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StartseiteForschung aktuellAuf der Spur der Nanopartikel08.05.2013

Auf der Spur der Nanopartikel

Umweltchemiker beobachten Nanomaterialien auf ihrem Weg durch die Sojapflanze

Nanomaterialien wie Nanozinkoxid oder Nanocerdioxid gehören zu den meist verwendeten Hilfsstoffen in der Werkstoffherstellung. Sie sammeln sich auch in Agrarpflanzen wie der Sojabohne. Forscher konnten die genaue Verteilung dieser Materialien in der Pflanze beobachten.

Von Daniela Knoll

Nanomaterialien gelangen auch in Sojapflanzen.   (Stock.XCHNG)
Nanomaterialien gelangen auch in Sojapflanzen. (Stock.XCHNG)

"Wir konnten die chemischen Eigenschaften der Nanopartikel in den essbaren Pflanzenteilen erkennen."

Jose Angel Hernandez-Viezcas ist Umweltchemiker von der Universität El Paso in Texas. Er untersuchte den Einfluss von Nanozinkoxid und Nanocerdioxid auf die Sojapflanze - zusammen mit anderen Forschern und Forscherinnen aus den USA und Frankreich.Dass sich Nano-Metalloxide über den Boden in Agrarpflanzen anreichern können, war bekannt.

Jedoch:

"Wir wissen jetzt, dass eines dieser beiden Nanomaterialien aus dem Boden aufgenommen und unverändert durch die Pflanze transportiert wird - bis in die Sojabohnen."

Nanozinkoxid und Nanocerdioxid sind winzige Metalloxide. Etwa 100.000 Mal kleiner als ein menschliches Haar. Nanozinkoxid kann schädliches UV-Licht absorbieren und wird daher beispielsweise in Sonnenschutzcremes verwendet. Nanocerdioxid ist ein ultrafeines Schleifmittel für Computerbauteile und Glaslinsen. Es wird aber auch Dieselkraftstoffen als Additiv beigemischt, um den Verbrauch sowie den Ausstoß von Rußpartikeln zu verringern.

"Studien haben gezeigt, dass diese Nanomaterialien von der Pflanze aufgenommen werden."

Die Forscher ließen die Sojapflanzen im Labor in Ackererde wachsen, die mit hohen Konzentrationen von Nanozinkoxid und Nanocerdioxid angereichert war. Anschließend untersuchten sie die Pflanzen im Elektronen-Synchrotron.

"Mit diesem hellen Synchrotronlicht konnten wir die chemischen Eigenschaften der Nanopartikel im Pflanzeninneren genau identifizieren."

"Mit dem Synchrotron wissen wir, ob das Ceriumatom mit zwei Sauerstoffatomen oder das Zinkatom mit einem anderen Molekül gebunden ist. Sie können chemisch auch ausflocken."

Synchrotronlicht ist besonders intensives Licht mit hoher Energie. Trifft die Strahlung auf ein mikroskopisch winziges Objekt wie ein einzelnes Atom, so werden Röntgenstrahlen zurückgeworfen. Man kann damit zum Beispiel feststellen, ob ein Atom auf seinem Weg durch die Pflanze ein Elektron verloren oder aufgenommen hat.

So fand das amerikanisch-französische Forscherteam Zinkverbindungen in den vorwiegend äußeren, also sauerstoffnahen, Pflanzenteilen. Jedoch nicht in der Nanoform, wie ursprünglich im Boden, da Zinkoxid sehr leicht löslich ist.

Nano-Cerdioxid hingegen gelangte fast vollständig unter anderem in die reproduktiven und essbaren Pflanzenteile. Die chemisch stabilste Form des Nanocerdioxids wurde am häufigsten gefunden. Aber auch weniger stabile Varianten konnten die Forscher nachweisen

"Wir wissen, dass es zu einer Anreicherung in diesen Pflanzenteilen kommt. Aber wir können noch nichts sagen über negative oder positive Wirkungen auf den Menschen oder den Viehbestand, die diese Produkte zu sich nehmen. Es ist einfach noch zu früh, um etwas über mögliche Nebenwirkungen dieses Nanomaterials sagen zu können."

Auf Nachfrage beim Umweltbundesamt, wie diese wissenschaftliche Arbeit einzuschätzen sei, antwortete Dr. Klaus Steinhäuser, der Leiter im Fachbereich für Chemikaliensicherheit: Er fände die Ergebnisse sehr interessant. Er lenkte jedoch ein, dass die Pflanzen in Böden mit sehr hohen Mengen von Nanocerdioxid wuchsen und die Konzentration daher weit über dem läge, was je in Böden auftreten könne. Und davon wurde in den Pflanzenteilen gerade einmal ein Tausendstel nachgewiesen. Für Steinhäuser sei dies keineswegs beunruhigend. Das müssen allerdings noch weitere Studien zeigen, wie Hernandez-Viezcas von der Universität El Paso zu bedenken gibt.

"Wir haben den ersten Schritt gemacht. Nämlich zu prüfen, ob Nanopartikel in die genießbaren Pflanzenteile gelangen - in die Sojabohne. Und nun müssen weitere Studien zeigen, inwieweit das für den Menschen oder die Umwelt gefährlich sein könnte? Tatsache ist: Diese Nanopartikel werden von üblichen Agrarpflanzen aufgenommen. Und jetzt müssen wir schauen, wie sich die Agrarkultur dadurch verändert."

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