Mikroplastik - Microplastics

Mikroplastik in Sedimenten von vier Flüssen in Deutschland. Beachten Sie die verschiedenen Formen, die durch weiße Pfeilspitzen angezeigt werden. (Die weißen Balken stellen 1 mm für die Skalierung dar.)

Mikroplastik sind laut der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und der European Chemicals Agency Fragmente jeder Art von Kunststoff mit einer Länge von weniger als 5 mm . Sie verursachen Umweltverschmutzung, indem sie aus einer Vielzahl von Quellen in natürliche Ökosysteme eindringen , darunter Kosmetika , Kleidung und industrielle Prozesse.

Derzeit werden zwei Klassifizierungen von Mikroplastik anerkannt. Primäres Mikroplastik umfasst alle Kunststofffragmente oder -partikel, die bereits 5,0 mm oder weniger groß sind, bevor sie in die Umwelt gelangen. Dazu gehören Mikrofasern aus Kleidung, Mikroperlen und Plastikpellets (auch als Nurdles bekannt). Sekundäres Mikroplastik entsteht durch den Abbau (Zerfall) größerer Kunststoffprodukte durch natürliche Verwitterungsprozesse nach dem Eintrag in die Umwelt. Zu diesen Quellen für sekundäres Mikroplastik gehören Wasser- und Limonadenflaschen, Fischernetze, Plastiktüten, Mikrowellenbehälter, Teebeutel und Reifenabnutzung. Es ist bekannt, dass beide Arten in der Umwelt in hohem Maße persistieren, insbesondere in aquatischen und marinen Ökosystemen , wo sie Wasserverschmutzung verursachen . 35 % des gesamten Mikroplastiks der Ozeane stammen aus Textilien/Kleidung, hauptsächlich aufgrund der Erosion von Kleidung auf Polyester-, Acryl- oder Nylonbasis, oft während des Waschvorgangs. Mikroplastik reichert sich aber auch in der Luft und in terrestrischen Ökosystemen an . Der Begriff Makroplastik wird verwendet, um Mikroplastik von größeren Plastikabfällen wie Plastikflaschen zu unterscheiden.

Da Kunststoffe langsam abgebaut werden (oft über Hunderte bis Tausende von Jahren), hat Mikroplastik eine hohe Wahrscheinlichkeit der Aufnahme, Aufnahme in und Anreicherung in den Körpern und Geweben vieler Organismen. Die giftigen Chemikalien , die sowohl aus dem Meer und Abfluss kommen können auch Biomagnifikation die Nahrungskette. In terrestrischen Ökosystemen reduziert Mikroplastik nachweislich die Lebensfähigkeit von Bodenökosystemen und reduziert das Gewicht von Regenwürmern. Der Kreislauf und die Bewegung von Mikroplastik in der Umwelt sind nicht vollständig bekannt, aber derzeit wird geforscht, um das Phänomen zu untersuchen. Meeressedimentuntersuchungen in tiefen Schichten in China (2020) zeigen das Vorhandensein von Kunststoffen in Ablagerungsschichten, die weit älter sind als die Erfindung von Kunststoffen, was zu einer vermuteten Unterschätzung von Mikroplastik bei Meeresuntersuchungen an Oberflächenproben führt.

Einstufung

Mikroplastikproben
Mikroplastikfasern in der Meeresumwelt identifiziert
Photodegradierte Plastiktüte neben Wanderweg in ca. 2.000 Stück von 1 bis 25 mm Größe nach dreimonatiger Exposition im Freien.

Der Begriff „Mikroplastik“ wurde 2004 von Professor Richard Thompson , einem Meeresbiologen an der University of Plymouth im Vereinigten Königreich, eingeführt.

Mikroplastik ist heute in unserer Welt weit verbreitet. Im Jahr 2014 wurde geschätzt, dass sich in den Weltmeeren zwischen 15 und 51 Billionen einzelne Mikroplastikstücke befinden, die zwischen 93.000 und 236.000 Tonnen wiegen.

Primäres Mikroplastik

Mikrokügelchen auf Polyethylenbasis in Zahnpasta
a) Kunstrasen-Fußballplatz mit Bodenreifengummi (GTR) zur Dämpfung. b) Mikroplastik aus dem gleichen Feld, vom Regen weggespült und in der Natur in der Nähe eines Baches gefunden.

Primäres Mikroplastik sind kleine Plastikstücke, die gezielt hergestellt werden. Sie werden in der Regel in dem Gesicht verwenden Reiniger und Kosmetika oder in Luftstrahltechnik. In einigen Fällen wurde über ihre Verwendung in der Medizin als Überträger von Arzneimitteln berichtet. Mikroplastik-"Wäscher", die in Peeling- Handreinigern und Gesichtspeelings verwendet werden, haben traditionell verwendete natürliche Inhaltsstoffe wie gemahlene Mandeln , Haferflocken und Bimsstein ersetzt . Primäres Mikroplastik wurde auch für den Einsatz in der Luftstrahltechnologie hergestellt. Dieser Prozess beinhaltet das Strahlen von Acryl- , Melamin- oder Polyester- Mikroplastikwäschern an Maschinen, Motoren und Bootsrümpfen, um Rost und Farbe zu entfernen. Da diese Wäscher wiederholt verwendet werden, bis sie an Größe verlieren und ihre Schneidkraft verloren geht, werden sie oft mit Schwermetallen wie Cadmium , Chrom und Blei verunreinigt . Obwohl sich viele Unternehmen dazu verpflichtet haben, die Produktion von Mikrokügelchen zu reduzieren, gibt es immer noch viele Mikrokügelchen aus Biokunststoff, die auch einen langen Abbaulebenszyklus ähnlich normalem Kunststoff aufweisen.

