Methangas als Nahrung für Arsen

Giftiges Arsen belastet großflächig Flüsse und Grundwasser in vielen südostasiatischen Ländern wie Bangladesch und Vietnam. Es wird durch die Aktivität von Mikroorganismen freigesetzt, über deren Nahrungsquellen jedoch bisher wenig bekannt war.

Ein Team aus der Geomikrobiologie der Universität Tübingen unter der Leitung von Prof. Andreas Kappler wies kürzlich nach, dass die Arsen freisetzenden Bakterien ihre Nahrung in den tieferen Bodenschichten finden und nicht von der Wasseroberfläche zum Beispiel aus Algen oder Pflanzen beziehen.

Nun entdeckte das Team, dass neben den an Sedimenten abgelagerten organischen Stoffen Methangas als Nahrungsquelle eine wichtige Rolle bei der Freisetzung des Arsens durch Bakterien spielt. Damit lässt sich die hohe Arsenkonzentration des Wassers in vielen Gebieten Südostasiens besser als bisher erklären. Arsenhaltige Eisenminerale, die ursprünglich aus den Bergen des Himalajas stammen, finden sich heute in den Sedimenten unter der Oberfläche vieler Flussdeltas in Südostasien.

Versuchsgebiet ist ein mit Arsen verseuchtes Grundwassersystem in Van Phuc, einem Dorf 15 Kilometer südöstlich von Hanoi. „Dort konnten wir eine hohe Konzentration von Methan beobachten, das von Mikroorganismen produziert wird. An manchen Stellen ist die Methankonzentration so hoch, dass das Gas aus dem Wasser an die Oberfläche sprudelt“, berichtet Andreas Kappler. Methan bildet den Hauptbestandteil von Erdgas und wird als Biogas in Industrie und Haushalten vielfach zur Energiegewinnung eingesetzt. „Das brachte uns auf die Idee, dass auch die Arsen freisetzenden Mikroorganismen es nutzen könnten“, berichtet Glodowska, die Erstautorin der neuen Studie. Mithilfe von Experimenten im Tübinger Labor, bei denen dem Sediment aus Vietnam Methan zugesetzt wurde, konnte das Forschungsteam diese Annahmen bestätigen.

„Damit haben wir einen Mechanismus entdeckt, über den es zur Arsenanhäufung kommen kann“, sagt Kappler. „Unter der Wasseroberfläche produzieren Mikroorganismen Methan, das anderen Mikroben, sogenannten Methanfressern, die Energie liefert, um die Eisenminerale aufzulösen und dabei Arsen abzuscheiden.“ Eine vergleichende Analyse von Wassersystemen weltweit offenbarte, dass viele von ihnen große Mengen Methan wie auch eine weite Verbreitung von Methan erzeugenden und verbrauchenden Mikroorganismen aufweisen.

Nun müsse erhoben werden, welchen Umfang dieser Weg der Arsenanhäufung unter natürlichen Bedingungen annimmt. ST