Mikroplastik in marinen Ökosystemen

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Dr. Barbara Scholz-Böttcher
Arbeitsgruppe: Organische Geochemie
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Mikroplastik in marinen Ökosystemen

In den letzten 60 Jahren haben Produktion und Nutzung von Kunststoffen verschiedenster Art stark zugenommen. Dies hat zu einem steilen und kontinuierlichen Anstieg von Plastikmüll geführt, der sich in der Umwelt und final auch in den Meeren ansammelt. Physikalische, chemische und biologische Abbau- und Zerkleinerungsprozesse führen zu einer ständigen Abnahme der Partikelgröße bei gleichzeitigem Anstieg der Teilchenzahl. Partikel, die kleiner als 5 mm sind, werden als Mikroplastik bezeichnet. Hierbei werden technisch genutzte Plastikpartikel, die von vorherein in sehr kleinen Größe produziert als primäres Mikroplastik und solche die durch Fragmentierung entstanden sind als sekundäres Mikroplastik bezeichnet.

Mikroplastik ist inzwischen allgegenwärtig, beständig und reichert sich in zunehmendem Maße in allen Umweltkompartimenten an. Hierbei spielen neben den bereits genannten Mikroplastikpartikeln auch Reifenabrieb und Partikel aus Anstrichen, deren Binder Kunststoffe darstellen, eine maßgebliche weitere Rolle. Die mögliche Abgaben von Additiven, die immer, wenn auch in unterschiedlichen Mengen, Kunststoffen beigefügt werden, an die Umwelt (Leaching) sowie die Wechselwirkungen von Mikroplastik mit Umweltschadstoffen sind weitere relevante Faktoren. Die mit abnehmender Partikelgröße steigende Bioverfügbarkeit von Mikroplastik und assoziierten Schadstoffen birgt potentielle Risiken, die zunehmend in das öffentliche Bewusstsein gelangen. Demgegenüber sind die Auswirkungen dieser Plastikpartikel auf marine und terrestrische Ökosysteme sowie ihre genaue Verteilung noch weitgehend unbekannt und Gegenstand der aktuellen Forschung

In unserer Arbeitsgruppe haben wir eine neue, empfindliche Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Methode (Py-GC/MS) etabliert. Damit lassen sich die allermeisten, typischen Kunststoffarten , die momentan weit mehr als 80 % jährlichen Plastikproduktion ausmachen, identifizieren und zuverlässig quantitativ bestimmen. Hierbei werden die Massekonzentrationen der einzelnen Polymerarten bestimmt. Die Methode ist komplementär zu in der Mikroplastikanalytik verbreiteten spektroskopischen Methoden (z.B. Infrarot- und Raman Spektroskopie), bei denen die Bestimmung der Partikelzahl, -größe und-art im Vordergrund stehen.  Während Massekonzentrationen wichtige Informationen über die Verteilung von MP innerhalb der Umwelt liefern, die einen Vergleich von Daten zwischen verschieden Probenarten auf einer räumlichen und zeitlichen Skala ermöglichen, sind Partikel-bezogene Untersuchungen ökotoxikologisch von hoher Relevanz. Entsprechend wird in zahlreichen Kooperationsprojekten die Erstellung und Interpretation komplementärer Datensätze angestrebt. Mit Hilfe der Py-GC/MS wurden bereits erfolgreich unterschiedlichste Umweltweltkompartimente auf MP untersucht. Hierzu gehören Biota (Fische, Muscheln), Sedimente, Wasser, Luft, Straßenstaub und Meersalze. Ferner wird das Verhalten verschiedener Additive untersucht, die aus dem Plastik ins Wasser gelangen und im Anschluss mit Oberflächen und Organismen wechselwirken.

(Stand: 22.06.2021)