Schätzungen zufolge könnte die Kunststoffverschmutzung bis 2040 80 Millionen Tonnen pro Jahr erreichen. Plastikpartikel sind inzwischen in praktisch allen Bereichen der Umwelt nachgewiesen worden, z. B. in Gewässern, im Boden und in der Luft. Über Meeresströmungen und Flüsse können die winzigen Plastikteilchen sogar in die Arktis, die Antarktis oder in die Meerestiefen gelangen. Eine neue Übersichtsstudie hat nun gezeigt, dass auch der Wind diese Partikel über große Entfernungen transportieren kann – und zwar viel schneller als das Wasser: In der Atmosphäre können sie innerhalb weniger Tage von ihrem Ursprungsort bis in die entlegensten Winkel der Erde gelangen. In der Fachzeitschrift Nature Reviews Earth and Environment beschreibt ein internationales Forscherteam – darunter Experten des Alfred-Wegener-Instituts, des Institute for Advanced Sustainability Studies in Potsdam und des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel – wie Mikroplastik in die Atmosphäre gelangt und wie es weiter transportiert wird.
Heute werden zwischen 0,013 und 25 Millionen Tonnen Mikro- und Nanokunststoff pro Jahr durch Meeresluft, Schnee, Gischt und Nebel über Tausende von Kilometern transportiert und dabei Länder, Kontinente und Ozeane überquert. Zu dieser Schätzung kam ein internationales Team von 33 Forschern, darunter Experten des Alfred-Wegener-Instituts, des Helmholtz-Zentrums für Polar- und Meeresforschung (AWI), des Institute for Advanced Sustainability Studies in Potsdam (IASS) und des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel.
“Luft ist ein viel dynamischeres Medium als Wasser”, sagt Mitautorin Dr. Melanie Bergmann vom AWI. “Dadurch kann Mikro- und Nanoplastik viel schneller in die entlegensten und noch weitgehend unberührten Regionen unseres Planeten eindringen.” Dort angekommen, könnten die Partikel das Oberflächenklima und die Gesundheit der lokalen Ökosysteme beeinflussen. Wenn sich diese dunkleren Partikel beispielsweise auf Schnee und Eis ablagern, beeinträchtigen sie die Rückkopplung zwischen Eis und Albedo, wodurch deren Fähigkeit, Sonnenlicht zu reflektieren, verringert und das Schmelzen gefördert wird. Ebenso absorbieren dunklere Flecken im Meerwasser mehr Sonnenenergie, was zu einer weiteren Erwärmung des Ozeans führt. Und in der Atmosphäre können Mikroplastikpartikel als Kondensationskerne für Wasserdampf dienen, was Auswirkungen auf die Wolkenbildung und langfristig auf das Klima hat.
Wie gelangen die Plastikteilchen in die Atmosphäre?
Zunächst einmal durch menschliche Aktivitäten. Partikel, die durch Reifen und Bremsen im Straßenverkehr oder durch Abgase aus industriellen Prozessen entstehen, steigen in die Atmosphäre auf und werden dort vom Wind transportiert. Der Übersichtsstudie zufolge gibt es jedoch auch Hinweise darauf, dass ein erheblicher Teil dieser Partikel durch die Meeresumwelt transportiert wird. Erste Analysen deuten darauf hin, dass Mikroplastik aus der Küstenzone auch über erodierten Strandsand in den Ozean gelangt. Durch die Kombination von Gischt, Wind und Wellen bilden sich im Wasser Luftblasen, die Mikroplastik enthalten. Wenn die Blasen zerplatzen, gelangen die Partikel in die Atmosphäre. Der Transport in entlegene und sogar polare Regionen könnte also auf eine Kombination aus atmosphärischem und marinem Transport zurückzuführen sein.
Daher ist es wichtig, die Wechselwirkungen zwischen der Atmosphäre und dem Ozean zu verstehen, um zu bestimmen, welche Partikelgrößen in welchen Mengen transportiert werden. Die Atmosphäre transportiert überwiegend kleine Mikroplastikpartikel und ist damit ein viel schnellerer Transportweg, der zu erheblichen Ablagerungen in einer Vielzahl von Ökosystemen führen kann. Melanie Bergmann erklärt: “Wir müssen Mikro- und Nanoplastik in unsere Messungen der Luftverschmutzung einbeziehen, idealerweise auf internationaler Ebene als Teil globaler Netzwerke.” Zu diesem Zweck begannen die Erstautorin Deonie Allen und Bergmann in einem ersten Schritt, während einer Polarstern-Expedition in die Arktis im vergangenen Jahr Proben von Mikroplastik in der Luft, im Meerwasser und im Eis zu sammeln.
