Forschungsergebnisse zur Reduzierung von Pestizidrückständen durch Wasserstoff

Pestizidrückstände sind ein Sammelbegriff für Spuren von Pestizidvorläufern, toxischen Metaboliten, Abbauprodukten und Verunreinigungen, die nach der Anwendung des Pestizids eine gewisse Zeit lang in Organismen, landwirtschaftlichen Produkten, im Boden, im Wasser und in der Atmosphäre verbleiben. Manche Pestizide bleiben an den Pflanzen haften, während andere sich im Boden, in der Luft und im Wasser verteilen. Einige der Umweltrückstände werden anschließend von den Pflanzen aufgenommen. Pestizidrückstände können über Obst, Wasser und die Atmosphäre direkt in den Menschen und sein Vieh gelangen oder schließlich über die Umwelt und die Nahrungskette in den Menschen gelangen. Insbesondere bei hochwertigen landwirtschaftlichen Produkten wie Obst und Gemüse kommt es häufig zu unsachgemäßem Einsatz von Pestiziden, um einen schädlings- und krankheitsfreien Produktionsprozess zu gewährleisten.

Nachdem sie von Pflanzen aufgenommen wurden, verbleiben Pestizide nicht dauerhaft im Pflanzenkörper. Stattdessen werden sie langsam von bestimmten Enzymen in der Pflanze „verdaut“. Dieser Prozess verläuft jedoch nicht so schnell wie gewünscht, sodass Pestizidrückstände auch nach der Ernte in landwirtschaftlichen Produkten verbleiben können. Die aktuelle Forschung zur Reduzierung von Pestizidrückständen in Obst und Gemüse konzentriert sich hauptsächlich auf das Besprühen mit körperfremden chemischen Mitteln. In einer theoretischen Studie hat ein Team um Akademiker Yu Jingquan von der Zhejiang-Universität entdeckt, dass endogene Substanzen wie Brassinolid und Glutathion den Abbau und Stoffwechsel von Pestiziden in Pflanzen fördern können. So erhöhte die Behandlung mit Brassinolid die Expression und Enzymaktivität vieler am Pestizidabbau beteiligter Gene wie P450 und GST. Diese Gene „steuern“ die Produktion von Proteasen, die Pestizide schrittweise in wasserlösliche oder wenig toxische Substanzen umwandeln, während einige direkt aus dem Körper ausgeschieden werden.

Unter der Einwirkung von aktivem Wasserstoff wandelt wasserstoffreiches Wasser gewöhnliche Wassermoleküle (große Cluster aus 10–15 Molekülen) in kleine Cluster aus 5–8 Molekülen um. Kleine Cluster haben eine verbesserte Durchdringungsfähigkeit, dringen tief in die winzigen Poren landwirtschaftlicher Produkte ein und erreichen Pestizidrückstände tief unter der Oberfläche, wo herkömmliches Wasser nicht hinkommt. Darüber hinaus ermöglicht ihre geringere Oberflächenspannung ihnen eine stärkere Haftung an Pestizidrückstandsmolekülen. Durch einen „Umhüllungs- und Auflösungsprozess“ werden niedermolekulare Pestizidprodukte aus dem zweiten Abbauschritt sowie teilweise abgebaute, aber entgiftete Pestizidzwischenprodukte von der Oberfläche der landwirtschaftlichen Produkte abgestreift und im wasserstoffreichen Wasser aufgelöst, wodurch ein „Wasser-Pestizidrückstands-Abbauprodukt“-System entsteht.