Von U.S. Right to Know

Eine diese Woche in Environmental Science & Technology veröffentlichte Studie ist die erste, die Dutzende von Agrarchemikalien – darunter Insektizide, Herbizide und Fungizide – in Wolken über Frankreich nachgewiesen hat. Die Schadstoffe fallen schließlich in Form von Regen oder Schnee zurück auf die Erde, manchmal in Konzentrationen, die die europäischen Grenzwerte für Trinkwasser überschreiten.

Von Pamela Ferdinand

Wichtigste Ergebnisse:

• In jeder Wolkenprobe über Frankreich wurden Pestizide nachgewiesen, darunter zehn, die in der Europäischen Union (EU) aufgrund von Gesundheitsbedenken verboten sind.
• Zwei Proben überschritten den europäischen Grenzwert für Trinkwasser.
• Die Wolken transportierten nicht nur Pestizide, sondern auch neu auftretende Schadstoffe und neue Abbauprodukte.
• Der größte Teil der Verschmutzung stammte aus weiträumigen Pestizidverwehungen und nicht aus lokalen landwirtschaftlichen Betrieben.
• Zu jedem beliebigen Zeitpunkt können französische Wolken 6 bis 139 Tonnen Pestizide enthalten.

Pestizide, die vor Jahren in der EU verboten wurden, treiben durch die Lüfte und tauchen in Wolken über Frankreich auf. Dies wirft laut einer bahnbrechenden neuen Studie Fragen darüber auf, wie lange diese Giftstoffe bestehen bleiben und wie weit sie sich ausbreiten können, was potenziell schädliche Auswirkungen auf die globale Gesundheit haben könnte.

Die am 8. September in Environmental Science & Technology veröffentlichte Studie ist die erste, die Dutzende von landwirtschaftlichen Chemikalien – darunter Insektizide, Herbizide, Fungizide und andere Substanzen – nachweist, die in Wassertropfen in Wolken schweben.

Das bedeutet, dass Pestizide nicht nur in der Umwelt verbleiben, sondern sich auch durch die Atmosphäre bewegen und mit Regen oder Schnee auf die Erde zurückfallen, manchmal in Konzentrationen, die die europäischen Grenzwerte für Trinkwasser überschreiten, wie die Studie nahelegt.

Wolken, die einst als passive Wasserträger galten, werden heute als aktive Akteure beim Transport und der Umwandlung von Chemikalien anerkannt, mit direkten Auswirkungen auf Ökosysteme, Trinkwasser und die öffentliche Gesundheit.

„Die Kontamination durch Pestizide ist ein wachsendes und alarmierendes Problem sowohl für die Umwelt als auch für die menschliche Gesundheit“, sagen die Forscher.

„Pestizide, die in der Landwirtschaft zur Bekämpfung von Schädlingen und Krankheitsüberträgern weit verbreitet sind, werden in der Gasphase, in Aerosolen und, wie hier gezeigt, in Wolken über große Entfernungen in der Atmosphäre transportiert.“

Die Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit sind gravierend, insbesondere in einer Zeit, in der der Einsatz von Pestiziden in der Landwirtschaft dramatisch zugenommen hat und die Industrie weiterhin die Pestizidpolitik in den USA und anderen Ländern prägt.

Zuletzt hat der Bericht der Make America Healthy Again Commission unter der Trump-Regierung die Prioritäten der Industrie vorangetrieben, indem er einen Rückzieher bei den Versprechen zur Reduzierung des Pestizideinsatzes machte.

Pestizide wie Atrazin werden mit einer Vielzahl potenzieller Schäden in Verbindung gebracht. Dazu gehören Krebserkrankungen bei Kindern und Jugendlichen, neurologische Störungen und eine Reihe von Problemen im Bereich der Fortpflanzung, der Atmung, des Stoffwechsels und der Entwicklung, von Unfruchtbarkeit und Frühgeburten bis hin zu Parkinson und Typ-2-Diabetes.

Die Studie ergab, dass Wolken derzeit verwendete Pestizide, längst verbotene Verbindungen und „neue Schadstoffe” transportieren können – Industriechemikalien, die sich entweder in der Umwelt anreichern oder entstehen, wenn ältere Pestizide abgebaut werden.

Einige verwandeln sich sogar in der Atmosphäre selbst in neue Verbindungen, die über das hinausgehen, was die Aufsichtsbehörden bisher in Betracht gezogen haben.

Forscher schätzen, dass allein der französische Himmel zu jedem Zeitpunkt zwischen einigen Tonnen und mehr als 100 Tonnen Pestizide enthalten kann – die meisten davon stammen aus weit entfernten Quellen.

