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PAK - ein Schadstoff im Fisch

Projekt

 (c) Ulrike Kammann

Erfassung von PAK-Metaboliten in der Gallenflüssigkeit von Fischen

Wenn wir an Schadstoff im Fisch denken, denken wir zuerst an Lebensmittel. Aber wer weiß schon, was diese Schadstoffe für den Fisch bedeuten. Leidet das Tier unter der Belastung seiner Umwelt?

Hintergrund und Zielsetzung

Um das zu beurteilen, muss man die Konzentrationen der Schadstoffe im Fisch genau kennen und über längere Zeit beobachten. Diese regelmäßige Überwachung – das Monitoring – der Umweltschadstoffe im Fisch gehört zu den Aufgaben des Thünen-Instituts für Fischereiökologie. Wissenschaftler des Instituts erheben Daten zu mehr als 20 Substanzen in Meeresfischen. Zu diesen Substanzen gehören die PAK-Metaboliten. Die Abkürzung PAK steht für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. PAK-Metaboliten finden sich als wasserlösliche Abbauprodukte in der Galle der Fische. Chemiker des Thünen-Instituts für Fischereiökologie erfassen die Gehalte dieser Substanzen in Fischen als Teil der regelmäßigen Überwachung der Meeresumwelt. Der Kabeljau und Plattfische wie Flundern und Klieschen sind wegen ihrer weiten Verbreitung bevorzugte Arten für das Meeresumwelt-Monitoring. Die Messergebnisse fließen in die Umweltbewertung des Ökosystemzustands von Nord- und Ostsee ein.

PAKs sind keine Erfindung der chemischen Industrie. Sie sind in der Umwelt zu finden, seit es Kohle, Erdöl oder Verbrennungsprozesse unter Sauerstoffabschluss gibt. Außerdem sind diese Substanzen im Meeresboden sehr langlebig und werden kontinuierlich über Flüsse, Erdölplattformen, Schifffahrt und andere Quellen in die Meere eingetragen. Aus dieser Situation resultiert ein relativ konstantes regionales Belastungsmuster der Meeresumwelt mit PAK.

Vorgehensweise

Wir bestimmen PAK-Metaboliten in den Gallen folgender Fischarten, die wir als Monitoringproben auf unserem Forschungsschiff Walther Herwig III genommen haben oder aus anderen Quellen bekommen, wie dem Europäischem Datensammelprogramm -Aal:

  • Kliesche
  • Kabeljau
  • Flunder
  • Hering
  • Aalmutter
  • Aal

Daten und Methoden

Unsere Analysenmethode besteht aus einer enzymatischen Behandlung der Fischgalle, gefolgt von einer Flüssigchromatographie-Trennung und einer fluorimetrischen Detektion. Wir ermitteln die Schadstoffkonzentration in unseren Proben mit zertifizierten Standards oder Standardlösungen. Als Begleitparameter bestimmen wir die Färbung der Galle photometrisch. Das Ergebnis wird in ng/ml Galle für jeden Fisch einzeln angegeben.

Vorläufige Ergebnisse

Niedrigere Gehalte an PAK-Metaboliten sind typisch für Fische, die in der offenen Nordsee oder in der Barentssee gefangen wurden. Die Konzentrationen liegen im Rahmen der Hintergrundbelastung, wie wir sie von Fischen aus Grönland oder der Antarktis kennen. Für die fern der Küsten lebenden Fische, die sich nicht in der Nähe von Punktquellen befinden, sind im Allgemeinen keine negativen Effekte von PAK zu erwarten. Höhere Konzentrationen an PAK-Metaboliten finden wir in Tieren, die vor den deutschen Küsten an Nord- und Ostsee leben, da hier mehr PAK aus den Flüssen und von der Schifffahrt eingetragen werden. In Einzelfällen finden wir Konzentrationen vor, die Anlass zur Sorge um die Gesundheit des Fisches geben. Dem Großteil der untersuchten Fische in Nord- und Ostsee geht es aber gut – zumindest was die PAK angeht. Das ist eine gute Nachricht.

Im Aal aus deutschen Flüssen werden erwartungsgemäß höhere Gehalte an PAK-Metaboliten gefunden. Das liegt an der höheren Verschmutzung der Flüsse, verglichen mit dem Meer, aber auch an der besonderen Biologie der Aale.

In Laborexperimenten konnte gezeigt werden, dass sedimentgebundene Schadstoffe wie PAK durch Resuspension schnell für Fische verfügbar werden und nachteilige Wirkungen auslösen können. Solche Szenarien sind im Zusammenhang mit Hochwasserereignissen von Bedeutung. Es wurde u.a. eine Korrelation zwischen einem PAH-Metaboliten in der Fischgalle und dem Auftreten von Micronuclei (DNA-Veränderungen in Blutzellen) gefunden, nachdem die Tiere PAK-kontaminierten Sediment ausgesetzt waren.

Thünen-Ansprechpartner


Zeitraum

Daueraufgabe 1.1998 - 12.2020

Publikationen

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  1. Kammann U, Akcha F, Budzinski H, Burgeot T, Gubbins MJ, Lang T, Le Menach K, Vethaak AD, Hylland K (2017) PAH metabolites in fish bile: from the Seine Estuary to Iceland. Mar Environ Res 124:41-45, DOI:10.1016/j.marenvres.2016.02.014
  2. Baali A, Kammann U, Hanel R, El Qoraychy I, Yahyaoui A (2016) Bile metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in three species of fish from Morocco. Environ Sci Europe 28(25), DOI:10.1186/s12302-016-0093-6
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  3. Asker N, Albertsson E, Wijkmark E, Bergek S, Parkkonen J, Kammann U, Holmqvist I, Kristiansson E, Strand J, Gercken J, Förlin L (2016) Biomarker responses in eelpouts from four coastal areas in Sweden, Denmark and Germany. Mar Environ Res 120:32-43, DOI:10.1016/j.marenvres.2016.07.002
  4. Karl H, Kammann U, Aust M-O, Manthey-Karl M, Lüth Anja, Kanisch G (2016) Large scale distribution of dioxins, PCBs, heavy metals, PAHmetabolites and radionuclides in cod (Gadus morhua) from the North Atlantic and its adjacent seas. Chemosphere 149:294-303, DOI:10.1016/j.chemosphere.2016.01.052
  5. Floehr T, Scholz-Starke B, Xiao H, Hercht H, Wu L, Hou J, Schmidt-Posthaus H, Segner H, Kammann U, Yuan X, Roß-Nickoll M, Schäffer A, Hollert H (2015) Linking Ah-Receptor mediated effects of sediments and impacts on fish to key pollutants in the Yangtze Tree Gorges Reservoir, China - A comprehensive perspective. Sci Total Environ 538:191-211, DOI:10.1016/j.scitotenv.2015.07.044

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