Schadstoffwege untersucht Flammschutzmittel im Meer

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Ein Schadstoff verboten, ein anderer rückt nach. Dies scheint das Dilemma bei Flammschutzmitteln zu sein, wo so genannte Organophosphatester eine bisher genutzte, bedenkliche Stoffklasse verdrängt haben. Forscher des Helmholtz-Zentrums Hereon haben nun untersucht, wie sich diese neuen Stoffe in der Umwelt verbreiten und warnen auch dort vor Gefahren für das maritime Ökosystem.

Geesthacht – Alltägliche Produkte wie Elektrogeräte, Haushaltswaren und Kosmetika enthalten oft so genannte Organophosphatester (OPEs). Diese Stoffe wirken v. a. als Flammschutzmittel und Weichmacher und kommen deshalb in zahlreichen Produkten sowie in der Industrie zum Einsatz. Ihre Verbreitung hat besonders zugenommen, seit die bedenklichen, ebenfalls zum Flammschutz verwendeten polybromierten Diphenylether (PBDEs) in den frühen 2000er Jahren verboten worden sind. Doch die nun verwendeten OPEs sind womöglich ebenfalls ein Umweltproblem. Welche Auswirkungen hier drohen könnten, hat ein internationales Team des Helmholtz-Zentrums Hereon in einer aktuellen Studie untersucht.

Ausbreitende Gefahr durch OPEs

Derzeit sind die Organophosphatester in der Luft, im Meerwasser, im Schnee und in Sedimenten zu finden und reichern sich sogar in Meeresorganismen und Säugetieren der Polarregionen an. Dem Forscherteam gelang es, das Vorkommen und die Ausbreitung von OPEs aus Quellen im Landesinneren (wie Abwasser, Oberflächenwasser und Elektroschrott) in die Küstenumwelt in Europa, Nordamerika und Asien nachzuweisen. Die sich bewegenden Luftmassen und Meeresströmungen transportieren OPEs aus besiedelten und industrialisierten Regionen in den offenen Ozean. Erhöhte Konzentrationen treten auch in der Arktis und in küstenfernen Regionen auf.

Obwohl es nur wenige Studien über die Toxizität und die gesundheitlichen Auswirkungen von OPEs in Meeresorganismen gibt, haben Laborversuche gezeigt, dass einige OPEs nervenschädigend und krebserregend sind. Sie können nachteilige Folgen für das Erbgut, den Hormonhaushalt und die Fortpflanzung haben. „Wenn wir eine toxische Substanz beseitigen, sollten wir sie nicht durch eine andere toxische Substanz ersetzen, die neue Probleme verursacht“, sagt Zhiyong Xie vom Helmholtz-Zentrum Hereon, der die aktuelle Studie zur Umweltbelastung durch OPEs geleitet hat. „Wir sollten über einen Ersatz für jede Art von toxischen Stoffen nachdenken, deshalb müssen wir nach umweltfreundlichen Stoffen suchen.“

Chemikalienrückstände

Persistent am Polarkreis – Expertentreff zu Schadstoffen in Arktis und Antarktis

Schäden im Ökosystem Meer drohen

Angesichts des breiten Vorkommens von Organophosphatestern in der Meereswelt und den Biota haben die Forscher schädliche Auswirkungen der Stoffgruppe auf Organismen festgestellt. Zum einen stören die OPEs die Photosynthese bestimmter Algenarten sowie deren Populationswachstum, zum anderen wird das Immunsystem von Meeresmuscheln in Gegenwart von OPEs gereizt. Es gibt Hinweise darauf, dass OPEs im Meerwasser photochemisch abbaubar sind, und ihre Abbauprodukte wurden in Fischen aus dem Meer und in Eisbären nachgewiesen, die im arktischen marinen Nahrungsnetz ganz oben in der Nahrungskette stehen.

Viele Wege führen ins Meer

Da OPE’s fest in unsere Produkte des täglichen Lebens integriert sind, wird die Notwendigkeit geeigneter Daten und verstärkter Forschung deutlich. Gesundheitliche Auswirkungen, insbesondere für Kinder, sind kaum bekannt, und die festgestellten Konzentrationen liegen in Größenordnungen überraschend hoch, in Tonnen pro Jahr.

Diese synthetischen organischen Chemikalien werden in großem Umfang in Kunststoffprodukten verwendet, und gelangen durch Abrieb, Verflüchtigung und Auslaugung in die Umwelt. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch Mobilität und Beständigkeit in Wasser aus, hierbei muss zwischen nicht chlorierten und chlorierten OPEs unterschieden werden. Letztere sind noch persistenter, hochmobil und giftiger. Von den terrestrischen Quellen aus transportieren Flüsse wie der Rhein diese Schadstoffe in die Küstenregionen, von wo aus sie in die Ozeanzirkulation gelangen und sogar in abgelegenen Regionen wie der Arktis vorkommen. Auch die Atmosphäre fungiert als Transportmittel für die Chemikalien.

Schadstoffspeicher Polarregion

Auffällige Konzentrationen von Organophosphatestern sind in der gefrorenen Umgebung der Erde, der so genannten Gletschereisdecke, gespeichert. Die globale Erwärmung und das damit verbundene Schmelzen der Eisschilde, der Rückzug der Gletscher und das Aufbrechen des Permafrosts werden die relative Häufigkeit und Konzentration von OPEs im aquatischen System erhöhen, was sich möglicherweise auf die Gesundheit der Ozeane auswirkt. Ziel der Studie war es, die These von den neu entstandenen Problemen zu untermauern, die wahrscheinlich mit dem fortschreitenden Klimawandel einhergehen, wie Studienleiter Xie sagt.

Regulatorische Maßnahmen gefordert

Es gibt kaum internationale Regelungen, um den steigenden OPE-Konzentrationen zu begegnen. Zwar hat ein Überprüfungsausschuss im Rahmen der Stockholmer Konvention eine Liste der betroffenen Chemikalien veröffentlicht und es wird angestrebt, diese Chemikalien zu reduzieren und letztendlich aus der Umwelt zu entfernen. „Es gibt aber OPEs, die in 100-fach höherer Konzentration vorkommen als einige der aufgelisteten Stoffe, die von nun an ins Visier genommen werden“ sagt Xie. Er erklärt, dass sie mit der Veröffentlichung der neuen Studie hoffen, die Aufmerksamkeit auf die OPEs zu lenken und sie in die Chemikalienliste zur Bewertung des Risikomanagements aufzunehmen.

Die Autoren schließen mit der Forderung nach einer sofortigen Regulierung der Verwendung von OPEs und einem internationalen Produktionsstopp. Auf lange Sicht wird in der Studie ein dringender Bedarf an sichereren und weniger toxischen Alternativen für Flammschutzmittel festgestellt, um „bedauerliche Substitutionen“ wie derzeit zu vermeiden.

Originalpublikation: Xie, Z., Wang, P., Wang, X. et al. Organophosphate ester pollution in the oceans, Nat Rev Earth Environ (2022); DOI: 10.1038/s43017-022-00277-w

* C. Wöhrle, Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung, 21502 Geesthacht

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