Wie reagieren Pflanzen auf den Schadstoff Blei?
Blei und Bleiverbindungen sind giftige Schwermetalle. Sie haben einen großen Anteil an der Schadstoffbelastung von Luft und Boden.Blei, ein gefährlicher Wirkstoff im Alltag?
Bei einem so hochgiftigen Stoff ist die Frage berechtigt, wozu er im täglichen Leben gebraucht wird. Blei wurde schon von den Römern zur Veredelung von Weinen genutzt. Mit dem Bleizucker wurde der Wein nachgesüßt und seine Eigenfarbe wurde durch ihn kräftiger. Als Fachleute später nach Rohstoffen für langlebige Rohrleitungen suchten, schien Blei eine Art Glückstreffer zu sein. Obwohl schon erste Berichte über Bleivergiftungen vorlagen, schätzten die Experten die möglichen Schäden für die Verbraucher damals als gering ein.
Erst als unerklärliche Erkrankungen und Todesfälle geschahen, zogen die Ermittler auch Vergiftungen mit Blei in Wasserleitungen, in die Untersuchungen mit ein.
Die Ergebnisse:
Es wurden gravierende Erhöhungen der Bleimenge, in den Skeletten Verstorbener nachgewiesen.
Es waren besonders Menschen, die mit bleihaltigen Stoffen arbeiteten, betroffen.
Durch ungeklärte Todesfälle von Säuglingen und Kleinkindern kamen auch die bleihaltigen Wasserleitungen in Verdacht. Kinder bis zu sechs Jahren, sind durch Blei besonders gefährdet, weil ihr Körper, anders als bei Erwachsenen, den Stoff aufnimmt. Erwachsene resorbieren über den Darm die Hälfte der aufgenommenen Bleimenge.
Die Bleileitungen wurden anschließend, in vielen Städten, durch Kunststoffrohre ersetzt. Bleihaltige Treibstoffe wurden in vielen Ländern durch umweltfreundlichere ersetzt.
Damit Menschen und Tiere vor den negativen Folgen einer Bleivergiftung geschützt sind, gibt es EU-Richtlinien die die Höchstwerte von Blei in Nahrungsmitteln festlegen.
Bleibuchstaben im Setzkasten (Bild: Pixabay)
Warum sind Wasserleitungen aus Blei gefährlich?
Der Grenzwert für Blei im Wasser ist seit 2013 auf 10 µg/l festgesetzt. Er kann dort überschritten werden, wo das Wasser weich ist und sich an den Rohren keine Schicht aus schwer löslichem Blei Karbonat bilden kann. Das Blei wird dort nur unzureichend gebunden und gelangt ins Trinkwasser. Wenn Es längere Zeit mit Messingarmaturen in Verbindung kommt, kann es die Grenzwerte auch schnell überschreiten.
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Was besonders Gärtner über Blei wissen müssen
Von Wissenschaftlern wurde nachgewiesen, dass Erwachsene den höchsten Anteil von Blei in ihrem Körper durch die Nahrung aufnehmen. Aus diesem Grund ist es auch für Gärtner von größtem Interesse, den Anteil von Blei in ihren Pflanzen gering zu halten. Um dies erfolgreich tun zu können, benötigen sie genaue Erkenntnisse darüber, wie Pflanzen das Blei aufnehmen und einlagern.
Ein neues Verfahren wurde vom Team um Professor Dr. Stephan Clemens, in der Universität Bayreuth, entwickelt. Es erlaubt, mit den geringen Bleikonzentrationen zu experimentieren, die in allen Lebensbereichen anzutreffen sind. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden im Fachmagazin "Environmental Science and Technology" publiziert. Dort stellen die Forscher das Verfahren vor und geben neue Einblicke in die Entwicklung von Pflanzen und der Einwirkung von Blei-Ionen.
Wie wirkt Blei in Pflanzen generell?
Forscher sind sich darüber einig, dass wasserlösliches Blei auch dann durch die Wurzeln in Pflanzen gerät. Auch dann wenn Böden nur eine minimale Spur dieser giftigen Substanz enthalten. Pilze nehmen Blei am leichtesten auf. Bei höheren Pflanzen lagert sich eher Feinstaub, der durch Autoabgase mit Blei belastet sein kann, auf den Blättern und Stängeln ab. Er enthält oft, wenn sie an Straßenrändern stehen, mehr Blei als Innereien von Tieren.