Sekundäres Mikroplastik

Sekundärplastik sind kleine Plastikstücke, die aus der Zersetzung größerer Plastikabfälle sowohl auf See als auch an Land entstehen. Im Laufe der Zeit kann ein Höhepunkt des physikalischen, biologischen und chemischen Photoabbaus, einschließlich des durch Sonnenlichteinwirkung verursachten Photoabbaus, die strukturelle Integrität von Kunststoffabfällen auf eine Größe reduzieren, die mit bloßem Auge nicht mehr erkennbar ist. Dieser Vorgang, bei dem große Kunststoffmaterialien in viel kleinere Stücke zerlegt werden, wird als Fragmentierung bezeichnet. Es wird angenommen , dass Mikroplastik könnte noch kleiner in der Größe sein , verschlechtern, obwohl das kleinste Mikroplastik angeblich in den Ozeanen der gegenwärtig erfaßt wird , 1,6 Mikrometer (6,3 x 10 -5 Zoll) im Durchmesser. Die Prävalenz von Mikroplastik mit ungleichmäßigen Formen deutet darauf hin, dass die Fragmentierung eine Hauptquelle ist.

Andere Quellen: als Nebenprodukt/Staubemission bei Verschleiß

Es gibt unzählige Quellen für primäres und sekundäres Mikroplastik. Durch das Waschen von synthetischer Kleidung gelangen Mikroplastikfasern in die Umwelt . Reifen, die teilweise aus synthetischem Styrol-Butadien- Kautschuk bestehen, erodieren bei der Verwendung zu winzigen Plastik- und Gummipartikeln. Darüber hinaus gelangen 2,0-5,0 mm große Kunststoffpellets, die zur Herstellung anderer Kunststoffprodukte verwendet werden, aufgrund von Verschüttungen und anderen Unfällen häufig in Ökosysteme . Ein Anfang 2015 veröffentlichter Überprüfungsbericht der norwegischen Umweltbehörde über Mikroplastik besagt, dass es von Vorteil wäre, diese Quellen als primär zu klassifizieren, solange Mikroplastik aus diesen Quellen der menschlichen Gesellschaft am "Start of the Pipe" hinzugefügt wird und ihre Emissionen von Natur aus sind ein Ergebnis der menschlichen Material- und Produktnutzung und nicht der sekundären Defragmentierung in der Natur.

Nanoplastik

Nanokunststoffe sind je nach verwendeter Definition kleiner als 1 µm (also 1000 nm) oder kleiner als 100 nm groß. Spekulationen über Nanoplastik in der Umwelt reichen von einem temporären Nebenprodukt bei der Fragmentierung von Mikroplastik bis hin zu einer unsichtbaren Umweltbedrohung bei potenziell hohen und kontinuierlich steigenden Konzentrationen. Das Vorkommen von Nanoplastik im subtropischen Wirbel des Nordatlantiks wurde bestätigt und die jüngsten Entwicklungen in der Raman-Spektroskopie in Verbindung mit optischen Pinzetten (Raman-Pinzetten) sowie Nano-Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (Nano- FTIR ) oder Atomkraft-Infrarot ( AFM-IR .) ) sind in naher Zukunft vielversprechende Antworten bezüglich der Menge an Nanoplastik in der Umwelt.

Nanoplastik gilt als Gefahr für die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Aufgrund ihrer geringen Größe können Nanokunststoffe Zellmembranen durchdringen und die Funktion von Zellen beeinträchtigen. Nanokunststoffe sind lipophil und Modelle zeigen, dass Polyethylen-Nanokunststoffe in den hydrophoben Kern von Lipiddoppelschichten eingebaut werden können. Es wurde auch gezeigt, dass Nanoplastik die Epithelmembran von Fischen durchdringt, die sich in verschiedenen Organen ansammelt, einschließlich der Gallenblase, der Bauchspeicheldrüse und des Gehirns. Über gesundheitsschädliche Wirkungen von Nanoplastik auf Organismen einschließlich des Menschen ist wenig bekannt. Bei Zebrafischen können Polystyrol- Nanokunststoffe einen Stressreaktionsweg induzieren, der den Glukose- und Cortisolspiegel verändert, was möglicherweise mit Verhaltensänderungen in Stressphasen verbunden ist. Bei Daphnien kann Polystyrol-Nanoplastik von der Süßwasser-Cladoceran Daphnia pulex aufgenommen werden und deren Wachstum und Reproduktion beeinflussen sowie Stressabwehr induzieren, einschließlich der ROS-Produktion und des MAPK-HIF-1/NF-κB-vermittelten Antioxidanssystems.

