Zur Kooperation der Potsdamer Universität mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen - heute:

SCHADSTOFFE UNTER DER LUPE

Das Fraunhofer-Institut für Umweltchemie und Ökotoxikologie

Eines der Markenzeichen der Potsdamer Universität ist ihre enge Zusammenar­beit mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen, die sich in Potsdam und seinem unmittel­barem Umland sehr zahlreich angesie­delt haben. Für diese Kooperation, die über an anderen Standorten übliche Ver­knüpfungen weit hinausgeht, wurden ver­schiedenartige Formen entwickelt: so z.B. gemeinsame Berufungen von Professo­ren, die Durchführung gemeinsamer Stu­diengänge und der Aufbau Interdiszipli­närer Zentren. Auch laufen die Vorberei­tungen für die Errichtung eines gemein­samen Campus’ der Potsdamer Naturwis­senschaften mit Instituten der Max- Planck-Gesellschaft und der Fraunhofer- Gesellschaft in Golm derzeit auf Hochtou­ren. Mit diesem Artikel über das Fraunho­fer-Institut für Umweltchemie und Öko­toxikologie wird in der PUTZ eine Reihe fortgeführt, in der nach und nach die Ein­richtungen vorgestellt werden sollen, die vor allem auf naturwissenschaftlichem Gebiet mit der Universität Potsdam ko­operieren.

Seit Anfang 1992 besitzt das Fraunhofer In­stitut für Umweltchemie und Ökotoxikologie (IUCT) mit Sitz in Nordrhein-Westfalen ei­nen Ableger in Brandenburg: die Abteilung für Biochemische Ökotoxikologie in Pots­dam. Sie ist aus dem Bereich Ernährungs­toxikologie des damaligen Zentralinstituts für Ernährung (dem heutigen Deutschen Institut für Ernährungsforschung) hervorge­gangen. Diese Institutserweiterung war durch das Bestreben der Fraunhofer Gesell­schaft (FhG) motiviert, auch in den neuen Bundesländern präsent zu sein. Wie in allen Instituten der FhG wird auch hier anwen­dungsorientiert für öffentliche Auftraggeber und für Auftraggeber aus der Wirtschaft ge­forscht, so daß sich das Institut zu einem großen Tfeil selbst finanziert. Die Kooperati­on des IUCT mit der Universität Potsdam basiert auf der Mitgliedschaft von Prof. Dr. Manfred Kujawa, Leiter der Abteilung für Biochemische Ökotoxikologie, im Grün­dungssenat der Universität. Derzeit hält er für die Studenten und Studentinnen die Vor­lesung „Organische Chemie für Geoöko- logen“ und betreut außerdem Doktoranden, die ihre Doktorarbeit am IUCT duchführen.

Brandenburger Böden auf dem Prüfstand

Ökotoxikologie definiert das „Handbuch für Ökotoxikologie" als die .Wissenschaft von

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der Verteilung und von den Wirkungen che­mischer Substanzen auf Organismen, so­weit daraus direkt oder indirekt Schäden für Natur und Mensch entstehen". Was sich so knapp in zwei Zeilen sagt, reicht von der Be­standsaufnahme einzelner Schadstoffe in Luft, Boden oder Wasser bis hm zur Ent­wicklung von Verfahren, durch die beson­ders stabile und schädliche Verbindungen für Mikroorganismen genießbar und da­durch von diesen abgebaut werden kön­nen. Dabei beschäftigt sich der Potsdamer Institutsteil des IUCT vor allem mit Vorgän­gen, die sich in Böden abspie­len. Beispielsweise wurde kürzlich die Dioxinbelastung in einem Brandenburger Landkreis untersucht. Dazu wurden hundert Bodenproben aus Gebieten genommen, die unterschiedliche und teilwei­se hohe Dioxinkonzentra­tionen erwarten ließen, wie Kabelverbrennungsstellen auf Flugplätzen oder das Umland von Industriebetrieben mit vorwiegend betriebseigenen Heizungsanlagen. Aber auch Ackerflächen wurden unter­sucht, „Dabei haben wir fest­gestellt, daß die Böden hier gar nicht so belastet sind, wie immer angenommen wird. In den alten Bundesländern ist die Dioxinkonzentration an manchen Stellen viel höher", kommentiert Kujawa die Er­gebnisse. Von Bedeutung sind solche Untersuchungen u.a. deshalb, weil bei der Nutzung von Flächen, beispielsweise für Spielplätze, die Boden­belastung gemäß der Bundesrichtlinien unterhalb eines entsprechenden Grenzwer­tes liegen muß.

Was geschieht mit Pflanzenschutz­mitteln im Boden?

Solche einmaligen Bestandsaufnahmen sind dann sinnvoll, wenn die Konzentration der Schadstoffe über längere Zeit gleich bleibt, d.h. wenn die Chemikalie sehr sta­bil ist. Im IUCT werden aber z.B. auch Un­tersuchungen durchgeführt, die für die An­meldung neuer Pflanzenschutzmittel nötig sind. Pflanzenschutzmittel sollten von den Mikroorganismen im Boden möglichst rasch und vollständig abgebaut werden. Um diese Vorgänge verfolgen zu können, werden die Moleküle radioaktiv markiert, d.h. man ersetzt in den Molekülen bestimm­

te Kohlenstoffatome durch radioaktive Kohlenstoffatome. Das so präparierte Pflan­zenschutzmittel wird auf einem Ttestboden eingesetzt. Nach einiger Zeit werden in ver­schiedenen Tiefen Bodenproben entnom­men und jeweils die Chemikalien heraus­gelöst (und dadurch der Abbau durch die Mikroorganismen gestoppt). Mit einem Geiger-Müller Zähler läßt sich dann feststel­len, wie groß die Konzentration der radioak­tiven Kohlenstoffatome zum Zeitpunkt der Probennahme in der entsprechenden Tiefe war, d.h. wie schnell die Chemikalien bzw.

deren Abbauprodukte im Boden gewandert sind. Um aussagen zu können, wie schnell und in welchem Umfang die Moleküle zer­setzt wurden, werden Ausgangsstoff und Abbauprodukte getrennt und anschließend in einem Massenspektrometer analysiert. Bei einem Massenspektrometer nutzt man das unterschiedliche Molekulargewicht der einzelnen Substanzen aus. Zunächst ioni­siert man die Moleküle und beschleunigt sie anschließend in einem elektrischen Feld. Am Ende des Spektrometers werden sie dann detektiert. Da die Moleküle umso stärker beschleunigt werden, je leichter sie sind, kommen die leichtesten Moleküle als erste an. Aus der Flugzeit läßt sich das Mo­lekulargewicht berechnen und daraus die Zusammensetzung des Moleküls. (Zwar gibt es meistens verschiedene mögliche Zusammensetzungen, allerdings sind viele sehr unwahrscheinlich. Im Zweifelsfall müs-

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Gaschromatograph und Massenspektrometer gehören zum Handwerkszeug eines Ökotoxikologen. Dr. Thoralf Küchler analysierte mit ihrer Hilfe z.B. Brandenburgische Böden und promovierte darüber kürzlich als erster Potsdamer Doktorant am IUCT. Die Abbildung zeigt ihn bei einer typischen Hand­bewegung. Foto: Thbukeit