Da weltweit weiterhin Pestizide eingesetzt werden, argumentieren sie, geht das Problem weit über nationale Grenzen und lokale landwirtschaftliche Praktiken hinaus.

Wolken als unerwartete Reservoirs für giftige Chemikalien

Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler nach eigenen Angaben eine so große Menge an Pestiziden in Wolkenwasser hoch in der Atmosphäre direkt gemessen haben – weit über dem unmittelbaren Einfluss lokaler landwirtschaftlicher Betriebe. Wolken enthalten winzige Flüssigkeitströpfchen, die Schadstoffe wie Pestizide einfangen und später in Form von Regen oder Schnee wieder abgeben können.

Wolken wirken auch als chemische „Reaktoren“. Die Studie ergab, dass sie Schadstoffe nicht nur transportieren, sondern auch in andere Substanzen umwandeln.

Eine bevorstehende Studie einiger derselben Forscher zeigt beispielsweise, dass Triphenylphosphat, eine giftige Chemikalie, die in Kunststoffen und Flammschutzmitteln verwendet wird, sich in etwa 90 Minuten im Wolkenwasser in andere Chemikalien, darunter Diphenylphosphat, umwandelt.

Um die Daten zu erfassen, sammelten die Forscher im Spätsommer 2023 und im Frühjahr 2024 Wolkenwasserproben am Puy de Dôme, einem Bergobservatorium und einer Forschungsstation in Zentralfrankreich, die sich in einer einzigartigen Lage befindet, um die Chemie der freien Troposphäre (der Teil der Atmosphäre oberhalb lokaler Einflüsse auf Bodenhöhe) zu untersuchen.

Der Standort ist Teil europäischer und globaler Überwachungsnetzwerke, darunter die Forschungsinfrastruktur für Aerosole, Wolken und Spurengase (ACTRIS) und das Global Atmosphere Watch der Weltorganisation für Meteorologie.

Von 446 möglichen untersuchten Chemikalien – darunter Pestizide, Biozide (Verbindungen, die schädliche Organismen abtöten), Zusatzstoffe und Umwandlungsprodukte (Abbauprodukte von Pestiziden) – fanden die Forscher 32 verschiedene Verbindungen im Wolkenwasser.

Die Liste umfasste:

• Herbizide (9) – Unkrautvernichtungsmittel.
• Insektizide (7) – Chemikalien gegen Insekten.
• Fungizide (3) – gegen Pilzbefall von Nutzpflanzen.
• Biozide (1) – Mittel, die schädliche Organismen abtöten.
• Additive (3) – Inhaltsstoffe, die Pestizidformulierungen zugesetzt werden.
• Umwandlungsprodukte (8) – Nebenprodukte, die beim Abbau von Pestiziden entstehen.

Das Wolkenwasser enthielt auch „neue Schadstoffe”, darunter:

• Anthrachinon, ein Vogelabwehrmittel, das auch bei der Verbrennung und beim Abbau polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe in der Atmosphäre entsteht, war in jeder Probe enthalten (bis zu 93 Nanogramm pro Liter oder ng/L).
• Benzotriazol, das bei der Herstellung von Fungiziden und häufig in Kunststoffen und Reinigungsmitteln verwendet wird, war in vier Proben enthalten. Obwohl es sich um eine Zwischenchemikalie bei der Herstellung von Fungiziden handelt, wird es auch in anderen Branchen häufig als Korrosionsschutzmittel, Kunststoffstabilisator und Waschmittelzusatz verwendet. Aufgrund seiner breiten Verwendung wurde es bereits in Schnee, Aerosolen sowie Oberflächen- und Grundwasser nachgewiesen.
• 2,4-Dinitrophenol, eine flüchtige Chemikalie, die einst von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) als Pestizid eingestuft und inzwischen verboten wurde. Es ist als prioritäre Schadstoffsubstanz gelistet und wurde in vier Wolkenwasserproben in Konzentrationen von bis zu 2 Mikrogramm pro Liter (μg/L) gefunden – weit über dem von der EU festgelegten Grenzwert für Trinkwasser.

Die Pestizidwerte waren im Spätsommer höher als im Frühjahr, wobei die Hälfte der Proben 0,5 μg/L überschritt – den europäischen Grenzwert für Trinkwasser für alle Pestizide zusammen, so die Forscher.

Selbst wenn man 2,4-Dinitrophenol, das durch photochemische Reaktionen entstehen kann, ausklammerte, überschritten zwei Wolkenproben immer noch diesen Grenzwert.

Einige der nachgewiesenen Chemikalien sind in Frankreich noch zugelassen. So erreichte beispielsweise das Herbizid Mesotrion Konzentrationen von bis zu 620 ng/L, während das Insektenschutzmittel DEET mit 63 ng/L nachgewiesen wurde.