Quellen

Die meisten Mikroplastikverschmutzung stammt aus Textilien, Reifen und Stadtstaub, der seit mehr als 80% aller Mikroplastikkrankheitserreger in der Umwelt berücksichtigen. Die Existenz von Mikroplastik in der Umwelt wird oft durch aquatische Studien nachgewiesen. Dazu gehören die Entnahme von Planktonproben , die Analyse von sandigen und schlammigen Sedimenten , die Beobachtung des Verzehrs von Wirbeltieren und Wirbellosen und die Bewertung chemischer Schadstoffinteraktionen . Durch solche Methoden wurde gezeigt, dass Mikroplastik aus mehreren Quellen in der Umwelt vorhanden ist.

Laut einem IUCN- Bericht aus dem Jahr 2017 könnte Mikroplastik bis zu 30 % der Verschmutzung der Weltmeere durch den Great Pacific Garbage Patch beitragen und in vielen Industrieländern eine größere Quelle der Meeresverschmutzung durch Plastik sein als die sichtbaren größeren Teile des Meeresmülls .

Kläranlagen

Kläranlagen , auch Kläranlagen genannt, entfernen mit Hilfe verschiedener physikalischer, chemischer und biologischer Verfahren Schadstoffe aus Abwässern, vor allem aus Haushaltsabwässern. Die meisten Anlagen in den Industrieländern haben sowohl eine Primär- als auch eine Sekundärbehandlungsstufe . In der primären Stufe der Behandlung, sind physikalische Verfahren eingesetzt Öle zu entfernen, Sand und andere große Feststoffe unter Verwendung von herkömmlichen Filtern, Klärbecken und Absetzbecken. Die Sekundärbehandlung verwendet biologische Prozesse, an denen Bakterien und Protozoen beteiligt sind , um organisches Material abzubauen. Gängige Sekundärtechnologien sind Belebtschlammsysteme , Rieselfilter und konstruierte Feuchtgebiete . Die optionale Tertiärbehandlungsstufe kann Verfahren zur Nährstoffentfernung ( Stickstoff und Phosphor ) und Desinfektion umfassen .

Mikroplastik wurde sowohl in der Erst- als auch in der Nachbehandlungsstufe der Pflanzen nachgewiesen. Eine bahnbrechende Studie aus dem Jahr 1998 legte nahe, dass Mikroplastikfasern ein dauerhafter Indikator für Klärschlämme und Kläranlagenausfälle sein würden. Eine Studie schätzt, dass etwa ein Partikel pro Liter Mikroplastik wieder in die Umwelt abgegeben wird, mit einer Entfernungseffizienz von etwa 99,9 %. Eine Studie aus dem Jahr 2016 zeigte, dass das meiste Mikroplastik tatsächlich während der Vorbehandlungsstufe entfernt wird, in der Feststoffabschöpfung und Schlammablagerung verwendet werden. Wenn diese Aufbereitungsanlagen ordnungsgemäß funktionieren, ist der Beitrag von Mikroplastik aus Kläranlagen in die Ozeane und Oberflächengewässer nicht unverhältnismäßig groß.

Klärschlamm wird in einigen Ländern als Bodendünger verwendet, wodurch die im Schlamm enthaltenen Kunststoffe dem Wetter, Sonnenlicht und anderen biologischen Faktoren ausgesetzt werden, was zu einer Fragmentierung führt. Das führt dazu, dass Mikroplastik aus diesen Biofeststoffen oft in Regenabflüssen und schließlich in Gewässern landet. Darüber hinaus zeigen einige Studien, dass Mikroplastik in einigen Kläranlagen Filtrationsprozesse passiert. Laut einer Studie aus Großbritannien enthielten Proben aus Klärschlammdeponien an den Küsten von sechs Kontinenten durchschnittlich ein Mikroplastikpartikel pro Liter. Eine signifikante Menge dieser Partikel stammte aus Kleidungsfasern aus dem Abwasser von Waschmaschinen.

Pkw- und Lkw-Reifen

Der Reifenverschleiß trägt maßgeblich zum Abfluss von (Mikro-)Kunststoff in die Umwelt bei. Schätzungen der Emissionen von Mikroplastik in die Umwelt in Dänemark liegen zwischen 5.500 und 14.000 Tonnen (6.100 und 15.400 Tonnen) pro Jahr. Sekundäres Mikroplastik (zB aus Auto- und Lkw-Reifen oder Schuhen) ist um zwei Größenordnungen wichtiger als primäres Mikroplastik. Die Bildung von Mikroplastik durch den Abbau größerer Kunststoffe in der Umwelt wird in der Studie nicht berücksichtigt.

Die geschätzten Pro-Kopf-Emissionen reichen von 0,23 bis 4,7 kg/Jahr, mit einem globalen Durchschnitt von 0,81 kg/Jahr. Die Emissionen von Autoreifen (100%) sind wesentlich höher als die anderer Mikroplastikquellen, z. B. Flugzeugreifen (2%), Kunstrasen (12–50%), Bremsverschleiß (8%), Fahrbahnmarkierungen (5 %). Emissionen und Pfade hängen von lokalen Faktoren wie Straßentyp oder Abwassersystem ab. Der relative Anteil des Reifenverschleißes an der weltweiten Gesamtmenge an Plastik, die in unseren Ozeanen landet, wird auf 5–10 % geschätzt. Schätzungen zufolge bestehen 3–7% der Feinstaubpartikel (PM 2,5 ) in der Luft aus Reifenverschleiß, was darauf hindeutet, dass sie zur globalen Gesundheitsbelastung durch Luftverschmutzung beitragen können, die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) prognostiziert wurde. auf 3 Millionen Todesfälle im Jahr 2012. Die Verschmutzung durch Reifenverschleiß gelangt auch in die Nahrungskette, aber es sind weitere Forschungen erforderlich, um die Risiken für die menschliche Gesundheit zu bewerten.

