Zink- und Ceroxid sind zwei Nano-Materialien, die heute schon in größeren Mengen hergestellt werden und in die Umwelt gelangen.
"Zinkoxid ist zum Beispiel in Sonnencremes und anderen Pflegeprodukten enthalten. Wenn man sich wäscht, gelangt es mit ins Abwasser. Andere Nanomaterialien stecken in Abgas-Katalysatoren. Oder in Kraftstoffzusätzen wie etwa Ceroxid. Sie landen in der Atmosphäre."
Patricia Holden hat sich in jüngster Zeit intensiv mit Zink- und Ceroxid beschäftigt. Sie ist Professorin für Umweltmikrobiologie an der Universität von Kalifornien in Santa Barbara. Zusammen mit 15 anderen Forscherinnen und Forschern aus den USA legt sie jetzt eine Studie vor, die nahelegt: Solche metallhaltigen Nano-Oxide können von Ackerpflanzen angereichert werden. Außerdem schmälern sie unter Umständen die Ernteerträge.
Das zeigte sich in Gewächshaus-Versuchen mit Sojabohnen. Sie zählen zu den wichtigsten Kulturpflanzen weltweit.
"Wir zogen Sojabohnen in Böden mit verschiedenen Konzentrationen der beiden Metalloxide auf. Dann verfolgten wir das Wachstum der Pflanzen und protokollierten die Erträge. Außerdem schauten wir uns an, wo die Metalle hinwandern: Ob sie am Ende in den oberirdischen Pflanzenteilen steckten oder in den Wurzeln in der Erde."
Die Ergebnisse fielen unterschiedlich aus. Beim Zinkoxid war es so, dass die Pflanzen das Metall aus dem Boden aufnahmen und akkumulierten. Vor allem in den Blättern, aber auch in den Früchten, den Sojabohnen. Nano-Zink in Ackerböden könnte also womöglich am Ende auch in Lebensmitteln auf Sojabasis stecken.
Beim Ceroxid trat ein anderes Problem auf: Die Sojabohnen wuchsen nicht mehr richtig. Das lag daran, dass das Metall Bodenbakterien schädigte, mit denen die Pflanzen in einer Symbiose leben. Diese Mikroben versorgen ihre Wirte mit Stickstoff, einem wichtigen Nährelement. Bei höheren Ceroxid-Konzentrationen ging diese sogenannte Stickstoff-Fixierung zurück – und damit auch Wachstum und Biomasse der Sojabohnen.
Die Studie sei die erste, bei der die Pflanzen über ihren gesamten Lebenszyklus beobachtet wurden, sagt Patricia Holden:
"Wir denken, es sollte weitere Studien mit anderen wichtigen Kulturpflanzen geben. Um auch bei ihnen zu sehen, welche Auswirkungen Nanomaterialien haben können – auf die Pflanzen, auf die menschliche Gesundheit und auf die Produktion von Lebensmitteln."
Eine Anregung, die auch Alistair Boxall für sinnvoll hält. Der Umweltchemiker arbeitet ebenfalls über Nanopartikel und ist Professor an der Universität York in England. Die neuen Studienergebnisse seiner US-Kollegen relativiert er allerdings:
"Der Artikel ist interessant! Bisher gibt es nicht wirklich viele Arbeiten, die sich mit Nano-Materialien in Böden beschäftigt haben. Aber ich muss auch sagen: Ich war nicht übermäßig beunruhigt, als ich die neue Studie las. Denn die Konzentrationen von Nanopartikeln, die die Autoren gewählt haben, sind viel höher, als wir sie nach Modellrechnungen in Böden erwarten würden. Man braucht sicher noch detailliertere Untersuchungen."
Die Studie dürfte auf jeden Fall die Diskussion über die Nutzung von Klärschlämmen neu beleben.
Auch in Deutschland düngen Landwirte damit ihre Felder. Jahr für Jahr sind es über 500.000 Tonnen. Allerdings enthält Klärschlamm nicht nur den Pflanzennährstoff Phosphor. Er ist auch mit Schadstoffen aus dem Haushaltsabwasser belastet. Das können zum Beispiel Arzneimittelrückstände sein. Und auch Nanopartikel aus Körperpflegeprodukten, wie die aktuelle US-Studie jetzt noch einmal aufzeigt. Für neuen Gesprächsstoff rund um die Verwertung der Schlämme ist also gesorgt.
