Food and Water Defense – Erkenntnisse des Russland-Ukraine-Krieges für die (hoch)mobile Lebensmittel- und Trinkwasseruntersuchung

Food and Water Defense – Insights from the Russia-Ukraine War for (Highly) Mobile Food
and Drinking Water Testing

Nicole Meier^a, Bernd Klaubert^a

^a Zentrales Institut des Sanitätsdienstes der Bundeswehr München

Zusammenfassung

Der russische Angriffskrieg auf die Ukraine ist aktuell einer der schwerwiegendsten Konflikte in Europa mit weitreichenden Folgen für Natur und Umwelt. Truppenbewegungen, der massive Einsatz von Artillerie, die Zerstörung von Infrastruktur und liegengebliebenes Kriegsgerät setzen hohe Mengen an Umweltkontaminanten frei. Zudem werden die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Bodens beeinträchtigt, mit erheblichen Konsequenzen für die Landwirtschaft und die Qualität der angebauten Lebensmittel. Es besteht außerdem die Gefahr, dass aus Kernkraftwerken radioaktive Strahlung austritt. Eine nachteilige Beeinflussung (Kontamination) und deren gesundheitliche Auswirkungen können durch den lebensmittelchemischen A-/C-Schutz aufgeklärt werden. Hierfür stehen mit dem lebensmittel- und ökochemischen Feldlabor hochmobile analytische Fähigkeiten zur Verfügung.

Diese Übersichtsarbeit zielt darauf ab, aktuelle Literatur bzgl. der Freisetzung von Umweltkontaminanten durch militärische Aktivitäten im Russland-Ukraine-Krieg zu identifizieren und zusammenzufassen. Aus aktuellen Daten zum Grad der Gewässerbelastung sowie dem Schadstoffeintrag in Lebensmittel aus der Ukraine sollen konkrete Fragestellungen zur Erweiterung des Leistungsspektrums des mobilen lebensmittel- und ökochemischen Laborcontainers abgeleitet werden. Hierbei liegt der Fokus auf potenziellen Herausforderungen in der Landes-/Bündnisverteidigung bzw. der gesamtstaatlichen Verteidigung.

Die Literaturübersicht zeigt, dass der Russland-Ukraine-Krieg erhebliche Auswirkungen auf die Lebensmittel- und Wasserqualität hat, z. B. durch Angriffe auf Wasserressourcen und -infrastruktur. Die Verunreinigung von Wasser mit Sprengstoffen, Schwermetallen und Radionukliden bringt folglich eine reale Bedrohung mit sich. Mobile Feldlabore ermöglichen die schnelle Beurteilung einer etwaigen toxikologischen Wirkung. Die Beantwortung der Frage, ob der Konsum unbedenklich ist, leistet somit einen wichtigen Beitrag im Rahmen des vorbeugenden Gesundheitsschutzes.

Schlüsselwörter: Lebensmittel- und Trinkwassersicher­heit, Lebensmittelchemischer A-/C-Schutz, Vorbeugender Gesundheitsschutz, Mobile Analytik, Literaturübersicht

Summary

The Russian invasion of Ukraine is currently one of the most severe conflicts in Europe, with far-reaching consequences for nature and the environment. Troop movements, extensive artillery use, infrastructure destruction, and abandoned military equipment all contribute to the release of significant amounts of environmental contaminants. Additionally, the physical, chemical, and biological properties of the soil are impaired with considerable consequences for agriculture and food quality. There is also the risk of radioactive emissions from nuclear power plants. Adverse effects (contamination) and their health impacts can be identified through the food chemical A/C protection. For this purpose, highly mobile analytical capabilities are available with the food and eco-chemical field laboratory. This review aims to identify and summarize the current literature on the release of environmental contaminants through military activities during the Russia-Ukraine War. Based on current data on water contamination levels and pollutant inputs from Ukrainian food, specific questions can be derived to expand the performance spectrum of the mobile food and eco-chemical laboratory container. The focus here is on potential challenges in national/alliance defense or comprehensive national defense. The literature review indicates that the Russia-Ukraine War has a significant impact on food and water quality, for example, through attacks on water resources and infrastructure. Water contamination with explosives, heavy metals, and radionuclides poses a real threat. Mobile field laboratories enable rapid assessment of any toxicological effects. Answering whether consumption is safe thus makes an essential contribution to preventive health protection.

