Untersuchungen zur Kontamination von Lebens- und Futtermitteln ausgewählter Gebiete des Bezirkes Erfurt mit Blei und Cadmium 3. Mitt. Zur Belastung von Nutztieren landwirtschaftlicher

Die Nahrung 27,2, 1983, 147-163

Zentralinstitut fur Ecbahrung in Potsdam-Rehbriicke (Direktor : Prof. Dr, H. SCHMANDKE), Forschungszentrum fur Molekularbiologie und Medizin, Akademie der Wisselnschaften der DDR, und Bezirks-Hygieneinspektion und -1nstitut Erfurt ,,Max von Pettenkofer" (Bezirkshygieniker und Direktor: MR Dr. med. R. Ullmann)

Untersuchungen zur Kontamination von Lebens- und Futtermitteln ausgewahlter Gebiete des Bezirkes Erfurt mit Blei und Cadmium 3. Mitt. Zur Belastung von Nutztieren landwirtschaftlicher Betriebe im Bereich eines Bleiemittenten in bezug auf ein Vergleichsgebiet'

R. ENGST, K. LAUTEFLBACH, R. KONIG und G. BECKMANN

Es wurde der Pb- und Cd-Gehalt von Leber, Niere und Haar bzw. Wolle von 34 Schlachtrindern und 31 Schlachtschafen aus einem Immissionsgebiet und von 14 Schlachtrindern und 15 Schlachtschafen aus einem industriefernen Gebiet analysiert. Des weiteren wurden aus beiden Gebieten 30 bzw. 12 Rohmilchpro- ben sowie 21 Trinkmilchproben aus den 11 Molkereien des Bezirkes Erfurt untersucht. Die Blei- und Cad- miumgehalte liegen gemaD Vergleich mit Literaturwerten insgesamt im Normalbereich. Eine geringfugige Erhohung des Bleiwertes zeigte sich bei den Organen von Rindern und bei den Rohmilchproben aus dem Immissionsgebiet. In den Haaren war eine entsprechende Erhohung nicht festzustellen. Hinsichtlich des Cadmiumgehaltes besteht eine Abhiingigkeit der Rinderorgane vom Alter der Tiere. Bei den Schafen ergaben sich zwischen Immissions- und Vergleichsgebiet keine Unterschiede. Oberschreitungen der in der DDR zuge- lassenen Hiichstmengen wurden im Falle des Bleis bei 2 von 48 untersuchten Rindemieren bzw. bei 2 von 46 Schafslebern, im Falle des Cadmium bei 4 von 48 Rindernieren und bei einer von 45 Schafsnieren festge- stellt. Deshalb sollten diese Organe, insbesondere von alteren Schlachttieren, sowie Rohmilch aus dem Im- missionsgebiet regelmaoig auf Blei und Cadmium uberpriift werden.

Fur das landwirtschaftliche Nutztier ist das Futter die Hauptquelle der Schwermetall- aufnahme. Einige Schwermetalle, darunter Blei und Cadmium, werden im Korper akkumu- liert. Die Ablagerung erfolgt jedoch nicht gleichmaI3ig im Organismus, sondern bevorzugt in bestimmten Korpergeweben. Fur Blei sind es hauptsachlich die Knochen, die Niere, die Leber und die Haare, fur Cadmium die Niere, die Leber und die Haare [2, 16-18, 21, 24-27, 33, 40-42, 46, 47, 51, 521. Deren Gehalte an Blei und Cadmium sind daher ein Gradmesser fur die Gesamtbelastung des Organismus. Die Kenntnis der Blei- und Cadmiumkonzentrationen ist nicht nur fur veterinarmedizinische Belange hinsichtlich moglicher Tierschadigungen, sondern auch fur die lebensmittelhygienishe Beurteilung von Lebensmitteln tierischer Herkunft bedeutungsvoll.

