Occurrence, Soil-to-Plant Transfer and Dietary Risk Assessment of Potentially Toxic Elements in Green Leafy Vegetables Irrigated with Untreated Slaughterhouse Wastewater in Rufiji District, Tanzania

Stellen Sie sich vor, Ihr Garten ist ein riesiger, lebendiger Schwamm. Normalerweise bewässern wir diesen Schwamm mit sauberem Regen oder Leitungswasser, in der Hoffnung, dass er das Gute aufsaugt – wie Sonnenlicht und Nährstoffe –, um unser Gemüse groß und stark wachsen zu lassen. Aber manchmal müssen Landwirte an Orten, an denen Wasser knapp ist, kreativ werden. Sie verwenden vielleicht Wasser, das bereits von Fabriken oder in diesem Fall von Orten verwendet wurde, an denen Tiere zur Lebensmittelverarbeitung verarbeitet werden. Dieses „gebrauchte Wasser“ ist wie ein zweischneidiges Schwert: Es ist voll von Nährstoffen, die Pflanzen lieben, aber es kann auch unsichtbare, unerwünschte Gäste in Form von „potenziell toxischen Elementen“ in sich tragen. Denken Sie an diese Elemente als winzige, hartnäckige Aufkleber, die am Boden und an den Pflanzen haften bleiben. Einige, wie Eisen und Zink, sind wie die guten Vitamine, die unser Körper in kleinen Dosen benötigt, aber zu viel davon kann uns krank machen. Andere, wie Blei und Chrom, sind wie die toxischen Aufkleber, die in unserem Essen überhaupt nichts zu suchen haben. Wissenschaftler nennen die Reise, die diese Aufkleber vom schmutzigen Wasser in den Boden, hoch in die Wurzeln der Pflanzen und schließlich in die Blätter nehmen, die wir essen, den „Boden-zu-Pflanze-Transfer“. Die große Frage ist: Wenn wir unser Essen weiterhin mit diesem gebrauchten Wasser bewässern, vergiften wir uns dann versehentlich mit einem langsam wirkenden Gift?

Genau das wollte ein Team von Forschern der Open University of Tanzania im Distrikt Rufiji untersuchen. Sie untersuchten eine spezifische Art von „gebrauchtem Wasser“, das aus einer lokalen Schlachthalle stammt – einem Ort, an dem Tiere gereinigt und verarbeitet werden. Dieses Wasser wird oft in Entwässerungskanäle geleitet und dann von Landwirten zur Bewässerung ihres grünen Blattgemüses wie Augenbohnen (Vigna unguiculata), Süßkartoffeln (Ipomoea sp.) und Kürbis (Cucurbita sp.) verwendet. Die Wissenschaftler wollten sehen, ob dieses Gemüse wie ein Schwamm wirkt, der die gefährlichen Metalle aus dem Schlachthwasser aufsaugt, und ob der Verzehr davon langfristig die menschliche Gesundheit schädigen könnte.

Die Forscher spielten Detektiv und sammelten Proben des schmutzigen Wassers, des Bodens unter den Pflanzen und des Gemüses selbst. Sie verwendeten ein hochmodernes Gerät namens Mikrowellen-Plasma-Atomemissionsspektrometer (MP-AES), um fünf spezifische Metalle aufzuspüren: Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Blei (Pb) und Zink (Zn). Sie fanden heraus, dass das Schlachthwasser tatsächlich diese Metalle enthielt, wobei Eisen mit 2,098 mg L⁻¹ am häufigsten vorkam, gefolgt von Zink, Blei, Chrom und Kupfer. Als sie den Boden überprüften, sah die Geschichte anders aus; der Boden war vollgestopft mit diesen Metallen, insbesondere Eisen, das mit massiven 16.656,144 mg kg⁻¹ gefunden wurde. Dies deutet darauf hin, dass der Boden wie ein Lagerhaus fungiert hat, das diese Metalle aus Jahren der Bewässerung mit unbehandeltem Abwasser in sich hält.

