Wie umweltschädlich sind Nanoteilchen?
Baku, den 21.November (AZERTAG). Für Menschen ist Sonnencreme häufig ein Segen: Dank ihr können wir uns der Sonne aussetzen, ohne Sonnenbrände, Falten und gar Hautkrebs fürchten zu müssen. Ein hauchdünner Film aus nanokleinen Metallpartikeln reflektiert Sonnenstrahlen, bevor sie unsere Zellen schädigen können. Titandioxid heißt der weiße, pulvrige Stoff, dem die Creme ihre schützende Wirkung verdankt. Weil er für Menschen nach bisherigem Kenntnisstand ungiftig ist und eine hohe Deckkraft hat, wird er auch für Wandfarben verwendet. Auch in medizinischen und weiteren kosmetischen Produkten findet sich der Stoff.
Für die Umwelt scheinen die Nanoteilchen allerdings schädlicher zu sein, als bislang angenommen. Eine Studie von Forschern der Universität Koblenz-Landau zeigt, dass im Wasser enthaltene Titandioxid-Partikel Wasserbewohnern wie Wasserflöhen schaden können. Eine erhöhte Konzentrationen Teilchen im Wasser habe Auswirkungen auf die Schwimmfähigkeit der Nachkommen, berichten die Forscher im Magazin Plos One. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Nanomaterialien aquatische Ökosysteme schädigen könnten“, sagt Studienleiter Ralf Schulz vom Institut für Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau.
Schulz und seine Mitarbeiter wählten für ihre Versuche Wasserflöhe der Art Daphnia magna. Diese zwischen eins und fünf Millimeter großen Organismen sind zum Einen einfach zu züchten. Zum Anderen reagieren sie besonders sensibel auf veränderte Umweltbedingungen und dienen deshalb bei ökologischen Tests häufig als Stellvertreter für alle anderen Wassertiere. Beim ersten Experiment setzten die Forscher die Kleintiere in Wasser, das mit 0,02 bis zwei Milligramm Titandioxid pro Liter angereichert war. Diese Konzentration liegt um etwa das 50-Fache unter dem Wert, der laut früheren Studien für diese Tiere schädlich ist.
Zunächst schien es, als sollten diese Studien Recht behalten: Als die Wissenschaftler die Aktivität und die Schwimmfähigkeit der Tiere testeten, zeigten diese keine Anzeichen von gestörten Bewegungsabläufen. Im zweiten Experiment erlebten die Forscher jedoch eine Überraschung: Als sie die frisch geschlüpften Nachkommen der Wasserflöhe in Becken mit erhöhten Titandioxid-Konzentrationen setzten, veränderte sich deren Schwimmverhalten schon nach kurzer Zeit. „Erstaunlicherweise reagierten diese Jungtiere sensibel auf Titandioxid - das, obwohl sie selbst keinen direkten Kontakt mit dem belasteten Wasser gehabt hatten“, sagt Schulz. Während das Titandioxid der älteren Generation nichts anzuhaben schien, hätten sich die jungen Wasserflöhe schon bei sehr geringen Konzentrationen nicht mehr normal bewegt.
Eine Erklärung haben die Forscher dafür noch nicht. Denkbar sei laut Schulz, dass die Partikel sich von außen an die Elterntiere heften und ihnen die Nahrungssuche erschweren. „Oder die Teilchen verstopfen den Darm und verhindern so die Aufnahme von Nährstoffen“, sagt der Forscher. So oder so habe das Titandioxid die schwangeren Tiere wahrscheinlich geschwächt, sodass diese den Jungtieren nicht die ausreichende Menge Energie liefern konnten. Diese gestörte Schwimmfähigkeit sei im Freiland eine Gefahr für das Überleben der Tiere. Zudem sei nicht auszuschließen, dass die Krebse auch sensibler auf andere Stressfaktoren wie Pestizide oder Metalle reagieren.
Die Forscher schreiben den Nanopartikeln deshalb eine „mechanische Toxizität“ zu, die klassische Chemikalientests bisher nicht festgestellt hatten. Diese von der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) festgelegten Testverfahren überprüfen nur die Reaktion der jeweils direkt den Stoffen ausgesetzten Tiere - nicht jedoch die nächste Generation. „Wir hoffen daher, dass sich die Behörden um neue Testverfahren und Methoden der Risikobewertung bemühen“, sagt der Schulz.
Der Eintrag in Gewässer müsste durch geeignete Verfahren verringert werden. Da Nanopartikel für die Filter der Kläranlagen zu klein sind, müssten möglicherweise weitere Reinigungsstufen eingebaut werden. Sonst sei damit zu rechnen, dass sich die Titandioxid-Konzentration in Freilandgewässern in den kommenden Jahren weiter erhöhe.
Laut Annette Kraegeloh, die am Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken die Wirkung von Nanopartikeln auf Zellen erforscht, sind die Ergebnisse von Schulz und seinem Team allerdings kein Grund zur Sorge. Die in den Experimenten verwendete Titandioxid-Konzentration sei weitaus höher, als jene Konzentrationen, die für natürliche Gewässer bislang errechnet worden seien. Eine akute Gefahr für aquatische Ökosysteme bestehe momentan also noch nicht.
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