Die in der 2. Mitt. [ 131 veroffentlichten Untersuchungsergebnisse zur Belastung pflanz- licher Anbauprodukte mit Blei und Cadmium hatten ergeben, daD im Bereich des Blei-

' 2. Mitt. Nahrung 25, I75 (1981)

emittenten im Gebiet A Uberschreitungen des Bleigehaltes von Futtermitteln bis zu mehr als dem 30fachen des vom Rat der Europaischen Gemeinschaft festgelegten Toleranz- wertes von 10 mg Pbikg Trockenmasse 141 festzustellen waren. Erst in einer Entfernung von uber 1000 m von der Emissionsquelle entsprachen die Bleigehalte der Futterproben der genannten Festlegung.

Durch unsere Untersuchungen sollte ermittelt werden, ob und inwieweit die Bleikonta- mination der Futtermittel die Tierbestande belastet und Einflulj auf die Beschaffenheit der von diesen Tieren gewonnenen Lebensmittel hat. Zur Abklarung dieser Frage entschieden wir uns, die Indikatorgewebe Leber, Niere, Haare bzw. Wolle von Schlacht- rindern und -schafen zu analysieren. Weiterhin sollte die Kuhmilch wegen ihrer groljen ernahrungsphysiologischen Bedeutung auf eine mogliche Belastung gepriift werden. Im Vergleich dazu wurden Nutztiere aus dem industriefernen Gebiet B untersucht. Von allen zur Untersuchung kommenden Proben ermittelten wir gleichzeitig den Cadmiumgehalt.

Methodik

Probenahme In den Jahren 1979180 wurden von aus den Gebieten A und B [I31 stammenden Schlachttieren (Deutsche

Schwarzbunt-Rinder und Merino-Lang~ollschafe)~ Untersuchungen auf den Blei- und Cadmiumgehalt von Leber, Niere, Haaren und W o k durchgefuhrt. Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, wurden die Proben immer von gleichen Stellen der Organe ~ vom Lobus caudutus der Leber, dem apikalen Pol der rechten Niere beim Rind, der gesamten rechten Niere beim Schaf und Haare bzw. Wolle vom Nacken - ent- nommen [27,39]. Die schlachtwarm gezogenen Organproben wurden bis zur Verarbeitung tiefgekuhlt auf- bewahrt .

Des weiteren wurden Rohmilchproben atis 2 Molkereien, in deren Einzugsbereichen die Gebiete A und B liegen, und Trinkmilchproben von allen Molkereien des Bezirkes Erfurt gezogen.

Proben vorbeveitung

, Die Organproben werden homogenisiert; jeweils ca. 1 g des Homogenates wird im AufschluDfinger [I21 eingewogen, bei 105 "C getrocknet und dann aufgeschlossen. Analog wird rnit 10 g Milch verfahren.

Die Haar- und Wallproben mussen zunachst einem Reinigungsverfahren unterzogen werden, um exogene Verunreinigungen zu entfernen. Wir entschieden uns nach Durchfiihrung vergleichender Untersuchungen iiber die Effektivitat des Detergentien-Waschverfahrens (in Anlehnung an Anke u. a. [2], Holm [21] und Sterner [46]) und des EDTA-Waschverfahrens nach Clarke u. a. (IS]) fur das Detergentien-waschverfahren, da, wie aus Tab. 1 ersichtlich, bei Anwendung von EDTA zur Entfernung der oberflachlichen Metall- spuren die Miterfassung eingelagerter Schwermetalle nicht ausgeschlossen ist. Dies trifft besonders fur Rinder- haare zu, von denen im Durchschnitt rnit EDTA groRere Metallmengen abgewaschen werden; die verblei- benden, haareigenen Metallspuren erscheinen daher in diesem Falle vermindert.

Das Detergentien-Waschverfahren wird wie folgt durchgefuhrt : Vonvasche in lauwarinem Wasser; Waschen rnit detergenshaltigem Wasser (ca. 2 o/,ig); Spulen rnit dest. Wasser ; Extraktion rnit Diethylether; Spiilen mit dest. Wasser; Spiilen mit bidest. W i s e r ; Trocknen bei ca. 60 "C. Von den so gereinigten Haar- bzw. Wollproben wurden jeweils ca. 0,5 g eingewogen.