Kosmetikindustrie

Einige Unternehmen haben natürliche Peeling- Inhaltsstoffe durch Mikroplastik ersetzt, meist in Form von „ Microbeads “ oder „Micro-Peelings“. Diese Produkte bestehen typischerweise aus Polyethylen , einem üblichen Bestandteil von Kunststoffen, können aber auch aus Polypropylen , Polyethylenterephthalat (PET) und Nylon hergestellt werden . Sie finden sich oft in Gesichtswaschmitteln, Handseifen und anderen Körperpflegeprodukten; die Kügelchen werden in der Regel unmittelbar nach Gebrauch in die Kanalisation gespült . Ihre geringe Größe verhindert, dass sie von Vorklärsieben in Kläranlagen vollständig zurückgehalten werden und so teilweise in Flüsse und Ozeane gelangen können. Tatsächlich entfernen Kläranlagen aufgrund ihrer kleinen Bauweise nur durchschnittlich 95–99,9 % der Mikrokügelchen. Dadurch werden durchschnittlich 0-7 Mikrokügelchen pro Liter ausgetragen. Wenn man bedenkt, dass eine Kläranlage täglich 160 Billionen Liter Wasser einleitet, werden täglich etwa 8 Billionen Mikrokügelchen in die Gewässer freigesetzt. Diese Zahl berücksichtigt nicht den Klärschlamm, der nach der Abwasserbehandlung als Dünger wiederverwendet wird und von dem bekannt ist, dass er noch diese Mikroperlen enthält.

Obwohl sich viele Unternehmen dazu verpflichtet haben, die Verwendung von Mikrokügelchen in ihren Produkten einzustellen, gibt es laut Forschung mindestens 80 verschiedene Gesichtspeeling-Produkte, die immer noch mit Mikrokügelchen als Hauptbestandteil verkauft werden. Dies trägt dazu bei, dass allein im Vereinigten Königreich 80 Tonnen Mikrokügelchen pro Jahr freigesetzt werden, was sich nicht nur negativ auf die Tierwelt und die Nahrungskette auswirkt, sondern auch auf die Toxizität, da Mikrokügelchen nachweislich gefährliche Chemikalien absorbieren, wie z Pestizide und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe . Der Beschränkungsvorschlag der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) und Berichte des Umweltprogramms der Vereinten Nationen ( UNEP ) und der TAUW legen nahe, dass es mehr als 500 Mikroplastik-Inhaltsstoffe gibt, die in Kosmetik- und Körperpflegeprodukten weit verbreitet sind.

Selbst wenn Mikrokügelchen aus Kosmetikprodukten entfernt werden, werden immer noch schädliche Produkte mit Kunststoffen verkauft. Beispielsweise verursachen Acrylat-Copolymere bei Verunreinigung toxische Wirkungen auf Gewässer und Tiere. Acrylat-Copolymere können auch Styrolmonomere emittieren, wenn sie in Körperprodukten verwendet werden, was das Krebsrisiko einer Person erhöht. Länder wie Neuseeland, die Microbeads verboten haben, gehen oft über andere Polymere wie Acrylat-Copolymere, die für Mensch und Umwelt ebenso giftig sein können.

Kleidung

Studien haben gezeigt, dass viele synthetische Fasern wie Polyester, Nylon, Acryl und Elasthan von der Kleidung abgelöst werden und in der Umwelt verbleiben können. Jedes Kleidungsstück in einer Wäscheladung kann mehr als 1.900 Mikroplastikfasern abgeben, wobei Vliese den höchsten Faseranteil freisetzen, über 170 % mehr als andere Kleidungsstücke. Bei einer durchschnittlichen Waschladung von 6 Kilogramm (13 lb) konnten über 700.000 Fasern pro Waschgang freigesetzt werden.

Waschmaschinenhersteller haben auch Untersuchungen dahingehend überprüft, ob Waschmaschinenfilter die Menge an Mikrofaserfasern reduzieren können, die von Kläranlagen behandelt werden müssen.

Es wurde festgestellt, dass diese Mikrofasern in der gesamten Nahrungskette vom Zooplankton bis hin zu größeren Tieren wie Walen bestehen bleiben . Die Hauptfaser, die in der gesamten Textilindustrie bestehen bleibt, ist Polyester, eine billige Baumwollalternative, die leicht hergestellt werden kann. Diese Fasertypen tragen jedoch stark zur Persistenz von Mikroplastik in terrestrischen, luftigen und marinen Ökosystemen bei. Durch das Waschen von Kleidung verlieren Kleidungsstücke durchschnittlich über 100 Fasern pro Liter Wasser. Dies wurde mit gesundheitlichen Auswirkungen in Verbindung gebracht, die möglicherweise durch die Freisetzung von Monomeren , Dispersionsfarbstoffen, Beizen und Weichmachern aus der Herstellung verursacht werden. Das Vorkommen dieser Faserarten in Haushalten macht 33 % aller Fasern in Innenräumen aus.

