Contamination of Pesticide residues and Human Health Risk Assessment of the Selected Agricultural Soils in Oyo State, Nigeria

Die unsichtbare Gartenparty

Stellen Sie sich den Boden Ihres Hintergartens als eine riesige, belebte Tanzfläche vor. Über Jahrzehnte hinweg haben Landwirte besondere Gäste zu dieser Party eingeladen: Pestizide. Dies sind chemische Leibwächter, die dazu dienen, Insekten am Fressen der Ernte zu hindern, aber wie ungehobelte Partygäste, die sich weigern zu gehen, bleiben einige dieser Chemikalien noch lange nach dem Ende der Party im Dreck hängen. In der Welt der Wissenschaft nennt man das „Kontamination“, und die spezifischen Gäste, um die wir uns sorgen, sind „Pestizidrückstände“. Einige dieser Gäste sind alt, hartnäckig und von der Party verbannt (wie Organochlorverbindungen), während andere neuer, schneller und immer noch eingeladen werden (wie Pyrethroide). Die große Frage, die sich Wissenschaftler stellen, lautet: „Wie viel von diesem chemischen Chaos befindet sich tatsächlich auf der Tanzfläche, und ist es gefährlich für die Menschen, die nebenan wohnen?“ Hier geht es nicht nur um schmutzige Erde; es geht darum, ob die Lebensmittel, die in dieser Erde wachsen, oder der Staub, der von ihr aufgewirbelt wird, Menschen krank machen könnten.

Die chemische Detektivgeschichte im Bundesstaat Oyo

In dieser Studie agierte ein Team von Wissenschaftlern der Lagos State University of Science and Technology als chemische Detektive im Bundesstaat Oyo in Nigeria. Sie reisten in zwei landwirtschaftliche Regionen, Ibarapa und Oke-Ogun, um den Boden in vier spezifischen Städten zu untersuchen: Araromi, Jakode, Itasa und Oke-Ola. Sie wollten wissen, ob der Boden eine geheime, toxische Party veranstaltet. Um dies zu untersuchen, betrachteten sie nicht einfach nur die Erde; sie entnahmen Proben aus den obersten 20 Zentimetern (etwa 8 Zoll) des Bodens – der „Wurzelzone“, in der Pflanzen trinken und in der sich Chemikalien herumtreiben. Sie sammelten zehn winzige Bodenstücke an jedem Ort, mischten diese zu einer großen „Kompositprobe“ zusammen und schickten sie in ein hochmodernes Labor.

Mit einer super-sensiblen Maschine namens Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC–MS), die wie ein mikroskopischer Fingerabdruckscanner fungiert, suchte das Team nach zwei Hauptgruppen chemischer Gäste: Organochlorverbindungen (die alten, verbotenen, hartnäckigen Gäste) und Pyrethroide (die neueren, aktuell verwendeten Gäste).

Was sie fanden: Eine gemischte Menge unerwünschter Gäste

Die Ergebnisse waren ein wenig so, als würde man einen Raum betreten, in dem die alten, verbotenen Gäste nie gegangen sind und die neuen Gäste gerade erst angekommen sind. Die Wissenschaftler stellten fest, dass an allen Standorten mehrere Rückstände nachgewiesen wurden, obwohl nicht jede einzelne Chemikalie an jedem einzelnen Ort vorhanden war. Es war nicht nur eine oder zwei Chemikalien; es war ein ganzes Gemisch.

• Die alte Garde (Altlasten-Kontamination): Sie fanden hohe Konzentrationen von „Organochlorverbindungen“ wie Heptachlor, Aldrin, Dieldrin und Endosulfan. Dies sind Chemikalien, die schon vor langer Zeit verboten wurden, weil sie gefährlich sind und nicht leicht abgebaut werden. Die Tatsache, dass sie immer noch vorhanden sind, teilweise in Konzentrationen von bis zu 1,33 ppm (parts per million) für Heptachlor-Epoxid, beweist, dass diese Chemikalien wie Geister sind, die sich weigern zu verblassen.
• Die neue Garde (Aktuelle Einträge): Sie fanden auch „Pyrethroide“ wie Lambda-Cyhalothrin und Cypermethrin. Dies sind Chemikalien, die Landwirte wahrscheinlich heute noch verwenden. Die höchsten Werte dieser Stoffe wurden in Jakode und Araromi gefunden.

