Die Wirkung anorganischer Bor-Verbindungen auf Mikroorganismen: Eine Literaturauswertung zum möglichen Einsatz als Referenzmittel in mikrobiologisch-ökotoxikologischen Bodenuntersuchungen

Abstract

Mikrobiologisch-ökotoxikologische Tests von Pflanzenschutzmitteln und anderen Umweltchemikalien im Boden erhalten durch die Einbeziehung eines geeigneten Referenzmittels zusätzliche Aussagekraft. Da hierfür in einigen zoologischen Tests bereits Borsäure empfohlen wird, aber bisher noch keine zielgerichteten mikrobiologischen Untersuchungen vorliegen, wurde eine Sichtung der vorhandenen Literatur über den Bor-Einfluss durchgeführt. Bor gilt als essentielles Nährelement für höhere Pflanzen, aber offensichtlich kaum für Mikroorganismen und Tiere. Es kommt im Boden bereits natürlicherweise mit durchschnittlich 5 bis 100 mg/kg vor, doch kann diese Konzentration z.B. durch anthropogene Einträge ansteigen sowie durch Auswaschung und Pflanzenentzug abnehmen. Lösliches Bor kommt im Boden vorwiegend als Borsäure vor. Oberhalb von pH 6,3 wird die Bioverfügbarkeit von Borsäure durch Adsorption an Bodenbestandteile ver­ringert. Anorganische Bor-Verbindungen werden bereits verbreitet in Industrie, Haushalt und der Landwirtschaft eingesetzt und gelten daher toxikologisch als recht gut untersucht.

Die Literatursichtung ergab eine sehr heterogene Verteilung hinsichtlich des Bor-Einflusses auf die im Boden erfassten mikrobiologischen Messgrößen. Mikrobielle Populationen wurden zwar relativ häufig, oft aber nur in älteren Arbeiten untersucht. Neuere Angaben zu Bor-Einflüssen auf die mikrobielle Biomasse, Diversität und verschiedene Aktivitäten (z.B. Bodenatmung, N-Mineralisierung, Nitrifikation) sind dagegen spärlich. Als gut untersucht kann jedoch die symbiontische Stickstoffbindung gelten, wobei hier vor allem der Bor-Einfluss auf die Kulturpflanzen im Vordergrund stand. Wie die gesichteten Ergebnisse zeigen, können Dosierungen von Bor oder Borsäure, wie sie bereits natürlich vorkommen oder in neueren Collembolen-Tests empfohlen werden, durchaus bereits mikrobielle Populationen oder mikrobielle Aktivitäten beeinflussen. Je nach Dosierung und mikrobiellem Testparameter können dabei sowohl Stimulationen als auch – besonders mit steigender Dosierung – Hemmeffekte auftreten. Leider fehlen in vielen derartigen Untersuchungen Angaben zur Dosis-Wirkungs-Beziehung von Bor, so dass eine fundierte Aussage nur schwierig erfolgen kann. Wegen seiner relativ geringen Toxizität, der guten Handhabbarkeit im Labor sowie der wenigstens in einigen Versuchen festgestellten Dosis-Wirkungs-Beziehung gegenüber mikrobiellen Parametern sollte eine Verwendung von Borsäure als Referenzmittel geprüft werden. Hierfür wird empfohlen, zunächst anhand von ausführlichen (Ring-)Versuchen unter Laborbedingungen die Dosis-Wirkungs-Beziehung von Borsäure (oder alternativ von Boraten) gegenüber wichtigen mikrobiellen Parametern im Boden wie z.B. Biomasse, Diversität, Basal- und Substrat-induzierter Atmung, N-Mineralisierung und Nitrifikation, asymbiontischer N-Bindung und verschiedenen Enzymaktivitäten zu testen. Ökotoxikologische Routineversuche im Freiland oder mit Pflanzen sowie der Einsatz als Referenzmittel sollten allerdings erst nach Vorliegen entsprechender Erfahrungen folgen.