de.wedoany.com-Bericht: Forscher der University of Notre Dame haben durch die Analyse von 42 Jahren biologischer Aufzeichnungen der Großen Seen die Migration und Kontamination von per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) in der Tierwelt dieser Region aufgedeckt.
Die im Journal of Environmental Quality veröffentlichte Studie wurde von einem ehemaligen Bachelorstudenten der Universität geleitet. Das Forschungsteam kombinierte 50 Studien mit 2500 biologischen Messdaten und dokumentierte die räumlich-zeitlichen Veränderungen von PFAS in der Biosphäre des größten Süßwasserseensystems der Welt. Der Forschungsleiter Gary Lamberti (Nieuwland-Professor emeritus für Wasserwissenschaften am Fachbereich Biowissenschaften der University of Notre Dame), Daniele De Almeida Miranda (Assistant Research Professor) und ihre Mitarbeiter konzentrierten sich auf die Anreicherung der Chemikalien in Organismen von Algen und Mikroben bis hin zu Spitzenprädatoren wie Lachsen und Weißkopfseeadlern.
PFAS-Verbindungen zersetzen sich nicht, da ihre Kohlenstoff-Fluor-Bindungen zu den stärksten in der Chemie gehören. Sie sind hitze- und wasserbeständig und biologisch schwer abbaubar, was zu ihrer Anreicherung in Boden und Wasser führt. Nachdem Organismen wie Algen PFAS aufgenommen haben, können sie von Wasserinsekten und Fischen gefressen werden. Die Giftstoffe werden entlang der Nahrungskette schrittweise verstärkt und erreichen bei Spitzenprädatoren ihren Höhepunkt – ein Prozess, der als Biomagnifikation bezeichnet wird.
Die Studie konzentrierte sich auf die sechs PFAS-Substanzen mit der höchsten Nachweisrate in den Großen Seen. Darunter sank der Gehalt an Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) in den Großen Seen während des Untersuchungszeitraums, da diese zwischen 2000 und 2002 schrittweise aus dem Verkehr gezogen wurde. Die Daten zeigen, dass der Lake Superior die niedrigsten Belastungswerte aufweist, während der Lake Ontario die höchsten aufweist, was mit der Verteilung der Bevölkerungs- und Industriedichte übereinstimmt. Lamberti wies darauf hin, dass dieses Muster auch mit der größeren Fläche und Tiefe des Lake Superior und des Lake Michigan zusammenhängt.
Der Erstautor der Arbeit, Peter Martin (ehemaliger Bachelorstudent des Jahrgangs 2024), begann im dritten Studienjahr 2022 mit der Zusammenarbeit mit Lambertis Team; das Projekt ist nun seine herausragende Abschlussarbeit. Martin, der heute Doktorand an der Michigan State University ist, arbeitete während seiner Forschung mit Miranda und der Postdoktorandin Alison Zachritz zusammen. Martin erklärte, dass die einzelnen Seen der Großen Seen in bestimmten Zeiträumen und über den 42-Jahres-Zeitraum hinweg einzigartige zeitliche Veränderungsmuster von PFAS aufweisen und nicht alle Seen demselben Trend folgen.
Die Forscher stellten fest, dass der Biomagnifikationsprozess nicht linear verläuft. Miranda wies darauf hin, dass es mehrere Wege an die Spitze des Nahrungsnetzes gibt, die von der Lebensgemeinschaft beeinflusst werden. Wasserlebewesen reichern PFAS durch Nahrungsaufnahme und den Wasserkreislauf an, während Vögel, die Fische fressen, aufgrund des fehlenden Wasseraustauschs eine andere PFAS-Belastung aufweisen. Lamberti erklärte, dass, selbst wenn PFAS in der Umwelt allgegenwärtig sind, die betreffende Substanz nach der schrittweisen Einstellung der Produktion durch die Industrie letztendlich aus dem See ausgespült wird. Die Ausspülungszeiträume variieren jedoch erheblich: Die durchschnittliche Verweildauer eines Wassertropfens in einem See reicht von weniger als 3 Jahren im Lake Erie bis zu 200 Jahren im Lake Superior. Lamberti betonte, dass die Großen Seen Wasser und Schadstoffe über lange Zeit zurückhalten, was der Biosphäre ausreichend Zeit gibt, die Giftstoffe aufzunehmen. Obwohl der Rückgang von PFOS ein positives Signal ist, werden ständig weitere PFAS-Verbindungen entwickelt, die nicht auf Toxizität getestet wurden.
Derzeit schließt Miranda die Lücke in Martins Projekt, in dem Daten zu Primärproduzenten wie Algen und Pflanzen rar sind, indem sie Proben von Biofilmen, Detritus, Algen und Wasserinsekten sammelt, um zu beobachten, wie PFAS in das Nahrungsnetz gelangen und an dessen Basis zirkulieren, um schließlich an die Spitzenprädatoren weitergegeben zu werden.
Die Studie wurde vom Illinois-Indiana Sea Grant, dem Great Lakes Fishery Trust, dem Indiana Water Resources Research Center an der Purdue University und der Environmental Change Initiative der University of Notre Dame finanziert. Lamberti äußerte die Hoffnung, dass die Forschung Wissenschaftler, die Industrie, die Öffentlichkeit und die Regierung dazu bringt, sich weiterhin mit dem langfristigen Problem von PFAS zu befassen, da diese Verbindungen selbst nach Einstellung der Produktion noch jahrzehntelang bestehen bleiben.
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