Keywords: Food and water safety, Food chemical A/C protection, Preventive health protection, Mobile analytics, Literature review

Einleitung und Hintergrund

Angesichts der Erkenntnisse aus dem Kriegsgeschehen in der Ukraine muss davon ausgegangen werden, dass chemische und radiologische Gefahren die Lebensmittel- und Trinkwassersicherheit erheblich bedrohen. Dabei gehören vor allem Trinkwasser und die dazugehörige Wasserinfrastruktur zu den am stärksten gefährdeten Bereichen. In der Literatur wird sowohl über die Rolle des Wassers als treibende Kraft von Konflikten als auch über die Auswirkungen bewaffneter Konflikte auf Wasser und Wassersysteme berichtet. Die Open-source Datenbank „Water Conflict Chronology“ des Pacific Institute umfasst derzeit mehr als 1 600 Einträge in den drei Kategorien (Abbildung 1):

Abb. 1: Wasser-Ereignisse während des Ukraine-Russland-Kriegs nach Jahr und Art. (Daten von <https://www.worldwater.org> [9])

(1) Wasser als „trigger“ (Kontrolle über Zugang zu Wasser),

(2) Wasser als „weapon“ (Wasser wird als Waffe eingesetzt),

(3) Wasser als „casualty“ (direkter Angriff auf Wassersysteme).

Seit Beginn des Ukraine-Russland-Krieges wurden bereits 64 Einträge in den Kategorien Wasser als „weapon“ (10 x) und als „casualty“ (54 x) aufgezeichnet (siehe Abbildung 1) [9]. Darüber hinaus sind die Wasserressourcen häufig durch sogenannte Kollateralschäden, wie die Verschmutzung durch militärische Operationen, bedroht. Allein in den ersten drei Monaten des Krieges wurden Berichte über Schäden an Dämmen, überflutete Minen, verminte Gebiete, Unterbrechung der Wasserversorgung, des Wassertransports und der Abwasserbehandlung, Verschmutzung des Oberflächenwassers, bakterielle Belastung sowie das Risiko einer radioaktiven Kontamination registriert [13].

Eine Beeinträchtigung oder Kontamination von Trinkwasser und Lebensmitteln sowie die daraus resultierenden gesundheitlichen Folgen für Soldatinnen und Soldaten können erhebliche Auswirkungen haben. Durch lebensmittelchemischen A-/C-Schutz lassen sich derartige Risiken identifizieren und bewerten. Hierfür stehen mit dem lebensmittel- und ökochemischen Feldlabor (hoch)mobile analytische Fähigkeiten zur Verfügung. Ziel dieser Übersichtsarbeit war es, aktuelle Literatur bzgl. der Freisetzung von Umweltkontaminanten durch militärische Aktivitäten im Russland-Ukraine-Krieg zu identifizieren und zusammenzufassen.

Methode

Für diese Literaturübersicht wurde im April 2024 eine umfassende Recherche in relevanten wissenschaftlichen Datenbanken durchgeführt, um bestehende Daten und Publikationen zum Thema Umweltkontamination im Rahmen des Russland-Ukraine-Kriegs zu identifizieren und zusammenzufassen. Die verwendeten Datenbanken umfassten PubMed und Google Scholar, um eine breite Abdeckung der einschlägigen Fachliteratur zu gewährleisten. Es wurden sowohl Originalveröffentlichungen als auch Review-Artikel berücksichtigt. Zusätzlich wurden öffentlich zugängliche Daten aus der Ukraine in die Diskussion einbezogen. Durch die Analyse der aktuellen Literatur und der Daten aus der Ukraine sollen im weiteren Verlauf konkrete Fragestellungen zur Erweiterung des Leistungsspektrums des lebensmittel- und ökochemischen Laborcontainers abgeleitet werden. Hierbei liegt der Fokus auf potenziellen Herausforderungen in der Landes-/Bündnisverteidigung bzw. der gesamtstaat­lichen Verteidigung.

Ergebnisse

Übersicht über Gefahren, welche zur Wasserverschmutzung führen

Die Beeinträchtigung der physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Bodens durch militärische Aktivitäten führt zu erheblichen Konsequenzen für die Landwirtschaft und die Qualität der angebauten Lebensmittel. Dabei sind physikalisch/chemische Verunreinigung von Wasser und Lebensmitteln auf folgende Ursachen zurückzuführen:

• Großflächige Feuer/Brände,
• Zerstörung kritischer Infrastruktur (z. B. Energie- und Kraftstoffversorgung, Wasserversorgungs- und Abwasseraufarbeitungsanlagen, Abfallentsorgungssysteme),
• Schäden an chemischer Industrie und Kernkraftwerken (Freisetzung von „toxic industrial chemicals“ [TIC] bzw. radioaktiver Strahlung),
• Überreste von Bomben, Raketen und Munitionstrümmern bzw. liegengebliebene/versunkene Militärfahrzeuge und -ausrüstung,
• Flut von Bergwerken und Abraumhalden („tailing storage facilities“[TSF]) sowie
• Kontamination mit chemischen Kampfstoffen oder Sabotagegiften (z. B. via „unmanned armed vehicles“ [UAV]).