Textilfasern wurden sowohl im Innen- als auch im Außenbereich untersucht, um die durchschnittliche Exposition des Menschen zu bestimmen. Die Innenkonzentration lag bei 1,0–60,0 Fasern/m 3 , während die Außenkonzentration mit 0,3–1,5 Fasern/m 3 deutlich niedriger war . Die Ablagerungsrate in Innenräumen betrug 1586–11.130 Fasern pro Tag/m 3 , was sich zu ca. 190-670 Fasern/mg Staub ansammelt. Die größte Sorge bei diesen Konzentrationen besteht darin, dass sie die Exposition von Kindern und älteren Menschen erhöhen, was gesundheitsschädliche Auswirkungen haben kann.

Herstellung

Die Herstellung von Kunststoffprodukten verwendet Granulat und kleine Harzpellets als Rohstoff. In den Vereinigten Staaten stieg die Produktion von 2,9 Millionen Pellets im Jahr 1960 auf 21,7 Millionen Pellets im Jahr 1987. Im Jahr 2019 betrug die Weltproduktion von Kunststoff 368 Millionen Tonnen; 51 % wurden in Asien produziert. China, der größte Produzent der Welt, erzeugte 31 % der weltweiten Gesamtproduktion. Durch versehentliches Verschütten während des Land- oder Seetransports, unsachgemäße Verwendung als Verpackungsmaterial und direkten Austritt aus Verarbeitungsanlagen können diese Rohstoffe in aquatische Ökosysteme gelangen . Bei einer Bewertung schwedischer Gewässer mit einem 80-µm-Netz fand KIMO Schweden typische Mikroplastikkonzentrationen von 150–2400 Mikroplastik pro m 3 ; in einem Hafen neben einer Kunststoffproduktion lag die Konzentration bei 102.000 pro m 3 .

Viele Industriestandorte, in denen häufig günstige Rohkunststoffe verwendet werden, befinden sich in der Nähe von Gewässern. Wenn diese Materialien während der Produktion verschüttet werden, können sie in die Umgebung gelangen und die Wasserwege verschmutzen. "In jüngerer Zeit hat Operation Cleansweep, eine gemeinsame Initiative des American Chemistry Council und der Society of the Plastics Industry , das Ziel, dass sich die Industrie während ihres Betriebs auf keinen Pelletverlust verpflichtet." Insgesamt besteht ein erheblicher Mangel an Forschung, die auf bestimmte Branchen und Unternehmen abzielt, die zur Mikroplastikverschmutzung beitragen.

Fischereiindustrie

Die Freizeit- und kommerzielle Fischerei , Seeschiffe und die Meeresindustrie sind alle Quellen von Plastik, das direkt in die Meeresumwelt gelangen kann und eine Gefahr für Biota sowohl als Makroplastik als auch als sekundäres Mikroplastik nach langfristigem Abbau darstellt. Meeresmüll an den Stränden beobachtet ergibt sich auch aus auf Küsten- und Meeresströmungen getragen von Materialien Strandung. Angelausrüstung ist eine Form von Plastikmüll mit einer Meeresquelle. Ausrangierte oder Fanggerät verloren, einschließlich Kunststoff - Monofilament Linie und Nylon Netting , ist in der Regel neutral Auftrieb und kann daher Drift in verschiedenen Tiefen innerhalb der Ozeane. Verschiedene Länder haben berichtet, dass sich Mikroplastik aus der Industrie und anderen Quellen in verschiedenen Arten von Meeresfrüchten angesammelt hat. In Indonesien wiesen 55 % aller Fischarten Hinweise auf hergestellte Abfälle ähnlich wie in Amerika auf, die 67 % meldeten. Der Großteil der Trümmer in Indonesien bestand jedoch aus Plastik, während in Nordamerika die Mehrheit aus synthetischen Fasern bestand, die in Kleidung und einigen Arten von Netzen gefunden wurden. Die Kontamination von Fischen mit Mikroplastik hat zur Folge, dass sich diese Kunststoffe und ihre Chemikalien in der Nahrungskette anreichern.

Eine Studie analysierte die aus Kunststoff gewonnene Chemikalie namens polybromierte Diphenylether (PBDEs) in den Mägen von Kurzschwanz-Sturmtauchern . Es stellte sich heraus, dass ein Viertel der Vögel höher bromierte Artgenossen hatte , die nicht natürlich in ihrer Beute vorkommen. Das PBDE gelangte jedoch durch Plastik, das in den Mägen der Vögel gefunden wurde, in die Systeme der Vögel. Daher werden nicht nur die Kunststoffe über die Nahrungskette transportiert, sondern auch die Chemikalien aus den Kunststoffen.

