Vorkommen natürlicher und synthetischer östrogener Steroide in Wässern des süd- und mitteldeutschen Raumes

Abstract

Naturliche und synthetische Ostrogene konnen uber das hausliche Abwasser in Klaranlagen und anschliesend in Oberflachengewasser gelangen. Auch ein Eintrag uber Uferfiltrat in das Grund- und Trinkwasser ist denkbar. Zur Erfassung der Konzentrationen in diesen einzelnen Kompartimenten wurden in zwei Messkampagnen an mehreren Orten in Sud- und Mitteldeutschland Proben aus verschiedenen aquatischen Kompartimenten (Klaranlagenzulauf und -ablauf, Oberflachen-, Grund-, Roh- und Trinkwasser) entnommen und die Konzentration der naturlichen Steroide Estradiol (E2) und Estron sowie des synthetischen Steroids Ethinylestradiol (EE2) bestimmt. Zusatzlich wurden auch die Konzentrationen der Glucuronide und Sulfate der genannten Hormone, die einen wesentlichen Teil der humanen Metaboliten darstellen, gemessen. Die Analyse erfolgte uber ein hochsensitives Verfahren mittels HPLC-MS. Die Bestimmungsgrenzen lagen in Abhangigkeit von der Matrix der jeweiligen Wasserprobe zwischen 0.05 ng/L und 0.5 ng/L. Im Klaranlagenzulauf lagen die Mediane der unkonjugierten Steroide fur EE2 bei 7 ng/L, fur E2 bei 1.5 ng/L und fur Estron bei 5.5 ng/L. Nach Konjugathydrolyse ergaben sich Gesamtsteroidkonzentrationen mit Medianen von 9.5 ng/L (EE2), 3 ng/L (E2) und 13 ng/L (Estron). Konjugate trugen somit bis zu 50% zur Gesamtsteroidkonzentration im Zulauf bei. Im Klaranlagenablauf waren die Konzentrationen der Steroide und ihrer Konjugate erheblich geringer als im Zulauf. Die Mediane unkonjugierter Steroide im Ablauf betrugen mit 0.3 ng/L fur EE2, 0.2 ng/L fur E2 und 2.5 ng/L fur Estron z.T. weniger als 10% der Werte im Zulauf. Konjugate lieferten auch nach der Klaranlagenbehandlung einen deutlichen Anteil (40% und mehr) der Gesamtsteroidkonzentration (Mediane: EE2: 0.5 ng/L, E2: 0.8 ng/L und Estron: 8 ng/L). Distribution of Natural and Synthetic Estrogenic Steroid Hormones in Water Samples from Southern and Middle Germany Natural and synthetic hormones can reach surface waters via domestic sewage effluents. For drinking water production, bank filtration of river waters is a common procedure and hormone contaminations can potentially reach groundwater levels and drinking water sources. In order to analyse steroid hormones in the different aquatic compartments (raw sewage and effluent, surface water, groundwater, raw and drinking water) of South and Middle Germany, a sensitive analytical method was developed and employed to detect the natural steroid hormones estradiol (E2) and estrone and the synthetic estrogen ethinylestradiol (EE2). Samples which were taken in two subsequent series were subjected to clean-up and enrichment procedure and subsequently analysed by HPLC-MS. The limit of quantitation for the method was determined to be 0.05 to 0.5 ng/L, depending on the matrix. By treating the samples with glucuronidases/arylsulfatases, conjugates were amenable to analysis and the sum of conjugates and unconjugated steroids was calculated. In raw sewage, the median of the concentrations of the unconjugated steroids was 7 ng/L for EE2, 1.5 ng/L for E2, and 5.5 ng/L for estrone. After cleavage of conjugates, the medians of total steroids were 9.5 ng/L (EE2), 3 ng/L (E2), and 13 ng/l (estrone). Conjugates therefore contributed up to 50 % of the total steroid concentration in raw sewage. In treated effluents, the concentrations of steroids were much lower than in the raw sewage. The medians of free steroids were determined to be 0.3 ng/L for EE2, 0.2 ng/L for E2, and 2.5 ng/L for estrone. Overall the medians in the effluent were thus less than 10% of those in the influent. Conjugates still contributed significantly (40% and more) to the steroid concentrations (medians: EE2: 0.5 ng/L, E2: 0.8 ng/L, and estrone: 8 ng/L).