Bestimmungsmethode

Die inversvoltammetrische Blei- und Cadmiumbestimmung der Organ-. Haar-IWoll- und 'Milchproben erfolgt nach der in der 1. Mitt. [12] angegebenen Vorschrift.

Wir danken den Kollegen der Tierarztlichen Hygienedienste des VEB Schlacht- und Verarbeitungsbetriebes Erfurt und des VEB Gothaer Fleisch- und Wurstwarenwerkes fur ihre freundliche Unterstutzung bei der Probenahme.

Kontamination von Lebens- und Futtermitteln 3. Mitt. 149

Tabelle 1 ,

Blei- und Cadmiumgehalte [mg/kg] von Rinderhaaren und Schafwolle nach Detergentien- und EDTA-WaschprozeD

Proben- Proben- Detergentien- EDTA-Waschver- Differenz art Nr. Waschverfahren * fahren ** [ %I

~-

Pb Cd Pb Cd Pb Cd ~

Rinder 1 1,45 0,020 0,24 0,010 -83 - 50 haare 2 1,38 0,010 0,48 0,012 -65 + 20

3 1,43 0,019 0,30 0,012 -79 -37

5 0,69 O,I2 0,23 0,051 -67 -58 6 0,63 0,012 0,069 0,010 -89 -17

4 0,82 0,016 0,32 0,007 -61 -56

7 1,47 0,043 0,24 0,016 -84 -63

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0,031 0,034 0,019 0,021 0,010 0,018 0,031 0,O 18 0,034

0,66 0,71 0,25 0,27 0,44 0,49 0,62 0,37 0,39

0,031 0,024 0,013 0,025 0,017 0,024 0,076 0,029 0,043

-57 kO.0 -29 - 29 -55 -32 -41 -t 19 + 2,3 + 70 + 32 + 33 -1 1 + 145 -34 +61 -44 + 27

* ** nach [9]

in Anlehnung an [2, 21,461

Bei Vorlage von 10 ml AufschluSlosung lagen bei den Organ- und Haar-/Wollproben die Bestimmungs- grenzen fur Blei bei 0,015 rng/kg und fur Cadmium bei 0,008 rngjkg, bei den Milchproben fur Blei bei 0,003 mg je kg und fur Cadmium bei 0,002 mgjkg.

Ergebnisse und Diskussion

Die Bleigehalte der untersuchten Leber-, Nieren- und Haar- bzw. Wollproben von Rindern und Schafen aus den Gebieten A und B sind in Tab. 2 dargestellt, wobei eine Differenzierung der Schlachtrinder in unter und uber 2jahrige Tiere und der Schlacht- schafe nach ihrer Haltung (Stall- bzw. Weidehaltung) vorgenommen wurde. Diese Unter- teilung bei den Schafen erscheint zweckmLDig, weil die in Tab. 2 unter Probenentnahme- gebiet A als Weidetiere gekennzeichneten Schafe einer Herde entstammen, die das in Haupt- windrichtung zum Bleiemittenten gelegene Grasland beweideten und dabei moglicher- weise einer hoheren Bleiaufnahme ausgesetzt waren als diejenigen Tiere, die aus der Stall- haltung stammen.

Insgesamt wurden Proben von 34 Rindern und 31 Schafen aus dem Gebiet A und von 14 Rindern und 15 Schafen aus dem Vergleichsgebiet B untersucht. Abb. 1 und 2 zeigen die Haufigkeitsverteilungen dieser Bleigehalte. Wie ein Vergleich mit den in der Literatur angegebenen Werten fur unterschiedliche Belastungsgrade (Tab. 3-5) zeigt, liegen die

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Abb. 1. Haufigkeitsverteilung der Bleigehalte in Geweben von Schlachtrindern aus den Gebieten A und B

gefundenen Bleigehalte alle im Normalbereich. Dennoch ist eine, wenn auch nur geringfugige Erhohung der Organgehalte der Rinder aus dem Immissionsgebiet gegenuber denen aus dem Vergleichsgebiet zu erkennen. Sie wird jedoch durch die Haarwerte nicht reflek- tiert. Das weist darauf hin, dai3 die Haare, insbesondere in diesem niedrigen Konzentra- tionsbereich, ein gegenuber Leber und Niere geringeres Widerspiegelungsvermogen auf- weisen.

