DIE
KONTAMINATION
VON
MIKROALGEN
MIT
EINIGEN
UMWELTBÜRTIGEN
SCHADSTOFFEN
H.D.
Paye ,
K.H.
Runkel,
H.
Kun e,
H.
G ä ,
E.
S engel,
H.
Mohn
und
A.
Polsi i
Gesellscha
ü
S ahlen-
und
Umwel o schung
mbH,
München
Ab eilung
ü
Algen o schung
und
Algen echnologie,
Do mund
Alle
kon en ionellen
und
unkon en ionellen
Me hoden
de
Nah ungsmi -
elp oduk ion
s ehen
in
meh
ode
wenige
enge
Beziehung
zu
Umwel :
Na ü liche
Nah ungske en
und
landwi scha liche
Kul u p lanzen
neh-
men
Chemikalien
aus
de
Lu ,
aus
Wasse
und
Düngemi eln
und
wäh-
end
de
Ve a bei ung
au
und
geben
sie
di ek
ode
übe
das
Tie
an
den
Menschen
wei e .
Zum
Schu z
des
Menschen
wi d
dahe
in
zahl ei-
chen
Labo a o ien
nich
nu
das
Ausmaß
de
de zei igen
Schads o be-
las ungen
es ges ell ,
sonde n
auch
nach
ih en
U sachen
und
nach
Mög-
lichkei en
zu
ih e
Ve inge ung
ge o sch .
Bei
de
Un e suchung
diese
Zusammenhänge
können
unse e
Mei-
nung
nach
Mik oalgen
eine
Modell unk ion
e üllen:
Diese
p lanzlichen
O ganismen
on
de
G öße
o e
Blu kö pe chen
we den
-
wie
kon en-
ionelle
Kul u p lanzen
-
un e
na ü lichen
Klimabedingungen
gezüch e
und
kul i ie
und
sind
bei
ih e
E n e
mode nen
Techniken
eine
indu-
s iellen
Nah ungsmi elp oduk ion
un e wo en.
Mik oalgen
ep äsen-
ie en
dami
einen
wei en
Be eich
landwi scha liche
Kul u echnik.
Ein
me hodische
Vo zug
de
Mik oalgen
lieg
in
de Ta sache,daß
man
ausden
Kul u en
ein
P obenma e ial
on
unübe e liche
Homogeni ä
e hal en
kann.
Mik oalgen
zeigen
übe dies
ein
seh
schnelles
Wachs um,
welches
häu ige
E n en
inne halb
eine
Vege a ionspe iode
e laub .
Da-
du ch
gelang
man
in
ela i
ku ze
Zei
zu
de
no wendigen
Zahl
on
s a is isch
auswe ba en
Da en,
ein
nich
zu
un e schä zende
Vo eil
ü
die
U sachenanalyse
de
Schads o belas ung.
Bedeu ung
gewinnen
solche
Un e suchungen
abe
insbesonde e
ü
192
H.
D.
Paye
e
al.
die
Ve ah en
zu
P oduk ion
on
Biop o einen,
im
angelsächsichen
Sp achbe eich
Single
Cell
P o ein
genann .
Bei
diesen
Ve ah en
sind
die
Kul u objek e
als
Folge
de
no wendig
s a ken
Belü ung
und
de
di ek en
und
hohen
Düngung
einem
ungewöhnlich
in ensi en
Umwel kon-
ak
ausgese z ,
wobei
die
Ge ah
de
Kon amina ion
mi
Schads o en
besonde s
g oß
is .
Vo
diesem
Hin e g und
haben
wi
in
den
e gangenen
zwei
Jah-
en
zahl eiche
Analysen
e schiedene
Schads o gehal e
in
Algenpul-
e n
du chge üh ,
welche
nach
dem
Do munde
Ve ah en
ü
E näh-
ungszwecke
he ges ell
wo den
wa en.
Hie bei
(S engel
1970)
we den
die
Algen
meh e e
Tage
lang
un e
na ü lichen
Lich -
und
Klimabedin-
gungen
im
F eiland
kul i ie :
F ischwasse ,
Näh salze
und
Kohlensäu-
e
dienen
als
Subs a e
und
Kul u medium,
welches
in
o alen
Becken
kon inuie lich
umgewälz
wi d.
Die
E n e
e olg
übe
Zen i ugen,
wo-
nach
de
Algenschlamm
du ch
E hi zen
e daulich
gemach
und
ge ock-
ne
wi d.
Fü
unse e
Un e suchungen
wu den
die
Algen
in
Do mund
und
an
zwei
e schiedenen
O en
in
Thailand
kul i ie ,
um
s ando beding-
e
Schads o belas ungen
kennenzule nen.
Auße dem
wu den
die
Näh -
salze
eils
in
Fo m
on
Düngemi eln,
eils
als
eine
Chemikalien
e -
ab eich .
In
eine
Ve suchsse ie
wu de
Blei
als
Ace a
in
bes imm e
Dosis
den
Algenkul u en
zugegeben,
um
die
Au nahme
in
die
Algen
zu
e olgen
(B iele
1973).
Die
analy ische
Bes immung
on
Cd
und
Pb
e olg e
mi
Hil e
de
A omabso p ionsspek alpho ome ie,
nachdem
die
Algenp oben
im
Mu -
elo en
bei
4500
C
e asch
und
die
Algenasche
im
Säu egemisch
au ge-
lös
und
mi
qua zdes illie em
Wasse
e dünn
wo den
wa
(Runkel
und
Baak
1972).
Die
Bes immung
on
Benzpy en
und
Fluo an hen
e -
olg e
in
den
Hygieneins i u en
de
Uni e si ä en
Mainz
und
E langen,
indem
Benzolex ak e
dünnschich ch oma og aphisch
au ge enn
und
die
eluie en
polyzyklischen
Kohlenwasse s o e
einzeln
luo eszenz-
pho ome isch
e aß
wu den
(Kun e
1967).
Insgesam
wu den
160
P o-
ben
un e such .
Die
s a is ische
Auswe ung
des
Da enma e ials
be-
sch änk
sich
o läu ig
au
die
Da s ellung
de
Ve eilungs unk ionen
Kon amina ion
on
Mik oalgen
193
de
einzelnen
als
einhei lich
e kann en
Popula ionen.
Die
Abb.
1
zeig
am
Beispiel
de
Bleiwe e
on
Algen
aus
No d-
hailand
(Chiengmai),
welche
A on
Ve eilungs unk ion
am
häu igs en
bei
Schads o analysen
au i :
Es
we den
im
allgemeinen
keine
No mal-
e eilungen,
sonde n
linkss eile,
asymme ische
Ve eilungen
ge un-
den.
Wi
haben
hie bei
die
e schiedenen
Möglichkei en
de
s a is ischen
Auswe ung
eine
solchen
Popula ion
mi
da ges ell
(Mi elwe ,
Medi-
an,
Dich enmi el),
um
zu
zeigen,
daß
eine
übliche
Mi elwe sbildung
zu
eine
nich
ganz
ko ek en
Beu eilung
üh en
wü de:
Wi d
de
du ch-
schni liche
Bleigehal
diese
Algenpopula ion
nach
dem
Mi elwe
beu -
eil ,
so
wü de
dami
den
wenigen
hohen
We en
meh
Bedeu ung
zuge-
messen
als
de
Meh hei
de
mi le en
We e.
Eine
sachge ech e
Beu -
eilung
e laub
dagegen
de
Medianwe ,
d.h.
jene
We ,
obe halb
und
un e halb
dessen
je
50%
alle
Meßwe e
liegen.
Seine
Lage
wi d
on
Ex-
emwe en
aus
dem
un e en
ode
obe en
Be eich
de
Schads o gehal e
nu
unwesen lich
beein luß .
45
|
j
650
‘
a]
+
69
*
y
{
a
sg
904
5
iS
=
~
N
|
807
x
5‘
a
=
&
60}
3
o
ic
» -
;
u
PIE
ao
oe
N
5
=
aN
E
2%
N
E
N
N
=
i
b~
B
10}
eel
$
x
!
2
6
V2
ayaa
enee
7
yee
aa
Lem)
31204
Eppmil
=
|
Bleigehal
de
Algen ockenmasse
(Klassenobe g enze)
2
5
46
8
©
12
[ppm]
Bleigehal
de
Algen ockenmasse
Abb.
1
:
Die
Häu igkei s e eilung
de
Bleigehal e
on
Algen
aus
Chiengmai
(Thailand)
Abb.
2
:
Die
logno male
Häu igkei s e eilung
de
Bleigehal e
on
Al-
gen
aus
Chiengmai
im
Wah scheinlichkei sne z
(O dina e
ge-
eil
nach
dem
Gauß
’schen
In eg al,
Abszisse
loga i hmisch
ge eil )
194
H.D.
Paye
e
al.
Fü
die
wei e e
Analyse
is
es
nun
on
Bedeu ung,
welchem
Ve -
eilungs ypus
die
Häu igkei s unk ion
unse e
We epopula ion
angehö :
Die
naheliegends e
P ü ung
is
ein
Tes
au
loga i hmisch
no mal
e eil-
e
We e;
eine
logno male
Ve eilung
wi d
nämlich
imme
dann
o ge-
unden,
wenn
ein
un e e
ode
obe e
G enzwe
nich
un e -
bzw.
übe -
sch i en
we den
kann
(Sachs
1968).
Dies
kann
man
ü
Schads o gehal-
e
exogenen
U sp ungs
e wa en.
Die
P ü ung
au
logno male
Ve eilun-
gen
geschieh
am
ein achs en
g aphisch
du ch
Da s ellung
de
We e
bzw,
We eklassen
im
loga i hmischen
Wah scheinlichkei sne z
(Abb.
2).
De
linea e
Ve lau
eine
solchen
G aphik
bes ä ig
das
Vo liegen
de
e mu-
e en
logno malen
Ve eilung,
de
Schni
mi
dem
50%-O dina enwe
ep äsen ie
den
Medianwe
de
Popula ion.
Nahezu
alle
on
uns
e mi -
el en
Schads o gehal e
in
Algenpul e n
olgen
eine
solchen
Ve eilungs-
unk ion,
so
daß
es
angeb ach
is ,
die
e schiedenen
Popula ionen
nich
an
Hand
de
Mi elwe e
sonde n
de
Medianwe e
zu
e gleichen.
In
de
olgenden
Da s ellung
(Abb.
3)
sind
nun
alle
on
uns
bes imm-
en
Bleigehal e
on
Algenp oben
wiede gegeben,
und
zwa
ge enn
nach
He kun
de
Algen.
In
de
un e schiedlichen
Lage
de
d ei
Ge aden
kommen
s ando beding e
Un e schiede
de
Lu e schmu zung
zum
Aus-
d uck:
Do mund
am
ös lichen
Rand
des
Ruh gebie s
is
in
lu analy i-
schen
Un e suchungen
als
besonde s
schads o belas e
ausgewiesen
(We ne
1974),
was
du ch
die
hohen
Bleigehal e
unse es
P oduk s
hin-
eichend
bes ä ig
wi d.
P oduk e
aus
Bangkok
sind,
e mu lich
du ch
die
ex em
hohe
K a ah zeugdich e
de
S ad ,
eben alls
noch
ela i
s a k
mi
Blei
belas e ,
wäh end
Algen
aus
den
ländlichen
Bezi ken
on
Chiengmai,
700
km
nö dlich
on
Bangkok,
bei
gleichen
Klimabedingun-
gen
einen
e häl nismäßig
nied igen
Bleigehal
au weisen.
Bei
de
U sachenanalyse
de
Da en
s ießen
wi
zunächs
au
jah-
eszei liche
Un e schiede:
Wäh end
de
wa men
Jah eszei
on
Mai
bis
Augus ,
wenn
die
Tage
lang
sind,
inde
man
seh
iel
meh
schads o -
a me
als
schads o eiche
P oben,
in
den
kühle en
Mona en
mi
ku zen
ode
s a k
bewölk en
Tagen
is
das
Ve häl nis
umgekeh .
Häu gkei summen
in
*%
de
Gesam hei ,
eine
Popula ion
Kon amina ion
on
Mik oalgen
195
[ppm]
N
200)
©
2
10
|
.
|
£
.
s
ce
|
”
y
u
|
»
u
‘
o
a
2
“i
<
N
s 3
F
5
hs
San
°
°
.
a
4
:
a
a
%
>
x
;
|
|
j
y
5
e
SIN
a
/
:
iS
|
0
2.
oN
|
3
2
j
107
5
/
2
?°
‘
|
|
.
A
a
=
|
|
:
|&
10
x
|
2
‚a
N
|
i
L
ne
du
4
6
8
0
2
“ee
BO
‘po ?
2:
2
468
10
2
[gm%c13
Bleigenal
de
Algen ockenmasse
Wachs umsleis ung
de
Algen
Abb.
3
:
Die
Ve eilungs unk ionen
de
Bleigehal e
on
Algen
aus
Chiengmai,
Bangkok
und
Do mund
Abb.
4:
Die
Abhängigkei
des
Bleigahal s
Do munde
Algen
on
de
Wachs umsin ensi ä
wäh end
de
Kul u
Die
eigen liche
U sache
ü
diese
klimaabhängigen
Un e schiede
de
Bleiakkumula ion
zeig
die
olgende
G aphik
(Abb.4):
Wi
inden
hie
eine
umgekeh e,
doppel -loga i hmische
P opo ionali ä
zwischen
dem
Bleigehal
und
de
Wachs umsin ensi ä
de
Algen;
diese
wi d
p i-
mä
beein luß
du ch
Klima ak o en
wie
Tempe a u
und
Lich genuß
bzw.
Tageslänge:
je
schnelle
die
Algen
in
Abhängigkei
on
solchen
ages-
und
jah espe iodischen
Klimaschwankungen
wachsen,
um
so
wenige
Blei
wi d
da in
ge unden.
In
diese
Abbildung
is
auch
noch
au
eine
wei e e
Ta sache
au -
me ksam
zu
machen:
ex apolie en
wi
die
Funk ion
au
den
Bleigehal
beim
Wachs um
on
g-
m”?
A
dann
en sp ich
de
Bleigehal
dieses
einen
G amms
Algen
de jenigen
Bleimenge,
die
im
Du chschni
äglich
au
de
Fläche
on
1
qm
on
den
Algen
au genommen
wi d:
das
sind

196
H.D.
Paye
e
al.
0,3-0,4
mg:
m2.
an .
Eben
diesen
We
e geben
auch
di ek e
Immis-
sionsmessungen
am
S ando
Do mund.
Die
Schluß olge ungen
hie aus
sind
solgende:
1.)
P ak isch
das
gesam e
Blei
de
Do munde
Algen
s amm
ausde
Lu ,
2.)
die
Algen
sind
o enba
in
de
Lage,
diese
Bleiimmissionen
olls ändig
au zunehmen.
Daß
diese
olls ändige
Bleiau nahme
inne halb
wenige
S unden
e -
olgen
kann,
wu de
expe imen ell
übe p ü ,
indem
man
dem
Kul u me-
dium
500
pell
Bleiace a
zugegeben
und
die
Kine ik
de
Bleiakkumula ion
in
den
Algen
e olg
ha
(B iele
1973).
Nachdem
wi nun
am
Beispiel
des
Bleis
gezeig
haben,
wie
es
in
un e schiedlichem
Ausmaß
zu
Ve un einigungen
de
Algen
mi
diesem
Schads o
ausde
Lu
komm ,
sollen
im
olgenden
ku z
einige
U sachen
ü
die
Akkumula ion
eines
wei e en
Schads o s
au gezeig
we den:
Die
Ve un einigung
de
Algen
mi
Cadmium
(Abb.
5).
Bei
de
Au nahme
die-
ses
Schads o s
we den
gene ell
die
gleichen
Fak o en
wi ksam
wie
im
Falle
des
Bleis:
die
klimaabhängige
Wachs umsin ensi ä
und
die
Ve -
weildaue
de
Algen
in
de
Kul u
üh en
im
P inzip
zu
denen sp echen-
den
Häu igkei s e eilungen
nach
Maßgabe
de
jeweiligen
Lu e schmu -
zung
am
Kul u o :
In
Thailand
wi d
wenige
Cadmium
in
den
Algen
ge-
unden
als
in
Do mund.
Zu
den
Cadmiumniede schlägen
aus
de
Lu
komm
nun
abe
noch
eine
wei e e
bedeu ende
Cadmiumquelle
hinzu:
Sie
bes eh
in
den
Düngemi eln,
welche
bekann e maßen
als
Ve un einigung
Cadmium
en hal en,
das
g öß en eils
aus
den
Phospha en
s amm
(K op
e
al.
1968).
Algen,
die
mi
einen
Chemikalien
kul i ie
wo den
sind,
en hal en
seh
iel
wenige
Cadmium
als
mi
Düngemi eln
gezüch e e
Algen,
Zum
Schluß
sollen
noch
zwei
Beispiele
ü
Ve un einigungen
de
Algen
mi
polyzyklischen
a oma ischen
Kohlenwasse s o en
mi ge eil
we den:
Die
seh
s a k
s ando abhängige
Belas ung
de
Algen
mi
dem
cance ogenen
3,
4-Benzpy en
und
mi
dem
nich -k ebse egenden
Fluo-
an hen
(Abb.
6).
Im
Falle
des
Benzpy ens
be äg
de
Un e schied
zwi-
schen
den
Algenpopula ionen
aus
Do mund
und
Thailand
as
das
40- ache,
und
e
dü e
wohl
ausschließlich
au
lokale
Un e schiede
de
Lu e -
ISSDWUSYIOHNUSBIY
JaP
NDYaDUSyJUDIoN]Z
oz
oo
08
098
o
oz
(19296
yasıwyyıı
g )
-eBo|
s}
yoda.
‘yeaul|
syul]
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punwiiog
sne
pun
puejleyj
sne
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uably
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Jap
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al
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g
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WW
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Jap
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We e
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die
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Deu schland
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We e
obe i di-
sche
P lanzen eile
um
das
2-
bis
10- ache
(Schmid
1969;
G a
und
Diehl
1966).
Mi
diesem
Be und
wi d
wiede
die
F age
ak uell,
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und
in
welchem
Ausmaß
eine
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Syn hese
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du ch
die
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und
Mi a bei e
(1968)
haben
zwa
mi
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die
Fähigkei
on
Mik oalgen
zu
Biosyn hese
on
3,4-Benzpy en
und
ande en
polyzyklischen
A oma en
quali a i
nachge-
wiesen.
Die
logno male
Häu igkei s e eilung
unse e
Da en
sp ich
abe
ü
einen
exogenen
U sp ung
diese
Subs anzen.
Eine
Ausnahme
on
diesem
Ve eilungs ypus
machen
nich -cance o-
gene
Kohlenwasse s o e,
de en
Häu igkei s unk ionen,
sowei
die
We e
aus
dem
noch
wenig
e schmu z en
Thailand
s ammen,
eine
No mal e -
eilung
olgen
(Abb.
7).
Eine
solche
No mal e eilung,
wie
hie
im
Fal-
e
de
Fluo an henwe e
aus
Thailand,
s eh
in
Übe eins immung
mi
de
Vo s ellung,daß
es
sich
hie
um
die
Akkumula ion
eine
Subs anz
handel ,
die
on
den
P lanzen
selbs
syn he isie
wi d.
Bei
konsequen-
e
Anwendung
dieses
In e p e a ionsschemas
und
au
ud
de seh
iel
höhe en
Schads o gehal e
on
P lanzen
deu sche
S ando e
komm
man
zu
dem
Schluß,
daß
die
Lu e schmu zung
mi
diesen
S o en
in
Mi eleu opa
und
zum
Teil
auch
in
ande en
Teilen
de Wel
be ei s
so
g oß
und
allgemein
is ,
daß
die
na ü lichen
Schads o pegel
on
an h o-
pogenen
Ve un einigen
wei gehend
übe lage
we den
und
o
ga
nich
meh
nachweisba
sind.
Die
Bedeu ung
unse e
Be unde
lieg
nun
o
allem
da in,
daß
es
gelungen
is ,
das
Zusammenwi ken
on
Umwel e schmu zung,
on
Klima ak o en,
de
Kul u echnik
und
endogene
Reak ionen
de
un e -
such en
P lanzen
bei
de
Schads o akkumula ion
nachzuweisen.
Im
üb igen
beweisen
die
o geleg en
Da en,
daß
die
Akkumula ion
on
Schads o en
du ch
Mik oo ganismen,
die
als
Biop o eine
de
Nah-
ungs-
ode
Fu e mi elgewinnung
dienen
sollen,
as
ausschließlich
au
äuße e
U sachen
zu ückge üh
we den
kann.
Im
Gegensa z
zu
ei-
nigen
in
le z e
Zei
geäuße en
Vo behal en
ode
ga
Wa nungen
Kon amina ion
on
Mik oalgen
199
(Wagne
und
Siddiqi
1973;
Wagen iih
1974)
o
solchen
mik obiellen
P o ein äge n
zeigen
unse e
Un e suchungen
(Tabelle),
daß
es
bei
ge-
eigne e
Wahl
on
S ando
und
Kul u echnik
seh
wohl
geling ,
aus
Mik oalgen
ein
nah ungsmi elhygienisch
einwand eies
P oduk
zu
e -
zeugen,
das
bei
zwecken sp echende
Anwendung
kon en ionellen
Nah-
ungsmi eln
ebenbü ig
ode
in
manche
Hinsich
soga
übe legen
sein
kann.
Unse e
Un e suchungen
un e s eichen
abe
auch
die
No wendig-
kei
eine
Kon olle
on
P oduk ions echnik
und
P oduk
im
Hinblick
au
dessen
Einsa z
in
de
E näh ung.
Dies
gil
nich
nu
ü
unkon en ionel-
le
P o ein äge ,
sonde n
auch
ü
Kul u p lanzen
de
kon en ionellen
Landwi scha .
Gemüse
u.Blä e
ie
Mik oalgen
Schads o
|
aus
(No d-)
Thailand
aus
Deu schland
KB
Median
%0°%-Be .
|
No malbe eich
lau
Li e a u
Blei
[mg/kg
6
ca-10)|
3-20
B o
1971
Cadmium
[mg/kg]
0,35
(
02-06
)
1-3.
Rosmani h
1972
34-Benzpy en
|[palkgy
1,4
¢
o9-23)|
10-20
G a
u ien
i966
Fluo an hen
|palkg]
91
(15-160)
[100-400
a a
neni
=
Tabelle:
Ve gleichde
Schads o gehal e
on
Algen
aus
Thailand
mi
Gemüse
und
Blä e n
aus
Deu schland
LITERATUR
BORNEFF',
J.,
BRD,
BRIELE,
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Expe imen al
S udies
on
he
Fo ma ion
o
Polycyclic
A oma ic
Hyd oca bons
in
Plan s.
En i onmen al
Resea ch
2,
22
-
29
1971:
Deu sche
Bundes ag:
Ma e ialien
zum
Um-
wel p og amm
de
Bundes egie ung,
D ucksache
Vila
10/2
1973:
Die
Akkumula ion
on
Blei
du ch
plank ische
G iinalgen,
S aa sexamensa bei ,
Uni e si a
Bo-
chum
1973