Wieviel Phosphat darf im Wasser sein?

Phosphat ist überall zu finden, Organismen genauso wie im Wasser. In kleinen Mengen lebensnotwendig, gefährden zu hohe Konzentrationen unser Trinkwasser. Welche Wirkung Phosphate haben und wie Sie den Phosphatgehalt im Wasser messen können, erklärt dieser Beitrag auf Heimtest-Schnelltests.de.

Phosphat kommt überall vor, doch zuviel davon kann schaden.

Phosphat kommt überall vor. Große Mengen, die z. B. durch Dünger in die Umwelt gelangen, können jedoch Schäden verursachen. – © Wolfgang Jargstorff – Fotolia.com

Übersicht

Auf der ganzen Welt gibt es Phosphat. Bei kaum einem Rohstoff wird es so offensichtlich, wie nah Nutzen und Schaden beieinanderliegen können.

Ohne Düngemittel mit dieser Verbindung bleiben in der Landwirtschaft die Erträge aus. Auf der anderen Seite beschäftigen die steigende Phosphatbelastung der Umwelt und ihre negativen Auswirkungen Mediziner und Ökologen in der heutigen Zeit.

Was ist Phosphat?

Phosphate sind in Mineralien gebundene chemische Verbindungen, die sich vom Phosphor ableiten. Phosphor kommt in der Natur wegen seiner enormen Reaktionsfähigkeit nicht als Element vor, sondern in gebundener Form.

Chemische Reaktion

Phosphate werden die Salze der Phosphorsäure beziehungsweise der Orthophosphorsäure und die Phosphorsäureester genannt. Zwei Phosphormoleküle können sich unter Abspaltung von Wasser zu Diphosphorsäure zusammenlagern, mehrere zu Polyphosphorsäure (Kondensationsreaktion).

Diphosphate und Polyphosphat

Die Salze dieser Verbindungen heißen Diphosphate und Polyphosphate. Es gibt zahlreiche verschiedene Phosphorverbindungen, die zu den Phosphaten zählen, sich aber in den chemischen und physikalischen Eigenschaften unterscheiden. Gemeinsam ist ihnen die Oxidationsstufe V des Phosphors.

Wo kommt Phosphat vor?

Phosphat ist in Mineralien wie Apatit eingelagert.

Phosphat ist in Mineralien wie Apatit eingelagert und wird in Steinbrüchen abgebaut. – © aleks-p – Fotolia.com

Phosphat kommt in Mineralien vor und wird aus solchen gewonnen. Zu den wesentlichsten Einsatzgebieten von Phosphat gehört die Agrarwirtschaft, wo 80 Prozent des geförderten Phosphats verarbeitet werden.

Phosphor ist ein essenzieller Bestandteil in der Pflanze. Da die meisten Böden keine ausreichenden Mengen an Phosphorverbindungen enthalten, muss Dünger zugesetzt werden.

Phosphat als Dünger zufällig entdeckt

Auf diese den Pflanzenwuchs fördernden Eigenschaften wurde man eher zufällig aufmerksam. Vor 135 Jahren wurde ein Verfahren zur Herstellung von Stahl patentiert, bei dem das phosphatreiche Thomasmehl, das sich als brauchbarer Wachstumsverstärker bei den Pflanzen herausstellte, als Nebenprodukt anfiel. In heutiger Zeit sind Phosphate nach den stickstoffhaltigen Verbindungen die am häufigsten eingesetzten Dünger.

Die ständig steigende Weltbevölkerung, die erschreckende Zahl von 50 Tausend Menschen, die pro Tage verhungern sowie die in vielen Ländern zurückgehenden landwirtschaftlichen Anbauflächen machen die Bedeutung des Phosphats als Düngemittel deutlich. Der Rohstoff gewinnt auf den internationalen Märkten immer mehr an Wert und rangiert inzwischen an sechster Stelle, noch vor Silber und Diamant.

Phosphat im menschlichen Körper

Phosphor spielt im Pflanzenstoffwechsel eine große Rolle und ist lebenswichtig für den menschlichen und den tierischen Organismus. Im Menschen sind 700 Gramm Phosphor enthalten. Als anorganischer Anteil des Knochens ist es in Form von Kalziumhydoxylapatit, einer komplexen Kalzium- und Phosphatverbindung, eingebaut. Der Knochen erhält durch diese seine charakteristische Härte. Die Desoxyribonukleinsäure (DNS) in unserem genetischen Material enthält Zucker-Phosphatketten.

