Stoffkumulation
Als Stoffkumulation wird in der Chemie und Toxikologie die allmähliche Anreicherung chemischer Stoffe – insbesondere von Spurenelementen, Schwermetallen und anderen Giftstoffen – in Gemischen oder im menschlichen Körper bezeichnet.[1] Vergleichbare, aber massereichere Prozesse treten in der Natur auf, beispielsweise bei der geologischen Sedimentation durch Wind, Wasser und Ausfällung.
Die Stoffanlagerung kann im Labor z. B. durch Suspensionen, verunreinigte Lösungen, Wasser, Staub oder unreine Instrumente erfolgen, in der Biologie auch durch chemische Bindungsprozesse, die bei verschiedenen Elementen oder Verbindungen ähnlich ablaufen. In der Geologie können Gesteine durch wässrige Lösungen und Gase mit fremden Materialien angereichert werden, die größten Stoffkumulationen entstehen jedoch durch die Transportmedien Wasser und Wind.
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[Verbergen]Beispiele aus der Biologie[Bearbeiten]
Ein Beispiel für letztgenannte Vorgänge sind chronische Vergiftung durch kleine Mengen von Schwermetallen wie Blei oder Cadmium. Letzteres wird aus der Nahrung stärker als zuträglich resorbiert, wenn im Körper Eisen- oder Kalziummangel besteht. Es konkurriert vor allem im Darm mit dem Calcium um die Bindungsstellen am Calcium-bindenden Protein und blockiert neben seiner giftigen Wirkung auch wichtige Vorgänge im Stoffwechsel.
In der Landwirtschaft kommt es durch zu starke Düngung oft zu einer Anreicherung unerwünschter Substanzen im Humus bzw. im Boden. Auch Pflanzenschutzmittel können diesen Effekt haben, etwa im Weinbau die Kumulation von Kupfer bei der Bekämpfung von Pilzerkrankungen. Hiezu wurden bereits mehrere unschädliche Alternativen entwickelt, etwa der Ersatz von Kupferverbindungen durch Phosphonsäure.
Beispiele aus den Geowissenschaften[Bearbeiten]
Eine ähnliche Problematik wie bei den Dünge-Rückständen ist die Anreicherung klimarelevanter Substanzen in den Ozeanen. Untersuchungen dazu werden u. a. im Exzellenzcluster Ozean der Zukunft vorgenommen.
Die mengenmäßig größten Stoffkumulationen sind die verschiedenen Formen der Sedimentation in der Tiefsee, die nach Auffaltungen mehrere Kilometer dicke Schichten von Flysch- oder Kalkgesteinen an der Erdoberfläche bilden können. Manche wurden zwar relativ rasch (im geologischen Zeitmaßstab) abgelagert, doch gibt es auch allmähliche Prozesse, etwa die regional für Bodenbildung sehr bedeutsamen Windverfrachtungen.
Diese äolischen Sedimente können als eiszeitlicher Löss weite Landstriche bedecken und fruchtbare Böden ausbilden. Manchmal erlauben sie unerwartete Datierungen, wie bei der mediterranen Terra rossa. Diese enthält nach neueren Analysen roten mineralischen Staub aus der Sahara und dürfte wesentlich jünger sein als bisher vermutet.
