Bei der Abwasserreinigung werden Spurenstoffe wie Hormone meist nicht vollständig abgebaut
Quelle: BAM, Fachbereich Umweltanalytik
Hormone sind endogene Stoffe, die im Blutkreislauf von Menschen und Säugetieren vorkommen, aber auch mit dem Urin ausgeschieden werden. Ihre Wirkkonzentrationen liegen extrem niedrig. Einmal im Abwasser gelangen Hormone in Kläranlagen, wo einige nur unzureichend abgebaut werden oder weitere Metaboliten und Transformationsprodukte entstehen. Östron (kurz: E1) ist ein Metabolit der hochwirksamen Östrogenhormone 17-Östradiol (-E2) und 17-Östradiol (-E2). -E2 als natürliches Hormon und 17-Ethinylöstradiol, der aktive Wirkstoff zahlreicher Kontrazeptiva („Antibaby-Pille“), sind bereits in die Beobachtungsliste des Anhangs X der Richtlinie für Oberflächengewässer in der Europäischen Union (sog. „Wasserrahmenrichtlinie“) eingegangen und erfordern ein Monitoring. E1 als Metabolit, welches zwar deutlich weniger hormonell aktiv ist, dessen Konzentrationen aber häufig höher liegen als die der ursprünglichen Hormone, soll meist miterfasst werden. E1 wurde auch als Marker diskutiert, nach dem Proben vorgescreent werden könnten, bevor in der Detailanalyse das Hormonspektrum bestimmt wird.
Für ein Screening von Proben sind antikörperbasierte, sog. immunanalytische Verfahren prädestiniert, da sie schnell, kostengünstig und nachweisstark sind und nur geringe Probenmengen erfordern. Wir haben einen Antikörper und darauf aufbauend einen sog. ELISA, einen speziellen Enzym-Immunoassay, entwickelt, der es erlaubt, Östron in Spurenkonzentrationen im Abwasser direkt zu messen. In Kombination mit einem Anreicherungsverfahren, der Festphasenextraktion, kann Östron in Konzentrationen unter 1 Nanogramm je Liter (1 Milliardstel Gramm je Liter = 1 ng/L) quantifiziert werden. Der hier vorgestellte Artikel beschäftigt sich mit der Validierung dieser Methode, da Fehlbestimmungen von der komplexen Abwassermatrix herrühren können oder von Metaboliten der Östrogenhormone.
Die bestimmten Konzentrationen im Zulauf der sechs Berliner Kläranlagen lagen zwischen 60 und 200 Nanogramm je Liter Abwasser, die Ablaufkonzentrationen zwischen 3 und 27 ng/L. Die Gehalte in den Flüssen lagen zwischen 0,4 und 3,8 ng/L. Allerdings wurden schon ökotoxische Auswirkungen auf die wasserbewohnende Fauna bei Konzentrationen unter 1 ng/L ermittelt. Die Validierung der Methode gegenüber der Referenzmethode (Flüssigkeitschromatographie gekoppelt an die Tandem-Massenspektrometrie, LC-MS/MS) ergab eine gute Übereinstimmung mit maximal 30 % Überbestimmung mit dem ELISA.
LC–ELISA as a contribution to the assessment of matrix effects with environmental water samples in an immunoassay for estrone (E1)
Holger Hoffmann, Christian Knizia, Maren Kuhne, Ulrich Panne, Rudolf J. Schneider
Accreditation and Quality Assurance, 2018, Volume 23, Issue 6, pp 349–364
BAM Präsidium; Abteilung Analytische Chemie; Referenzmaterialien, Fachbereich Umweltanalytik