Im Labor kann Phosphat im Blut bestimmt werden. Energiereiche Verbindungen sind dafür verantwortlich, dass Stoffwechselprozesse im Körper ablaufen können. Die bekannteste Verbindung ist das Adenosintriphosphat (ATP). ATP, das 1929 von dem deutschen Biochemiker K. Lohmann entdeckt wurde, ist als Energiespeicher am Nährstoffabbau, an der Muskeltätigkeit, der Funktion der Ionenpumpen und an der Signalübertragung beteiligt.

Viele Zellprozesse können ohne die Anwesenheit von ATP nicht ablaufen. Etwa 0,7 Gramm Phosphor sollte der Mensch aufnehmen, um einen Mangel zu verhindern.

Phosphat muss deklariert werden

Phosphat ist nahezu in allen Lebensmitteln enthalten. Eiweißreiche Lebensmittel wie Fleisch, Fisch, Milch und Eiern weisen einen besonders hohen Anteil auf. Phosphat im Essen ist zugelassen, muss jedoch deklariert werden.

Der Mensch nimmt über die Ernährung mehr Phosphat auf als er benötigt. Der überschüssige Anteil erscheint als Phosphat im Urin. Im Gegensatz dazu wird Nitrit im Urin normalerweise nicht ausgeschieden.

Phosphate in Waschmitteln und Industrie

Das Phosphat im Wasser stammte vor einigen Jahren überwiegend aus dem Zusatz von Pyrophosphaten in den Waschmitteln. Sie sollten enthärtend wirken und die Waschkraft erhöhen. Heute wird auf deren Einsatz verzichtet. In Geschirrspülmitteln werden sie nach wie vor verwendet. In der Industrie spielen Phosphate als Korrosionsschutzmittel und als Puffersubstanz eine Rolle. Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien haben Einzug in die Autoindustrie für die Herstellung von Elektroautos gehalten.

Welche Folgen hat zu viel Phosphat?

In der Trinkwasserverordnung sind die zulässigen Phosphat Grenzwerte neben den Grenzwerten für andere Schadstoffe wie Glyphosat sowie verschiedene Verunreinigungen, Anforderungen, Festlegungen zur Überwachung und für die Unterhaltung von Wasserversorgungsanlagen festgelegt. Die Verordnung stammt aus dem Jahre 2001 und wurde durch verschiedene Änderungen und Ergänzungen aktualisiert. Die ursprüngliche Fassung für die Trinkwasserverordnung legte den Phosphat Grenzwert auf 6,7 Milligramm pro Liter Trinkwasser fest. Zu dieser Zeit spielten Verunreinigungen durch Waschmittel eine bedeutende Rolle.

Zuviel Phosphat im Wasser gefährdet die Wasserqualität

Zuviel Phosphat bringt den Phosphor-Kreislauf aus dem Gleichgewicht.

Der Phosphor-Kreislauf gerät durch zuviel Phosphat-Zufuhr aus dem Gleichgewicht. – © kawin302 – Fotolia.com, Übersetzung: Rosali Ziller

Mit den neuen, phosphatfreien Waschmitteln wurde dieses Problem zurückgedrängt. Die aktuelle Version der Verordnung weist keine Angaben mehr zu maximal zulässigen Mengen auf. Diese Entscheidung stößt nicht überall auf Zustimmung, da es andere Quellen gibt, die ebenfalls zur Belastung werden können.

Korrosionsschutz belastet Trinkwasser

In Trinkwasserleitungssystemen wird Phosphat als Korrosionsschutz zugesetzt, um Ablagerungen in den Rohren zu verhindern. Berücksichtigt man, dass der Mensch cirka 4,5 Milligramm Phosphat täglich ausscheidet, gilt Gülle neben Phosphatdünger als weitere Ursache für eine Erhöhung der Werte im Grundwasser.

Der pH Wert im Trinkwasser muss in einem Bereich von 6,4 bis 9,5 liegen. Die Anforderungen bezüglich der Belastung mit Legionellen, Bakterien, die sich in warmem Wasser sehr stark vermehren, wurden nachträglich strenger ausgelegt. Seit 2011 ist der Nachweis von mehr 100 Legionellen pro 100 Millimeter meldepflichtig.

Blaualgenplage durch Phosphate

Cyanobakterien werden umgangssprachlich als Blaualgen bezeichnet und finden sich auf phosphatreichen Gewässern.

Blaualgen bilden auf phosphatreichen Gewässern regelrechte Teppiche. Tatsächlich handelt es sich jedoch um Bakterien. – © Albert Pschera

Erhöhte Phosphatwerte in Gewässern fördern das Wachstum von Cyanobakterien (griechisch: kyanós, blau).

Diese Bakterien tragen ihren Namen, weil sie eine blaugrüne Verfärbung der Oberflächen verursachen. Oft werden sie als Blaualgen bezeichnet, obwohl sie nicht zu den Algen gehören. Vermehren sie sich massiv, sinkt die Wasserqualität dramatisch.