Bei den Schafen ergeben sich zwischen Immissions- und Vergleichsgebiet keine Unter- schiede. Auch diese Bleigehalte entsprechen, wie ein Vergleich mit Literatunverten (Tab. 3 und 4) zeigt, dem Normbereich. Ebenfalls war im Immissionsgebiet kein Unterschied zwischen Weide- und Stalltieren festzustellen. Das ist offenbar damit zu erklaren, dal3 die weidenden Schafe nicht standig in unmittelbarer Nahe des Emittenten gehalten wurden

I 1 Nahrung, EM. 27, H. 2

152 ENGST/LAUTERBACH/KONIG/BECKMANN

Niere Wolle

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Abb. 2. Haufigkeitsverteilung der Bleigehalte in Geweben von Schlachtschafen aus den Gebieten A und B

und somit auch nur wahrend eines begrenzten Zeitraumes kontaminiertes Futter erhielten. KNOPPLER u. a. [24] haben bei ihren Untersuchungen an Fleisch- und Organproben von Lammern und Schafen innerhalb verschiedener Standorte mit differenzierten Immissions- belastungen gleichfalls nur geringe Unterschiede beobachten konnen und auf die groDe Schwankungsbreite der Einzelwerte innerhalb einer Herde hingewiesen. Derartige Streu- bereiche werden auch von weiteren Autoren [ 15, 2 1, 25, 271 bestatigt.

Unsere Einzelwerte sowohl von Schafen als auch von Rindern streuen ebenfalls iiber relativ groDe Bereiche. KREUZER u. a. [27] vermuten als Ursachen dieser Feststellungen individuelle Unterschiede in Resorption, Verteilung, Stoffwechselaktivitat und Retention der Tiere.

Die Frage nach Eignung der Haare bzw. Wolle als leicht gewinnbares Probenmaterial fur Screening-Tests und eine mogliche Friiherkennung von Bleibelastungen am lebenden Tier [21] 1aDt sich durch unsere Ergebnisse nur dahingehend beantworten, daB bei Fest- stellung von niedrigen Bleigehalten (Normalbelastung) in Haaren bzw. Wolle auch keine wesentlichen Erhohungen in Leber und Niere zu erwarten sind. Unsere Untersuchungen zeigen jedoch auch in Ubereinstimmung mit HOLM [21], daD in diesem Konzentrations- bereich die Korrelation von Haaren bzw. Wolle und Organen sehr gering ist. Deshalb ist iiber die alleinige Feststellung des Bleigehaltes in Haaren bzw. Wolle zur Einhaltung bzw. geringfiigigen Uberschreitung des Toleranzwertes fur Innereier~,~ der in der ,.Anordnung iiber Fremdstoffe in Lebensmitteln" [3] mit 1 ,O mg Pb/kg Frischsubstanz festgelegt wurde, eine sichere Aussage nicht zu treffen.


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ENGST/LAUTERBACH/KONIG/BECKMA"


Tabelle 5 Bleigehalte [mg/kg Frischsubstanz] von Lebern, Nieren und Haaren von bleivergifteten Rindern nach Literaturangaben

Pb Literatur ~~

Leber Niere Haare ~~ ~

18,O-22,8 23,2-62,8 15

3,03 6,41 19

0,85-44,5 1,91- 191 26 18,O-23,2 23,2-62,8 25,O-50,4 46 10,5-62,2 11,2-133 48

3,l-61,5 6,O-59,O 18

(0,40- 19,6) (0,14-99,2)

Von 34 untersuchten Rindern aus dem Gebiet A lag bei einem Tier und von 14 untersuchten Rindern aus dem Gebiet B ebenfalls bei einem Tier der Bleigehalt der Niere iiber 1,0 mg/kg Frischsubstanz. Uberschreitungen des Leberwertes waren bei je einem von 31 untersuchten Schafen aus Gebiet A und 15 untersuchten Schafen aus Gebiet B zu regi- strieren.

