Landwirtschaftliche Nutzpflanzen 21.09.2012, 11:52 Uhr

Nanopartikel auf Schadwirkung untersucht

Die Frage, wie künstlich hergestellte Nanopartikel auf landwirtschaftlich genutzte Böden gelangen und ob sie den Nutzpflanzen schaden, haben US-Forscher nun für zwei weit verbreitete Arten von Nanopartikeln untersucht.

Nanopartikel könnten sich unter Umständen im Boden anreichern.

Nanopartikel könnten sich unter Umständen im Boden anreichern.

Foto: BASF

Forscher um John Priester von der University of California in Santa Barbara mischten rund 10 nm (Millionstel Millimeter) große Ceroxid- und Zinkoxid-Nanopartikel in Boden, auf dem sie Sojabohnen pflanzten. Die Ergebnisse seien eine „Warnung“ vor Risiken in der Landwirtschaft durch einen wachsenden Einsatz von künstlich hergestellten Nanopartikeln, so die Forscher.

In der Tat klingt das wichtigste Ergebnis alarmierend. Bei hohen Konzentrationen von Ceroxid-Nanopartikeln im Boden verloren Sojapflanzen die Fähigkeit zur Stickstoffbindung zu 80 %. In Wurzelknöllchen leben Bakterien, die Stickstoff in das für die Pflanze nutzbare Ammoniak umwandeln. Diese Bakterien fehlten in den betroffenen Pflanzen. Sie gediehen deutlich schlechter.

Ceroxid-Nanopartikel aus Dieselkraftstoffen in Minimal-Konzentration an viel befahrenen Straßen

Doch gelangen Ceroxid-Nanopartikel tatsächlich auf die Äcker? Dieselkraftstoffe enthalten Ceroxid-Nanopartikel als Katalysator. Auspuffe stoßen sie daher aus. Über die Luft gelangen die Partikel in den Boden. Laut Modellrechnungen finden sich neben viel befahrenen Straßen rund 1 Millionstel Gramm Ceroxid-Nanopartikel pro Gramm Boden. Das ist eine 100-Mal geringere Menge, als das Team um Priester in die Testböden gab.

Bei Zugabe von Zinkoxid-Nanopartikeln zum Boden wuchsen Sojapflanzen sogar besser als ihre Kontrollpflanzen auf nicht-kontaminierten Böden. Allerdings waren sie trockener, was die Forscher als Beeinträchtigung der Nahrungsmittelqualität werten. An elektronenmikroskopischen Aufnahmen konnten sie zeigen, dass sich Zink in Wurzeln, Stängeln, Bohnen und am meisten in den Blättern anreicherte. Ceroxid hingegen stieg nicht in die überirdischen Teile der Pflanzen auf.

Aufnahme von Ceroxid und Zink über Nanopartikel nicht nachweisbar

Die Arbeit zeigt nur, dass Cer und Zink von Sojapflanzen aufgenommen wurden und Zink sich in Teilen der Pflanzen anreicherten. Sie zeigt aber nicht, dass die Pflanzen die Metalle in Form von Nanopartikeln aufgenommen haben.

Bernd Nowack von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in St. Gallen kritisiert daher die Arbeit: Sie sage nichts über die Rolle der Nanopartikel aus. „Es wurden keine Kontrollexperimente mit Zugabe von gelöstem Zink zum Boden oder mit deutlich größeren Zinkoxid- oder Ceroxid-Partikeln gemacht“, sagt der Umweltforscher. Da Nanopartikel im Boden schwer nachzuweisen seien, wisse man nicht, ob die Sojabohnen überhaupt mit Nanopartikeln in Kontakt gekommen seien. Zinkoxid-Nanopartikel beispielsweise lösten sich in einem leicht sauren Boden auf. Außerdem seien die verwendeten Konzentrationen viel zu hoch, meint Nowack. Daher tendiere die Relevanz der Studie für die Landwirtschaft „gegen Null“.

Nanopartikel können sich in der Nähe von Nanopartikel-Herstellern anreichern

In der Nähe von Nanopartikel-Herstellern oder bei Leckagen könnten sich Nanopartikel sehr wohl im Boden anreichern, entgegnet Patricia Holden, Mitautorin der Studie. Auch Jurek Vengels von der Umweltschutzorganisation BUND mahnt Vorsicht an: „Die aktuelle Studie ist ein Warnhinweis, dass die verstärkte Nutzung von Nanomaterialien noch ungeahnte Nebenwirkungen mit sich bringen könnte. Der Eintrag in die Umwelt sollte daher vorsorglich minimiert werden.“

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