Forschende unter Führung des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1357 Mikroplastik der Universität Bayreuth haben in einer neuen Studie eine gängige wissenschaftliche Annahme widerlegt: Sie haben herausgefunden, dass nicht alle Mikroplastikpartikel unabhängig von ihrer Form ähnliche Transporteigenschaften aufweisen. Stattdessen verhält sich Mikroplastik je nach Form der Fragmente und Fasern unterschiedlich in Gewässern. Mit dieser Erkenntnis verändert sich die Einschätzung, wie stark Lebewesen Mikroplastik ausgesetzt sind und welche auschlaggebend für eine Risikobewertung der Umweltbelastung mit Mikroplastik ist.
Mikroplastik in der Fließrinne
Die Bayreuther Forschenden haben das unterschiedliche Verhalten von in der Natur häufig vorkommenden Mikroplastikfragmenten und -fasern im Vergleich zu kugelförmigen Mikroplastikteilchen untersucht. Diese Kügelchen werden üblicherweise in wissenschaftlichen Studien zu Mikroplastik verwendet. Hierfür hat das Team um Erstautor Marco La Capra, Doktorand am Lehrstuhl für Hydrologie der Universität Bayreuth und Mitglied des SFB Mikroplastik, in einem kontrollierten Laborumfeld natürliche Flussbedingungen mithilfe einer sogenannten Fließrinne nachgebaut. In einem transparenten Kanal mit naturgetreuem Sediment leiteten die Forschenden über ein Pumpsystem kontinuierlich Wasser durch die Fließrinne. So lässt sich die Strömungsstärke exakt einstellen.
„Im Versuchsaufbau haben wir verschiedenförmiges Mikroplastik in variierenden Fließgeschwindigkeiten und mit verschiedenen Sedimentbett-Zusammensetzungen untersucht. Damit konnten wir ein breites Spektrum fluvialer Lebensräume nachahmen: von reißenden Gebirgsbächen bis zu Tieflandflüssen. So konnten wir mit unseren Messinstrumenten die komplexen Zusammenhänge von hydrodynamischen Kräften, Partikelauftrieb und Turbulenzen erfassen“, sagt La Capra.
Auf die Form kommt es an
„Die Studie zeigt eindeutig, dass sich Fasern – die einen erheblichen Anteil des in aquatischen Umgebungen vorkommenden Mikroplastiks ausmachen – in ihrem Verhalten von anderen Partikelformen unterscheiden, ein Aspekt, den wir erst beginnen zu verstehen“, so Dr. Sven Frei von der Wageningen University & Research in den Niederlanden und assoziierter Wissenschaftler am Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BAYCEER) der Universität Bayreuth.
Die Studienergebnisse zeigen: Je nach Oberflächenbeschaffenheit der Partikel ändert sich auch ihr Verhalten in und am Sediment. So lagern sich kugelförmige Partikel so gut wie gar nicht in und am Sediment ab. Sie werden durch den Wasserstrom direkt weitertransportiert. Fragmente dringen dagegen ins Sediment ein – und je nach Art des Sediments tiefer oder sie werden schneller wieder ausgespült. Fasern hingegen lagern sich am Sediment an. Sie können sich dort bis zu gewissen Strömungsstärken verankern. Das bedeutet, dass beispielsweise bei Hochwasser-Ereignissen eine deutlich erhöhte Mikroplastikfreisetzung aus dem Sediment stattfinden kann. Deshalb müssen die Belastungsprognosen für die Umwelt erneut auf den Prüfstand, als bisher durch die Laborstudien angenommen.
Fazit: Mikroplastik differenziert betrachten
„Durch die Ergebnisse der Studie zeigt sich, dass Mikroplastik nicht als homogene Stoffgruppe betrachtet werden kann, sondern durch ihre extrem vielseitigen Eigenschaften und Beschaffenheiten immer im Einzelfall untersucht werden muss, was die Komplexität der Forschung und die noch vielen offenen, aber dringenden Fragen, gerade in Hinsicht auf Gefahren für Mensch, Natur und Umwelt verdeutlicht“ stellt Prof. Dr. Laforsch, Inhaber des Lehrstuhls Tierökologie der Universität Bayreuth und Sprecher des SFB Mikroplastik, klar.
Originalpublikation:
Marco La Capra, Daniel Wagner, Seema Agarwal, Jan H. Fleckenstein & Sven Frei. Mobility and retention of microplastic fibers and irregular plastic fragments in fluvial systems: an experimental flume study. Microplastics and Nanoplastics, Springer Nature (2025)
