AWI-Forscher messen Rekordkonzentration von Mikroplastik im arktischen Meereis

Forschende des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum fĂŒr Polar- und Meeresforschung (AWI), haben im arktischen Meereis so viel Mikroplastik wie nie zuvor gefunden. Die meisten Partikel waren jedoch mikroskopisch klein. Die Eisproben aus fĂŒnf verschiedenen Regionen des Arktischen Ozeans enthielten zum Teil mehr als 12.000 Mikroplastik-Teilchen pro Liter Meereis. Die Plastik-Überreste waren zudem so charakteristisch im Eis verteilt, dass die Wissenschaftler ihre Spuren zurĂŒckverfolgen konnten. Diese reichen zum einen bis zum MĂŒllstrudel im Pazifischen Ozean. Zum anderen verweist der hohe Anteil von Lack- und Nylonpartikeln auf den zunehmenden Schiffsverkehr und Fischfang im Arktischen Ozean. Die neue Studie erscheint nun im Fachmagazin Nature Communications.

© AWI - Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum fĂŒr Polar- und Meeresforschung


„Wir haben bei unserer Untersuchung festgestellt, dass mehr als die HĂ€lfte der im Eis eingeschlossenen Mikroplastik-Teilchen kleiner als ein Zwanzigstel Millimeter waren und damit problemlos von arktischen Kleinstlebewesen wie Wimperntierchen, aber auch Ruderfußkrebsen gefressen werden können“, sagt AWI-Biologin und Erstautorin Dr. Ilka Peeken. Diese Beobachtung sei wirklich beunruhigend, denn „bislang kann niemand abschließend sagen, inwieweit diese winzigen Kunststoffteilchen den Meeresbewohnern Schaden zufĂŒgen oder am Ende sogar Menschen gefĂ€hrden“, so die Wissenschaftlerin.
Die untersuchten Eisproben hatte das AWI-Wissenschaftlerteam im Zuge dreier Arktis-Expeditionen des Forschungseisbrechers Polarstern im FrĂŒhling 2014 und im Sommer 2015 genommen. Sie stammen aus fĂŒnf Regionen entlang der Transpolardrift und der Framstraße, auf der das Meereis aus der zentralen Arktis in den Nordatlantik schwimmt.

Infrarot-Spektrometer entlarvt hohe Belastung mit Kleinstpartikeln
Als Mikroplastik werden Plastikpartikel, -fasern, -pellets und andere Kunststofffragmente bezeichnet, die in LĂ€nge, Breite oder Durchmesser im Bereich von wenigen Mikrometern – der tausendste Teil eines Millimeter - bis unter fĂŒnf Millimeter liegen. Eine nennenswerte Menge Mikroplastik wird direkt im Meer durch den langsamen Zerfall grĂ¶ĂŸerer PlastikstĂŒcke freigesetzt. Mikroplastik kann aber auch an Land entstehen – zum Beispiel beim Waschen von synthetischen Textilien oder durch Abrieb von Autoreifen, der zunĂ€chst als Staub in der Luft schwebt und dann mit dem Wind oder ĂŒber AbflĂŒsse ins Meer gelangt.
Um die genaue Menge und Verteilung des im Eis enthaltenen Mikroplastiks zu ermitteln, analysierten die AWI-Forscher die Eiskerne erstmals Schicht fĂŒr Schicht mit einem Fourier-Transform-Infrarot-Spektrometer (FTIR). Dieses GerĂ€t beleuchtet Mikropartikel mit Infrarotlicht und analysiert die von ihnen reflektierte Strahlung nach einer speziellen mathematischen Methode. Je nach Inhaltsstoffen absorbieren und reflektieren die Teilchen unterschiedliche WellenlĂ€ngen, sodass jede Substanz anhand ihres optischen Fingerabdruckes bestimmt werden kann.

 
„Auf diese Weise haben wir auch Kunststoffpartikel entdeckt, die winzige 11 Mikrometer klein sind. Das entspricht in etwa dem Sechstel-Durchmessers eines menschlichen Haares und war zudem der entscheidende Grund, warum wir mit ĂŒber 12.000 Teilchen pro Liter Meereis zwei- bis dreimal so hohe Kunststoffkonzentrationen nachweisen konnten als dies in einer frĂŒheren Untersuchung der Fall gewesen ist“, sagt Gunnar Gerdts, in dessen Labor die Messungen durchgefĂŒhrt wurden. Überraschenderweise konnten die Wissenschaftler nĂ€mlich 67 Prozent der im Eis detektierten Kunststoffteilchen der kleinsten GrĂ¶ĂŸen-Kategorie „50 Mikrometer und darunter“ zuordnen.