Als sie das Gemüse untersuchten, stellten sie fest, dass die Pflanzen die Metalle tatsächlich absorbiert hatten. Eisen war erneut der Spitzenreiter und lag in den Blättern zwischen 15,543 und 96,109 mg kg⁻¹, gefolgt von Zink (2,933–7,740 mg kg⁻¹), Kupfer (1,212–2,307 mg kg⁻¹), Chrom (0,182–0,437 mg kg⁻¹) und Blei (0,073–0,158 mg kg⁻¹). Interessanterweise verhielten sich die Pflanzen nicht alle gleich. Die Augenbohnen (V. unguiculata) waren am besten darin, Eisen, Chrom und Zink aufzusaugen, während die Süßkartoffeln (Ipomoea sp.) diejenigen waren, die am meisten Blei zurückhielten. Der Kürbis (Cucurbita sp.) schien Kupfer zu bevorzugen.

Hier wird die Geschichte etwas ernst. Obwohl die Menge jedes Metalls im Gemüse unter den internationalen Sicherheitsgrenzwerten liegt, die von Organisationen wie der FAO und der WHO festgelegt wurden, entschieden sich die Forscher, den „Blick auf das große Ganze“ zu werfen. Sie berechneten einen „Hazard Index“ (Gefahrenindex), der wie ein Wert ist, der das Risiko des Verzehrs aller Metalle zusammen addiert, nicht nur von einem einzelnen. Und genau hier schlugen die Alarmglocken an. Für die Augenbohnen und den Kürbis lag der Hazard Index über 1 (speziell bei 1,650 bzw. 1,533). In der Welt des Gesundheitsrisikos deutet ein Wert über 1 darauf hin, dass das Potenzial für langfristige, nicht-krebserregende Gesundheitsprobleme besteht, wenn Menschen dieses Gemüse regelmäßig essen. Es ist wie das Fahren eines Autos, das ein paar kleine Kratzer hat; einzeln betrachtet sind sie kein Unfall, aber wenn man ständig mit all diesen Kratzern weiterfährt, könnte das Auto schließlich liegen bleiben.

Die Studie legt nahe, dass, obwohl das Gemüse nicht unmittelbar giftig ist, die kontinuierliche Verwendung von unbehandeltem Schlachtabwasser ein langsam wachsendes Problem schafft. Die Metalle sammeln sich im Boden an und wandern langsam in das Essen, das wir zu uns nehmen. Die Forscher argumentieren, dass dies keine plötzliche Katastrophe ist, sondern eine „Kontaminations-Trajektorie“ – ein Pfad, der in Richtung Gefahr führt, wenn sich nichts ändert. Sie fanden heraus, dass die Metalle vom Wasser in den Boden und dann in die Pflanzen wandern, was beweist, dass die Nahrungskette tatsächlich kontaminiert wird.

Was ist also die Lehre daraus? Die Arbeit kommt zu dem Schluss, dass, obwohl die einzelnen Metallkonzentrationen im Gemüse derzeit unter den Sicherheitsgrenzwerten liegen, die kombinierte Wirkung des Verzehrs über einen längeren Zeitraum ein Risiko darstellt. Die Studie stellt fest, dass während die niedrigen Chromkonzentrationen auf ein begrenztes unmittelbares Risiko hindeuten, das Vorhandensein dieser Metalle in der Nahrungskette ein Grund zur Besorgnis hinsichtlich einer langfristigen Exposition ist. Diese Studie ist vorläufiger Natur, weslich daher eine weitere Überwachung empfohlen wird, da die menschliche Gesundheit direkt durch die Aufnahme dieser Metalle über das Gemüse beeinflusst wird.

Somit ist eine regelmäßige Überwachung dieser Schwermetalle in Gemüse und anderen Lebensmitteln unerlässlich, um eine übermäßige Anreicherung in der Nahrungskette zu verhindern. Die vorliegende Studie schlug ferner vor, dass zur Reduzierung des Gesundheitsrisikos das Gemüse vor dem Verzehr gründlich gewaschen werden sollte, da das Waschen einen erheblichen Teil der oberflächlichen Kontamination des Gemüses entfernen kann.

Obwohl die aktuellen Metallkonzentrationen im Gemüse keine akute Kontamination anzeigen, deutet die Gesamtschau der Belege aus Abwasser, Boden, Transferfaktor und Hazard-Index-Analysen auf das Entstehen einer Kontaminations-Trajektorie hin, die ein präventives Management und eine kontinuierliche Umweltüberwachung erfordert.