14.09.2022 - University of Eastern Finland

Nanokunststoffe können in der Nahrungskette von Pflanzen zu Insekten und von Insekten zu Fischen gelangen

Neuartige, auf einem metallischen Fingerabdruck basierende Technik zum Nachweis und zur Messung von Nanoplastik in Organismen

Eine neue Studie der Universität Ostfinnland zeigt, dass Kopfsalat Nanoplastik aus dem Boden aufnehmen und in die Nahrungskette übertragen kann.

Die Besorgnis über die Verschmutzung durch Kunststoffe hat sich verbreitet, nachdem festgestellt wurde, dass falsch gehandhabte Kunststoffe in der Umwelt in kleinere Teile zerfallen, die als Mikroplastik und Nanoplastik bekannt sind. Es ist wahrscheinlich, dass Nanokunststoffe aufgrund ihrer geringen Größe physiologische Barrieren überwinden und in Organismen gelangen können.

Obwohl es immer mehr Belege für die potenzielle Toxizität von Nanokunststoffen für Pflanzen, Wirbellose und Wirbeltiere gibt, ist unser Wissen über die Übertragung von Kunststoffen in Nahrungsnetze begrenzt. So ist beispielsweise nur wenig über Nanokunststoffe in Bodenökosystemen und ihre Aufnahme durch Bodenorganismen bekannt, obwohl landwirtschaftlich genutzte Böden potenziell Nanokunststoffe aus verschiedenen Quellen wie atmosphärischer Deposition, Bewässerung mit Abwasser, Ausbringung von Klärschlamm für landwirtschaftliche Zwecke und Verwendung von Mulchfolien aufnehmen. Die Messung der Aufnahme von Nanokunststoffen aus dem Boden durch Pflanzen, insbesondere durch Gemüse und Obst in landwirtschaftlich genutzten Böden, ist daher ein entscheidender Schritt, um herauszufinden, ob und in welchem Umfang Nanokunststoffe in essbare Pflanzen und damit in Nahrungsnetze gelangen können.

Forscher der Universität Ostfinnland haben eine neuartige, auf einem metallischen Fingerabdruck basierende Technik zum Nachweis und zur Messung von Nanoplastik in Organismen entwickelt und in dieser neuen Studie auf eine Modellnahrungskette angewandt, die aus drei trophischen Ebenen besteht, d. h. Salat als Primärproduzent, Larven der schwarzen Soldatenfliege als Primärkonsumenten und der insektenfressende Fisch (Plötze) als Sekundärkonsument. Die Forscher verwendeten in der Umwelt häufig vorkommende Kunststoffabfälle, darunter Polystyrol (PS) und Polyvinylchlorid (PVC) als Nanokunststoffe.

Die Salatpflanzen wurden 14 Tage lang über die kontaminierte Erde Nanokunststoffen ausgesetzt, dann geerntet und an Insekten verfüttert (Larven der schwarzen Soldatenfliege, die in vielen Ländern als Eiweißquelle verwendet werden). Nach einer fünftägigen Fütterung mit Kopfsalat wurden die Insekten fünf Tage lang an die Fische verfüttert.

Mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie analysierten die Forscher die sezierten Pflanzen, Larven und Fische. Die Bilder zeigten, dass die Nanokunststoffe von den Wurzeln der Pflanzen aufgenommen wurden und sich in den Blättern anreicherten. Anschließend wurden die Nanokunststoffe von dem kontaminierten Salat auf die Insekten übertragen. Die Aufnahmen des Verdauungssystems der Insekten zeigten, dass sowohl PS- als auch PVC-Nanokunststoffe im Mund und im Darm vorhanden waren, selbst nachdem sie ihre Därme 24 Stunden lang entleert hatten. Die Zahl der PS-Nanokunststoffe in den Insekten war deutlich geringer als die Zahl der PVC-Nanokunststoffe, was mit der geringeren Zahl von PS-Partikeln im Salat übereinstimmt. Als sich die Fische von den kontaminierten Insekten ernährten, wurden Partikel in den Kiemen, der Leber und dem Darmgewebe der Fische nachgewiesen, während im Gehirngewebe keine Partikel gefunden wurden.

"Unsere Ergebnisse zeigen, dass Salat Nanoplastik aus dem Boden aufnehmen und in die Nahrungskette übertragen kann. Dies deutet darauf hin, dass das Vorhandensein winziger Kunststoffpartikel im Boden mit einem potenziellen Gesundheitsrisiko für Pflanzenfresser und Menschen verbunden sein könnte, wenn sich diese Ergebnisse auf andere Pflanzen und Nutzpflanzen sowie auf Feldbedingungen übertragen lassen. Weitere Forschungen zu diesem Thema sind jedoch dringend erforderlich", so der Erstautor Dr. Fazel Monikh von der University of Eastern Finland.

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