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Sensing toxicants in Marine waters makes Sense using biosensors

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Meeresverschmutzung in Echtzeit nachverfolgen

EU-finanzierte Forscher haben ein Gerät entwickelt, das Spuren von Schadstoffen im Meer erkennen und Warnmeldungen in Echtzeit senden kann. Diese zeitsparende Methode könnte für den Fisch- und Meeresfrüchtesektor und Umweltbehörden von gewaltigem Nutzen sein, so dass rasch und entschlossen gehandelt werden kann.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Meeresverschmutzung stellt eine ökologische und ökonomische Bedrohung dar, da die biologische Vielfalt gefährdet, die Nahrungskette gestört sowie Fischerei, Aquakultur und Tourismus beeinträchtigt werden. Während sich die Wissenschaftler mit der Feinabstimmung der Überwachungsmethoden beschäftigt haben, um zuständige Behörden, Industrie und Bürger alarmieren zu können, kann die Ausgabe dieser Warnungen einiges an Zeit kosten. Proben müssen zur Analyse in die Labors geschickt werden, und zur Überwachung sind zuweilen Fachkräfte, schwere Geräte und teure Vor-Ort-Inspektionen erforderlich. Um diesen Erfordernissen gerecht zu werden, vereinte das von der EU finanzierte Projekt SMS (Sensing toxicants in marine waters makes sense using biosensors) Wissenschaftler, KMU und Umweltagenturen, um ein kostengünstiges, leicht zu bedienendes Überwachungsgerät zu entwickeln, das Resultate in Echtzeit liefern kann. Im Rahmen des Projekts konzipierte man ein Instrument, das auf einer Meeresboje installiert werden kann und von dort aus die Meereswasserqualität analysiert sowie innerhalb von etwa zwei Stunden über eine drahtlose Verbindung Warnmeldungen liefert. Echtzeitanalyse der Wasserqualität „Dieses Prototypgerät, das verschiedene Algenarten und damit in Verbindung stehende Toxine überwachen kann, und das alles von derselben Sensorplattform aus, war unsere wichtigste Errungenschaft“, sagt SMS-Projektkoordinator Professor Konstantinos Petropoulos von der Universität Rom II in Italien. „Wir sind zuversichtlich, dass der Meeresfrüchtesektor sowie die Umweltschutzbehörden nun über die Möglichkeiten verfügen, diese neue Technik zu nutzen, um Gesundheit und Sicherheit des Menschen zu schützen."“ Im Einzelnen ist das Gerät mit Sensoren ausgestattet, die Meeresalgentoxine, giftige Algenarten, das Vorhandensein von Pharmazeutika sowie von chemischen Verbindungen wie beispielsweise Pestiziden, Herbiziden und Flammschutzmitteln erkennen. „Wir konnten all diese Funktionen und Sensorplattformen innerhalb eines Prototypen kombinieren“, sagt Petropoulos. „Wir haben außerdem einen Weg zur Realisierung einer WLAN-Verbindung zur Datenübertragung gefunden.“ Sämtliche gesammelten Daten werden lokal in Küstenbojen und Plattformen gespeichert, bevor sie an einen abgelegenen zentralen Knoten weitergeleitet werden. Auf diese Weise können kompetente Behörden und Fachleute sachkundige und schnelle Entscheidungen im Meeresmanagement treffen. „ Algentoxine können Krusten- und Weichtiere verunreinigen und somit ein echtes Gesundheitsrisiko für den Menschen darstellen“, sagt Petropoulos. „Darum sind frühzeitige Warnmeldungen so wichtig.“ Tatsächlich kann die Speicherung von Toxinen in Krusten- und Weichtieren wie beispielsweise Muscheln und Austern schwere Konsequenzen für die Gesundheit des Menschen haben. Muschelvergiftungen wie die paralytische Schalentiervergiftung, die durch die Aufnahme von mit Giftstoffen belasteten Schalentieren entsteht, können lebensbedrohliche neurologische Auswirkungen haben. Auch Flammschutzmittel fanden Berücksichtigung, da sie häufig in Anstrichen für Boote und Schiffe Einsatz finden, während Pestizide und Antibiotika als Folge von schlecht verwalteten Industrieabfällen im Meer enden. Ein wichtiges Merkmal des Geräts ist seine Befähigung, Schadstoffe in sehr niedrigen Konzentrationen aufzuspüren. Ökonomische Vorteile mit Gesundheitsbonus SMS endete soeben erst, aber Petropoulos zeigt sich zuversichtlich, dass der Erfolg des Projekts neben dem Erbringen von Nutzen für Umwelt und Gesundheit auch neue kommerzielle Chancen für KMU aufzeigen wird, die mit Sensoren und Überwachungseinrichtungen zu tun haben. „Lieferanten von kommerziellen Ausrüstungen könnten an dieser Technik interessiert sein, da das von uns entwickelte Prototypgerät viele der Reagenzien aufnehmen kann, die bereits in Bausätzen verwendet werden“, sagt Petropoulos. „Und natürlich ist unser Gerät in der Lage, eine Echtzeitanalyse im Meer vorzunehmen, anstelle Proben zu liefern, die im Labor getestet werden müssen.“ Petropoulos zufolge wird der nächste Schritt darin bestehen, an der Miniaturisierung des Geräts zu arbeiten, um das Konzept so flexibel und wirtschaftlich realisierbar wie nur möglich zu gestalten. Er und sein Team interessieren sich außerdem für die Entwicklung noch sensiblerer und robusterer Sensoren, bei denen Nanotechnologie zum Einsatz kommt.

Schlüsselbegriffe

SMS, Ozean, Weltmeer, Verschmutzung, Meer, Aquakultur, Meeres-, Schiffs-, Meerwasser, Seewasser, Pestizide, Algen, Krustentiere und Weichtiere, Sensoren, Überwachungseinrichtungen, Giftstoffe

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