Wasserqualität prüfen in Sekunden – dieser Test braucht nur ein Smartphone 

Wer sauberes Wasser will, muss hierzulande nur den Hahn aufdrehen. Doch bei Hochwasser, auf Reisen, beim Campen oder in Gegenden mit schwacher Infrastruktur ist diese Sicherheit nicht immer selbstverständlich. Wer dann die Wasserqualität testen will, braucht bisher meist ein Labor, Zeit und Fachpersonal. Ein neuer Schnelltest könnte diese Hürde kleiner machen.

Entwickelt wurde das Verfahren an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Es braucht nur einen Tropfen Wasser, einen Teststreifen und ein Smartphone. Das Ergebnis liegt in weniger als einer Minute vor. Gesucht wird dabei nicht direkt nach einzelnen Keimen, sondern nach Urobilin. Dieser Stoff entsteht beim Abbau des Blutfarbstoffs und kann im Wasser auf Rückstände menschlicher oder tierischer Exkremente hinweisen.

Wasserqualität testen geht hier viel schneller

Der große Vorteil liegt im Tempo. Klassische mikrobiologische Verfahren brauchen laut den Forschenden oft bis zu 24 Stunden. Sie kosten mehr Geld und erfordern spezialisierte Labore. Der neue Test liefert dagegen sehr schnell einen ersten Hinweis. Das kann helfen, wenn die Wasserqualität rasch eingeordnet werden muss, etwa nach Überschwemmungen oder fern von jeder Laborinfrastruktur.

Laut WHO nutzten im Jahr 2022 weltweit mindestens 1,7 Milliarden Menschen eine Trinkwasserquelle, die mit Fäkalien verunreinigt war. Dazu kommen alternde Abwassersysteme, Starkregen und überlastete Anlagen. All das erhöht das Risiko, dass belastetes Wasser in Flüsse, Brunnen oder Leitungen gelangt.

Ein Tropfen reicht und der Streifen leuchtet

Das Verfahren ist technisch schlank aufgebaut. Ein Tropfen Wasser kommt auf einen speziell behandelten Glasfaserstreifen. Dort trifft Urobilin auf Zinkchlorid. Diese Kombination verstärkt ein Leuchtsignal. Eine kleine LED in einem 3D-gedruckten Aufsatz beleuchtet den Streifen. Das Smartphone versorgt die LED mit Strom und misst mit seiner Kamera das Lichtsignal. Weitere Laborgeräte oder zusätzliche Chemikalien sind nicht nötig.

Die Autoren beschreiben das Verfahren als „Drop-and-detect“: Tropfen auftragen, kurz warten, Signal messen. Für die Probe reichten in den Versuchen 10 Mikroliter. Die Nachweisgrenze lag je nach Aufbau bei 1,1 Nanomol pro Liter und in der verbesserten Version bei 0,5 Nanomol pro Liter. Der Messbereich reichte über mehr als drei Größenordnungen. Die Messunsicherheit lag bei höchstens 15 Prozent. Für einen mobilen Schnelltest sind das starke Werte.

Schneller Warnhinweis hilft sofort weiter

Der Test ersetzt keine vollständige mikrobiologische Analyse. Er kann also nicht sagen, welche Keime genau im Wasser vorhanden sind. Er liefert vielmehr einen schnellen Hinweis darauf, dass fäkale Rückstände im Wasser vorkommen könnten. Im Fachaufsatz wird er deshalb als zuverlässiger erster Screening-Test beschrieben.

Für den Alltag heißt das: Ein schneller Warnhinweis kann reichen, um eine Wasserquelle zunächst kritisch zu bewerten, Proben zu sortieren oder weitere Untersuchungen zu veranlassen. Vor allem in Situationen mit Zeitdruck ist das nützlich. Perfekte Labordaten kommen oft später. Die erste Entscheidung muss aber häufig sofort fallen.

Reale Proben aus Flüssen und Kläranlage geprüft

Laut Studie prüfte das Team Proben aus drei Flüssen sowie Wasser aus einer Kläranlage. Das ist wichtig, weil echte Umweltproben Trübungen, natürliche Begleitstoffe und andere Störfaktoren enthalten.

Das Ergebnis fiel positiv aus. Swayam Prakash, der den Schnelltest an der BAM mitentwickelte, sagt: „Auch im Praxistest hat das System überzeugt: Der Schnelltest wurde erfolgreich an realen Wasserproben aus Flüssen sowie am Zu- und Ablauf einer Berliner Kläranlage überprüft.“ Und weiter:

Selbst unter komplexen Umweltbedingungen mit natürlichen Störstoffen konnte Urobilin zuverlässig nachgewiesen werden.

Wasserqualität testen wird mobil

Ganz ohne Einschränkung funktioniert das Verfahren aber nicht. Stark gefärbte Proben erschwerten die Auswertung. Eine 1:8-Verdünnung brachte hier stabilere Ergebnisse. Auch das ist für die Einordnung wichtig. Der Test ist robust und praxistauglich, aber schwierige Proben können die Messung beeinflussen.

Der Nutzen liegt vor allem im Aufbau. Das Smartphone dient hier nicht bloß als Kamera. Es übernimmt die optische Auswertung und versorgt das System mit Strom. Das spart Geräte, senkt den Aufwand und macht den Test mobil. Für Feldeinsätze, Krisengebiete, Entwicklungsregionen oder mobile Überwachungsprogramme ist das besonders interessant.

Kurz zusammengefasst:

• Mit dem neuen Schnelltest lässt sich die Wasserqualität testen, ohne erst Proben ins Labor zu schicken, denn ein Tropfen Wasser und ein Smartphone genügen für einen ersten Warnhinweis in weniger als einer Minute.
• Das Verfahren erkennt nicht einzelne Keime direkt, sondern weist Urobilin nach und eignet sich deshalb vor allem als schneller erster Hinweis auf fäkale Verunreinigung vor Ort.
• Besonders nützlich ist der Test bei Hochwasser, in Krisengebieten oder fern von Laboren, weil er hilft, Wasser viel schneller einzuschätzen als herkömmliche Methoden, die oft 18 bis 24 Stunden dauern.

Übrigens: Die Erde entstand womöglich viel „heimischer“ als lange angenommen. Eine neue Analyse legt nahe, dass kaum Material aus dem äußeren Sonnensystem beteiligt war – mit Folgen für die Frage, woher Wasser und Kohlenstoff auf unserem Planeten kamen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © BAM