Die Wissenschaftler nutzten eine spezielle Art der Mathematik (genannt Hauptkomponentenanalyse und Clusteranalyse), um diese Chemikalien zu sortieren. Sie entdeckten, dass die Chemikalien nicht einfach zufällig verstreut waren. Stattdessen bildeten sie eng miteinander verbundene Gruppen: Die alten, hartnäckigen Chemikalien blieben zusammen, und die neuen, aktiven Chemikalien blieben ebenfalls zusammen. Dies bestätigte, dass der Boden mit einer „Doppeldosis“ an Verschmutzung zu kämpfen hat: den Überresten aus der Vergangenheit und den frischen Anwendungen aus der Gegenwart.

Die Gefahrenzone: Ist es sicher?

Der kritischste Teil der Studie war die Frage: „Ist das sicher für Menschen?“ Die Wissenschaftler verglichen die Menge des gefundenen Giftes im Boden mit den Sicherheitsgrenzwerten der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und der Ernährungsorganisation der Vereinten Nationen (FAO).

Die Nachrichten waren nicht gut.

• Die Grenzwerte wurden überschritten: Mehrere Analyten überschritten an allen Standorten die Sicherheitsgrenzwerte. Beispielsweise liegt der Sicherheitsgrenzwert für Heptachlor bei 0,01 ppm, aber sie fanden bis zu 1,10 ppm. Das ist mehr als das Hundertfache des Sicherheitslimits!
• Der Risiko-Quotient: Sie berechneten einen „Risiko-Quotienten“ (RQ), um zu sehen, wie gefährlich die Belastung ist.
  • Heptachlor-Epoxid und Dieldrin wiesen „kritische“ Risikoniveaus auf, mit Werten zwischen 3.400 und 13.300.
  • Aldrin und Endosulfan wiesen „sehr hohe“ Risikoniveaus auf, mit Werten zwischen 820 und 1.550.
  • Selbst die neueren Chemikalien wie Lambda-Cyhalothrin hatten „hohe“ Risiko-Scores.

Um ein klareres Bild der Gefahr zu erhalten, führte das Team eine Computersimulation durch, die eine Monte-Carlo-Simulation genannt wird. Stellen Sie sich vor, man würfelt 10.000 Mal, um zu sehen, wie wahrscheinlich eine Katastrophe ist. In diesem Fall zeigte die Simulation, dass die Wahrscheinlichkeit, dass das Risiko für die menschliche Gesundheit unter realistischen Expositionsannahmen die sicheren Werte überschreitet, größer als 90 % ist. Mit anderen Worten: Es ist sehr wahrscheinlich, dass Menschen in diesen Gebieten gefährlichen Mengen dieser Chemikalien ausgesetzt sind.

Der Hotspot und das Fazkto

Die Studie kartierte auch auf, wo die Probleme am schlimmsten waren. Sie fanden heraus, dass Jakode ein „Hotspot“ war, was bedeutet, dass es im Vergleich zu den anderen Städten die höchste Konzentration dieser toxischen Chemikalien aufwies.

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass der Boden in diesen landwirtschaftlichen Gebieten nicht nur schmutzig ist, sondern ein langfristiger Speicher für gefährliche Chemikalien. Das Problem ist nicht nur ein einzelner schlechter Apfel; es ist ein ganzer Korb voll davon. Der Boden hält die alten, verbotenen Chemikalien fest, während er gleichzeitig neue aufsaugt. Da diese Chemikalien vom Boden in die Nahrung, die wir essen, oder in die Luft, die wir atmen, gelangen können, legt die Studie nahe, dass die derzeitige Art der Landwirtschaft und des Umgangs mit diesen Chemikalien die menschliche Gesundheit ernsthaft gefährdet. Die Wissenschaftler empfehlen den Behörden, diese Chemikalien nicht als separate Probleme zu behandeln, sondern sich stattdessen auf die „Mischung“ der Toxine zu konzentrieren, insbesondere in Hotspots wie Jakode, um die dort lebenden Menschen zu schützen.