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Bioakkumulation

Bioakkumulation ist die Anreicherung einer Substanz in einem Organismus durch Aufnahme aus dem umgebenden Medium oder über die Nahrung (siehe Nahrungskette). Der Begriff Bioakkumulation wird sowohl für den Vorgang des Akkumulierens verwendet als auch für die Kennzeichnung des erreichten Momentan- oder Gleichgewichtszustandes. Vielfach laufen beide Aufnahmewege simultan ab, insbesondere bei Organismen in wässrigem Milieu.

Inhaltsverzeichnis

Bioakkumulation als physiologischer Vorgang

Die Bioakkumulation kann sich auf eine chemische Verbindung beziehen (z. B. DDT), auf ein chemisches Element (z. B. Blei) oder auf ein Isotop (z. B. 90Sr, das radioaktive Strontium-90). Bioakkumulationen treten vorwiegend bei Substanzen auf, die eine lange biologische Halbwertszeit besitzen, die also weder rasch biochemisch ab- oder umgebaut noch rasch ausgeschieden werden. Geht die Konzentration im Außenmedium (Wasser, Boden, Nahrung) wieder zurück, vermindert sich die Bioakkumulationshöhe im Organismus vielfach allmählich wieder, wobei die Verminderung aber zeitverzögert und häufig auch nur unvollständig ist.

Das Phänomen der Bioakkumulation ist nicht auf Schadstoffe begrenzt, sondern kommt auch bei essentiellen biochemischen Verbindungen (z.B. Vitaminen) und chemischen Elementen (z.B. Mineralstoffen) vor. Ein Beispiel hierfür ist die Bioakkumulation von Vitamin A in der Leber von Raubtieren, z. B. Eisbären, die sich selber von anderen Raubtieren (Robben) ernähren.

Bioakkumulationsfaktor

Die relative Höhe der Stoffkonzentration in einem Organismus gegenüber z. B. dem umgebenden Boden, dem umgebenden Wasser oder der aufgenommenen Nahrung wird als Bioakkumulationsfaktor bezeichnet. Dieser stellt eine dimensionslose Größe dar, die das Verhältnis der Konzentrationen in den zwei Vergleichs-Kompartimenten wiedergibt.

Konkret ist der Bioakkumulationsfaktor das Verhältnis zwischen der Konzentration im Körper und einem Bezugsmedium, z. B. dem umgebenden Boden, dem umgebenden Wasser oder der aufgenommenen Nahrung. Wird ein konkreter Bioakkumulationsfaktor angegeben, so muss auch stets die physikalische Bezugsgröße in den beiden verglichenen Kompartimenten mit angegeben werden, denn die Konzentrationen sollten sich für die beiden verglichenen Kompartimente möglichst auf die gleiche Messgröße beziehen, z. B. auf Frischmasse, Trockenmasse oder auf Volumina. Ein volumenbezogener Bioakkumulationsfaktor von 1000 gegenüber Wasser heißt dann z. B., dass die Konzentration im Organismus tausendmal größer ist als im umgebenden Wasser, wenn beide Vergleichswerte auf die jeweiligen Volumina bezogen sind. Bioakkumulationsfaktoren können auch für einzelne Organe im Vergleich zu einem Referenzkompartiment angegeben werden. So weisen fettreiche Organe (z. B. Leber) häufig höhere Konzentrationen und damit höhere Bioakkumulationswerte an lipophilen Umweltschadstoffen auf als fettarme Organe (z. B. Muskeln). Schwermetalle reichern sich oft an bestimmten Bindungsstellen im Körper an, z. B. Blei (als Pb2+) durch Verdrängung von Calcium (als Ca2+) im Knochen.

Biomagnifikation und Biokonzentration

Vielfach wird die Bioakkumulation konzeptionell unterteilt in die Biokonzentration, die die reine Aufnahme aus der Umgebung über Körperoberflächen darstellt (Aufnahme über die Kiemen für viele Wasserorganismen wichtig) und in die Biomagnifikation, die die Aufnahme über die Nahrung darstellt. Die unterschiedliche Bedeutung dieser beiden Eintrittspfade ist in der Praxis manchmal schwer festzustellen, da die Aufnahmewege häufig parallel verlaufen (z. B. bei Wasserorganismen [1]) und die jeweilige Höhe der Bioakkumulation im Organismus im Gleichgewicht mit dem Abbau oder der Ausscheidung der Substanz aus dem Körper steht.

Einzelnachweise

  1. P. Egeler, M. Meller, J. Roembke, P. Spoerlein, B. Streit, R. Nagel: Tubifex tubifex as a link in food chain transfer of hexachlorobenzene from contaminated sediment to fish. Hydrobiolgoia 463: 171-184 (2001)

Literatur