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Freitag, 22.09.2017
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Nanopartikel können über Pflanzen in die Nahrungskette gelangen

Forscher finden erhöhte Konzentrationen der potenziell schädlichen Teilchen in Sojabohnen

Nanopartikel können über Gemüse und andere Pflanzenprodukte in unsere Nahrung gelangen. Denn die Pflanzen nehmen diese potenziell schädlichen Teilchen aus dem Boden auf. Einige Nanopartikel reichern sich in den Blättern und Früchten an, andere sammeln sich in den Wurzeln und bremsen das Wachstum der Pflanzen. Das hat eine internationale Forschergruppe festgestellt, als sie Sojabohnen auf Boden großzog, der Nano-Zinkoxid oder Ceriumdioxid-Nanopartikel enthielt. Das Ceriumdioxid habe schon in geringen Konzentrationen das Pflanzenwachstum gehemmt, bei höheren sei nahezu die gesamte Stickstoffaufnahme der Sojabohnen blockiert worden, berichten die Forscher im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences".
Sojabohnen, eine der betroffenen Pflanzenarten

Sojabohnen, eine der betroffenen Pflanzenarten

Besonders erstaunlich sei aber das Ausmaß, in dem sich das Nano-Zink in den Pflanzengeweben angesammelt habe. In den essbaren Sojabohnen habe man dreimal mehr Zink gefunden als normalerweise üblich. "Je nach Partikel ist damit in einem Fall der Ertrag gefährdet, im anderen aber die Qualität eines wichtigen Nahrungsmittels", sagen John Priester von der University of California in Santa Barbara und seine Kollegen. Wie die Forscher berichten, liefern ihre Ergebnisse einen klaren, aber wenig erfreulichen Ausblick darauf, welche Folgen die in immer mehr Produkten enthaltenen Nanopartikel langfristig für Umwelt und Gesundheit haben könnten. So werden Ceriumdioxid-Nanoteilchen in Keramik-Katalysatoren und Dieselrußfiltern von Autos eingesetzt, Nano-Zinkoxid ist unter anderem in Sonnencremes und Kosmetika enthalten.

"Bisher werden Nanopartikel aber weder systematisch überwacht noch reguliert", schreiben Priester und seine Kollegen. Über Abgase und Abwässer oder Klärschlamm kommen die Nanoteilchen immer häufiger auch in den Boden. Jetzt zeige sich, dass sie auch von den Pflanzen aufgenommen werden und so in die Nahrungskette gelangen können. Es sei daher wichtig, in Zukunft mehr als bisher darauf zu achten, dass Nanopartikel nicht unkontrolliert in Abwasser und Böden gelangen, meinen die Forscher.

Mikroskopaufnahmen von Nano-Zinkoxid-Einlagerungen

Mikroskopaufnahmen von Nano-Zinkoxid-Einlagerungen

Blumenerde mit Nanopartikeln versetzt


Für ihre Studie hatten die Forscher Sojabohnenkeimlinge vom Samen bis zur ausgewachsenen Pflanze in Erde mit verschiedenen Nanopartikelgehalten gezogen. Die Töpfe enthielten zwischen 5 und 50 Gramm Nano-Zinkoxid pro Kilogramm Erde oder aber zwischen 10 und 100 Gramm Nano-Ceriumdioxid pro Kilogramm. Nachdem die Pflanzen ausgewachsen waren, ermittelten die Wissenschaftler deren Größe und den Sojabohnen-Ertrag. Zudem analysierten sie, wie viel Zink und Cerium aus den Nanopartikeln in den verschiedenen Pflanzengeweben enthalten waren.


"Wir haben festgestellt, dass die Nanopartikel nicht im Boden blieben, sondern von den Pflanzen aufgenommen und angereichert wurden", berichten Priester und seine Kollegen. In den Wurzeln der mit Ceriumdioxid-Nanopartikeln gewachsenen Sojabohnenpflanzen habe man bis zu 400-fach erhöhte Ceriumwerte gemessen. Durch diese Anreicherung hätten die Pflanzen nur noch wenig Stickstoff aus dem Boden aufgenommen. Weil ihnen dieser wichtige Nährstoff fehlte, wuchsen sie langsamer und produzierten weniger Sojabohnen. Sollten zukünftig mehr dieser Nanopartikel in die Böden gelangen, könnte dies die Erträge wichtiger Nutzpflanzen mindern und man müsste die Düngung erhöhen, warnen die Forscher.

Das Zink aus dem Nano-Zinkoxid habe sich dagegen vor allem in den oberirdischen Pflanzenteilen angesammelt, sagen die Wissenschaftler. In den Blättern hätten die Werte vierfach über normal gelegen, in den Bohnen immerhin noch dreifach. Das sei besorgniserregend. "Sehr hohe Zinkgehalte können Langzeiteffekte sowohl für die Pflanzen als auch für die menschliche Gesundheit haben", schreiben Priester und seine Kollegen.(doi:10.1073/pnas.1205431109)
(Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 21.08.2012 - NPO)
 
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