Bei 10 der nachgewiesenen Verbindungen handelte es sich jedoch um Wirkstoffe oder Metaboliten von Pestiziden, die in der EU verboten sind. Dazu gehörten Atrazin (verboten seit 2003), Carbendazim (2008) und Insektizide wie DNOC, Fipronil, Karbutilat und Permethrin. Ebenfalls identifiziert wurden das Fungizid Tolylfluanid (2022) und ein Abbauprodukt von Amitraz (2004).

Das Herbizid Metolachlor – in Frankreich verboten, nachdem es mit einer weitreichenden Grundwasserverschmutzung in Verbindung gebracht wurde – wurde in drei Wolkenproben nachgewiesen, obwohl sein Nachfolger, S-Metolachlor, nur wenige Monate nach der Probenahme verboten wurde.

Die Forscher sagen, dass das Vorhandensein dieser älteren, nicht zugelassenen Verbindungen die Rolle des weiträumigen atmosphärischen Transports unterstreicht: Chemikalien können aus anderen Ländern, in denen sie weiterhin verwendet werden, nach Frankreich gelangen.

„Das Vorhandensein von Pestiziden im Wolkenwasser deutet auf die Bedeutung des Auswaschens in Wolken hin [der Prozess, bei dem Schadstoffe in Wolkentröpfchen absorbiert werden], wo sie vorhanden sein und transportiert werden können“, sagen die Forscher.

„Darüber hinaus wirft es die Frage nach den ökologischen und toxikologischen Auswirkungen der Pestizidumwandlung in der wässrigen Phase von Wolken auf, wie sie bereits für andere anthropogene [vom Menschen verursachte] und biogene [natürlich vorkommende] Verbindungen beobachtet wurde.“

Die Drift verfolgen: Wie Pestizide in die Luft gelangen

Die Herkunft der Luft spielte eine Rolle. Die am stärksten kontaminierten Wolkenproben waren während der Hauptspritzsaison über Ackerland gezogen.

Eine Probe aus dem Spätsommer stammte beispielsweise aus dem Atlantik, überquerte jedoch Westfrankreich und sammelte dabei Pestizide an. Sie enthielt insgesamt 1,45 μg/L Pestizide – fast dreimal so viel wie der EU-Grenzwert für Trinkwasser.

Eine andere Probe, die teilweise auf spanische und französische Ackerflächen zurückgeführt werden konnte, wies ebenfalls hohe Konzentrationen auf. Im Gegensatz dazu wiesen die Proben aus dem Frühjahr viel niedrigere Werte auf, da ihre Luftmassen die meiste Zeit über dem Atlantik oder über Wäldern verbrachten.

Zwei Zwischenproben nahmen Pestizide auf, während sie über Ackerflächen in Frankreich und Irland zogen.

Lokale Quellen spielten kaum eine Rolle. Nur eine Probe verbrachte mehr als 5 % ihrer Zeit in der Nähe des Forschungsobservatoriums auf dem Berggipfel selbst, und der „chemische Fingerabdruck” in den Wolken unterschied sich deutlich von dem der nahe gelegenen Flüsse und Bäche, in denen Metolachlor und sein Abbauprodukt Metolachlor-ESA dominierten.

Die lokalen Gewässer wiesen nur geringe oder gar keine Verunreinigungen auf, was bestätigt, dass die in den Wolken gefundenen Pestizide nicht auf Sprühungen in der Nähe zurückzuführen waren.

Vergleiche mit früheren Studien zu Aerosolen (winzigen Partikeln in der Luft) fügten eine weitere Dimension hinzu. Dutzende von Pestiziden wurden in Aerosolen in ganz Europa gefunden, insbesondere in der Nähe von Ackerland. In Puy de Dôme überschneiden sich jedoch nur acht mit den Wolkenmessungen.

Zwei Pestizide – Fipronil und Cypermethrin – wurden nur in Wolken gefunden, was darauf hindeutet, dass Wolkentröpfchen Chemikalien anders einfangen und zurückhalten als trockene Partikel in der Luft.

Der Vergleich zeigte auch, wie sich Pestizide in Wolkentröpfchen chemisch verändern können.

Mehrere Pestizid-Umwandlungsprodukte, darunter Abbauprodukte von Tolylfluanid, Fipronil, Amitraz, Prothioconazol und Terbutylazin, traten in Wolken auf, nicht jedoch in Aerosolen.

