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Brandkohle: Dauerhafte Gefahr für Umwelt und Gesundheit

Jedes Jahr verbrennen weltweit schätzungsweise vier Prozent der Landoberfläche. Zurück bleiben mehr als 250 Megatonnen verkohlter Pflanzen. Eine Studie der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Swansea University hat in diesen Kohlen nun erstmals erhöhte Konzentrationen umweltbeständiger freier Radikale nachgewiesen.

Reaktive Sauerstoffspezies verursachen oxidativen Stress auf Zellebene. Bisherige Forschung zeigt, dass sie auf diese Weise beispielsweise die Keimfähigkeit von Pflanzen hemmen, Zellgifte produzieren oder toxisch auf wirbellose Wasserbewohner wirken. Umweltbeständige freie Radikale sind potenzielle Vorläufer reaktiver Sauerstoffspezies, da sie mit Wasser zu diesen Sauerstoffradikalen reagieren können. „Daher bringt man umweltbeständige freie Radikale mit schädlichen Effekten für das Ökosystem und die menschliche Gesundheit in Verbindung“, erklärt Studienleiter Gabriel Sigmund.
Die Forscher haben die umweltbeständigen Radikale in 60 Kohleproben unterschiedlich intensiver Feuer in borealen, gemäßigten, subtropischen und tropischen Klimazonen aus zehn unterschiedlichen Bränden in einer Konzentration nachgewiesen, die jene, die üblicherweise in Böden vorkommt, um das Zehn- bis Tausendfache übersteigt. Anders als erwartet blieb diese Konzentration über mindestens fünf Jahre stabil. Als bedeutsame Quelle für umweltpersistente freie Radikale und damit potenziell auch für schädliche reaktive Sauerstoffspezies erwiesen sich insbesondere Waldbrandholzkohlen.  

Die Untersuchung hat neue Fragen nach Konsequenzen für das Ökosystem aufgeworfen, die nun geklärt werden müssen, so die Forscher: „Inwieweit sind die Radikale ein Stressfaktor für Mikroorganismen nach einem Waldbrand? Oder: Wie wird ein Ökosystem davon beeinflusst?

Referenz:
Universität Wien, Swansea University
Environmentally persistent free radicals are ubiquitous in wildfire charcoals and remain stable for years; Communications Earth & Environment (2021), https://www.nature.com/articles/s43247-021-00138-2

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Infektiologie Leben Wissenschaft

COVID-19: Luftverschmutzung ist Kofaktor für Sterblichkeit

Eine eben veröffentlichte Studie schätzt, dass etwa 15% der weltweiten Todesfälle durch COVID-19 auf eine langfristige Exposition gegenüber Luftverschmutzung zurückzuführen sein könnten. Der Anteil der luftverschmutzungsbedingten COVID-19 Todesfälle in Europa liegt bei 19%, in Nordamerika bei 17% und in Ostasien bei 27%. Die Zahlen sind eine Schätzung des Anteils der Todesfälle, die hätten vermieden werden können, wenn die Bevölkerung einer geringeren Luftverschmutzung ausgesetzt wäre.  

Der zurechenbare Anteil beweist keinen direkten Zusammenhang sondern einen indirekten Effekt, weswegen relative Zahlen angeben wurden. Für die einzelnen Ländern ergeben die Schätzungen ein sehr unterschiedliches Bild: Vergleichsweise hoch ist der Anteil in der Tschechischen Republik mit 29%, in China mit 27% und in Deutschland und Österreich mit 26%. Niedriger ist der Anteil in Italien (15%) oder Brasilien (12%), Israel (6%), Australien (3%) und Neuseeland (1%). Obwohl die Ergebnisse Unsicherheiten aufweisen, wird der Beitrag der Luftverschmutzung an der COVID-19-Mortalität klar ersichtlich.

„Wenn Menschen verschmutzte Luft einatmen, wandern die sehr kleinen gesundheitsschädlichen Feinstaubpartikel von der Lunge ins Blut und in die Blutgefäße wo sie Entzündungen und starken oxidativen Stress verursachen,“ meinen Kardiologen. „Kommen eine langfristige Exposition gegenüber Luftverschmutzung und die Infektion mit dem COVID-19-Virus zusammen, dann addieren sich die negativen Gesundheitseffekte. Feinstaub scheint auch die Aktivität des ACE-2 Rezeptors auf Zelloberflächen zu erhöhen. Von diesem Rezeptor ist bekannt, dass er an der Art und Weise beteiligt ist, wie COVID-19 Zellen infiziert. 

Referenzen:
Max Planck Institut für Chemie; Harvard T. H. Chan School of Public Health; London Centre for Climate Change + Planetary Health; Charité Berlin; Universität Mainz
; https://www.mpg.de/15950183/1028-chem-099020-luftverschmutzung-als-ko-faktor-bei-covid-19-sterbefaellen1

Regional and global contributions of air pollution to risk of death from COVID-19; Cardiovascular Research; 26. Okt 2020; https://doi.org/10.1093/cvr/cvaa288

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Tiermedizin Wissenschaft

Arzneimittel-Rückstände beeinflussen Fische

Rückstände von Arzneimitteln in Gewässern wirken auch bei Fischen. Starke Effekte haben Medikamente zur Behandlung von Depressionen. Das zeigen Untersuchungen im Rahmen des Projekts „Effect Network in Water Research“ der Universitäten Heidelberg, Tübingen, sowie des Karlsruher Instituts für Technologie, die Effekte von Medikamenten und Lebensmittelzusatzstoffen in der aquatischen Umwelt erforschen.

Wie Verhaltensuntersuchungen mit Zebrabärblingen und Bachforellen zeigen, wirken Antidepressiva besonders stark: untersucht wurden Fluoxetin und Citalopram, die in großen Mengen zur Behandlung von Depressionen eingesetzt werden. Diese neuroaktiven Substanzen führten bereits in außerordentlich geringen umweltrelevanten Konzentrationen zu Verhaltensveränderungen. So reagieren die Embryonen von Zebrabärblingen sehr empfindlich, wenn sich die Beleuchtung ihrer Umgebung ändert. Sie schwimmen hektisch hin und her und versuchen sich zu verbergen. Unter dem Einfluss der Antidepressiva änderte sich dies: Je höher die Konzentration der beiden Arzneistoffe im Wasser war, desto weniger zeigten die Fische diesen Schutzreflex, wenn die Beleuchtung wechselte. Die Fische hatten ihre natürliche Reaktion auf Stress verloren.

Auch bei einem Antidiabetikum, das bei Typ-2-Diabetes verabreicht wird, konnten die Wissenschaftler Effekte belegen. In Experimenten an Bachforellen zeigte sich, dass sich der Wirkstoff in Mengen, wie sie beispielsweise in Flüssen nachweisbar sind – dazu führt, dass die Fische mehr Kohlenhydrate in der Leber ablegten und an Gewicht verlieren. Außerdem veränderte sich die Bakterienzusammensetzung im Darm der Tiere: es fanden sich etwa vermehrt Bakterienarten, die die Fische schwächen können.

Referenzen;
Universität Heidelberg, Eberhard Karls Universität Tübingen, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Pressemitteilung: Universität Heidelberg

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