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Belastung durch Silbernanopartikel

Silbersuche in See und Fischen

| Redakteur: Christian Lüttmann

Silbernanopartikel gehören nicht in die Umwelt. Als Bakterienkiller in Funktionskleidung eingesetzt, gelangen sie aber mit dem Waschwasser in Kläranlagen. Wie viele Silberteilchen dann in Gewässer gelangen und welche Wege sie im Ökosystem nehmen, zeigen nun Forscher der Universität Innsbruck am Beispiel des Mondsees im Salzburger Land.

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Der Mondsee diente als Modellsee für die Untersuchung, um den Eintrag von Nanopartikeln über Kläranlagen so wie ihren weiteren Weg innerhalb der Nahrungskette zu untersuchen.
Der Mondsee diente als Modellsee für die Untersuchung, um den Eintrag von Nanopartikeln über Kläranlagen so wie ihren weiteren Weg innerhalb der Nahrungskette zu untersuchen.
(Bild: Sabine Wanzenböck)

Innsbruck/Österreich – Viele moderne Technologien greifen auf den Einsatz von Nanopartikeln zurück. Silbernanopartikel werden aufgrund ihrer antimikrobiellen Wirkung beispielsweise in Sportfunktionskleidung verwendet, um Schweißgeruch zu vermindern. Bei jeder Wäsche und über Regensammelkanäle gelangen einige Partikel in die Kläranlagen und anschließend mit dem gereinigten Abwasser in die heimischen Gewässer.

„Die Frage, was passiert, wenn die weniger als 100 Nanometer kleinen Teilchen in Gewässer gelangen, wurde bisher ungerne gestellt und wissenschaftlich nicht fundiert untersucht“, sagt Roland Vogt vom Forschungsinstitut für Limnologie in Mondsee, der in seiner Doktorarbeit genau das untersucht. Als Modellsee für seine Arbeit diente der Mondsee bei Salzburg in Österreich. Dort wird das gereinigte Wasser der Kläranlagen unter strengen Kontrollen direkt in den See geleitet. Als Referenz wählte Vogt den nördlicher gelegenen Irrsee, der nicht durch eine Kläranlage beeinflusst wird und in den Mondsee entwässert.

Wasserproben über zwei Jahre

Ausgangspunkt der Studie war die Vermutung, dass sich Silbernanopartikel über die Nahrungskette anreichern, was letztlich zu erhöhten Konzentrationen im Gewebe von Fischen führt. Um diese Annahme zu überprüfen, entnahm Vogt über zwei Jahre lang Wasserproben aus dem Zu- und Ausfluss der Mondseer Kläranlage und untersuchte sie auf Silbernanopartikel und Gesamtsilber.

Zudem testete er Wasser- und Sedimentproben aus unterschiedlichen Entfernungen von der Kläranlageneinleitung und Klärschlammproben in acht Sammelkampagnen. Parallel dazu analysierte der Forscher Gewebeproben aus Leber, Kiemen, Niere, Magen- und Muskelgewebe von im Mond- und Irrsee geangelten Fischen in Hinblick auf Nanopartikel.

Nachweis von Silberspuren

Um bereits geringste Spuren von Silber im Freiland feststellen zu können – was mit herkömmlichen Methoden nicht möglich ist – wandten Vogt und sein Team eine neue, modifizierte, besonders sensitive Methode an. „Mittels Einzelpartikel-Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma konnten wir Silbernanopartikel im Zu- und Ausfluss der Kläranlage messen, wobei wir im Ausfluss um 90 Prozent weniger gefunden haben als im Zufluss“, erklärt Vogt. „In den Fischproben konnten wir aber keine Silbernanopartikel nachweisen, was besonders die Gastronomie freuen wird“, ergänzen Josef Wanzenböck und Dunja Lamatsch, die die Doktorarbeit wissenschaftlich betreuen. Auch im Seewasser selbst fanden die Forscher keine Silbernanopartikel mehr. Im Gegensatz zum Ausfluss der Kläranlagen war hier vermutlich die Verdünnung zu groß.

Doch obwohl Vogt in seiner Untersuchung keine Silberpartikel im Wasser des elf Kilometer langen Mondsees nachweisen konnte, wies er woanders dennoch Spuren von den Metallnanopartikeln nach: So fand er im Sediment Stellen, wo sich, trotz der verschwindend geringen Belastung durch Nanopartikel, Silber anreichert – Vor allem im Klärschlamm und im Seeboden neben der Ausleitung der Kläranlage in den See. Im übrigen Seeboden, bis zu sechs Kilometer von dieser Stelle entfernt, war Silber immer noch in Spuren nachweisbar.

Auswirkungen für die Umwelt

Was bedeuten diese Ergebnisse nun für die Umwelt? Nach Aussage der Forscher sind die Silberablagerungen im Sediment des Mondsees zurzeit noch kein Problem für das Ökosystem. Denn die gemessenen Konzentrationen sind um ein Vielfaches geringer als jene, bei denen in toxikologischen Studien negative Effekte auftraten. Im Zuge einer weiteren Anreicherung im Sediment kann aber ein künftiges Risiko nicht ausgeschlossen werden. Es ist also wichtig, die Freisetzung von Silber-Nanopartikeln weiter zu überwachen und einzuschränken.

Originalpublikation: Vogt R., Mozhayeva D., Steinhoff B., Schardt A., Spelz B. T. F., Philippe A., Kurtz S., Schaumann G. E., Engelhard C., Schönherr C., Lamatsch D.K., Wanzenböck, J.: Spatiotemporal distribution of silver and silver-containing nanoparticles in a prealpine lake in relation to the discharge from a wastewater treatment plant, Science of the Total Environment, Volume 696; 15 December 2019; DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.134034

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