Insgesamt können kriegerische Handlungen also zu einer unabsichtlichen Kontamination und einer damit verbundenen Gefahr für die Gesundheit führen. Davon zu unterscheiden ist eine absichtliche Kontamination von Wasser und Lebensmitteln mit Chemical Warfare Agents (CWA) oder geeigneten Sabotagegiften.

Stillgelegte Bergminen und TSF

Ein besonderes Beispiel für die Gefährdung der Wasserressourcen der Ukraine sind stillgelegte Bergminen und Absetzanlagen (TSF), also Anlagen zur Lagerung flüssiger Abfälle aus verschiedenen Industriezweigen (465 TSF in 2019 [8]). Allein in den Regionen Donezk und Luhansk gibt es 200 TSF, in denen 939 Mio. Tonnen Industrieabfälle gelagert werden [1][8]. Ein Ausfall der Pumpen oder eine mutwillige Zerstörung der TSF-Systeme kann zu einer Flutung der Bergwerke und damit zur Freisetzung von giftigem Grubenwasser führen. Die Giftstoffe können folglich in das Grundwasser sickern und somit ganze Gebiete belasten [11]. Eine besondere Gefahr besteht, wenn die Oleksandr-Zakhid-Mine in Horlivka, in der seit 1989 Chlorbenzol und andere krebserregende Giftstoffe gelagert werden, oder die Yunyi-Komunar-Mine, in welcher die Sowjetunion 1979 eine 0,3-Kilotonnen-Atombombe zündete, überflutet werden [4][6].

Pestizide

Ein weiteres ernstes Problem für die ukrainischen Gewässer sind kleine illegale Deponien mit abgelaufenen Pestiziden im Boden aus der Sowjetzeit („pesticide burials“). Die Ukraine ist derzeit einer der größten Pestizidverbraucher der Welt (ca. 100 000 t pro Jahr). Im Jahr 2020 wurden landesweit schätzungsweise 8 230 t abgelaufener Pestizide in 650 Lagerstätten gelagert. Durch Bombenangriffe verursachte Explosionen und die absichtliche Überflutung landwirtschaftlicher Flächen durch die Sprengung von Dämmen tragen zur Freisetzung von gelagerten Pestiziden in das Grundwasser bei [6].

Kernkraftwerke (Nuclear power plants [NPP])

Während des Ukraine-Russland-Krieges kam es bereits zu Kampfhandlungen und Artillerieangriffen auf die Gebiete der Kernkraftwerke in Tschernobyl (NPP Tschernobyl) und Enerhodar (NPP Saporischschja). Beide NPP befinden sich in der Nähe von Flüssen und großen Wasserreservoirs. Ein solcher Standort birgt das Risiko von Radionuklidemissionen in die Umwelt und deren schnelle Übertragung auf die umliegenden Ökosysteme [6].

Zusammenfassung der Daten aus dem Wassermonitoring

Trotz der militärischen Aktivitäten führt die staatliche Agentur für Wasserressourcen ein Monitoring der Oberflächengewässer, die für den Trinkwasser- und Haushaltsbedarf der Bevölkerung genutzt werden, an den Überwachungspunkten, an denen die militärische Einsatzlage dies zulässt, durch. Dabei wurden überhöhte Konzentrationen der Schwermetalle Quecksilber, Kupfer, Zinn, Mangan und Lithium festgestellt. Eine bis zu 8,5-fache Überschreitung der Mineralöl- und Quecksilbergehalte wurde auch an Stellen festgestellt, an denen sie vor der Invasion überhaupt nicht nachgewiesen wurden [1]. Im Fluss Uda wurde beispielsweise ein 20- bis 58-facher Anstieg des Insektizids Cypermethrin und 1,5- bis 1,7-fach erhöhte Gehalte an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen gemessen. An den Oberflächentrinkwasserentnahmestellen in Charkiw stieg der Phosphat-Gehalt um das 2,4-fache und der Nitrit-Gehalt um das 4-fache an. Ebenfalls wurden aufgrund ineffizienten Betriebes von Kläranlagen infolge der Feindseligkeiten in der Region ­(Schäden, Stromausfälle etc.) an den Oberflächentrinkwasserentnahmestellen in Donezk um das 2,4-fache erhöhte Ammonium- und um das 2,8-fache erhöhte Nitrit-gehalte festgestellt. Zudem wurden die Grenzwerte für Pestizide, polyaromatische Kohlenwasserstoffe, flüchtige organische Kohlenwasserstoffe und Schwermetalle überschritten [16]. Nachdem Raketentrümmer Düngemitteltanks beschädigt hatten, wurden außerdem in Flusswasserproben östlich von Lviv Konzentrationen von Ammoniak und Nitraten festgestellt, die 163- bzw. 50-mal über den normalen Grenzwerten lagen [11]. Als weiteres Beispiel zeigen Daten von Strokal et al. 2023, dass aufgrund von beschädigten Abwasserleitungen und Kläranlagen die Einträge von Schmerzmitteln, antibakteriellen Wirkstoffen und Mikroplastik in den Fluss Dnirpo im Jahr 2022 um 2 bis 34 % gestiegen sind [15].

