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Forschung: Nanoteilchen für Umwelt gefährlicher als bislang bekannt

Neue Studie: Erst bei Nachkommen von Wasserflöhen ist höhere Empfindlichkeit festzustellen, obwohl nur Elterntiere den Materialien ausgesetzt waren

Nanopartikel schädigen Kleintiere stärker als bisherige Tests zeigen. Das hat eine neue Studie der Universität Koblenz-Landau nachgewiesen. So reagieren bei Wasserflöhen (Daphnia magna) Nachkommen von Elterntieren, die Nanoteilchen aus Titandioxid ausgesetzt waren, deutlich empfindlicher als Nachkommen von Elterntieren aus einer Kontrollgruppe. Dies ist der Fall, obgleich die Nachkommen selbst nicht den Nanopartikeln ausgesetzt waren. Bei den Elterntieren wurden mit den üblichen Testverfahren keine Auswirkungen durch die Nanopartikel festgestellt. Bisherige Standardtests erfassen die Wirkung in der nächsten Generation nicht.

Je nach Dosierung der Nanopartikel sind die Nachkommen zwei- bis fünfmal empfindlicher gegenüber diesen Teilchen als unbehandelte Wasserflöhe. Schon in Konzentrationen, die um den Faktor 50 unterhalb der üblichen Wirkschwelle bei Elterntieren liegen, wirkt sich das bislang eher als unbedenklich geltende Titandioxid deutlich auf die nachfolgende Generation aus. Die niedrigste Dosierung, der die Elterntiere ausgesetzt waren, lag nur 20-fach über der im Rahmen anderer wissenschaftlicher Studien für Freiland-Gewässer vorhergesagten Konzentration. Durch den Vergleich von im Labor ermittelten Effektschwellen ließe sich in der regulatorischen Risikobewertung somit ein Risiko ableiten.

Die Empfindlichkeit der Tiere wurde anhand ihrer Schwimmfähigkeit abhängig von verschiedenen Konzentrationen von Titandioxid festgestellt. Durch eine beeinträchtigte Schwimmfähigkeit der Nachkommen ist möglicherweise deren Überlebensfähigkeit eingeschränkt und die Organismen könnten auch sensibler auf andere Stressfaktoren wie Pestizide oder Metalle reagieren. Bei der Elterngeneration sind dagegen auch nach längerer Einwirkung keine Folgen erkennbar. Ob ähnliche und weitere Effekte bei anderen Nanomaterialien oder Organismen auftreten, ist derzeit unbekannt.

Standard-Tests nicht geeignet

„Die Studie untermauert, dass Nanomaterialien aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften überraschende Wirkungen hervorrufen können“, erklärt Prof. Dr. Ralf Schulz vom Institut für Umweltwissenschaften Landau an der Universität Koblenz-Landau. „Daher reichen klassische Untersuchungen und Risikobewertungen nicht aus. Die Zulassungsbehörden müssen sich zügig für eine Weiterentwicklung und Einführung angepasster Tests einsetzen, um auch langfristige Risiken zuverlässiger bewerten zu können. Schließlich gelangen Nanopartikel dauerhaft in die Umwelt.“

Die Giftigkeit von Stoffen für die aquatische Umwelt wird meist anhand von Standard-Tests unter anderem an Wasserflöhen geprüft. Diese besitzen eine wichtige Bedeutung in der Nahrungskette von Seen und Teichen, sind einfach zu züchten und reagieren empfindlich auf Schadstoffe. Deren Auswirkungen lassen sich einfach und schnell über die Bewegungsfähigkeit der Wasserflöhe feststellen. Dazu gibt es von der OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development) genormte Handlungsanweisungen, um vergleichbare Werte zu ermitteln. Sie beschränken sich jedoch auf eine Generation und berücksichtigen nicht deren Nachkommen. „Einen Rückschluss zu Auswirkungen der entsprechenden Stoffe auf den Menschen lassen diese Tests jedoch nicht zu,“ ergänzt Dr. Mirco Bundschuh, ein weiterer Autor der Studie.

Zahlreiche Branchen wie Elektronik, Chemie, Medizin oder Kosmetik setzen Nanopartikel bereits in großem Maßstab ein. Zum Beispiel enthalten Sonnencremes, Deodorants, Zahnpasten oder Salatdressings zur Aufhellung Nanoteilchen aus Titandioxid. Mit Sonnenlicht kann die Substanz auch Abwasser und Luft reinigen sowie Strom oder Wasserstoff erzeugen. Die Eigenschaften hängen von Größe und Struktur der 1 bis 100 Nanometer kleinen Teilchen ab, die damit rund tausendmal dünner sind als ein Menschenhaar. Aufgrund der Wachstumsprognosen für Herstellung und Einsatz von Nanoteilchen ist damit zu rechnen, dass sie zunehmend in die Umwelt gelangen. Obwohl über ihre Wirkung auf Mensch und Umwelt wenig bekannt ist, müssen Produkte mit Nanopartikeln nicht gekennzeichnet werden.

Die Studie:

„Titanium dioxide nanoparticles increase sensitivity in the next generation of the water flea Daphnia magna“, Mirco Bundschuh, Frank Seitz, Ricki R. Rosenfeldt, and Ralf Schulz. Die Studie wird am 7. November 2012 in PLOS ONE (Online-Publikation der Public Library of Science) unter http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0048956 veröffentlicht.