Bei einer hohen Phosphatbelastung der Umwelt ist wegen der verminderten Sauerstoffkonzentration in den Gewässern ein Fischsterben zu beobachten.

Eutrophierung

Ein Phänomen, das bei stehenden Gewässern mit hohen Konzentrationen an Stickstoff – und Phosphor Verbindungen auftritt, wird als Eutrophierung (griechisch: eútrophos, gut nährend) bezeichnet. Durch ein Überangebot dieser Stoffe werden Algen und Organismen im Wachstum bevorzugt, deren Stoffwechselprodukte die Qualität des Wassers verschlechtern und den natürlichen Bestand zurück drängen.

Phosphat im Aquarium richtig dosieren

Phosphat ist für ein üppiges Pflanzenwachstum im Aquarium unerlässlich.

Phosphat ist für ein üppiges Pflanzenwachstum im Aquarium unerlässlich. Eine Überdosierung jedoch kann den Organismen im Wasser schaden. – © volff – Fotolia.com

Eindrucksvoll erleben Süßwasser-Aquarianer den Einfluss von Milieuveränderungen, die durch Phosphate verursacht werden. Im Aquarium ist Phosphat unentbehrlich für das Pflanzenwachstum.

In zu großen Mengen fördert es jedoch den Algenwuchs und drängt den der Wasserpflanzen zurück. Deshalb ist es wichtig, den Phosphatgehalt des Aquarienwassers regelmäßig zu kontrollieren und  zu regulieren.

Optimale Werte für das Aquarium liegen bei einem halben Milligramm pro Liter.

Phosphat in Lebensmitteln

In der Nahrungsgüterwirtschaft hat sich der Zusatz von Phosphaten in Lebensmitteln deutlich erhöht. Selbst die Bio-Branche ist davon betroffen. Als Lebensmittelzusatzstoffe werden sie beispielsweise Brühwürsten, Fischstäbchen und Schmelzkäse in Form von Polyphosphaten zugesetzt. Unter E 339 bis E 341 finden sich die Natrium-, Kalium und Kalziumphosphate, unter E 452 das Polyphosphat.

Einen besonders großen Anteil an Phosphorsäure ist in Cola-Getränken zu finden, jedoch häufig in vesrteckter Form. So wird beispielsweise in Cola Phosphat als E 338 auf dem Etikett angegeben. Diese Verbindungen dienen bei der Lebensmittelherstellung der Konservierung, als Emulgator und als Säuerungsmittel. In ultra-hocherhitzter und eingedickter Milch und Milchpulver verhindert er das Zusammenklumpen.

Phosphatüberschuss belastet Nieren

Nicht verwertetes Phosphat scheidet der Organismus über die Nieren wieder aus. Bei Patienten mit Nierenerkrankungen und bei einer dauerhaften Phosphatbelastung durch Lebensmittel mit sehr hohem Phosphatgehalt kann es zu einem Anstieg des Phosphatspiegels im Blut kommen: zu einer Hyperphosphatämie.

Bei einem Nierenversagen muss das Phosphat durch eine Dialyse entfernt werden. Die Phosphat-Konzentration im Blut steigt auch bei einer Vitamin-D-Vergiftung mit den entsprechenden Vitaminpräparaten. Bleiben die erhöhten Werte längere Zeit bestehen, kann das Auswirkungen auf den Knochenstoffwechsel und auf das Herz-Kreislaufsystem haben sowie zu Hautschäden, Augenerkrankungen und Verdauungsstörungen führen.

Phosphat Nachweis mit einem Schnelltest

Für die Bestimmung des Phosphatgehaltes eignen sich zwei klassische Verfahren als Phosphat Test.

Die sogenannte Gelbmethode beruht auf einer Reaktion des Phosphats im sauren Milieu zu einer Vanadat – Molybdat-Verbindung mit einer gelben Farbe. Messungen am Photometer bei einer Wellenlänge in der Nähe von 400 Nanometern erlauben Rückschlüsse auf die vorliegende Phosphatmenge.

Bei dem Molybdänblau-Verfahren bildet das Phosphat-Ion mit dem zugesetzten Molybdat eine Verbindung, die in Gegenwart einer starken Säure und einem Reduktionsmittel blau gefärbt ist. Die Farbintensität hängt von der Menge des Phosphats ab und kann mit einem Photometer bei einer Wellenlänge zwischen 700 und 880 Nanometern gemessen werden.

Wassertests für zu Hause messen den Phosphatgehalt

Ein Phosphat Test misst den Phosphatgehalt im Wasser.

