Neue Nachweismethode für toxische Verbindungen von Quecksilber und Blei in Meerestieren vorgestellt

Haiproben zeigen hohen Anteil der giftig wirkenden Quecksilberverbindungen – Toxische Stoffe von Algen oder Bakterien gebildet

Chemische Elemente können in verschiedenen Formen vorliegen und je nach Form ganz unterschiedliche Eigenschaften zeigen. So weiß man heute, dass Quecksilber in Form seiner organischen Verbindungen mehr als hundert Mal so giftig wirkt wie eine gleich große Menge dieses Elementes in anorganischer Bindungsform. Forschungsarbeiten am Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz zeigen, dass sich gerade die toxische Quecksilberform, das Methylquecksilber, in Meerestieren anreichert und nachweisen lässt. Mit einer neuen Nachweismethode können die giftigen Substanzen zuverlässig ermittelt werden. Die Arbeiten aus dem Graduiertenkolleg 826 werden auf der ANAKON 2005 vom 15. bis 18. März in Regensburg vorgestellt. Die ANAKON ist die gemeinsame Tagung für Analytiker aus allen Bereichen der Analytischen Chemie in Deutschland, Österreich und der Schweiz.

Methylquecksilber ist eine bestimmte Form von Quecksilber, eine sogenannte Elementspezies. Die Bedeutung dieser chemischen Bindungsform eines Elements wurde erst in den letzten Jahren in vollem Umfang verstanden. Ein anderes Beispiel: Chrom ist in seinen Chrom(III)-Verbindungen für viele Lebewesen lebenswichtig, während Chrom(VI)-Verbindungen krebserzeugenden wirken. Die analytische Problematik liegt darin, dass solche Elementspezies meist schon in kleinsten Konzentrationen unterschiedliche Wirkung zeigen und damit quantitativ zuverlässig erfasst werden müssen. Alkylierte Schwermetallspezies, und dazu zählt auch Methylquecksilber, gehören heute zu einer der wichtigsten Klassen von Elementspezies im Umwelt- und auch im biologischen Bereich.

Besonders interessant ist hierbei, dass gerade die Natur selbst – zum Beispiel Mikroorganismen – weniger giftige Substanzen in toxische Formen umwandeln kann. „Unsere Kenntnisse über diese Bioalkylierungen sind noch vollkommen unzureichend“, erklärte Univ.-Prof. Dr. Klaus Heumann, Sprecher des Graduiertenkollegs 826. Im Falle der Meerestiere werden Trimethylblei und Methylquecksilber durch Algen oder Bakterien im Meerwasser gebildet und können sich dann in Fischen oder Muscheln anreichern. Aufgrund der hohen Toxizität dieser Verbindungen ist eine zuverlässige Bestimmung der Substanzen vor allem für die Qualitätskontrolle von Seafood wichtig. Die in Regensburg vorgestellten Arbeiten zeigen eine neue Methode, mit der eine gleichzeitige Bestimmung von Trimethylblei, Methylquecksilber und Butylzinnspezies möglich ist. Das Verfahren, die speziesspezifische GC-ICP-MSIVA Multispeziesmethode, zeichnet sich durch hohe Richtigkeit und Präzision aus und kann zudem mögliche Speziesumwandlungen während der Probenvorbereitungen nachweisen. Haifischproben zeigten bei diesen Messungen relativ hohe Werte bei Methylquecksilber und signifikante Konzentrationen bei Trimethylblei, jedoch keine nachweisbaren Butylzinnverbindungen. Der Anteil der methylierten Spezies, also der toxischen Formen, im Vergleich zum Gesamtmetallgehalt erreichte bei Methylquecksilber sehr hohe Werte zwischen 80 und 99 Prozent. Nach Einschätzung von Prof. Heumann und Nataliya Poperechna vom Graduiertenkolleg 826 könnte die simultane Multi-Spezies-Methode eine leistungsstarke Technik für richtige Routineanalysen von Seafood und von Umweltproben werden.

Das interdisziplinäre Graduiertenkolleg „Spurenanalytik von Elementspezies: Methodenentwicklungen und Anwendungen“ läuft seit Oktober 2002 und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in den ersten drei Jahren mit 1,3 Millionen Euro gefördert. Insgesamt sind in diesem Graduiertenkolleg 16 Stipendiatinnen bzw. Stipendiaten, davon 7 ausländische und 9 deutsche Doktorandinnen bzw. Doktoranden, mit der Ausarbeitung ihrer Promotion beschäftigt. Sie untersuchen die unterschiedlichen fachlichen Aspekte der Elementspeziation in miteinander koordinierten Projekten. Das Ziel, die Quellen der interessierenden Elemente, ihre Umwandlung und Verbreitung im System Boden-Wasser-Luft sowie ihre biologische Wirkung bzw. Verstoffwechselung in lebenden Organismen zu verstehen, ist nicht nur für die naturwissenschaftlichen Grundlagenfächern, sondern auch für die Geowissenschaften und die Medizin von besonderer Bedeutung.