Spurenmetallverschmutzung und ökologische Auswirkungen auf fünf Kulturpflanzen rund um ein typisches Manganbergbaugebiet in Chongqing, China

Warum Metalle in unserer Nahrung wichtig sind

Reis, Mais, Erdnüsse, Sojabohnen und Süßkartoffeln bilden für Millionen Menschen in China und darüber hinaus einen Teil der täglichen Ernährung. In Regionen, in denen metallhaltige Erze abgebaut und verhüttet werden, können unsichtbare Spuren dieser Metalle jedoch über Staub, Wasser und Boden in genau jene Pflanzen gelangen, die wir essen. Diese Studie untersucht Ackerflächen rund um ein wichtiges Manganbergbaugebiet in Chongqing, China, um eine einfache, aber dringliche Frage zu beantworten: Welche der dort häufig angebauten Feldfrüchte sind zum Verzehr am sichersten, und welche liefern unbemerkt höhere Dosen toxischer Metalle in unseren Körper?

Ein Bergbauzentrum direkt neben dem Esstisch

Der Kreis Xiushan liegt im sogenannten „Goldenen Dreieck der Manganindustrie“ Chinas, wo Bergbau und Verhüttung von Manganerzen einen Großteil der lokalen Wirtschaft tragen. Dieselben Aktivitäten setzen jedoch auch ein Gemisch aus Spurenmetallen frei – darunter Mangan, Cadmium, Chrom, Arsen und Blei – in Luft, Flüsse und Böden. Die Forscher entnahmen Bodenproben und Proben von fünf wichtigen Kulturpflanzen entlang zweier Flüsse in der Nähe von Bergwerken und Schmelzen: Reis, Mais, Erdnuss, Sojabohne und Süßkartoffel. Bei jeder Pflanze trennten sie Wurzeln, Stängel, Blätter, Schalen und essbare Teile und bestimmten die Metallgehalte mit hochpräzisen Messinstrumenten. Außerdem verglichen sie diese Werte mit Lebensmittelsicherheitsstandards und nutzten gesundheitsrisikobasierte Modelle nach Methoden der US-Umweltschutzbehörde (EPA), um langfristige Risiken für Erwachsene und Kinder abzuschätzen.

Wohin die Metalle in jeder Pflanze gelangen

Die Wissenschaftler stellten fest, dass die meisten Metalle nicht direkt in die Teile gelangten, die Menschen essen. Stattdessen reichern sie sich überwiegend in Wurzeln und Blättern an und wirken damit fast wie ein Puffer, der Samen und Speicherorgane schützt. Mangan war wenig überraschend das am stärksten vorkommende Metall in allen Kulturpflanzen in der Nähe der Manganbergwerke, und Reis speicherte deutlich mehr davon als die anderen Arten. Reis fiel auch bei Chrom und Arsen auf: Gesamte Pflanzen enthielten größere Mengen dieser beiden toxischen Elemente als Mais, Erdnuss, Sojabohne oder Süßkartoffel. Im Gegensatz dazu konzentrierten sich Cadmium und Zink am stärksten in Erdnüssen und Sojabohnen. Trotzdem zeigten die essbaren Anteile fast aller Pflanzen relativ niedrige „Biokonzentrierungsfaktoren“, was bedeutet, dass nur ein kleiner Bruchteil des im Boden vorhandenen Metalls letztlich als Nahrung auf dem Teller landet.

Reis erweist sich als schwächstes Glied für die Lebensmittelsicherheit

Übersetzten die Forscher diese Messwerte in Verschmutzungsindizes, rangierte Reis durchgehend als die am stärksten belastete Kulturpflanze. Die Chrom- und Arsenwerte in Reiskörnern waren so hoch, dass die kombinierte Verschmutzungsbewertung im Vergleich zu chinesischen Lebensmittelnormen deutlich über dem als sicher angesehenen Niveau lag. Andere Kulturen schnitten besser ab: Zwar enthielten ihre Wurzeln und Blätter gelegentlich besorgniserregende Mengen an Metallen wie Nickel und Blei, die tatsächlich verzehrten Teile blieben jedoch meist innerhalb der gesetzlichen Grenzwerte. Insbesondere die Süßkartoffel zeigte die geringste Gesamtbelastung – obwohl ihre essbare Knolle direkt im metallhaltigen Boden wächst – was darauf hindeutet, dass diese Kultur relativ gut darin ist, Schadstoffe von ihren Speichergeweben fernzuhalten.

Gesundheitsrisiken treffen Kinder am stärksten

Um zu verstehen, was diese Zahlen für reale Menschen bedeuten, schätzten die Forscher, wie viel Metall ein durchschnittlicher Erwachsener oder ein Kind über viele Jahre durch den Verzehr jeder Kultur aufnehmen würde. Für Süßkartoffel, Mais, Erdnuss und Sojabohne blieben die kombinierten Gesundheitsrisikoscores für beide Altersgruppen unter dem als gefährlich geltenden Schwellenwert. Reis erzählt eine andere Geschichte. Weil er in großen Mengen konsumiert wird, besonders im Süden Chinas, und weil seine Körner erhöhte Mengen an Chrom und Arsen enthalten, könnte ein langfristiger Reiskonsum in diesem Bergbaugebiet chronische Gesundheitsprobleme verursachen. Die Modelle legen nahe, dass Erwachsene bereits ein erhebliches Risiko durch Chrom in Reis haben, während Kinder – die im Verhältnis zu ihrem Körpergewicht viel essen – chronische toxische Effekte durch Arsenexposition ausgesetzt sein könnten, selbst wenn die gemessenen Arsenwerte im Korn unter dem offiziellen Lebensmittelgrenzwert liegen.

Was das für Bauern und Familien bedeutet

Aus laienhafter Sicht ist die Botschaft der Studie klar: In dieser Manganabbau-Region ist Reis die risikoreichste Grundnahrungsmittelquelle, während Süßkartoffel, Erdnuss, Sojabohne und Mais vergleichsweise sicherere Optionen sind. Die Autoren plädieren dafür, die Emissionen von Spurenmetallen an der Quelle zu verringern – durch bessere Kontrolle von Staub, Abwässern und Abraumhalden aus Bergwerken und Schmelzen. Gleichzeitig könnten der Anbauwechsel von Reis zu weniger anreichernden Kulturpflanzen, die Verbesserung der Bewässerungswasserqualität sowie Bodenbehandlungen wie Biochar die Menge toxischer Metalle, die über Nahrung in den Menschen gelangt, verringern. Für Familien, die in der Nähe solcher Industriegebiete leben, kann die Aufmerksamkeit darauf, welche Feldfrüchte aus welchen Feldern stammen, die langfristigen Gesundheitsrisiken, insbesondere für Kinder, unauffällig aber deutlich senken.

Zitation: Zhang, Y., Li, X., Kong, F. et al. Trace metal pollution and ecological effects on five crops around a typical manganese mining area in Chongqing, China. Sci Rep 16, 6660 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37535-6

Schlüsselwörter: Manganabbau, Spurenmetalle in Kulturpflanzen, Reisbelastung, Lebensmittelsicherheit, Arsen und Chrom