Um wirksame Gegenmittel zu finden, müssen die Laborbedingungen unter denen die Bleiabsorption von Pflanzen bestimmt werden, möglichst realitätsnah sein. Aus diesem Grund wurde gefordert, dass die Versuchspflanzen nur geringe Mengen an Blei erhalten sollen. Um diese Forschungsgrundlagen zu erfüllen, gab es bisher kein geeignetes Verfahren. Blei ist in den meisten Nährflüssigkeiten nur schwer löslich. Um einen Nachweis zu erhalten, mussten bisher oft tausendfach erhöhte Blei-Konzentrationen zur Analyse genommen werden. Die Forschungsergebnisse waren dadurch nicht wissenschaftlich korrekt. Es blieb dadurch ein Geheimnis, wie hoch die Menge an Blei tatsächlich war, die von der Pflanze aufgenommen und verstoffwechselt wurde.
Wodurch wurden korrekte Bleikonzentrationen ermittelt?
Das Forscherteam von Professor Clemens forschte mit Arabidopsis thaliana Pflanzen. Die Wissenschaftler entwickelte eine Nährflüssigkeit die eine Bleikonzentration von weniger als einem Mikropol pro Liter hat. Sie entspricht vielen realen Bodenbedingungen, mit einem zusätzlichen Phosphorgehalt von weniger als zehn Mikropol pro Liter und einem pH-Wert von 5. Diese Konzentration der Lösung bewirkt, dass das Blei vollständig gelöst und von der Pflanze aufgenommen werden kann.
Welche Reaktion auf Blei wurde bei den Pflanzen im Labor beobachtet?
Damit grundlegende Erkenntnisse gewonnen werden konnten, hat sich das Forscherteam um Professor Clemens näher mit einem Verfahren befasst, das einen Prozess durch Blei-Ionen, ausgelöst. Er führt zur Bildung von speziellen Peptiden, die bewirken, dass sich Blei in Pflanzen nicht ablagert. Diese fangen, vereinfacht erklärt, die Bleisalze ein, lagern sie in den Vakuolen als Endlager, unschädlich ein, oder transportieren sie aus den Pflanzen hinaus.
Um einen Vergleich zur Funktion von gesunden Pflanzen zu haben, zogen die Wissenschaftler in Bayreuth für ihre Experimente Pflanzen-Mutanten heran. Einige Schotenkressen wiesen erhebliche Störungen auf. Sie enthielten viel zu wenig Peptide, die bei der Entsorgung von Blei helfen. Die Wurzeln dieser Pflanzen waren unzureichend ausgebildet. Es war zu messen, dass diese Pflanzen Blei nur unzureichend absorbierten. Professor Clemens wird die Untersuchungen fortsetzen, um festzustellen, wie sich das durch menschliche Aktivitäten frei gesetzte Blei in den Nahrungsketten verbreitet. Er hofft, dass auf dieser Grundlage geeignete Maßnahmen für die Landwirtschaft zur Reduzierung des Bleigehaltes in den Nahrungsmitteln getroffen werden können.
Untersuchungen mit der neuen bleihaltigen Nährflüssigkeit (Bild: Grafik: Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie der Univ)
Wie kann sich jeder vorsorglich vor Blei schützen?
Blei wurde von menschlichen Aktivitäten freigesetzt. Der bisher einzige Schutz besteht darin, es nicht frei zu setzen und es nicht auf zu nehmen.
Wie zuvor schlüssig erklärt, kann bleihaltiges Trinkwasser oder Nahrung mit einem hohen Bleigehalt besonders für Säuglinge und Kleinkinder tödlich sein. Zumindest für ihre Nahrungszubereitung darf kein Wasser aus stehenden Wasserleitungen genommen, der mögliche Feinstaub von Gemüse gründlich abgewaschen werden. Für die Zubereitung von Säuglingsnahrung wird der Kauf von unbedenklichem Wasser und unbedenklicher Breikost, empfohlen.
Es sollte darauf geachtet werden, dass Gefäße, die zur Herstellung oder dem Transport von Lebensmitteln dienen, keine bleihaltigen, säureempfindlichen Glasuren haben. Der Verzehr von Muscheln und Pilzen, die von Natur aus einen erhöhten Bleigehalt haben, sollte stark eingeschränkt werden.
Gärtner reduzieren den Bleigehalt in den Pflanzen durch das Ablaufen des in der Leitung stehenden Wassers. Sie achten darauf, dass sie im Garten ebenfalls keine Armaturen aus Messing haben oder Gefäße aus diesem Material verwenden. Die Menge an Bleisalzen die durch die Wurzeln aufgenommen werdend, kann durch den pH-Wert des Bodens günstig beeinflusst werden. Böden mit einem niedrigen pH-Wert absorbieren mehr Blei.
Was ist das besondere an Blei als Strahlenschutz?
Blei - Das Material für den Strahlenschutz
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