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Mikroplastik: Neuartiges Verfahren zur Probenahme

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Autor: Isabell Hochstrat

Mikroplastik: Neuartiges Verfahren zur Probenahme
Quelle: Adobe Stock

Mit einem neuartigen Verfahren, Mikroplastikpartikel aus Gewässerproben zu entnehmen und diese zu bestimmen, haben Forschende des Helmholtz-Zentrums Hereon Proben aus dem tropischen indischen Ozean untersucht. Ihre Ergebnisse zeigen eine signifikante Belastung mit Mikroplastik. Die Studie ist nun in der Fachzeitschrift Environmental Pollution erschienen.

Weniger Aufwand, höhere Genauigkeit

Dank der Filtrationseinheit ist die Messung der Mikroplastikpartikel exakter geworden. Foto: Hereon/ Fadi El Gareb

Mikroplastikpartikel, also Kunststoffpartikel mit einem Durchmesser zwischen einem Mikrometer und fünf Millimetern, stellen ein globales Problem für Mensch und Umwelt dar. Das Hereon-Institut für Umweltchemie des Küstenraumes erforscht das Vorkommen, die exakte Größe und die chemische Zusammensetzung von Mikroplastik in der Umwelt sowie die Wechselwirkungen zwischen Mikroplastik und anderen bereits in der Umwelt vorhandenen Schadstoffen. Die Mikroplastikpartikel korrekt zu bestimmen, ist wegen der hohen Fehleranfälligkeit und des Zeitaufwands bisheriger Verfahren eine enorme Herausforderung.  Die nun stark verbesserte Analyse dieser Partikel erfolgte mit einem neuartigen Verfahren, dem Laser Direct Infrared (LDIR) Chemical Imaging. Es wurde mit einem neuen Probenvorbereitungsprotokoll kombiniert, das mit weniger Arbeitsschritten durch chemische und enzymatische Reaktionen störende Bestandteile der Probe auflöst und in der von Dr. Daniel Pröfrock geleiteten Hereron-Abteilung Anorganische Umweltchemie für die Mikroplastikuntersuchung weiter optimiert wurde. Die chemische Charakterisierung der Mikroplastikpartikel geschieht hierbei anhand ihrer Absorption von infrarotem Licht.

Dr. Lars Hildebrandt, einer der beiden Erstautoren, erklärt: „Das Gerät, das einen sogenannten Quantenkaskadenlaser nutzt, stellte im Rahmen dieser Studie seine Vorzüge bei der Analyse von Mikroplastikpartikeln in Umweltproben unter Beweis. Es ist schnell und automatisierbar, was für ein zukünftiges Standardverfahren wichtig ist.“

Unerwartet hohe Belastung

Im Untersuchungsgebiet wurden in oberflächennahen Wasserschichten des Indischen Ozeans im Durchschnitt 50 Mikroplastikpartikel und -fasern pro Kubikmeter Wasser gefunden, was für den offenen Ozean unerwartet hoch ist. Die am häufigsten vorkommenden Kunststofftypen waren Lackpartikel (49 Prozent), die vermutlich aus dem Abrieb von Schiffsanstrichen stammen, gefolgt von Polyethylenterephthalat (PET) mit einem Anteil von 25 Prozent. PET wird unter anderem in synthetischer Kleidung als Polyester-Mikrofasern und für die Produktion von Getränkeflaschen verwendet. Es gelangt potentiell durch das Waschen von Kleidung in die Umwelt. Mikroplastikpartikel können ebenfalls bei der Zerkleinerung von PET-Flaschen entstehen, zum Beispiel durch mechanische Beanspruchung oder Sonnenstrahlung. In den letzten Jahren hat die Mikroplastikbelastung in der Umwelt kontinuierlich zugenommen. Es wurde mittlerweile in zahlreichen bzw. nahezu allen untersuchten Lebewesen nachgewiesen.

Hotspot für Verschmutzung: Indischer Ozean

Laut Fadi El Gareb, Co-Erstautor der Studie, zeigen die Ergebnisse, dass viele Mikroplastikpartikel wie Polypropylen, Polystyrol und Polyethylen auf ihrem Weg von Quellen an Land in den offenen Ozean zerkleinert wurden, wodurch sie noch leichter durch Lebewesen mit der Nahrung aufgenommen werden können. Durch die Sunda-Straße, eine Meerenge zwischen Sumatra und Java, gelange möglicherweise ein Großteil der gefundenen Plastikabfälle in den Indischen Ozean und mache diesen zu einem Hotspot in Bezug auf die Mikroplastikbelastung. Ein erheblicher Teil der weltweiten Plastikabfälle landet als Exportgut in angrenzenden Ländern des Indischen Ozeans. Aufgrund eines wenig wirksamen Abfallmanagements werden aus China und dem Indonesischen Archipel jährlich insgesamt fünf Millionen Tonnen Plastikmüll in die marine Umwelt eingetragen (modellbasierte Schätzung aus dem Jahre 2017).

Blick in die Zukunft

In weiteren Untersuchungen möchten die Autoren der Studie nun auch Mikroplastikkonzentrationen anderer Ozeane mit der neuen Analysemethode untersuchen. Der Hereon-Forscher Dr. Tristan Zimmermann, der im Rahmen einer anderen Studie bereits Teile des Nordatlantiks beprobte, sagt: „Wir werden noch in diesem August während einer Ausfahrt mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN arktische Gewässer vor der Ostküste Grönlands beproben. Hier ist die Datengrundlage bezüglich Mikroplastikpartikeln noch sehr unzureichend.“ Die Forschenden wollen die Frage klären: Ist die Belastung durch Mikroplastik auch in abgelegenen Regionen bereits messbar und damit möglicherweise stärker als gedacht?

Weiterführende Informationen:

www.hereon.de

 

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