Die Cadmiumgehalte der analysierten Proben sind in Tab. 6 aufgefiihrt. Alle Durch- schnittswerte liegen, wie ein Vergleich mit Literaturdaten (Tab. 3 und 4) zeigt, im Normal- bereich. Die Einzelwerte streuen wiederum relativ stark. Sie sind in Abb. 3 und 4 in einer Haufigkeitsverteilung dargestellt. 4 von 48 untersuchten Nierenproben von iiber 2jahrigen Rindern und eine von 45 Nierenproben von Schafen enthielten mehr als die zulassige Hochst- menge von 1 ,O mg/kg Frischsubstanz. Deutlich ist die Abhangigkeit des Cadmiumgehaltes der Rinderorgane vom Alter der Tiere zu erkennen. Auch hier enveist sich das Wider- spiegelungsvermogen der Haare, die die Altersabhangigkeit nicht widergeben, in diesem Konzentrationsbereicb als weniger empfindlich als das von Niere und Leber. Wesentliche Unterschiede im Cadmiumgehalt der Schlachttiere zwischen den beiden Gebieten A und B wurden erwartungsgemaa nicht gefunden.

Die Ergebnisse der untersuchten Roh- und Trinkmilchproben sind Tab. 7 zu entnehmen. 30 Rohmilchproben aus dem Gebiet A werden 12 aus dem Gebiet B und 21 Trinkmilch- proben aus den 11 Molkereien des Bezirkes Erfurt gegeniibergestellt. Abb. 5 zeigt die Einzelwerte in ihrer Haufigkeitsverteilung. Trotz der signifikant hoheren Bleigehalte der Rohmilch aus dem Immissionsgebiet liegen sowohl die Blei- als auch die Cadmiumwerte aller Proben im Normalbereich, wie aus einem Vergleich mit Literatunverten in Tab. 8 hervorgeht. Die zulassigen Hocbtmengen gemal3 Fremdstoffanordnung von 100 pg Pbjkg und 10pg Cdjkg werden in keinem Fall iiberschritten. Eine Rohmilchprobe aus dem Immissionsgebiet liegt jedoch im Bleigehalt unmittelbar unter dem Grenzwert.

Die nur geringen Bleikonzentrationen der Gewebe von Schlachtrindern und -schafen aus dem Immissionsgebiet und der dort erzeugten Rohmilch zeigen, daD der Anteil des im Bereich des Bleiemittenten gewonnenen kontaminierten Futters an der Gesamtfuttermenge

verbindlich ab November 1983

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Abb. 3. Haufigkeitsverteilung der Cadmiunigehalte in Geweben von Schlachtrindern aus den Gebieten A und B

zur Versorgung der Tierbestande im Durchschnitt nicht so groB ist, daB bedenkliche Kon- taminationsgrade bei aus Tieren gewonnenen Lebensmitteln erreicht werden. Offensichtlich kann es hier unter den Bedingungen der GroRflachenwirtschaft und der damit verkniipften Massentierhaltung der industriemaBig produzierenden Landwirtschaftsbetriebe nicht zu einer ausschlieBlichen Verfiitterung bleikontaminierten Futters iiber langere Ptrioden kommen.

