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Sogenannte PBDEs, die als Flammschutzmittel eingesetzt waren, wurden in den frühen 2000er Jahren endlich verboten. Diese wurden nach dem erfolgreichen Verbot durch eine andere problematische Gruppe, die Organophosphatester (OPE), ersetzt. Seitdem hat die Verwendung von OPEs stark zugenommen, ohne dass die Auswirkungen auf die Umwelt bekannt wären. Die Forscher untersuchten Transport und Vorkommen von OPEs und setzten sie in einen Kontext hinsichtlich ihrer potenziellen Risiken für Organismen und Menschen. Zhiyong Xie vom Institut für Umweltchemie des Küstenraumes des Helmholtz-Zentrums Hereon leitete eine internationale Gruppe und wertete aktuelle Studien zu OPEs in den Weltmeeren aus.
Organophosphatester (OPEs) sind nicht nur in der Industrie zu finden. Alltägliche Produkte wie Elektrogeräte, Haushaltswaren und Kosmetika enthalten diese Stoffe regelmäßig. OPEs wirken vor allem als Flammschutzmittel und Weichmacher. Derzeit sind OPEs in der Luft, im Meerwasser, im Schnee und in Sedimenten zu finden und reichern sich sogar in Meeresorganismen und Säugetieren der Polarregionen an. Dem Forschungsteam 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. Zhiyong Xie vom Helmholtz-Zentrum Hereon sagt: "Wenn wir eine toxische Substanz beseitigen, sollten wir sie nicht durch eine andere toxische Substanz ersetzen, die neue Probleme verursacht. Wir sollten über einen Ersatz für jede Art von toxischen Stoffen nachdenken, deshalb müssen wir nach umweltfreundlichen Stoffen suchen."
OPEs in unserer Umwelt
Angesichts des breiten Vorkommens von OPEs in der Meereswelt und den Biota wurden 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.
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. Die Atmosphäre ist analog zum Ozean ein Transportmittel für die Chemikalien.
Risiken durch Klimawandel
Bemerkenswerte Konzentrationen von OPEs sind in der gefrorenen Umgebung der Erde, der sogenannten 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, erklärt Zhiyong Xie.
Regulatorisches Defizit
Es gibt kaum internationale Regelungen, um den steigenden OPE-Konzentrationen zu begegnen. Zwar hat ein POP-Überprüfungsausschuss im Rahmen der Stockholmer Konvention eine Liste der betroffenen Chemikalien veröffentlicht. POPs stehen für Persistent Organic Pollutants (persistente organische Schadstoffe), und es wird angestrebt, diese Chemikalien zu reduzieren und letztendlich aus der Umwelt zu entfernen. Sie sind nicht mit OPEs verbunden, aber der Hauptautor Xie betont: "Es gibt OPEs, die in 100-fach höherer Konzentration vorkommen als einige der aufgelisteten Stoffe, die von nun an ins Visier genommen werden." Er erklärt, dass sie mit der Veröffentlichung dieser 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. Langfristig wird in der Studie ein dringender Bedarf an sichereren und weniger toxischen Alternativen für Flammschutzmittel festgestellt, um "bedauerliche Substitutionen" wie derzeit zu vermeiden.
Zhiyong Xie I Helmholtz-Zentrum Hereon I Institut für Umweltchemie des Küstenraumes I T: +49 (0) 4152 87-2330 I zhiyong.xie@hereon.de I www.hereon.de
https://www.nature.com/articles/s43017-022-00277-w
Xie, Z., Wang, P., Wang, X. et al. Organophosphate ester pollution in the oceans. Nat Rev Earth Environ (2022). https://doi.org/10.1038/s43017-022-00277-w
Forschungsbasis in der Arktis
[Foto: Hereon /Dr. Zhiyong Xie]
Eingeschränkt - Privataufnahme von Dr. Zhiyong Xie]
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students
Biology, Chemistry, Environment / ecology, Geosciences, Oceanology / climate
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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