Verpackung und Versand

Die Schifffahrt hat erheblich zur Meeresverschmutzung beigetragen . Einige Statistiken zeigen, dass im Jahr 1970 kommerzielle Schifffahrtsflotten auf der ganzen Welt über 23.000 Tonnen Plastikmüll in die Meeresumwelt geworfen haben. 1988 verbot ein internationales Abkommen ( MARPOL 73/78 , Anhang V) das Abladen von Schiffsabfällen in die Meeresumwelt. In den Vereinigten Staaten verbietet der Marine Plastic Pollution Research and Control Act von 1987 die Einleitung von Kunststoffen ins Meer, auch von Marineschiffen. Die Schifffahrt bleibt jedoch eine dominierende Quelle der Plastikverschmutzung , da sie Anfang der 1990er Jahre rund 6,5 Millionen Tonnen Plastik verursacht hat. Untersuchungen haben gezeigt, dass etwa 10 % des an den Stränden Hawaiis gefundenen Plastiks Nurdles sind. Bei einem Vorfall am 24. Juli 2012 wurden nach einem schweren Sturm 150 Tonnen Nurdles und andere Kunststoffrohstoffe von einem Schiff vor der Küste in der Nähe von Hongkong verschüttet . Dieser Müll des chinesischen Unternehmens Sinopec soll sich in großen Mengen an Stränden angehäuft haben. Obwohl dies ein großer Vorfall von Verschüttungen ist, spekulieren Forscher, dass auch kleinere Unfälle passieren und weiter zur Verschmutzung des Meeres durch Mikroplastik beitragen.

Kunststoffe

In Flaschen abgefülltes Wasser

In einer Studie wiesen 93% des abgefüllten Wassers von 11 verschiedenen Marken Mikroplastik-Kontamination auf. Pro Liter fanden die Forscher durchschnittlich 325 Mikroplastikpartikel. Von den getesteten Marken enthielten Nestlé Pure Life- und Gerolsteiner-Flaschen mit 930 bzw. 807 Mikroplastikpartikeln pro Liter (MPP/L) das meiste Mikroplastik. Produkte von San Pellegrino wiesen die geringste Dichte an Mikroplastik auf. Im Vergleich zu Wasser aus Wasserhähnen enthielt Wasser aus Plastikflaschen doppelt so viel Mikroplastik. Ein Teil der Kontamination stammt wahrscheinlich aus dem Prozess des Abfüllens und Verpackens des Wassers.

Babyflaschen

Neugeborenes trinkt Milch aus einer Babyflasche

Im Jahr 2020 berichteten Forscher, dass Säuglingsnahrungsflaschen aus Polypropylen mit modernen Zubereitungsverfahren in 48 Regionen eine Mikroplastikbelastung von Säuglingen mit einer Konzentration von 14.600 bis 4.550.000 Partikeln pro Kopf und Tag verursachten. Die Freisetzung von Mikroplastik ist bei wärmeren Flüssigkeiten höher und bei anderen Polypropylenprodukten wie Lunchboxen ähnlich.

Gesichtsmasken

Seit Ausbruch der COVID-19-Pandemie ist die Verwendung medizinischer Gesichtsmasken stark gestiegen und erreicht jeden Monat etwa 89 Millionen Masken. Einweg-Gesichtsmasken werden aus Polymeren wie Polypropylen, Polyurethan, Polyacrylnitril, Polystyrol, Polycarbonat, Polyethylen oder Polyester hergestellt. Die Zunahme der Produktion, des Verbrauchs und der Vermüllung von Gesichtsmasken wurde aufgrund der Zugabe von Plastikpartikelabfällen in die Umwelt in die Liste der Umweltherausforderungen aufgenommen. Nach dem Abbau könnten Einweg-Gesichtsmasken in kleinere Partikel (unter 5 mm) zerfallen, wodurch eine neue Quelle für Mikroplastik entsteht.

Ein im Februar 2020 erstellter Bericht von Oceans Asia, einer Organisation, die sich für die Verteidigung und Erforschung der Meeresverschmutzung einsetzt, bestätigt „das Vorhandensein von Gesichtsmasken verschiedener Arten und Farben in einem Ozean in Hongkong“.

Mögliche Auswirkungen auf die Umwelt

Nach einer umfassenden Überprüfung der wissenschaftlichen Erkenntnisse von der veröffentlichten Europäischen Union ‚s Scientific Advice - Mechanismus im Jahr 2019, ist Mikroplastik nun in jedem Teil der Umwelt. Obwohl es noch keine Hinweise auf ein weit verbreitetes ökologisches Risiko durch Mikroplastik gibt, werden sich die Risiken wahrscheinlich innerhalb eines Jahrhunderts ausbreiten, wenn die Verschmutzung in ihrem derzeitigen Ausmaß anhält.

Die Teilnehmer des International Research Workshops on the Occurrence, Effects and Fate of Microplastic Marine Debris an der University of Washington in Tacoma kamen zu dem Schluss, dass Mikroplastik ein Problem in der Meeresumwelt ist, basierend auf:

  • das dokumentierte Vorkommen von Mikroplastik in der Meeresumwelt,
  • die langen Verweilzeiten dieser Partikel (und damit ihr wahrscheinlicher Aufbau in der Zukunft) und
  • ihre nachgewiesene Aufnahme durch Meeresorganismen .

