Bakterien machen giftiges Kadmium im Boden unschädlich

7. Jänner 2014, 01:22
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Wissenschafter von der Uni Tübingen untersuchen das Potenzial von Mikroorganismen bei der Sanierung kontaminierter Agrarflächen

Das Schwermetall Kadmium bereitet auf Agrarflächen rund um den Globus Probleme, häufig findet es sich in zu hohen Konzentrationen in Gemüse und Tabak. Die dauerhafte Einnahme von Kadmium kann bei Menschen zu Knochendeformationen und Krebs führen. Im Boden liegt Kadmium meist an Minerale gebunden vor. In dieser Form ist es allerdings kaum schädlich. Seine Gefährlichkeit steigt jedoch durch den Einfluss von Bakterien, die Minerale auflösen und umsetzen können. Doch Bakterien können umgekehrt auch zur Reinigung kadmiumverseuchter Böden eingesetzt werden können, wie nun Wissenschafter von der Universität Tübingen festgestellt haben.

Kadmium kommt in natürlichen Phosphatlagerstätten vor und gelangt so in phosphathaltige Düngemittel. Da die Ressource Phosphat sich weltweit dem Ende zuneigt, wird der Abbau auf qualitativ schlechtere Abbaustätten verlegt. Die Entfernung des Kadmiums aus dem abgebauten Phosphat ist kostspielig und unterbleibt in vielen Fällen. Das hat zur Folge, dass immer häufiger qualitativ schlechte Phosphatdünger auf Agrarflächen ausgebracht werden. Durch den steigenden Einsatz von Düngemitteln steigt auch insgesamt der Gehalt an Schwermetallen in Böden stetig an.

Die Verfügbarkeit des mineralgebundenen Kadmiums wird im Boden verringert, indem es in neu gebildete Eisenminerale eingebaut wird, zum Beispiel in das Mineral Magnetit. Dieses wird aufgrund seiner Stabilität, Reaktivität und Fähigkeit, Metalle zu binden, immer öfter zur Sanierung kontaminierter Böden und Gewässer eingesetzt. Das Tübinger Forscherteam konnte in Laborexperimenten mit kontaminierten Böden zeigen, dass es Bakterien sind, die kadmiumhaltige, rostige Eisenoxid-Minerale biologisch umsetzen und dadurch auflösen. Für genauere Untersuchungen haben sie ein geeignetes Bakterium der Gattung Geobacter aus einem kadmiumhaltigen Boden isoliert und als Laborkultur herangezüchtet. Dieser Stamm kommt selbst mit sehr hohen Kadmiumkonzentrationen zurecht.

Kadmium einfach abernten

"Die Studien zeigten, dass dieses Bakterium während der Auflösung des Eisenminerals das gebundene Kadmium zunächst in Lösung bringt, bevor dieses sich fast vollständig an neu gebildete Minerale, insbesondere den stabilen Magnetit, bindet", erklärt die Geomikrobiologin Andreas Kappler vom Zentrum für Angewandte Geowissenschaften an der Uni Tübingen. Die Forscher halten es daher für möglich, dass dieses kurzzeitig mobile Kadmium aus kontaminierten Böden durch Pflanzen, die Metalle in ihren Organen ansammeln, aufgenommen werden könnte. "Wenn sich das als umsetzbar erweist, ließe sich das Metall verhältnismäßig einfach durch das Abernten der kadmiumspeichernden Pflanzen entsorgen", sagt der Geomikrobiologe. (red, derStandard.at, 6.1.2014)

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