Seasonal occurrence and removal of artificial sweeteners in wastewater from five treatment plants in Tshwane, South Africa
Diese Studie analysierte das saisonale Auftreten und die unvollständige Entfernung von vier künstlichen Süßstoffen in fünf Kläranlagen in Tshwane, Südafrika, was deren Persistenz in den Abwässern aufzeigte und die Notwendigkeit einer verbesserten Überwachung sowie fortschrittlicherer Reinigungstechnologien hervorhob.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich das Wasser der Welt wie eine riesige, wirbelnde Badewanne vor. Wir schütten alles hinein: Seife, Essensreste, Medikamente und sogar die winzigen, unsichtbaren Süßstoffersatzstoffe, die wir in unseren Diät-Limonaden und „zuckerfreien“ Snacks verwenden. Diese Süßstoffe werden als künstliche Süßstoffe bezeichnet. Im Gegensatz zu echtem Zucker, den Ihr Körper (und die Bakterien im Wasser) leicht abbauen und verwerten kann, sind diese künstlichen Stoffe wie chemische Geister. Sie sind darauf ausgelegt, zäh, stabil und resistent gegen die Verdauung zu sein. Aus diesem Grund überleben sie, wenn wir sie die Toilette hinunterspülen, oft die Reise durch unsere Kläranlagen, die im Grunde riesige Filter sind, die unser schmutziges Wasser reinigen sollen, bevor es zurück in Flüsse und Seen geleitet wird. Wissenschaftler kümmern sich darum, weil diese „Geister“, wenn sie weiterhin aus den Kläranlagen herausfließen, die Chemie unserer natürlichen Gewässer verändern könnten, indem sie als permanente Marker fungieren, die uns genau sagen, wo unser Abwasser vorbeigeflossen ist.
Diese Geschichte spielt in der Stadt Tshwane, Südafrika, wo ein Team von Forschern beschloss, Detektiv bei diesen chemischen Geistern zu spielen. Sie konzentrierten sich auf vier spezifische Arten dieser künstlichen Süßstoffe: Acesulfam-K, Saccharin, Aspartam und Neotam. Die Forscher wollten zwei Hauptdinge wissen: Wie viel dieser Süßstoffe in die Kläranlagen hineinfließt, und wie viel davon erfolgreich herausgefiltert wird, bevor das Wasser wieder in die Umwelt abgegeben wird. Sie haben sich nicht nur eine Anlage angesehen, sondern besuchten fünf verschiedene Kläranlagen in der Stadt und überprüften sie sowohl im heißen Sommer als auch im kalten Winter, denn das Wetter kann manchmal beeinflussen, wie Menschen trinken und wie die Anlagen arbeiten.
Die Wissenschaftler nutzten einen hochtechnologischen Laboraufbau, der wie ein sehr wähleriges Sieb funktioniert. Zuerst verwendeten sie eine Methode namens Festphasenextraktion (Solid-Phase Extraction, SPE), um die Süßstoffe aus dem unordentlichen Abwasser zu greifen – so ähnlich wie man mit einem Magneten Eisenfeilspäne aus einem Haufen Sand zieht. Dann ließen sie die gereinigten Proben durch eine Maschine laufen, die eine Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) mit einem UV-Detektor ist. Stellen Sie sich diese Maschine wie eine Hochgeschwindigkeits-Rennstrecke vor, auf der verschiedene Chemikalien mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen; der Detektor funget als Zielbildkamera, die ein Foto von jedem Süßstoff macht, während er die Ziellinie überquert, damit die Wissenschaftler genau zählen können, wie viele es waren.
Hier ist das, was sie fanden: Die künstlichen Süßstoffe waren überall. Sie tauchten im schmutzigen Wasser auf, das in alle fünf Kläranlagen hineinfloss, und – vielleicht überraschender – waren sie im sauberen Wasser, das herauskam, immer noch vorhanden. Keine der Anlagen konnte sie vollständig beseitigen. Während einige Süßstoffe, wie Saccharin und Aspartam, größtenteils von den Filtern aufgefangen wurden (einige Anlagen entfernten sie zu bestimmten Zeiten sogar vollständig), war der Süßstoff namens Neotam der Champion des Überlebens. Er war der hartnäckigste, tauchte oft in höheren Konzentrationen als die anderen auf und weigerte sich zu verschwinden. Tatsächlich war die Konzentration von Neotam in einer Anlage namens Daspoort im Winter mit 53,585 ppm im einströmenden Wasser gewaltig, und eine signifikante Menge davon (33,45 ppm) wurde auch im abfließenden Wasser gefunden.
Die Studie zeigte auch, dass die Jahreszeiten eine Rolle spielen. An einigen Orten änderte sich die Menge der Süßstoffe zwischen Sommer und Winter, wahrscheinlich weil die Menschen bei Hitze etwas anderes trinken als bei Kälte. Die Kläranlagen verhielten sich jedoch nicht immer gleich. Manchmal enthielt das Wasser, das die Anlage verließ, tatsächlich mehr von einem bestimmten Süßstoff als das Wasser, das hineinging. Das klingt seltsam, fast wie Magie, aber die Forscher erklärten, dass dies wahrscheinlich daran liegt, dass die Süßstoffe im Schlamm (dem festen Zeug am Boden der Tanks) versteckt waren und dann später wieder ins Wasser abgegeben wurden, oder weil das Timing der Probenahmen nicht ganz mit der Verweildauer des Wassers in der Anlage übereinstimmte.
Letztendlich legt die Arbeit nahe, dass die derzeitigen Kläranlagen in Tshwane zwar bei einigen Süßstoffen einen ordentlichen Job machen, aber nicht perfekte Wächter gegen alle von ihnen sind. Insbesondere Neotam scheint durch die Maschen zu schlüpfen, was bedeutet, dass es immer noch in die lokale Umwelt gelangt. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass wir diese Chemikalien genauer im Auge behalten müssen und vielleicht bessere Wege erfinden müssen, um sie herauszufiltern, denn im Moment erhalten unsere Flüsse immer noch eine stetige Dosis des „Zuckers“, der eigentlich gar kein Zucker ist.
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