Aufnahme von radiomarkierten CeO2 Nanopartikeln durch Pflanzen


Aufnahme von radiomarkierten CeO2 Nanopartikeln durch Pflanzen

Fricke, T.; Schymura, S.; Hildebrand, H.; Franke, K.

Untersuchungen zum Verbleib von Nanopartikeln (NP) entlang des Wirkungspfades „Klärschlamm – Boden – Pflanze“ sollen die Umweltgefährdung von NP aufzeigen. Dabei steht die Aufnahme von NP durch Pflanzen im Fokus der Untersuchungen.
Durch Versuche mit Hydrokulturen zur Aufnahme von radiomarkierten [48V]TiO2 und [139Ce]CeO2 durch Pflanzen (Sonnenblume, Radieschen, Feldsalat, Weidelgras) sollte das Aufnahmepotential von verschiedenen Pflanzenspezies ermittelt werden. Dazu erfolgte eine Exposition der Versuchspflanzen mit NP im umweltrelvanten Konzentrationsbereich in Leitungswasser (+Fulvinsäure), synthetischem und gereinigtem Abwasser für 96 h. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Aufnahme in Pflanzen durchweg erfolgt. Dabei werden nur geringe Mengen im ng-Bereich in die Sprosse der Pflanzen transloziert. Anhand von Messungen mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (REM-EDX) kann gezeigt werden, dass die NP gößtenteils mit den Zellwänden der Wurzeloberfläche und dem Wurzelapoplasten assoziert sind (Abbildung 1). Durch autoradiographische Aufnahmender radiomarkierten NP konnten außerdem die Verteilungen der NP innerhalb der Pflanze visualisiert werden. Daraus lässt sich ableiten, dass die NP nicht über aktive Transportmechanismen in die Pflanze aufgenommen werden. Maßgeblich für die Verlagerung von NP in die Sprosse ist dabei der transpirationsgetriebene Wasserstrom in die Pflanze. Es kommt zu Ablagerungen der NP entlang der Blattadern und der Blattränder. Weiterhin lässt sich vermuten, dass NP innerhalb der Pflanze Lösungsprozessen unterliegen. Für Sonnenblume konnte beobachtet werde, dass sich CeO2 nach nur einer Woche zum größten Teil aufgelöst hat und das freie ionische 139Ce sich in der kompletten Pflanze verteilt hat.
In Versuchen mit Erdkulturen wurde die Aufnahme von NP in die Pflanze aus mit Erde dotiertem Klärschlamm mit [48V]TiO2 und [139Ce]CeO2 untersucht. Erste Ergebnisse zeigen, dass eine Aufnahme von NP nicht für alle Pflanze nachweisbar ist. Für Weidelgras konnte als einzige der untersuchten Pflanzen, eine Verlagerung von CeO2 aus der Erde in die Pflanze belegt werden. Dabei können nur geringste Konzentrationen von 1 - 4 ng kg-1 nach 14 Tage in der Pflanze nachgewiesen werden. Die Ergebnisse für vergleichbare Untersuchungen mit TiO2 stehen noch aus. Darüber hinaus sind Versuche geplant, die die Bindung der NP an der Bodenpartikeln genauer darstellen sollen.
Abschließend wird eine Risikobewertung erarbeitet, welche regulatorische Maßnahmen erachten soll, um zukünftig die Exposition von NP in die Umwelt zu vermeiden.

Keywords: Nanopartikel; nanoparticle; Cerdioxid; cerium dioxide; Radiomarkierung; radiolabeling; Pflanzenaufnahme; plant uptake

  • Poster
    NanoCare Clustertreffen 2017, 04.-05.05.2017, Karlsruhe, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-25469
Publ.-Id: 25469