Was sind Spurenelemente?


Elemente sind Grunstoffe, die man mit chemischen Mitteln nicht weiter zerlegen kann. Bekannte Elemente des täglichen Lebens sind z. B. Kohlenstoff (im Ruß und Graphit), Schwefel, Eisen, Kupfer, Zink, Blei usw. Unter spurenweisem Vorkommen eines Stoffs versteht der Chemiker sehr geringe Konzentrationen bzw. hochgradige Verdünnungen desselben. Nach Hackh-Grant, Chemical Dictionary, spricht man von spurenhaftem Vorkommen, wenn in 1 g weniger als 5y (1 Gamma = 1 Mikrogramm = 1/1000 Milligramm) von der in Frage kommenden Substanz enthalten sind; das würde einer Verdünnung von rund 1 : 200.000 entsprechen. Natürlich ist diese Angabe nicht unbedingt wörtlich aufzufassen; sie soll nur die ungefähre Größenordnung andeuten.
Zu den seltensten Elementen unserer Erdkruste gehören z. B. Radon, Plutonium, Aktinium, Radium, Xenon, Krypton, Rhenium, Helium, Gold, Neon, Tellur, Rhodium, Iridium, Wismut und dergleichen. Der mengenmäßige, durchschnittliche Anteil von all diesen Elementen in den obersten, 16 km (= 10 Meilen) dicken Schicht der Erdkruste liegt jedesmal unter 4x10-6%. Trotz ihres "spurenweisen" Vorkommens rechnet man aber keines dieser Elemente zu den Spurenelementen im biologischen Sinn. Unter Spurenelementen versteht man vielmehr allgemein Elemente, die in Organismen (Pflanzen, Tieren und Menschen) schon in sehr geringen Konzentrationen lebenswichtige Funktionen ausüben und für das normale Gedeihen unerlässlich sind. Liegt ein solches Spurenelement in einem Lebewesen in zu geringer Konzentration vor oder fehlt es völlig, so treten Störungen, Kümmerwuchs, Leistungsminderungen und Krankheiten auf, die in schweren Fällen mit dem Tod enden können. Zu diesen Spurenelementen rechnet man heute bei den Pflanzen Mangan, Kupfer, Bor, Zink und Molybdän (auch Eisen), bei den höheren Tieren und beim Menschen Eisen (wird oft auch zu den Nichtspurenelementen gezählt), Kobalt, Kupfer, Mangan, Zink, Jod. Bei verschiedenen anderen Elementen (z. B. Fluor) ist der Spurenelementcharakter noch nicht endgültig sichergestellt. Die biologischen Spurenelemente, die uns auf dieser Website ausschließlich beschäftigen, gehören durchaus nicht zu den seltensten Elementen unserer Erdkruste. So wird z. B. der Anteil des Eisens an der obersten, 16 km-Schicht der Erde mit 4,7%, der des Mangans mit 0,085% angegeben; nur das Spurenelement Jod (Anteil ca. 6x10-6 %) gehört zu den sehr seltenen Elementen. Ordnet man die in der Erdkruste mit chemischen Mitteln nachweisbaren Elementen nach ihrer Häufigkeit in einer Reihe an, so erhält z. B. das biologische Spurenelement Eisen den 4., Mangan den 14., Zink den 21., Kupfer den 25., Kobalt den 34., Bor den 35., Molybdän den 37. und Jod den 68. Platz.
Im Englischen bezeichnet man die Spurenelemente meist als "trace elements" (nicht zu verwechseln mit "tracer elements", das sind Radio-Indikatoren) oder als "minor elements", "micro elements", "auxiliary elements", "rare elements", "inorganic micronutrients" oder kurz als "micronutrients". Das Gegenstück zu den "micronutrients" wären im botanischen Bereich die von den Pflanzen in größerem Umfang aufgenommenen "macronutrients" (zu deutsch: Hauptnährstoffe, Kernnährstoffe, "Makro-Nährstoffe"), nämlich Kalium, Kalzium, Magnesium, Stickstoff, Phosphor und Schwefel. Im Deutschen nennt man die Spurenelemente gelegentlich auch "Mikroelemente", "Mikronährstoffe" oder "Hochleistungselemente"; der letztgenannte Ausdruck zeigt, daß die Spurenelemente schon in sehr geringen Konzentrationen hohe biologische Leistungen vollbringen.