Die öffentliche Gesundheit ist gefährdet, insbesondere für Kinder

Weltweit werden jährlich etwa 2,6 Millionen Tonnen aktive Pestizidwirkstoffe eingesetzt. Wenn sie auf Felder gesprüht werden, kann bis zur Hälfte davon sofort durch Wind oder Verdunstung in die Luft gelangen.

Viele sind halbflüchtige organische Verbindungen, die zwischen flüssigem, festem und gasförmigem Zustand wechseln können. Dadurch können sie in einem als „Grashüpfer-Effekt” bekannten Prozess wiederholt durch die Atmosphäre zirkulieren – sie verdunsten, legen lange Strecken zurück, setzen sich wieder auf der Erde ab und verdunsten dann erneut.

Jüngste Studien haben auch eine Vielzahl von Pestiziden in der Luft nachgewiesen: ältere Organochlor-Insektizide wie Dichlordiphenyldichlorethylen (DDE, das Abbauprodukt des verbotenen DDT) und Endosulfan, Organophosphate wie Chlorpyrifos und Diazinon sowie moderne Herbizide und Fungizide wie Glyphosat und Chlorothalonil.

Viele davon kommen in PM2,5 vor – feinen Luftpartikeln mit einer Größe von 2,5 Mikrometern oder weniger, die tief in die Lunge eindringen können.

Das SPRINT-Projekt der EU (2020-2025) fand ebenfalls Pestizide praktisch überall – im Boden, im Wasser, in Nutzpflanzen, im Staub und sogar in Menschen –, oft als chemische Gemische oder „Cocktails”.

Diese Mischungen enthielten manchmal verbotene Substanzen und hatten in der Regel eine stärkere Wirkung als einzelne Chemikalien, insbesondere bei empfindlichen Arten wie Regenwürmern oder Labortieren. Das Projekt kam zu dem Schluss, dass die Exposition in der Realität komplexer und gefährlicher ist, als es die derzeitigen Vorschriften anerkennen.

Die gesundheitlichen Risiken sind klar. Pestizide können sich in Wohnhäusern, auf Spielplätzen, Sportplätzen, in Naturschutzgebieten und städtischen Räumen ansammeln, wo sie zu einer chronischen Exposition beitragen, die bereits über Wasser, Boden und Lebensmittel erfolgt.

Kinder, deren Körper sich noch in der Entwicklung befinden, sind besonders anfällig für Pestizidexposition, und Menschen, die in der Nähe von landwirtschaftlichen Betrieben leben oder arbeiten, sind den unmittelbarsten Risiken ausgesetzt. Die französische Wolkenstudie zeigt jedoch, dass niemand vollständig geschützt ist.

In den USA sind die Pestizidvorschriften nach wie vor lockerer als in Europa. Die Aufsichtsbehörden behandeln Pestizide einzeln, und die meisten sind von den Trinkwasservorschriften ausgenommen, sofern sie nicht ausdrücklich von der EPA beschränkt werden.

Im Gegensatz zu Europa gibt es in den USA keine allgemeine Obergrenze für die Gesamtkonzentration von Pestiziden im Trinkwasser, und Lobbyarbeit der Industrie hat die Reformbemühungen ebenfalls geschwächt.

Die Forscher dieser neuen Studie weisen darauf hin, dass ihre Ergebnisse ein Weckruf sind. In ihrer am stärksten verschmutzten Probe konnten Wolken etwa 139 Tonnen Pestizide enthalten – das sind etwa 0,2 % des jährlichen Pestizidverbrauchs in Frankreich. Andere Proben lagen zwischen knapp 4 Tonnen und mehr als 110 Tonnen.

Die Wolkenobergrenzen variierten zwischen 2 Kilometern über der Normandie und bis zu 9 Kilometern über Ostfrankreich, was zeigt, dass Pestizide über mehrere Schichten der Atmosphäre verteilt sein können.

Die Forscher weisen darauf hin, dass es sich hierbei um grobe Schätzungen von einem einzigen Standort an einzelnen Tagen handelt, betonen jedoch, dass die Mengen bedeutend genug sind, um dringende Aufmerksamkeit zu rechtfertigen.

In Frankreich, wo die Wolken unterschiedlichen Ursprungs sind, ist die Pestizidkonzentration nicht in der gesamten Luftsäule gleich, sagen sie. Das könnte bedeuten, dass es in einigen Regionen mehr und in anderen weniger gibt, aber dazu sind weitere Untersuchungen erforderlich.

„Diese Ergebnisse liefern die erste Schätzung der Pestizidmenge in Wolkenwasser, die erheblich sein könnte“, lautet das Fazit der Studie. „Sie unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Messungen von Pestiziden in der Wolke.“

Ursprünglich veröffentlicht von U.S. Right to Know.