Bisher konzentrierte sich die Forschung hauptsächlich auf größere Plastikartikel. Weithin anerkannte Probleme, denen Meereslebewesen ausgesetzt sind, sind Verstrickung, Nahrungsaufnahme, Erstickung und allgemeine Schwächung, die oft zu Tod und/oder Strandung führen. Dies löst in der Öffentlichkeit ernsthafte Besorgnis aus. Mikroplastik ist dagegen mit weniger als 5 mm weniger auffällig und mit bloßem Auge in der Regel unsichtbar. Partikel dieser Größe stehen einem viel breiteren Artenspektrum zur Verfügung, gelangen unten in die Nahrungskette, werden in tierisches Gewebe eingebettet und sind dann ohne Hilfe visueller Inspektion nicht mehr nachweisbar.

Darüber hinaus wurden die langfristigen Folgen des Plastikabbaus und der Schadstofffreisetzung meist übersehen. Die großen Mengen an Plastik, die sich derzeit in der Umwelt befinden und dem Abbau ausgesetzt sind, aber noch viele Jahre des Verfalls und der Freisetzung toxischer Verbindungen folgen, werden als Toxizitätsschuld bezeichnet .

Mikroplastik wurde nicht nur in Meeres-, sondern auch in Süßwassersystemen wie Sümpfen, Bächen, Teichen, Seen und Flüssen in (Europa, Nordamerika, Südamerika, Asien und Australien) nachgewiesen. Proben, die an 29 Nebenflüssen der Great Lakes aus sechs Bundesstaaten der Vereinigten Staaten gesammelt wurden, enthielten Plastikpartikel, von denen 98 % Mikroplastik mit einer Größe von 0,355 mm bis 4,75 mm waren.

Biologische Integration in Organismen

Mikroplastik kann durch Nahrungsaufnahme oder Atmung in das Gewebe von Tieren eingelagert werden. Bei verschiedenen Ringelwürmern, wie zum Beispiel bei ablagerungsfressenden Wattwürmern ( Arenicola marina ), wurde Mikroplastik im Magen-Darm-Trakt eingelagert . Bei vielen Krebstieren , wie der Strandkrabbe Carcinus maenas , wurde Mikroplastik sowohl in die Atemwege als auch in den Verdauungstrakt integriert. Plastikpartikel werden von Fischen oft mit Nahrung verwechselt, die ihren Verdauungstrakt blockieren können und falsche Fütterungssignale an die Gehirne der Tiere senden. Neue Forschungen haben jedoch gezeigt, dass Fische Mikroplastik eher versehentlich als absichtlich aufnehmen.

Es kann bis zu 14 Tage dauern, bis Mikroplastik ein Tier passiert (im Vergleich zu einer normalen Verdauungsdauer von 2 Tagen), aber eine Verstrickung der Partikel in die Kiemen der Tiere kann die Elimination vollständig verhindern. Wenn mit Mikroplastik beladene Tiere von Räubern verzehrt werden, wird das Mikroplastik dann in die Körper von Fressern mit höherer trophischer Ebene aufgenommen. Wissenschaftler haben beispielsweise von einer Ansammlung von Plastik in den Mägen von Laternenfischen berichtet, die kleine Filtrierer sind und die Hauptbeute für kommerzielle Fische wie Thunfisch und Schwertfisch sind . Mikroplastik nimmt auch chemische Schadstoffe auf, die in das Gewebe des Organismus gelangen können. Bei Kleintieren besteht die Gefahr einer verminderten Nahrungsaufnahme aufgrund von falscher Sättigung und daraus resultierendem Verhungern oder anderen körperlichen Schäden durch das Mikroplastik.

Eine Studie, die an der argentinischen Küste der Mündung des Rio de la Plata durchgeführt wurde , fand das Vorhandensein von Mikroplastik in den Eingeweiden von 11 Arten von Süßwasserfischen an der Küste. Diese 11 Fischarten repräsentierten vier verschiedene Ernährungsgewohnheiten: Detritivoren , Planktivoren , Allesfresser und Ichthyophagen . Diese Studie ist eine der wenigen bisher, die die Aufnahme von Mikroplastik durch Süßwasserorganismen zeigt.

Bodenfresser wie benthische Seegurken , die nicht selektive Aasfresser sind, die sich von Schutt auf dem Meeresboden ernähren , nehmen große Mengen an Sediment auf. Es wurde gezeigt, dass vier Arten von Seegurken ( Thyonella gemmate , Holothuria floridana , H. grisea und Cucumaria frondosa ) zwischen 2- und 20-mal mehr PVC-Fragmente und zwischen 2- und 138-mal mehr Nylonschnurfragmenten (so viel) aufgenommen haben als 517 Fasern pro Organismus) basierend auf den Kornverhältnissen von Kunststoff zu Sand aus jeder Sedimentbehandlung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Einzelpersonen möglicherweise selektiv Plastikpartikel aufnehmen. Dies widerspricht der akzeptierten wahllosen Fütterungsstrategie von Seegurken und kann bei allen mutmaßlich nicht selektiven Fressern auftreten, wenn sie mit Mikroplastik präsentiert werden.

