Detektionsmethode für Lindan

Lin­dan wurde in Deutsch­land lange Zeit als Insek­tizid einge­set­zt. Im Jahr 2003 wurde der Ein­satz von Lin­dan in der Land­wirtschaft auf­grund sein­er stark tox­is­chen Wirkung und sein­er hohen Lan­glebigkeit EU-weit ver­boten. Böden und Grund­wass­er sind jedoch teil­weise noch immer stark damit belastet. Für ein effizientes Umwelt­man­age­ment ist es wichtig zu wis­sen, ob und wie schnell der Schad­stof­fab­bau voran­schre­it­et. Forsch­er des UFZ haben nun eine Meth­ode erar­beit­et, mit der sich der biol­o­gis­che Abbau von Lin­dan quan­tifizieren lässt und die zeitliche Abschätzun­gen zum Fortschritt des Schad­stof­fab­baus ermöglicht. Die Studie wurde in Envi­ron­men­tal Sci­ence and Tech­nol­o­gy veröffentlicht.

Lin­dan gehört zu den soge­nan­nten HCHs (Hexa­chlorzyk­lo­hexa­nen). Sie sind schw­er abbaubar, reich­ern sich in der Nahrungs­kette an und gel­ten als hor­monell wirk­sam. Die Anwen­dung von Lin­dan in der Land­wirtschaft ist in der Bun­desre­pub­lik Deutsch­land seit 1977 ver­boten, in der DDR kam es bis 1990 zum Ein­satz. Das UFZ-Team um den Bio­geo­chemik­er Dr. Hans-Her­mann Rich­now hat auf der Basis von Grund­wass­er- und Boden­proben an ehe­ma­li­gen Pro­duk­tions- und Deponi­e­s­tandorten in der Region Bit­ter­feld (Sach­sen-Anhalt) ein neuar­tiges Konzept entwick­elt, mit dem sich der biol­o­gis­che Abbau von HCHs in der Umwelt überwachen lässt.

Der Ansatz der UFZ-Forsch­er ist, dass sie mit der Iso­topen- und der Enan­tiomeren-Frak­tion­ierung zwei Detek­tions-Meth­o­d­en miteinan­der kom­binierten. In Laborver­suchen entwick­el­ten sie ein Mod­ell, mit dessen Hil­fe das Aus­maß des Schad­stof­fab­baus aus Umwelt­proben mess­bar ist. „Damit ist es nun möglich, den biol­o­gis­chen Abbau von Lin­dan und anderen HCHs in Böden und Grund­wass­er mit geringem Aufwand und ele­gant zu analysieren“, sagt Rich­now. Mit der Meth­ode könne der biol­o­gis­che Abbau beim Trans­port im Wass­er oder mit Boden­par­tikeln ermit­telt wer­den. Kün­ftig wür­den damit Berech­nun­gen möglich, wie lange die HCHs die Umwelt noch belasten.

Bis­lang war es so, dass Forsch­er bei der Iso­topen­frak­tion­ierung das Ver­hält­nis zwis­chen leicht­en (12C) und schw­eren (13C) Kohlen­stoffatomen der in den Proben enthal­te­nen Lin­dan-Moleküle analysieren. Nor­maler­weise liegt das Ver­hält­nis zwis­chen 12C und 13C bei 99:1. „Find­et ein chemis­ch­er oder biol­o­gis­ch­er Abbau statt, wer­den zunächst die Schad­stoff­moleküle mit leicht­en Kohlen­stoffatomen abge­baut, da hier die Bindungss­pal­tung mit einem gerin­geren ener­getis­chen Aufwand ver­bun­den ist“, erk­lärt Rich­now. Ver­schiebe sich das Iso­topen­ver­hält­nis zum schw­eren Kohlen­stoff 13C, sei das ein klares Indiz dafür, dass Abbauprozesse stat­tfind­en. Bei der Her­stel­lung eines chemis­chen Stoffes entste­hen soge­nan­nte Spiegel­bild-Moleküle (Enan­tiomere) – so wie linke und rechte Hand – jew­eils zu gle­ichen Teilen. Dies dient als Grund­lage der Enan­tiomeren-Frak­tion­ierung. Auch hier unter­suchen die Forsch­er die Proben danach, ob sich an dem Ver­hält­nis etwas geän­dert hat. „Je nach­dem mit welchen Enzy­men schad­stof­fab­bauende Bak­te­rien aus­ges­tat­tet sind, bevorzu­gen sie entwed­er das eine oder das andere Enan­tiomer“, sagt Rich­now. Lasse sich in der Umwelt­probe ein verän­dertes Enan­tiomeren-Ver­hält­nis messen, gebe das einen Hin­weis auf den biol­o­gis­chen Abbau an der Stelle der Probenahme.

Zum Ein­satz kön­nte die neue Analysemeth­ode nicht nur in Bit­ter­feld kom­men. Weltweit stellt die Umwelt­be­las­tung durch Lin­dan und andere HCHs ein Prob­lem dar. Rich­now: „Wir hof­fen, dass wir damit ein Mon­i­tor­ing-Instru­ment liefern, mit dem die aktuelle HCH-Belas­tung von Böden, Grund­wass­er und Gewässern bess­er eingeschätzt und bew­ertet wer­den kann“. Damit lasse sich die Entwick­lung geeigneter Meth­o­d­en für ein effizientes Umwelt­man­age­ment vorantreiben.

Die Arbeit­en wur­den vom Ökol­o­gis­chen Großpro­jekt Bit­ter­feld-Wolfen, der Lan­desanstalt für Alt­las­ten­freis­tel­lung Sach­sen-Anhalt sowie dem Chemiepark Bit­ter­feld-Wolfen GmbH mit Dat­en und Hil­fe bei der Probe­nahme unterstützt.