158 ENGST/LAUlERBACH/KONIG/BECICMANN

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Abb. 4. Haufigkeitsverteilung der Cadmiumgehalte in Geweben von Schlacht- schafen aus den Gebieten A und B

Die Uberschreitung der Grenzwerte bei einigen Tierorganen, die sicherlich von indi- viduellen Faktoren abhangt, zeigt jedoch, daR die Grundbelastung durch Blei und Cadmium in beiden Gebieten und wahrscheinlich auch in anderen Regionen des Bezirkes Erfurt ein Niveau erreichen kann, das eine regelmaRige Untersuchung zumindest der Indikator-

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160 ENGST/LAUTERBACH/KONIG/BECKMACIN

Tabelle 8 Blei- und Cadmiumgehalte [mg/kg bzw. mg/l*] von Milch nach Literaturangaben

Herkunft der Proben

Milch aus Gebieten ohne besondere Immissionsquellen

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0,0146 0,03* 0,027* 0,04* <0,01 0,064 (0,014-0,097) 0,01*

0,0252 0,006 0,108-0,164 < 0,0002* 0,05 0,0024 (0,001 -0,005)

0,0012* 0,0025*

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5 6 7 8

10 23 30 36

38 42 44 45 49 ? 53

Milch aus Immissionsgebieten

0,17-1,53

0,08 -0,23 * 0,197 0,024 (0,111-0,266) (0,010-0,076) 0,0545 0,03* 0,0012* 0,055-0,079* 0,004-0,012*

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30 32 35

38 42 44

organe auf die Schwermetalle Blei und Cadmium im Hinblick auf ihre lebensmittelhygie- nische Beurteilung erfordert. Dies trifft auch auf die im Immissionsgebiet erzeugte Roh- milch zu.

Wir sind auch der Auffassung, daR trotz der hier dargelegten Untersuchungsbefunde, die zur Besorgnis gegenwartig keinen AnlaR geben, die in unserer 2. Mitt. [13] gezogcnen einschrankenden SchluRfolgerungen fur die landwirtschaftliche Bodennutzung im Bereich des Emittenten im Interesse der Minimierung des Kontaminationsrisikos beachtet werden sollten.

Summary

R. ENGST, K. LAUTERBACH, R. KONIG and G. BECKMANN: Studies on the contamination of foods and fee- ding stuffs from selected areas of the district of Erfurt with lead and cadmium. Part 111. On the burden in the commercial stock of agricultural enterprises in the effective range of a lead emitter as compared to a control area.


The lead and cadmium content of liver, kidney and hair and wool respectively of 34 heads of cattle for slaughter and 31 sheeps for slaughter from an area of an emitter and of 14 heads of cattle for slaughter and 15 sheeps for slaughter from an area distant from industry were analysed. Furthermore 30 and 12 samples respectively of raw milk and 21 samples of market milk from the 11 dairies of the district of Erfurt were investigated. The lead and cadmium contents were all found to be normal as compared to literature data. The lead content of cattle organs and of the raw milk samples from the area of the emitter were slightly increased. A corresponding increase in the hair was not detectable. A dependence was recognized of the cadmium content of cattle organs on the age of the animals. No differences were detected between the sheeps from the area of the emitter and those from the control area. An exceeding of the maximum amounts authorized in the GDR were found in the case of lead with 2 of 48 cattle kidneys investigated and with 2 of 46 sheep livers and in the case of cadmium with 4 of 48 cattle kidneys and with 1 of 45 sheep kidneys. Therefore these organs - especially those of the elder slaughter animals - as well as raw milk from the area of the emitter should regularly be tested for lead and cadmium.

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Prof. Dr. R. ENGST, Zentralinstitut fur Emahrung, DDR- 1505 Bergholz-Rehbriicke, Arthur-Scheunert- Allee 114-1 16; Dip].-Leb.-Chem. K. LAUTERBACH, Dip].-Leb.-Chem. G . BECKMANN und Dip]. Leb.-Chem. R. KONIG, Bezirks-Hygiene-Institut, DDR-5020 Erfurt, Kleine Arche.

Eingegangen 3. 5. 1982

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Untersuchungen zur Kontamination von Lebens- und Futtermitteln ausgewählter Gebiete des Bezirkes Erfurt mit Blei und Cadmium 3. Mitt. Zur Belastung von Nutztieren landwirtschaftlicher