Pestizidabbau in der Umwelt: eine Bestandsaufnahme

Insbesondere in schwer zugänglichen Kompartimenten der Umwelt ist nur unzureichend untersucht, inwieweit Rückstände von Pflanzenschutzmitteln weiter abgebaut werden.

Die zukünftige wissenschaftliche Herausforderung bestehe darin, komplexe Transformationswege dort vorhersagen zu können, so die Wissenschaftler. Mit neuartigen, Isotopen-basierten Analyseverfahren leistete das Helmholtz Zentrum München einen wesentlichen Beitrag zu der Publikation.

Pestizide werden global zugunsten einer florierenden Landwirtschaft eingesetzt. Als Folge davon verteilen sich Chemikalien und ihre Abbauprodukte in der gesamten Umwelt. In ihrer Bestandsaufnahme werteten die Wissenschaftler Kathrin Fenner, Silvio Canonica (beide Eawag, Wasserforschungs-Institut des Eidgenössischen Technischen Hochschul(ETH)-Bereichs, Schweiz), Lawrence P. Wackett (University of Minnesota) und Martin Elsner (Helmholtz Zentrum München, HMGU) aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zum Abbau von Pestiziden aus.

Für einige der Substanzen sind die Abbauwege bekannt und Standardtests verfügbar, um Abbauprodukte zu bestimmen. Allerdings stießen die Wissenschaftler auf zahlreiche „blinde Flecken“ (blind spots), Bereiche der Umwelt, in denen der Abbau von Pestiziden bislang nur wenig untersucht ist, so beispielsweise im Grundwasser.

Trotz Kenntnis vieler biotischer und abiotischer Abbauprozesse – also sowohl durch Mikroorganismen als auch durch chemische Reaktionen – ist deshalb ein verbessertes Prozessverständnis nötig, um den Abbau in solchen Bereichen wirklich vorhersagen zu können. Chancen dafür bieten sich durch analytische Innovationen.

Ein solcher neuartiger Ansatz ist die sogenannte Substanz-spezifische Isotopenanalytik. Dabei wird der Abbau aus Isotopenveränderungen in den Schadstoffmolekülen entschlüsselt. Anhand dieser Informationsquelle lässt sich erkennen, ob Pestizidkonzentrationen nur verdünnt oder wirklich abgebaut werden. Martin Elsner vom Institut für Grundwasserökologie am HMGU erforscht und entwickelt mit seiner Arbeitsgruppe die Messung dieser sogenannten Isotopenfraktionierung, insbesondere auch für Pestizide. „Durch unsere Analysen haben wir nun einen Ansatz, den natürlichen Langzeitabbau von Pestiziden zu untersuchen“, erklärt Elsner, „dadurch wollen wir die Zeiträume bestimmen, über die Spurenschadstoffe aus dem Grundwasser eliminiert werden. Diese Informationen sind sowohl für Wasserversorger und Umweltbehörden als auch letztlich für den Verbraucher relevant.“

In Kürze wollen die Wissenschaftler mit Feldstudien beginnen, um zu einem systematischen Verständnis des natürlichen Kreislaufs von Pestiziden, insbesondere in den blind spots, beizutragen.

Weitere Informationen

Original-Publikation:
Fenner, K. et al. (2013), Evaluating Pesticide Degradation in the Environment: Blind Spots and Emerging Opportunities, Science, doi: 10.1126/science.1236281

Link zur Fachpublikation: http://www.sciencemag.org/content/341/6147/752

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.100 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 34.000 Beschäftigten angehören. http://www.helmholtz-muenchen.de

Das Institut für Grundwasserökologie (IGOE) beschäftigt sich mit den Abbau- und Ausbreitungsvorgängen von Schadstoffen im Grundwasser und entwickelt ökologische Kriterien zur Beurteilung der Grundwasserfauna. Zentrales Ziel ist die Erforschung der mikrobiellen Prozesse, die zur Selbstreinigung des Grundwassers führen und damit zum Schutz unserer wichtigsten Trinkwasserquelle beitragen. IGOE gehört dem Department of Environmental Sciences an. http://www.helmholtz-muenchen.de/igoe/index.html

Fachlicher Ansprechpartner im Helmholtz Zentrum München
PD Dr. Martin Elsner, Institut für Grundwasserökologie, Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg , Tel. +49 89 3187-2565 – E-Mail: martin.elsner@helmholtz-muenchen.de