Thermodynamische Studie zur Löslichkeit von Chlordecon in Wasser

Warum dieses verborgene Pestizid noch wichtig ist

Jahrzehnte nach dem Verbot verfolgt das Pestizid Chlordecon weiterhin die französischen Antillen: Es verbleibt in Böden und kann in Flüsse und das Meer gelangen. Diese Studie untersucht genau, wie leicht sich Chlordecon über einen weiten Temperaturbereich in Wasser löst — eine grundlegende Eigenschaft, die sich als entscheidend erweist, um nachzuvollziehen, wie es sich in der Umwelt bewegt und über Nahrung und Wasser zu Menschen gelangt.

Ein langlebiger Schadstoff in Inselgemeinschaften

Chlordecon, früher breit auf Bananenplantagen eingesetzt, ist heute als stark toxischer Schadstoff bekannt, der Hormone stören kann und mit Prostatakrebs, Schwangerschaftskomplikationen sowie Entwicklungsproblemen bei Säuglingen in Verbindung gebracht wird. Da es sehr langsam abgebaut wird, bleiben große Mengen im Boden gespeichert. Lange Zeit gingen Wissenschaftler davon aus, dass Chlordecon kaum in Wasser löslich sei, was nahelegte, dass es im Boden verbleibe. Diese frühen Schätzungen basierten jedoch auf indirekten Berechnungen statt auf direkten Messungen und hinterließen eine bedeutende Lücke im Verständnis darüber, wie leicht sich dieses Pestizid ausbreiten kann.

Messung dessen, was sich tatsächlich löst

Um diese Lücke zu schließen, führten die Forschenden sorgfältige Laborexperimente durch: Sie rührten festes Chlordecon in reinstem Wasser bei Temperaturen von knapp über dem Gefrierpunkt bis nahe dem Siedepunkt. Nachdem sich jeweils ein Gleichgewicht eingestellt hatte, entfernten sie das verbleibende Feststoff und bestimmten mittels empfindlicher Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie, wie viel Chlordecon ins Wasser übergegangen war. Bei der häufig verwendeten Referenztemperatur von 25 °C fanden sie eine Löslichkeit von 10,69 Milligramm pro Liter — fast viermal so hoch wie der lange akzeptierte Wert von 2,7 Milligramm pro Liter. Das bedeutet, dass mehr Chlordecon ins Wasser und damit letztlich in die Nahrungskette gelangen kann als bislang angenommen.

Was die Wärme über den Prozess verrät

Das Team untersuchte außerdem, wie sich die Löslichkeit mit der Temperatur ändert, um die zugrundeliegenden Thermodynamiken zu ermitteln — die Regeln, die beschreiben, wie sich Energie und Unordnung beim Lösen verändern. Mit steigender Wassertemperatur wurde Chlordecon leichter löslich, was zeigt, dass Wärme den Prozess fördert. Durch Analyse der Temperaturabhängigkeit berechneten die Autoren, dass das Lösen von Chlordecon in Wasser Wärme aufnimmt, also endotherm ist, und dass es stark durch eine Abnahme der Unordnung (Entropie) behindert wird. Einfach gesagt ordnen sich Wassermoleküle um das Pestizid stärker, was dessen hydrophobe (wasserabweisende) Natur widerspiegelt. Das begünstigt, dass Chlordecon-Moleküle zusammenklumpen oder sich an Partikel wie Sedimente und organische Substanz anlagern, anstatt sich gleichmäßig im Wasser zu verteilen.

Modelle zur Vorhersage des Verhaltens in der Realität

Um zu prüfen, ob gängige mathematische Modelle dieses Verhalten beschreiben können, passten die Forschenden ihre Daten mit zwei weit verbreiteten Gleichungen an, die Löslichkeit mit Temperatur und molekularen Wechselwirkungen verknüpfen. Das Apelblat-Modell reproduzierte die Messwerte sehr gut und erlaubte die Abschätzung wichtiger Größen wie Energieänderungen und Wärmekapazitätsänderungen beim Lösen. Außerdem wendeten sie das Non Random Two Liquids (NRTL)-Modell an, das oft zur Beschreibung von Gemischen ungleicher Moleküle benutzt wird. Dieses Modell erfasste den allgemeinen Trend der Daten und deutete darauf hin, dass sich Chlordecon- und Wassermoleküle im Mittel weitgehend zufällig anordnen, obwohl das Pestizid nur schwach mit der umgebenden Flüssigkeit wechselwirkt.

Was das für Menschen und Ökosysteme bedeutet

Insgesamt zeigt die Studie, dass Chlordecon in Wasser löslicher ist als bisher angenommen, insbesondere bei wärmeren Temperaturen, wie sie in tropischen Klimaten üblich sind. Gleichzeitig erklären seine Unwilligkeit, sich gleichmäßig mit Wasser zu mischen, und seine Neigung, an Sedimente und organisches Material zu binden, warum es einerseits durch Flüsse transportiert werden kann und andererseits lange Zeit in Böden und Schlämmen gespeichert bleibt. Für betroffene Gemeinden und Behörden bieten diese neuen Messwerte und Modelle eine zuverlässigere Grundlage, um vorherzusagen, wohin sich Chlordecon bewegt, wie lange es persistiert und welche Sanierungsstrategien wahrscheinlich am besten wirken.

Zitation: Buric, D., Chaspoul, F., Prinderre, P. et al. Thermodynamics study of chlordecone solubility in water. Sci Rep 16, 15912 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43690-7

Schlüsselwörter: Chlordecon, Pestizidverschmutzung, Wasserlöslichkeit, Bodenverunreinigung, Bioakkumulation