Aufgrund der militärischen Lage hat die staatliche Überwachung allerdings keinen stetigen Zugang zu allen relevanten Probenahmestellen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Lücke durch militärische Feldlabore inkl. der dazugehörigen (hoch)mobilen Probenahmetrupps zu schließen.

Gesundheitlich relevante Parameter für den lebensmittel- und ökochemischen Laborcontainer

Insgesamt finden sich zahlreiche Berichte über die Verunreinigung von Wasser mit diversen chemischen Verbindungen. Die nachfolgende Aufzählung gibt einen Überblick über relevante physikalisch-chemische Parameter. In eckigen Klammern sind die Referenzen/Quellen angegeben.

• Ammonium [3][4][7][11][13][15]

• Arzneimittel (z. B. Diclofenac) [15]

• Chemische Kampfstoffe (CWA) [4][14]

• Chlorbenzo(b)thiophen [10]

• Dioxine [7][10]

• Flüchtige organische Kohlenwasserstoffe (z. B. Chloroform) [7]

• Makro-/Mikroplastik [15]

• Mykotoxine [5]

• Nitrat [3][7][11][15]

• Nitrit [4][7][13][15]

• Öl/Treibstoff-Rückstände [1][7][11][13][14][17]

• Perchlorat [10][11]

• Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS)

• Pestizide (z. B. Triclosan) [6][7][13][15]

• Phosphat [15]

• Polyaromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) [4][7][10][13]

• Polychlorierte Biphenyle (PCB) [10][17]

• (Poly)chlorierte Naphthaline [10]

• Radioaktive Verbindungen [1][3][6][10][14]

• Schwermetalle [1–5, 7, 10, 11, 13, 14, 17

• Sprengstoffe (Nitroaromaten, z. B. TNT) [1][3][4][6][10][11][14]

• Sulfat [7][13]

• Toxic industry chemicals (TIC) [6][7][11]

Bedeutung des lebensmittel- und ökochemischen Laborcontainers

Die aktuelle Literatur zeigt, dass der Russland-Ukraine-Krieg erhebliche Auswirkungen auf die Lebensmittel- und Wasserqualität hat, z. B. durch gezielte Angriffe auf Wasserressourcen und -infrastruktur oder unbeabsichtigte Kontamination durch militärische Aktivitäten. Der Nutzen des lebensmittel- und ökochemischen Laborcontainers liegt in der schnellen Beurteilung einer möglichen akuten toxikologischen Wirkung durch den Verzehr von Wasser und Lebensmitteln. Die hochmobilen Probenahmetrupps können dabei auch bewaffnet agieren und so ggf. die Lücken der zivilen amtlichen Überwachung schließen.

Aufgrund der hohen Mobilität und der schnellen Verlegbarkeit können direkt vor Ort Aussagen über die Genusstauglichkeit bzw. mögliche Gesundheitsgefährdungen getroffen werden. Für den lebensmittel- und ökochemischen Laborcontainer sind hierbei vor allem Parameter, welche nicht standardmäßig von der zivilen Überwachung abgedeckt werden, von Interesse. Hierzu gehören z. B. Sprengstoffrückstände oder CWA. Aufgrund der gewonnenen Information sollte das Leistungsspektrum lageangepasst auch die Bestimmung von TIC oder Pestizid-Rückständen umfassen. Ergänzend können Daten aus Satellitenaufnahmen („remote sensing data“) [12][14] oder aus Open-Source-Tools genutzt werden (Abbildung 3), um potenzielle Gefahrenquellen zu identifizieren und zu analysierende Parameter abzuleiten.