlichkeit mit einer Effektschätzung von nahezu Null. Sensitivitätsanalysen zeigten inkonsistente Ergebnisse für Ionen, die in den Hauptanalysen signifikant waren, während nicht signifikante Ionen konsistent blieben.

Nach der Eingabe fehlender Werte waren pH-Anstiege mit niedrigeren Bleiwerten im Blut verbunden. In den meisten Analysen waren die Eisen- und Bleikonzentrationen im Grundwasser mit einer Verringerung des Bleigehalts im Blut verbunden. Die meisten Chemikalien zeigten vernachlässigbare Auswirkungen ohne statistische Signifikanz.

Die Chemie des Grundwassers ist wichtig

Die Grundwasserchemie war auf Kreisebene mit der Bleiexposition von Kindern verbunden, wobei das Ausmaß und die Richtung einiger Zusammenhänge davon abhingen, wie mit fehlenden Blutbleidaten umgegangen wurde.

Höhere Konzentrationen von Arsen, Kupfer, gelöstem Sauerstoff und Selen waren in der Primäranalyse mit erhöhten Bleiwerten im Blut verbunden, wobei Selen den stärksten Effekt zeigte. Traditionelle Schutzindikatoren wie pH-Wert, Alkalität und Kalzium zeigten in allen Modellen inkonsistente Zusammenhänge.

Das Blei im Grundwasser selbst war nicht signifikant mit dem Bleigehalt im Blut verbunden, was nach Ansicht der Autoren auf Wasseraufbereitungspraktiken und Korrosionsdynamik zurückzuführen sein könnte, die das Blei im Quellwasser von der Belastung mit Leitungswasser entkoppeln. Als ökologische Analyse implizieren die Ergebnisse kein Risiko auf individueller Ebene.

Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit einer regelmäßigen Grundwasserüberwachung in gefährdeten Gemeinden neben gezielten Korrosionsschutz- und Behandlungsstrategien sowie von Interventionen, die auf Gebiete mit erhöhten korrosionsfördernden hydrogeochemischen Bedingungen abzielen, und unterstreichen gleichzeitig die Bedeutung einer vorsichtigen Interpretation.

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Quellen: