Ernährung: Radioaktivität aus Düngemitteln in Pflanzenteilen entdeckt

Düngemittel bergen Risiken durch natürliche Radionuklide. Diese können aus den Düngern in den Boden gelangen, von dort in Pflanzen aufgenommen werden und letztlich in die Nahrungskette eintreten. Die Studie von Biswajit Das und Argha Deb (veröffentlicht in Science of the Total Environment, Band 1010, Januar 2026) untersucht erstmals umfassend den gesamten Transferweg von Alpha-Radioaktivität von Düngemitteln über den Boden zu Teilen von Reispflanzen (Paddy) im südlichen Westbengalen, Indien. Westbengalen ist der größte Reisproduzent Indiens und trägt über 10 % zur nationalen Produktion bei; Reis ist hier das Hauptnahrungsmittel. Die Autoren verwenden die Track-Etch-Technik mit CR-39-Festkörper-Nukleartackendetektoren (SSNTDs), um Alpha-Emissionen präzise zu messen – eine Methode, die Selbstabsorption in Proben berücksichtigt und massenabhängige Kalibrierfaktoren nutzt. Die Studie beleuchtet nicht nur Konzentrationen, sondern auch Korrelationen und Transferfaktoren, um Risiken für Verbraucher und Tierfutter (z. B. Stroh und Schalen) zu bewerten. Sie schließt eine Lücke, da bisherige Forschungen entweder nur Boden-Pflanze-Transfer oder Dünger-Boden-Transfer isoliert betrachteten.

Methodik

Die Untersuchung umfasste fünf Standorte in drei Distrikten des südlichen Westbengalens (85°50′E–89°50′E, 21°25′N–27°13′N), ein warmes, feuchtes Klima mit Temperaturen von 10–43 °C und hoher Luftfeuchtigkeit. Pro Standort wurden fünf Reisfelder analysiert, auf denen organische und anorganische Dünger (z. B. Urea, DAP – Diammoniumphosphat) eingesetzt wurden. Probenentnahme: Dünger, Boden (vor/nach Düngung), sowie Pflanzenteile (Stroh, Schale/Husk, Reis) nach der Ernte.

• Messung: SSNTDs (CR-39) wurden in Proben exponiert, chemisch geätzt und Tracks gezählt. Kalibrierung berücksichtigt Alpha-Energie und Probenmasse für Genauigkeit (siehe Appendix A der Studie).
• Transferfaktoren (TF): TF = Aktivität in Pflanzenteil / Aktivität im Boden; Korrelationen mit Parametern wie Düngerdosis pro Dezimal (ca. 40 m²) und Bodentyp.
• Statistik: Korrelationskoeffizienten (r) und Regressionen zur Abhängigkeit von Transfer.

Diese Methode erlaubt eine präzise Quantifizierung von Alpha-Emettern (z. B. ²³⁸U, ²²⁶Ra, ²³²Th, ²¹⁰Po, ⁴⁰K), die in Phosphatdüngern hoch sind.

Ergebnisse: Radioaktivitätskonzentrationen

Alle getesteten Dünger zeigten Alpha-Radioaktivität, mit starken Unterschieden je nach Typ:

• Dünger: Organische Dünger (z. B. Kompost) niedrig (3,8 Bq/kg für Urea); anorganische, besonders Phosphatdünger (DAP), hoch bis 1171,3 Bq/kg. Phosphatdünger tragen aufgrund von Uran- und Radium-Resten in Rohphosphat aus.
• Bodenanreicherung: Düngung erhöht die Bodenaktivität um 19,9–86,1 Bq/kg, unabhängig von Bodentyp (Laterit, alluvial) oder Düngertyp, aber abhängig von der Radioaktivität pro Flächeneinheit (Düngerdosis pro Dezimal). Dies deutet auf eine direkte Übertragung hin, ohne starke Bodenbindung.
• Pflanzenteile: Höchste Aktivität im Stroh (maximaler Transfer), mittel in der Schale, minimal im Reis. Dies spiegelt den Transportweg wider: Radionuklide werden über Wurzeln aufgenommen (ähnlich Nährstoffen wie K, Ca), akkumulieren in Blättern/Stroh (längere Exposition), und Oberflächenadsorption spielt eine Rolle. Transferfaktor: Höchste TF für Stroh (korreliert stark mit Bodenanreicherung, r > 0,9), niedrigste für Reis.

Korrelationen:

• Bodenaktivität mit Düngerdosis: Stark positiv (r = 0,85–0,95).
• Pflanzenaktivität mit Bodenanreicherung: Stark (r = 0,92 für Stroh), unabhängig von Wachstumszeit oder -ort.

Das Grafische Abstract zeigt einen Schematikpfad: Dünger → Boden (Anreicherung) → Wurzel → Spross (Stroh > Schale > Reis), mit Pfeilen für Transfer und Faktoren wie Akkumulationszeit.

Diskussion: Transfermechanismen und Risiken

Radionuklide migrieren analog zu Nährstoffen: Uran-Serie (²³⁸U, ²²⁶Ra) bindet an Phosphat, Thorium an Tonminerale. Der Transfer ist dosisabhängig und kumulativ – intensive Düngung in Westbengalen (seit den 1970er Jahren) führt zu langfristiger Anreicherung. Alpha-Strahlung ist besonders schädlich (hohe Linearenergieübertragung), verursacht Zellschäden, Mutationen und Krebsrisiken (Leber, Niere, Knochen) bei Ingestion.

• Nahrungskette: Reis trägt >50 % zur Alpha-Dosis in der Ernährung bei (frühere Schätzung der Autoren: >70 % der jährlichen effektiven Dosis aus kontaminiertem Essen). Stroh/Schale als Tierfutter übertragen via Milch/Fleisch indirekt auf Menschen.
• Vergleich: Ähnlich wie in Syrien (Al-Masri et al., 2008) oder Türkei (Bolca et al., 2007), wo Düngung ²²⁶Ra/⁴⁰K erhöht. Neu: Vollständiger Pfad (Dünger-Soil-Pflanze) mit SSNTD-Präzision.
• Implikationen: In tropischen/subtropischen Regionen (Indien, Bangladesch) relevant; Kontrolle durch niedrig-radioaktive Dünger oder Bodenamendements (z. B. Kalium zur Bindung von Cs).

Schlussfolgerungen und Ausblick

Die Studie belegt einen signifikanten Transfer von Alpha-Radioaktivität: Dünger erhöhen Bodenwerte dosisproportional, was zu höchster Anreicherung im Stroh führt (TF max.), gefolgt von Schale und Reis (min.). Korrelationen mit Anreicherung sind stark, unabhängig von lokalen Faktoren. Dies unterstreicht das Risiko für Verbraucher in Westbengalen, wo täglicher Reisverzehr die interne Exposition dominiert. Empfehlungen: Regulatorische Grenzwerte für Düngerradioaktivität, Förderung alternativer Dünger und Monitoring. Zukünftige Arbeiten könnten Beta/Gamma-Emitter oder Langzeitstudien einbeziehen. Die Studie liefert ein Modell zur Kontrolle der Kontamination, relevant global, da Phosphatdünger weltweit genutzt werden.

Quellen (Linkliste – Stand Dezember 2025)

• https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.181026
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3999460/
• https://www.academia.edu/19454652/Radionuclide_transfer_from_soil_to_agricultural_plants_measurements_and_modelling
• https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-07665-2_3
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0735245X84901455
• https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-07665-2_5
• https://www.academia.edu/13441139/Dependence_of_radionuclide_transfer_factor_on_growth_stage_for_a_soil_lettuce_plant_system
• https://link.springer.com/article/10.1007/s10653-007-9114-0
• https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10349718/
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0969804323003688
• https://www.researchgate.net/publication/351316232_The_plant_transfer_factor_of_natural_radionuclides_and_the_soil_radiation_hazard_of_some_crops

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