Persistent and mobile (PM) substances are suspected to pass drinking water treatment; however, the extent of the treatment gap remains uncertain. This study aimed to determine the elimination of 115 potentially persistent and mobile substances (PM candidates) for four established (biological filtration, adsorption onto activated carbon, ozonation, reverse osmosis (RO)) and one developing treatment method (reductive treatment represented by catalytic hydrogenation) for drinking water supply individually and in combinations. In systematic lab-scale experiments, less than half of all PM candidates were eliminated above 80% by adsorption or ozonation at typical doses (10 mg/L with 48 h contact time, 0.67 mg O3/mg DOC), whereby adsorption indicated slightly higher elimination. Overall, RO achieved the highest elimination, exceeding 80% removal for 96% of all PM candidates. In three common combined treatment sequences, 16 PM candidates remained below 50% elimination and were therefore identified as critical for drinking water treatment, among them six halomethanesulfonates and seven components of ionic liquids. For adsorption onto activated carbon, polarizability, logD and solubility showed strong correlations with PM candidate eliminations, whereas for RO, strong correlations were observed between PM candidate eliminations, and molar mass and polarizability. These correlations provide suitable and readily accessible molecular properties to feed predictive models for the assessment of PM candidate elimination.

Im BMBF-Forschungsverbund „Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf (RiSKWa)“ wurde die Definition von „Indikatorsubstanzen“ als ein interessantes Querschnittsthema identifiziert. Es wurde dazu eine Arbeitsgruppe gebildet, die sich die Aufgabe stellte, einen Leitfaden zur Zweckbestimmung, Auswahl, Bedeutung und Interpretation von polaren organischen spurenstoffen als chemische Indikatoren zu verfassen. Mit Hilfe der Indikatoren sollten insbesondere anthropogene Veränderungen der Wasserqualität erkennbar sein, sowie natürliche Prozesse und technische Aufbereitungsverfahren überwacht und gesteuert werden können. Diese Indikatoren dienen nicht der Bewertung der Wasserqualität. Mögliche Anwender sind die Bearbeiter in den Verbundvorhaben des RiSKWa-Programms und in weiteren Vorhaben in den Bundesländern, die sich mit Spurenstoffen befassen, Fachbehörden, Forschungseinrichtungen, Wasserlabors der Trinkwasserversorgung und Abwasserreinigung und Ingenieurfirmen, die wassertechnologische Themen der Spurenstoffentfernung bearbeiten. Einen Überblick über mögliche Quellen, Eintragspfade und Barrieren im Wasserbereich zeigt die folgende Abbildung aus dem Bericht eines DECHEMA-Arbeitsausschusses „Pfad- und wirkungsspezifische Indikatorsysteme für Wasser- und Bodensysteme“ (Leitung: W. Dott). Dieser Leitfaden wird dabei sehr wesentliche Teile des dargestellten Systems behandeln.

The secondary effluent of Berlin's sewage treatment plant Ruhleben was oxidized by dosages of 2.5-22 mg/L ozone and varying operation conditions to remove pharmaceutical compounds and disinfect water in parallel. The majority of analysed neutral and acidic drugs were efficiently removed to the detection limit at ozone consumptions equal to a dosage of 10-15 mg/LO3 for complete removal. A series of four iodinated organic contrast media (ICM) persisted the ozone treatment even at high consumption rates. Related to disinfection, the legal requirements (EU bathing water directive) could be fulfilled by a consumption of 10% could not be achieved by any treatment. The initial genotoxicity of the secondary effluent was stated by four independent tests. Due to the application of ozone, this genotoxicity was completely removed. The presented results confirm that ozonation can be a suitable advanced wastewater treatment at varying operation conditions to lower effluent concentrations of pharmaceuticals and active micro-organsisms.