Bei jeder Fahrt verliert ein Auto geringe Mengen Gummi an die Fahrbahn. Inzwischen ist den meisten Menschen bewusst, dass dieser Abrieb Luft, Wasser und Böden belastet.
Weniger offensichtlich – und etwas beunruhigend – ist, dass diese winzigen Partikel noch eine deutlich heimtückischere Wirkung haben könnten.
Möglicherweise schaffen sie kleine Umweltbereiche, in denen Bakterien Antibiotikaresistenzgene behalten, untereinander austauschen und in Städten verbreiten können.
Diese kleinen Partikel könnten zudem winzige ökologische Hotspots entstehen lassen, in denen Bakterien Antibiotikaresistenzgene bewahren, weitergeben und im gesamten Stadtgebiet verbreiten.
Reifenpartikel entstehen fortlaufend durch die Reibung zwischen Gummi und Straße. Anschließend gelangen sie überallhin: in die Luft, über Regenwasserabläufe, in Flusssedimente und auf städtische Böden.
Reifenverschmutzung verbreitet sich nicht nur
„Reifenmikroplastik sollte nicht lediglich als passive Partikel betrachtet werden, die Schadstoffe von einem Ort zum anderen transportieren“, sagte der korrespondierende Autor Yuyi Yang vom Technologischen Institut Wuhan.
„Ihre Oberflächen, chemischen Zusatzstoffe und Alterungsprozesse können zusammenwirken und Bedingungen schaffen, die den Erhalt und die Übertragung von Antibiotikaresistenzgenen begünstigen.“
Reifen bestehen nicht einfach nur aus Kunststoff. Sie enthalten eine Mischung aus Gummi, Füllstoffen, Weichmachern und verschiedenen Zusatzstoffen mit mehr als 200 organischen Verbindungen.
Etwa zwei Drittel dieser Verbindungen können freigesetzt werden, während sich der Reifen zersetzt.
In stark befahrenen Städten summiert sich das erheblich. Reifenpartikel machen Schätzungen zufolge mehr als 13 Prozent der Feinstaubbelastung in städtischer Luft aus, und ihre Konzentrationen können in Flüssen sowie Sedimenten nahe stark frequentierter Straßen überraschend hoch sein.
Die Forschenden beschreiben drei Mechanismen, über die Reifenmikroplastik Antibiotikaresistenzen aktiv verstärken könnte.
Reifen fördern mikrobielle Gemeinschaften
Erstens eignen sich Reifenpartikel außergewöhnlich gut als Träger dichter mikrobieller Gemeinschaften, die Forschende inzwischen als Reifen-Plastisphäre bezeichnen.
Sie unterscheidet sich deutlich von den Biofilmen, die sich auf anderen Mikroplastikarten bilden.
Wenn sich genügend Bakterien auf einer solchen Oberfläche ansammeln, können Resistenzgene wesentlich leichter über einen Vorgang namens horizontaler Gentransfer von einem Mikroorganismus auf einen anderen übergehen.
In diesen reifenbasierten Gemeinschaften treten regelmäßig Bakteriengruppen auf, die bereits als Träger von Resistenzgenen bekannt sind, darunter Rhizobiales und Sphingomonadales.
Chemische Förderung von Resistenzen
Zweitens spielt die Chemie von Reifen eine Rolle.
Reifenpartikel setzen einen komplexen Stoffmix frei, darunter Metalle wie Zink, Antioxidantien, Benzothiazole und unterschiedliche organische Verbindungen.
Einige dieser Chemikalien scheinen Bakterien einem Selektionsdruck auszusetzen, der resistente Stämme begünstigt und ihnen ein erfolgreicheres Überleben und Ausbreiten ermöglicht.
Gealterte Reifen reagieren stärker
Drittens ist die Alterung entscheidend. Wenn Reifenpartikel in der Sonne liegen und sich durch Oxidation allmählich zersetzen, werden sie chemisch reaktiver und bilden reaktive Sauerstoffspezies sowie langlebige freie Radikale.
Bis zu einem gewissen Punkt scheint diese höhere Reaktivität bakterielle Zellmembranen durchlässiger zu machen, das Biofilmwachstum zu fördern und den Gentransfer zu beschleunigen.
Der Zusammenhang verläuft jedoch nicht geradlinig. Wird oxidativer Stress zu stark, schädigt er stattdessen Bakterien und ihr Erbgut.
Die Gesamtwirkung hängt vermutlich davon ab, wie stark ein Partikel verwittert ist und welchen Bedingungen es ausgesetzt wird.
Reifenchemikalien einzeln untersuchen
Bei ihrer Auswertung der wissenschaftlichen Fachliteratur fanden die Forschenden nur sieben Studien, die Reifenpartikel oder Reifenchemikalien unmittelbar untersuchten.
Diese Arbeiten befassten sich mit ihrem Zusammenhang zu Antibiotikaresistenzgenen, resistenten Bakterien oder Gentransfer.
Angesichts der möglichen Folgen, falls sich dieses Muster bestätigt, ist die Beleglage erstaunlich gering.
Um diese Lücke zu verkleinern, schlägt das Team vor, eine bereits für andere Umweltgifte eingesetzte Methode zu übernehmen: die Toxizitätsidentifikationsbewertung.
Dabei wird Reifeneluat in einzelne chemische Fraktionen aufgeteilt, die jeweils darauf geprüft werden, wie sie den Plasmidtransfer zwischen Bakterien beeinflussen.
Die Ausbreitung von Resistenzen verhindern
Die praktische Schlussfolgerung ist eindeutig: Die Belastung durch Reifenpartikel sollte möglichst nahe an ihrer Entstehungsquelle reduziert werden, bevor sie städtische Gewässer erreicht.
Die Autoren nennen mehrere bereits verfügbare Maßnahmen, darunter die Filterung von Regenwasser, Auffangsysteme am Straßenrand, grüne Infrastruktur und naturbasierte Behandlungssysteme.
Diese Ansätze sollen die Partikel abfangen, bevor sie in Flüsse, Böden und die weitere städtische Umwelt gelangen.
Neben technischen Lösungen fordern die Autoren außerdem eine besser abgestimmte Überwachung, die Umweltmanagement mit Maßnahmen der öffentlichen Gesundheit und gegen antimikrobielle Resistenzen verknüpft.
Derzeit wird Reifenverschmutzung häufig als bloßes Umweltärgernis behandelt, obwohl sie im umfassenderen Kampf gegen Antibiotikaresistenzen berücksichtigt werden sollte.
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