Mit vereinten Kräften den Mikroplastikkreislauf begreifen
Um die Mikroplastikkreisläufe zwischen Ozean und Atmosphäre zu verstehen und zu charakterisieren, sind gemeinsame Anstrengungen erforderlich. Das Forscherteam um die Erstautoren Deonie Allen und Steve Allen von der University of Strathclyde, Glasgow, skizziert in der Studie eine globale Strategie zur Schaffung einer lückenlosen, miteinander vergleichbaren Datenbank über den Fluss von Mikro- und Nanoplastik zwischen Ozean und Atmosphäre. “Es gibt so viele Aspekte der Emissionen, des Transports und der Auswirkungen von Mikroplastik in der Atmosphäre, die wir noch nicht vollständig verstehen”, sagt Mitautor Prof. Tim Butler vom IASS. “Diese Veröffentlichung zeigt die Lücken in unserem Wissen auf – und stellt einen Fahrplan für die Zukunft vor.”
Die Studie wurde von zwei Arbeitsgruppen der Gemeinsamen Expertengruppe für die wissenschaftlichen Aspekte des Meeresumweltschutzes (GESAMP) erstellt. Mitautorin der Studie und GESAMP-Mitglied Prof. Sylvia Sander vom GEOMAR: “Die Studie macht deutlich, dass ein umfassendes Verständnis des Ozeans und der Auswirkungen menschlicher Einflüsse auf ihn nur durch die Vernetzung von Forschern und ihren Daten erreicht werden kann. Die großen Herausforderungen unserer Zeit liegen im globalen Maßstab. Dementsprechend müssen wir Antworten auf drängende Fragen mit einer möglichst umfassenden und internationalen Expertise suchen. Das können wir nur gemeinsam erreichen.” GESAMP ist ein Konglomerat von elf Organisationen, die den Vereinten Nationen angehören. Sein Ziel ist es, zu einem multidisziplinären, wissenschaftlich fundierten Verständnis der Meeresumwelt zu gelangen. Bislang hat das Netzwerk bereits mit mehr als 500 Experten aus Ländern rund um den Globus an einer Reihe von Fragen zusammengearbeitet.
Mikro- und Nanoplastik in der Luft ist auch für die menschliche Gesundheit von Bedeutung. In einer kürzlich veröffentlichten britischen Studie wurde Mikroplastik in der Lunge von 11 von 13 lebenden Menschen nachgewiesen. “Dies ist ein weiterer Grund, warum wir Plastik in Überwachungsprogramme für die Luftqualität integrieren müssen”, betont Bergmann. Um die Umweltverschmutzung durch Plastik zu verringern, müsste auch die Produktion von neuem Plastik auf der Grundlage eines internationalen Abkommens sukzessive reduziert werden, wie Bergmann und andere Experten kürzlich in einem Brief an die Zeitschrift Science forderten.
Datum: Mai 10, 2022
Quelle: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
Journal Reference:
- Deonie Allen, Steve Allen, Sajjad Abbasi, Alex Baker, Melanie Bergmann, Janice Brahney, Tim Butler, Robert A. Duce, Sabine Eckhardt, Nikolaos Evangeliou, Tim Jickells, Maria Kanakidou, Peter Kershaw, Paolo Laj, Joseph Levermore, Daoji Li, Peter Liss, Kai Liu, Natalie Mahowald, Pere Masque, Dušan Materić, Andrew G. Mayes, Paul McGinnity, Iolanda Osvath, Kimberly A. Prather, Joseph M. Prospero, Laura E. Revell, Sylvia G. Sander, Won Joon Shim, Jonathan Slade, Ariel Stein, Oksana Tarasova, Stephanie Wright. Microplastics and nanoplastics in the marine-atmosphere environment. Nature Reviews Earth & Environment, 2022; DOI: 10.1038/s43017-022-00292-x