Eisdrift und chemischer Fingerabdruck geben Hinweise auf die Ursprungsregion der Verschmutzung
Die Partikeldichte und Zusammensetzung variierte jedoch deutlich von Probe zu Probe. Gleichzeitig stellten die Wissenschaftler fest, dass die Plastikteilchen nicht gleichmĂ€ĂŸig verteilt im Eis eingelagert waren. „Wir haben die Wanderung der beprobten Eisschollen zurĂŒckverfolgt und können jetzt belegen, dass sowohl die Ursprungsregion, in der das Meereis gebildet wird, als auch die Wassermassen, in denen die Schollen durch die Arktis treiben und weiterwachsen, einen gravierenden Einfluss auf die Zusammensetzung und Schichtung der eingeschlossenen Plastikpartikel haben“, sagt Ilka Peeken.

 
So fand das Forscherteam unter anderem heraus, dass Eisschollen, die in den pazifischen Wassermassen des Kanadischen Beckens getrieben sind, besonders viele Polyethylen-Partikel enthalten. Polyethylen wird vor allem fĂŒr Verpackungen verwendet. „Wir nehmen deshalb an, dass diese BruchstĂŒcke Überreste des sogenannten Nordpazifischen MĂŒllstrudels darstellen und mit dem pazifischen Einstrom durch die Beringstraße in den Arktischen Ozean gelangt sind“, schreibt das Autorenteam.

 
Im Gegensatz dazu entdeckten die Forscher im Eis aus den flachen sibirischen Randmeeren vor allem Lackpartikel von Schiffsanstrichen sowie Nylonreste von Fischernetzen. „Diese Funde belegen, dass sowohl der zunehmende Schiffsverkehr als auch der Fischfang in der Arktis deutliche Spuren hinterlassen. Die hohen Mikroplastik-Konzentrationen im Meereis sind nicht mehr nur auf Quellen außerhalb des Arktischen Ozeans zurĂŒckzufĂŒhren. Sie deuten auf lokale Verschmutzungen in der Arktis hin“, sagt Ilka Peeken.


Insgesamt fanden die Wissenschaftler 17 verschiedene Kunststofftypen im Meereis, darunter Verpackungsmaterialien wie Polyethylen und Polypropylen, aber auch Lacke, Nylon, Polyester und Cellulose Azetat. Letzteres wird vor allem bei der Herstellung von Zigarettenfiltern verwendet. Zusammen machten diese sechs Stoffe rund die HĂ€lfte aller nachgewiesenen Mikroplastikpartikel aus.

 
„Das Meereis bindet all diese Kunststoffreste fĂŒr zwei bis maximal elf Jahre – so lange dauert es nĂ€mlich bis Eisschollen aus den sibirischen Randmeeren oder der nordamerikanischen Arktis die Framstraße erreichen und dort schmelzen“, so Ilka Peeken. Im Umkehrschluss bedeute dies allerdings auch, dass das Meereis große Mengen Mikroplastik in die Meeresregion vor der NordostkĂŒste Grönlands transportiere.

 
Ob die dort freigesetzten Kunststoffteilchen dann in der Arktis verbleiben oder weiter Richtung SĂŒden transportiert werden, wissen die Wissenschaftler noch nicht. Wahrscheinlich ist sogar, dass die MĂŒllreste relativ schnell in die Tiefe sinken. „Freischwimmende Mikroplastik-Partikel werden hĂ€ufig von Bakterien und Algen besiedelt und infolgedessen immer schwerer. Manchmal verklumpen sie mit Algen und rieseln dadurch deutlich schneller in Richtung Meeresboden“, sagt AWI-Biologin und Co-Autorin Dr. Melanie Bergmann.
FĂŒr diese These sprechen Beobachtungen der AWI-Forscher im Framstraßen-Tiefseeobservatorium HAUSGARTEN. „Dort haben wir erst vor kurzem Mikroplastik-Konzentrationen von bis zu 6500 Kunststoffteilchen pro Kilogramm Tiefseeboden gemessen. Das sind ausgesprochen hohe Werte“, so Melanie Bergmann.


Originalpublikation

Ilka Peeken, Sebastian Primpke , Birte Beyer, Julia Guetermann, Christian Katlein, Thomas Krumpen, Melanie Bergmann, Laura Hehemann, Gunnar Gerdts: Arctic sea ice is an important temporal sink and means of transport for microplastic, Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-03825-5


Das Institut

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in den Polarregionen und Ozeanen der mittleren und hohen Breiten. Als eines von 18 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft koordiniert es Deutschlands Polarforschung und stellt Schiffe wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen fĂŒr die internationale Wissenschaft zur VerfĂŒgung.



Copyright: © ASK-EU (24.04.2018)
 
Name:

Passwort:

 Angemeldet bleiben

Passwort vergessen?