Abwasserreinigung in der Landwirtschaft Mikrobielle Helfer schützen vor Herbizid-Resten

Unkrautvernichtungsmittel sollen für besseren Ertrag auf den Feldern führen, aber nicht ins Grundwasser gelangen. Dies gilt insbesondere für das Herbizid Linuron, das trotz karzinogener Eigenschaften noch in den USA und Kanada eingesetzt wird. Minikläranalgen helfen, es direkt vor Ort aus dem Abwasser zu entfernen. Welche Bakterien dabei die Zersetzung des Herbizids übernehmen, hat nun erstmals eine Studie von Forschern des Leibniz-Institut DSMZ gezeigt.

Braunschweig – Im Kampf gegen Unkräuter setzt man mancherorts auf Linuron, ein selektives Herbizid, das gezielt die Photosynthese in den unerwünschten Pflanzen hemmt. Aufgrund karzinogener Eigenschaften ist diese Chemikalie seit 2018 in der EU verboten, wird aber beispielsweise in den USA und Kanada noch immer in der Landwirtschaft eingesetzt.

Um die Kontamination des Grundwassers mit solchen Unkrautvernichtungsmitteln möglichst gering zu halten, besitzen viele US-amerikanische landwirtschaftliche Betriebe Systeme zur Aufreinigung ihres Abwassers. Diese so genannten on-farm biopurification systems (BPS) filtern das bei der Reinigung der Arbeitsgeräte gesammelte Wasser, bevor es zurück in den Boden geleitet wird. Die genaue Funktionsweise dieser Aufreinigungssysteme ist dabei noch gar nicht im Detail geklärt. Es ist lediglich bekannt, dass verschiedene Bakterien die im Wasser befindlichen Herbizide zersetzen können.

Drei Proteobakterien helfen beim Herbizid-Abbau

Schon länger erforschen Wissenschaftler, welche Bakterien genau in den Herbizid-Abbau involviert sind. In einer aktuellen Studie haben Dr. Başak Öztürk und ihre Kolleginnen und Kollegen nun einzelne Vertreter dieser mikrobiellen Schadstoff-Bereiniger identifiziert. Sie fanden heraus, dass die Gattungen Variovorax, Comamonadaceae und Ramlibacter am Linuronabbau beteiligt sind. Ramlibacter wurden sogar erstmals in einer BPS-Matrix nachgewiesen.

„Das einzigartige unserer Studie ist, dass wir eine direkte Verbindung zwischen Herbizidabbau und den dafür verantwortlichen Mikroorganismen nachweisen konnten“, sagt Studienleiterin Öztürk. „Zusätzlich zeigen unsere Experimente, dass in-situ, also unter Realbedingungen vor Ort, andere Mikroorganismen für die Zersetzung der Schadstoffe verantwortlich sind als bisher aus Laborversuchen bekannt war.“ Modellsysteme aus dem Labor bringen also nicht immer repräsentative Ergebnisse in mikrobiellen Experimenten.

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Minikläranlagen lohnen sich auch in Deutschland

Mit ihrer Studie hofft die Forscherin, einen Anreiz zum besseren Abwasserschutz zu liefern. „Ich hoffe, dass die Aufklärung der Funktionsweise dieser On-farm-purification-Systeme auch die deutschen Landwirte überzeugt, dass die Anschaffung dieser eigenen kleinen Kläranlage sinnvoll ist. Denn ein BPS zu etablieren ist nicht kostenintensiv und benötigt auch nicht viel Platz. Und auch wenn wir hier in Deutschland kein Linuron einsetzen, so werden doch andere Herbizide ausgebracht, die negativen Einfluss auf das Ökosystem haben können.“

Originalpublikation: Lerner H., Öztürk B., Dohrmann A., Thomas J., Marchal K., De Mot R., Dehaen W., Tebbe C., Springael D.: Culture-independent Analysis of Linuron-Mineralizing Microbiota and Functions in On-Farm Biopurification Systems via DNA-Stable Isotope Probing: Comparison With Enrichment Culture, Environ. Sci. Technol. 2020, 54, 15, 9387–9397, Publication Date: June 22, 2020; DOI: 10.1021/acs.est.0c02124

* S.-D. Müller, DSMZ Deutsche Sammlung v. Mikroorganismen u. Zellkulturen, 38124 Braunschweig

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