"Zinkoxid ist zum Beispiel in Sonnencremes und anderen Pflegeprodukten enthalten. Wenn man sich wäscht, gelangt es mit ins Abwasser. Andere Nanomaterialien stecken in Abgas-Katalysatoren. Oder in Kraftstoffzusätzen wie etwa Ceroxid. Sie landen in der Atmosphäre."
Patricia Holden hat sich in jüngster Zeit intensiv mit Zink- und Ceroxid beschäftigt. Sie ist Professorin für Umweltmikrobiologie an der Universität von Kalifornien in Santa Barbara. Zusammen mit 15 anderen Forscherinnen und Forschern aus den USA legt sie jetzt eine Studie vor, die nahelegt: Solche metallhaltigen Nano-Oxide können von Ackerpflanzen angereichert werden. Außerdem schmälern sie unter Umständen die Ernteerträge.
Das zeigte sich in Gewächshaus-Versuchen mit Sojabohnen. Sie zählen zu den wichtigsten Kulturpflanzen weltweit.
"Wir zogen Sojabohnen in Böden mit verschiedenen Konzentrationen der beiden Metalloxide auf. Dann verfolgten wir das Wachstum der Pflanzen und protokollierten die Erträge. Außerdem schauten wir uns an, wo die Metalle hinwandern: Ob sie am Ende in den oberirdischen Pflanzenteilen steckten oder in den Wurzeln in der Erde."
Die Ergebnisse fielen unterschiedlich aus. Beim Zinkoxid war es so, dass die Pflanzen das Metall aus dem Boden aufnahmen und akkumulierten. Vor allem in den Blättern, aber auch in den Früchten, den Sojabohnen. Nano-Zink in Ackerböden könnte also womöglich am Ende auch in Lebensmitteln auf Sojabasis stecken.
Beim Ceroxid trat ein anderes Problem auf: Die Sojabohnen wuchsen nicht mehr richtig. Das lag daran, dass das Metall Bodenbakterien schädigte, mit denen die Pflanzen in einer Symbiose leben. Diese Mikroben versorgen ihre Wirte mit Stickstoff, einem wichtigen Nährelement. Bei höheren Ceroxid-Konzentrationen ging diese sogenannte Stickstoff-Fixierung zurück – und damit auch Wachstum und Biomasse der Sojabohnen.
Die Studie sei die erste, bei der die Pflanzen über ihren gesamten Lebenszyklus beobachtet wurden, sagt Patricia Holden:
"Wir denken, es sollte weitere Studien mit anderen wichtigen Kulturpflanzen geben. Um auch bei ihnen zu sehen, welche Auswirkungen Nanomaterialien haben können – auf die Pflanzen, auf die menschliche Gesundheit und auf die Produktion von Lebensmitteln."
Eine Anregung, die auch Alistair Boxall für sinnvoll hält. Der Umweltchemiker arbeitet ebenfalls über Nanopartikel und ist Professor an der Universität York in England. Die neuen Studienergebnisse seiner US-Kollegen relativiert er allerdings:
"Der Artikel ist interessant! Bisher gibt es nicht wirklich viele Arbeiten, die sich mit Nano-Materialien in Böden beschäftigt haben. Aber ich muss auch sagen: Ich war nicht übermäßig beunruhigt, als ich die neue Studie las. Denn die Konzentrationen von Nanopartikeln, die die Autoren gewählt haben, sind viel höher, als wir sie nach Modellrechnungen in Böden erwarten würden. Man braucht sicher noch detailliertere Untersuchungen."
Die Studie dürfte auf jeden Fall die Diskussion über die Nutzung von Klärschlämmen neu beleben.
Auch in Deutschland düngen Landwirte damit ihre Felder. Jahr für Jahr sind es über 500.000 Tonnen. Allerdings enthält Klärschlamm nicht nur den Pflanzennährstoff Phosphor. Er ist auch mit Schadstoffen aus dem Haushaltsabwasser belastet. Das können zum Beispiel Arzneimittelrückstände sein. Und auch Nanopartikel aus Körperpflegeprodukten, wie die aktuelle US-Studie jetzt noch einmal aufzeigt. Für neuen Gesprächsstoff rund um die Verwertung der Schlämme ist also gesorgt.