Mikroplastik und per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) werden zunehmend gemeinsam in landwirtschaftlichen Böden gefunden, was Bedenken hinsichtlich ihrer kombinierten Auswirkungen auf die Lebensmittelsicherheit aufkommen lässt. Eine neue Studie, veröffentlicht in Eco-Environment & Health (DOI: 10.1016/j.eehl.2026.100216), zeigt, dass die Art des vorhandenen Mikroplastiks erheblich beeinflussen kann, wie Pflanzen diese 'Ewigkeitschemikalien' aufnehmen.
PFAS sind persistente synthetische Chemikalien, die aufgrund ihrer wasser- und ölabweisenden Eigenschaften weit verbreitet in Industrie- und Verbraucherprodukten eingesetzt werden. Gelangen sie in den Boden, können sie in Gemüse und Nutzpflanzen übergehen und so einen direkten Expositionspfad über die Nahrung schaffen. Mikroplastik (MP), definiert als Kunststoffpartikel kleiner als 5 Millimeter, ist ebenfalls weit verbreitet in landwirtschaftlichen Flächen, unter anderem durch Plastikmulch, Abwasserbewässerung, Klärschlammausbringung, atmosphärische Ablagerung und Reifenabrieb. Frühere Studien haben gezeigt, dass MP Schadstoffe adsorbieren oder Boden- und Pflanzenprozesse verändern können, aber wie verschiedene MP-Typen die PFAS-Aufnahme durch essbares Gemüse beeinflussen, war bisher unklar.
Forschende des State Key Laboratory of Water Pollution Control and Green Resource Recycling der Nanjing University untersuchten, wie Polyvinylchlorid (PVC), Polymilchsäure (PLA) und Reifenabriebpartikel (TWP) die Aufnahme von 10 PFAS durch Pak Choi (Brassica chinensis L.) beeinflussen. Die Studie zeigte deutlich unterschiedliche Effekte der drei MP-Typen. PVC erhöhte die gesamte PFAS-Akkumulation in den Sprossen von Pak Choi signifikant um das 1,31- bis 1,70-fache über alle Dosierungen hinweg, einschließlich bei 0,01 %, einem Niveau, das mit dem oberen Bereich vergleichbar ist, der in landwirtschaftlichen Böden berichtet wurde. Die Forschenden führten diesen Anstieg nicht auf eine stärkere Adsorption zurück, sondern auf pflanzenphysiologische Regulation. PVC-Exposition regulierte Aquaporin-bezogene Gene hoch, darunter PIP1-1, TIP1-1 und TIP1-2 in Sprossen und NIP5-1 in Wurzeln, was auf einen verbesserten Wassertransport hindeutet, der die PFAS-Bewegung vom Boden in essbare Gewebe erleichtern könnte.
Im Gegensatz dazu reduzierte TWP die PFAS-Akkumulation in Sprossen um 37,4 %–54,1 %, teils weil es die stärkste PFAS-Adsorptionskapazität zeigte und teils weil es das Pflanzenwachstum und die Transpiration unterdrückte. Bei der höchsten Dosis reduzierte TWP die Transpirationsrate auf 73 % der Kontrolle und löste oxidativen Stress aus, was durch Veränderungen bei Malondialdehyd (MDA), Superoxiddismutase (SOD) und Peroxidase (POD) angezeigt wurde. PLA hemmte Wachstum und Stoffwechsel, aber seine gegenläufigen Effekte auf Toxizität, Sorption und Aquaporin-Expression hoben sich weitgehend gegenseitig auf, sodass die PFAS-Aufnahme weitgehend unverändert blieb.
Die Autoren betonten, dass Mikroplastikverschmutzung nicht als ein einheitliches Risiko behandelt werden kann. 'PVC kann die Übertragung von PFAS in essbares Gemüse erhöhen, indem es die Wassertransportwege der Pflanze verändert, während TWP die PFAS-Aufnahme reduzieren kann, aber ein separates ökologisches Problem darstellt, indem es das Pflanzenwachstum schädigt', sagten sie. Die Kernbotschaft ist, dass die Materialidentität von Mikroplastik eine Rolle spielt. Die Risikobewertung sollte über die Gesamtmenge an Mikroplastik hinausgehen und Polymertyp, Partikelverhalten, Pflanzenreaktion und gleichzeitig vorhandene Schadstoffe berücksichtigen, wenn die Sicherheit landwirtschaftlicher Böden bewertet wird.
Die Studie hat wichtige Auswirkungen auf Lebensmittelsicherheit, Bodenmanagement und die Regulierung neu auftretender Schadstoffe. Da PVC die PFAS-Akkumulation selbst bei umweltrelevanten Konzentrationen erhöhte, könnten landwirtschaftliche Flächen, die sowohl mit Kunststoffrückständen als auch mit PFAS kontaminiert sind, eine genauere Überwachung erfordern. TWP verdient Aufmerksamkeit in Böden an Straßenrändern und Industriegebieten, wo reifenstämmige Partikel häufig vorkommen können und Phytotoxizität die Pflanzenleistung beeinträchtigen könnte. Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass biologisch abbaubare Kunststoffe wie PLA nicht ohne Bewertung ihrer ökologischen Auswirkungen als risikofrei angesehen werden sollten. Zukünftige Arbeiten sollten weitere Kulturpflanzenarten, realistische Feldbedingungen und gemischte Kunststoffverschmutzungsszenarien testen, um stärkere Strategien zu unterstützen, um zu verhindern, dass PFAS und Mikroplastik in die Nahrungskette gelangen.