Mit einem Phosphat Test können Sie schnell und einfach selbst den Phosphatgehalt im Wasser testen. – © sirirak – Fotolia.com

Das gleiche Messprinzip liegt den Trinkwasser Teststreifen zugrunde, mit denen man zu Hause selbst die Phosphatkonzentration analysieren kann.

Die Reaktion wird in zwei Schritten und zwei Gefäßen durchgeführt und in Anwesenheit von Säure. Deshalb ist besondere Vorsicht im Umgang geboten. Nach wenigen Minuten kann das Ergebnis abgelesen werden. Die Farbabstufung wird der entsprechenden Menge in einem Bereich von null bis 100 Milligramm pro Liter auf einer Skala zugeordnet.

Mit diesem Test lassen sich Wasser-Boiler nach Wartungen, Trinkwasser und Aquariumsverhältnisse überprüfen. Außerdem geben die Testergebnisse Aufschluss darüber, ob Oberflächenwasser durch Abwasser oder Düngemittel belastet sind. Mit beiden Methoden werden ausschließlich die Orthophosphate erfasst und keine Polyphosphate oder organische Phosphate.

Zuviel Phosphat – was tun?

Bei erhöhtem Phosphatspiegel im Blut lohnt es zuallererst, die Ernährung umzustellen. Fast Food enthält sehr große Mengen an Phosphat als Konservierungsmittel. Ist die Niere noch funktionsfähig, kann die Ausscheidung angeregt werden, beispielsweise durch Infusionen. Auf diese Weise lässt sich das Phosphat senken. Mit einer phosphatarmen Diät normalisiert sich der Phosphatgehalt im Blut.

Enthärter und Korrosionsschutzmittel sparsam nutzen

Die Ursachen können vielfältig sein, wenn im Leitungswasser das Phosphat zu hoch ist. Zusätze als Korrosionsschutz oder zur Enthärtung kommen infrage. Verantwortlich für die Wasserhärte sind Kalzium – und Magnesiumcarbonat, das sich bei höheren Temperaturen aus den entsprechenden Hydrogencarbonaten bildet und ausfällt.

Diese Reaktion kann durch den Zusatz von Polyphosphaten verzögert werden. Oberhalb von 60°C sinkt diese Wirkung. Wird die Höchsttemperatur unterhalb dieses Wertes eingestellt, lässt sich die Wassersteinbildung auch ohne Zusätze reduzieren.

Ein wirksames Verfahren der Trinkwasseraufbereitung stellt der Ionenaustausch dar. Mit einem Kationen-Anionenaustauscher (Mischbett) lässt sich Phosphat entfernen und das Wasser enthärten. Handelsübliche Tischfilter binden als Kationenaustauscher keine Phosphat-Ionen.

Die Notwendigkeit, Wasserleitungen im privaten Hausbau mit zusätzlichen Geräten oder Anlagen auszurüsten, um die Trinkwasserqualität zu verbessern, muss sorgfältig geprüft werden. Solche Geräte sind wartungsintensiv und bergen die Gefahr, bei unsachgemäßer Nutzung zu einem gesundheitlichen Risiko (Keimbildung!) zu werden. Nur in wenigen Fällen muss man Leitungswasser aufbereiten.

Eisenchlorid senkt Phosphatwert im Aquarium

Hohe Phosphatgehalte in den Aquarien kommen am ehesten durch das Fischfutter zustande. Wird die Menge herabgesetzt, kann dies schon den gewünschten Effekt bewirken. Mit einem wöchentlichen Teilwasserwechsel kann ebenfalls die Menge verringert werden. Durch den Zusatz von Eisenchlorid kann Phosphat gefällt und schließlich entfernt werden.

Phosphat stellt für die Pflanzen und alle Lebewesen eine lebenswichtige Verbindung dar. Mit Düngemitteln wird der Pflanzenwuchs gefördert. In der Lebensmittelherstellung werden Phosphate zur Konservierung und zur Verbesserung bestimmter Eigenschaften zugesetzt. Ein Überangebot zeigt verheerende Folgen in der Natur und beim Menschen. Ein Test hilft, die aktuelle Situation richtig einzuschätzen. Geeignete Phosphat Tests für Trinkwasser und Aquarienwasser können Sie hier auf Heimtest-Schnelltests.de bestellen. Weitere Wassertests für Schwermetalle und andere Stoffe finden Sie hier.

Quellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Phosphate
https://www.spiegel.de/gesundheit/ernaehrung/phosphat-in-lebensmitteln-koennte-giftig-sein-a-839049.html
https://www.gbg-mannheim.de/files/static/trinkwasserverordnung.pdf
https://de.wikipedia.org/wiki/Photometer
https://de.wikipedia.org/wiki/Hyperphosphat%C3%A4mie