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Neue Forschungsergebnisse helfen dabei, herauszufinden, wie viel Mikroplastik sich regional und global im Wind bewegt
Vom Wind getragen, können Staubpartikel von Orten wie der Sahara auf die andere Seite der Welt schweben, bevor sie sich auf dem Boden niederlassen. Wenn vom Menschen weggeworfene Kunststoffe in der Umwelt in kleine Stücke zerfallen, wandern auch sie durch die Atmosphäre. Jetzt sind Wissenschaftler dem Verständnis, wie sich diese weltumspannenden Mikroplastiken sowohl vor Ort als auch auf Langstreckenflügen bewegen, einen Schritt näher gekommen.
Die Forscher sammelten mehr als ein Jahr lang Mikroplastik aus 11 Nationalparks und Wildnisgebieten im Westen der USA. Sie untersuchten getrennt Partikel, die sich an trockenen Tagen absetzten, und solche, die zusammen mit Regen oder Schnee fielen. Die am Donnerstag in Science veröffentlichten Ergebnisse geben nicht nur Aufschluss darüber, wie sich Mikroplastik bewegt, sondern zeigen auch das Ausmaß des Problems: Mehr als 1.000 Tonnen Mikroplastik fallen, das Gewicht von 120 bis 300 Millionen Plastikwasserflaschen. Schutzgebiete in der westlichen Region des Landes jedes Jahr. Die neuen Erkenntnisse verstärken die Besorgnis der Wissenschaftler über die möglichen Auswirkungen der Verschmutzung durch Mikroplastik auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit. "Wir sollten dieses Material nicht atmen", sagt Steve Allen, ein Mikroplastikforscher an der Universität von Strathclyde in Schottland, der nicht an der neuen Studie beteiligt war. Kunststoffe in der Umwelt "tragen alle Arten von Pestiziden, Schwermetallen und allen anderen Chemikalien, die wir im Laufe der Zeit hergestellt haben", fügt er hinzu. "Sie werden sie direkt in unsere Lunge bringen."
Seit ihrer Entdeckung in den Ozeanen in den 1970er Jahren wurden Mikroplastiken, die so groß wie ein Reiskorn oder kleiner als ein Staubpartikel sein können, fast überall gefunden, wo Forscher gesucht haben: in Städten, Im arktischen Schnee auf abgelegenen Bergen. Ihre Anwesenheit in Gebieten, die von menschlichen Lebensräumen entfernt sind, hat gezeigt, dass sie von den Winden getragen werden. Nur wenige Studien haben diese Möglichkeit jedoch direkt untersucht.
Janice Brahney, Wissenschaftlerin an der Utah State University und Hauptautorin der neuen Studie, wollte zunächst untersuchen, wie Staub Nährstoffe und nicht Plastik enthält. Aber nachdem er durch das Mikroskop geschaut und farbige Perlen und Fasern zwischen den Staubstücken gesehen hatte, konzentrierte er seine Bemühungen erneut. Um Mikroplastikproben zu sammeln, verwendete Brahneys Team ein Paar 13,2-Liter-Eimer mit einem sensorgesteuerten Deckel. Wenn Regen oder Schnee fiel, bedeckte der Deckel den "trockenen" Eimer und ließ das Material in den "nassen" Eimer gelangen. Bei trockenem Wetter deckte der Deckel den nassen Eimer ab und ließ das Material in sein trockenes Gegenstück gelangen.
Zurück im Labor zählten die Forscher die Kunststoffpartikel von Hand unter einem Mikroskop und verwendeten visuelle Hinweise wie lebendige Farben und unnatürliche Texturen, um sie von Staub und organischen Materialien zu unterscheiden. Das Team berechnete unabhängig die Menge an Mikroplastik mithilfe eines Verfahrens namens Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie, bei dem gemessen wurde, wie Proben Infrarotlicht absorbierten und emittierten, um Kunststoff von einem anderen Material zu unterscheiden. Die Partikel und Fasern, die sie einfingen, stammten aus Teppichen, Farben, Kosmetika, Campingausrüstung und vielem mehr. Der größte Beitrag kam jedoch von der Kleidung. Kleidung wirft beim Waschen und Trocknen sowie im Alltag Mikrofasern ab.
Die Wissenschaftler fanden in fast jeder Probe Mikroplastik. Insgesamt waren 4 Prozent der identifizierbaren Staubpartikel plastisch. Brahney und ihre Kollegen "erkannten sofort, wie ernst das war, was wir sahen", sagt sie. "Das war ein Moment voller Ehrfurcht."
Durch die Analyse von Wettermustern und Staubansammlungen in Nationalparks und Wildnisgebieten konnte das Team die Auswirkungen der Verschmutzung durch nahe gelegene Städte beobachten und den „Plastikkreislauf“, der synthetische Materialien rund um den Globus transportiert, besser verstehen Genau wie der "Staubkreislauf" transportiert er Staub. Die Mikroplastik, die während der Stürme zu Boden fiel, war tendenziell größer und kam an, wenn Winde aus besiedelten Gebieten wehten. Diese Beobachtung zeigte, dass die „nassen“ Kunststoffe aus den umliegenden Städten stammen und dass die größeren Kunststoffe näher an ihrem Emissionsort aus der Atmosphäre fallen. Andererseits waren die Mikroplastiken, die unter trockenen Bedingungen fielen, kleiner, aber zahlreicher. Sie entsprachen auch höheren Luftströmungen in der Atmosphäre, was darauf hindeutet, dass diese Kunststoffe lange Strecken zurückgelegt hatten.
Allen zufolge hat die neue Forschung frühere Studien zur Mikroplastik in abgelegenen Gebieten "erheblich erweitert", einschließlich eines Papiers, das er und seine Frau Deonie Allen, ebenfalls an der Universität von Strathclyde, letztes Jahr in Nature Geoscience veröffentlicht haben. "Sie haben gute Arbeit geleistet, vor allem, um herauszufinden, woher es kommt und welche Entfernungen es zurücklegen kann", fügt er hinzu. Deonie Allen, die nicht am Brahney-Projekt beteiligt war, sagt, dass die Trennung von trockener und nasser Mikroplastik einen wichtigen Fortschritt darstellt, um zu verstehen, wie sich die atmosphärischen Bedingungen auf die Flugbahnen dieser Partikel auswirken.
Für Brahney und andere wird sich die zukünftige Forschung darauf konzentrieren, herauszufinden, wie Mikroplastik in die Atmosphäre gelangt. "Wir fangen erst an, die Oberfläche dessen, was sich in der Atmosphäre befindet und wie sie sich bewegt, wirklich zu kratzen", sagt er.
