Reifenabriebpartikel: Chemikalien gelangen in Boden und Nutzpflanzen

Straßen transportieren weit mehr als Autos. An ihren Rändern und im Boden angrenzender Äcker liegt ein feiner Abrieb, den die meisten Menschen kaum wahrnehmen.

Dabei handelt es sich um abgeriebenen Reifengummi. Bei jedem gefahrenen Kilometer lösen sich winzige Teilchen von den Reifen, die in Gräben, auf Felder und in landwirtschaftlich genutzte Böden gelangen.

Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass diese Fragmente mehr als bloßer Abfall sind. Sie könnten chemische Stoffe über lange Zeit freisetzen, die in den Boden sickern und in die von uns verzehrten Nutzpflanzen gelangen.

Reifen geben mehr als nur Gummi ab

Weltweit werden jährlich rund 1,5 Milliarden Reifen produziert. Beim Rollen, Bremsen und Lenken verlieren sie Partikel, die sich besonders dort ansammeln, wo viel Verkehr herrscht.

Fachleute bezeichnen sie als Reifenabriebpartikel. Sie zählen bereits zu den größten Quellen der Mikroplastikverschmutzung weltweit.

Der Gummi selbst erzählt jedoch nur die halbe Geschichte. Bei der Herstellung setzen Produzenten den Reifen Zusatzstoffe zu, und diese Chemikalien können noch lange nach dem Ablagern eines Partikels austreten.

Wissenslücke bei Reifenabriebpartikeln

Frühere Untersuchungen hatten bereits Chemikalien aus Reifen in Gemüse nachgewiesen. In den meisten dieser Experimente wurden Pflanzen jedoch unmittelbar über Wasser mit den Stoffen versorgt oder die Erde gezielt damit versetzt.

Unklar war bislang, ob die Partikel selbst über längere Zeit Schadstoffe an einen Ackerboden abgeben können. Genau dieser Nachweis fehlte.

Geleitet wurde die neue Studie von dem Doktoranden Chao Gao und Professor Benny Chefetz von der Hebräischen Universität Jerusalem, gemeinsam mit Partnern der Universität Wien.

Nutzpflanzen in belastetem Boden

Die Forschenden mischten echten Reifenabrieb in landwirtschaftlichen Boden – in Konzentrationen von 0,1 bis 1 Prozent des Gewichts, wie sie in der Nähe realer Straßen vorkommen. Anschließend bauten sie darin zwei verbreitete Nutzpflanzen an: Luzerne und Salat.

Über mehrere Monate verfolgte das Team sechs bekanntermaßen aus Reifen stammende Chemikalien. Gemessen wurde, wie jeder Stoff aus den Partikeln in den Boden und schließlich in das Pflanzengewebe gelangte.

Chemikalien treten in zwei Phasen aus

Die Freisetzung erfolgte nicht auf einmal. Einige Chemikalien lösten sich früh von der Oberfläche der Partikel, während andere nur langsam aus dem Inneren des Gummis nach außen drangen.

Gerade dieser zweite, langsamere Austrag ist besonders bedeutsam. Er zeigt, dass ein Reifenfragment den Boden noch lange nach seiner Ablagerung weiter mit Stoffen belasten kann.

„Unsere Forschung zeigt, dass Reifenabriebpartikel nicht einfach passive Mikroplastikpartikel sind, die sich in der Umwelt ansammeln“, sagte Dr. Evyatar Ben Mordechay, der korrespondierende Autor der Studie.

„Sie wirken als kurz- und langfristige Speicher für Chemikalien und setzen Schadstoffe schrittweise in den Boden frei, wo sie für die Aufnahme durch Pflanzen verfügbar werden.“

Eine Verbindung fiel besonders auf

Von den sechs Chemikalien erregte vor allem 1,3-Diphenylguanidin, kurz DPG, Aufmerksamkeit. Der Stoff trat weiterhin aus den Partikeln aus, blieb im Boden erhalten und reicherte sich in beiden Nutzpflanzen an.

Im Salat erreichte DPG deutlich höhere Konzentrationen als alle anderen untersuchten Reifenchemikalien. Das weist auf eine mögliche ernährungsbedingte Belastungsquelle hin, die Forschende bisher unterschätzt haben könnten.

Für dieses Verhalten gab es einen Grund: Beim pH-Wert des Bodens trägt DPG eine positive Ladung. Dadurch haftet die Verbindung leichter an Bodenpartikeln und bleibt in Reichweite der Wurzeln.

Ein giftiges Nebenprodukt wird nachgewiesen

Eine weitere Chemikalie löste eigenständige Bedenken aus. 6PPD-Chinon gilt als stark giftig und ist bereits dafür bekannt, Lachse im belasteten Oberflächenabfluss zu töten.

Das Team wies den Stoff sowohl im Boden als auch in den Pflanzen nach. Sein Auftreten in einer Nahrungspflanze – selbst wenn es nur vorübergehend war – ist ein Ergebnis, das weitere Untersuchungen nahelegt.

Die Pflanzen ließen diese Chemikalien nicht unverändert. In ihrem Gewebe entdeckten die Forschenden Transformationsprodukte, also Abbaufragmente der ursprünglichen Verbindungen.

Daraus lässt sich schließen, dass Pflanzen einen Teil der aufgenommenen Stoffe umwandeln können. Gleichzeitig wird die Bewertung komplizierter, weil eine Chemikalie auf ihrem Weg durch das Ernährungssystem ihre Form verändern kann.

Weshalb die Quelle entscheidend ist

Hier brachte die Untersuchung ein überraschendes Ergebnis. Wenn Reifenabriebpartikel die Quelle waren, erreichten die meisten Chemikalien im Salat niedrigere Werte als bei einer Zufuhr derselben Stoffe über Bewässerungswasser.

DPG war die eindeutige Ausnahme. Wurde es über Reifenabriebpartikel eingebracht, stieg seine Konzentration stärker als erwartet an – passend zu seiner ausgeprägten Fähigkeit, im Boden zu verbleiben.

„Diese Studie verändert unsere Sicht auf die Verschmutzung durch Reifenabrieb“, sagte Professor Chefetz, leitender Autor der Studie.

„Reifenpartikel werden häufig vor allem als Mikroplastikproblem betrachtet. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sie auch als langfristige Träger chemischer Schadstoffe gesehen werden sollten, die sich durch Böden bewegen und in Nutzpflanzen gelangen können.“

Was noch erforscht werden muss

Die Studie hat eindeutige Grenzen, auf die auch ihre Autoren hinweisen. Transformationsprodukte im Boden oder in den Wurzeln wurden nicht verfolgt, weshalb sich nicht immer bestimmen lässt, wo eine Chemikalie umgewandelt wurde.

Zudem verwendete das Team Gummi von nur einer Reifenart. Andere Reifen enthalten andere Rezepturen, sodass sich die Zusammensetzung der Chemikalien je nach Quelle verändern kann.

Dennoch ist die zentrale Aussage klar: Reifenpartikel sind keine inerten Krümel im Erdreich, und der Verkehr außerhalb eines landwirtschaftlichen Betriebs könnte dessen Ernte stärker prägen, als bislang angenommen wurde.