Muscheln , wichtige aquatische Filtrierer, nehmen auch Mikro- und Nanoplastik auf. Bei Exposition gegenüber Mikroplastik nimmt die Filtrationsfähigkeit der Muscheln ab. Als Folge treten mehrere Kaskadeneffekte auf, wie Immuntoxizität und Neurotoxizität. Eine verminderte Immunfunktion tritt aufgrund einer verringerten Phagozytose und NF-κB- Genaktivität auf. Eine beeinträchtigte neurologische Funktion ist das Ergebnis der Hemmung von ChE und der Suppression von Neurotransmitter-regulierenden Enzymen. Wenn sie Mikroplastik ausgesetzt sind, erfahren Muscheln auch oxidativen Stress , was auf eine beeinträchtigte Fähigkeit hinweist, Verbindungen im Körper zu entgiften, was letztendlich die DNA schädigen kann. Auch zweischalige Gameten und Larven werden durch Mikroplastik beeinträchtigt. Die Raten von Entwicklungsstillstand und Entwicklungsfehlbildungen nehmen zu, während die Befruchtungsraten sinken. Wenn Muscheln in Laborumgebungen Mikroplastik sowie anderen Schadstoffen wie POPs , Quecksilber oder Kohlenwasserstoffen ausgesetzt waren, wurden die toxischen Wirkungen verstärkt.

Nicht nur Fische und frei lebende Organismen können Mikroplastik aufnehmen. Skleraktinische Korallen , die primäre Riffbildner sind, nehmen unter Laborbedingungen nachweislich Mikroplastik auf. Während die Auswirkungen der Nahrungsaufnahme auf diese Korallen nicht untersucht wurden, können Korallen leicht gestresst werden und ausbleichen. Es wurde gezeigt, dass Mikroplastik nach der Exposition im Labor an der Außenseite der Korallen haften bleibt. Das Anhaften an der Außenseite von Korallen kann potenziell schädlich sein, da Korallen nicht mit Sedimenten oder Partikeln an ihrem Äußeren umgehen können und diese durch Schleim absondern, wodurch Energie verbraucht wird, was die Sterblichkeitswahrscheinlichkeit erhöht.

Meeresbiologen entdeckten 2017, dass an drei Viertel des Unterwasser- Seegrases im Turneffe-Atoll vor der Küste von Belize Mikroplastikfasern, Scherben und Perlen haften. Die Plastikteile waren von Epibionten (Organismen, die sich von Natur aus an Seegras kleben) überwuchert worden . Seegras ist Teil des Ökosystems des Barriereriffs und wird von Papageienfischen ernährt , die wiederum vom Menschen gefressen werden. Diese Ergebnisse, die im Marine Pollution Bulletin veröffentlicht wurden, sind möglicherweise "die erste Entdeckung von Mikroplastik auf Wassergefäßpflanzen ... [und] nur die zweite Entdeckung von Mikroplastik auf Meerespflanzen auf der ganzen Welt".

Nicht nur Wassertiere können geschädigt werden. Mikroplastik kann das Wachstum von Landpflanzen und Regenwürmern hemmen .

Im Jahr 2019 wurden die ersten europäischen Nachweise von Mikroplastik-Gegenständen im Mageninhalt von Amphibien in Exemplaren des Flussmolchs ( Triturus carnifex ) gemeldet . Dies war auch der erste Beweis für Caudata weltweit, der unterstreicht, dass das aufkommende Problem von Kunststoffen selbst in abgelegenen Höhenlagen eine Bedrohung darstellt.

Zooplankton nimmt Mikroplastikkügelchen (1,7–30,6 μm) auf und scheidet mit Mikroplastik kontaminierte Fäkalien aus. Zusammen mit der Nahrungsaufnahme haftet das Mikroplastik an den Gliedmaßen und dem Exoskelett des Zooplanktons. Zooplankton, neben anderen Meeresorganismen, konsumiert Mikroplastik, weil es ähnliche Infochemikalien, insbesondere Dimethylsulfid , emittiert , genau wie Phytoplankton . Kunststoffe wie Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und Polypropylen (PP) erzeugen Dimethylsulfid-Gerüche. Diese Arten von Kunststoffen finden sich häufig in Plastiktüten, Vorratsbehältern für Lebensmittel und Flaschenverschlüssen. Grüne und rote Fäden von Kunststoffen finden sich in Planktonorganismen und in Algen.

Tiere und Pflanzen nehmen nicht nur Mikroplastik auf, einige Mikroben leben auch auf der Oberfläche von Mikroplastik. Diese Mikrobengemeinschaft bildet einen schleimigen Biofilm , der laut einer Studie aus dem Jahr 2019 eine einzigartige Struktur aufweist und ein besonderes Risiko birgt, da Mikroplastik-Biofilme nachweislich einen neuartigen Lebensraum für die Besiedelung bieten, der die Überlappung zwischen verschiedenen Arten erhöht und so Krankheitserreger verbreitet und Antibiotika-resistente Gene durch horizontalen Gentransfer . Dann können diese Krankheitserreger aufgrund der schnellen Bewegung durch Wasserstraßen sehr schnell von ihrem Ursprung an einen anderen Ort gebracht werden, an dem ein bestimmter Krankheitserreger möglicherweise nicht von Natur aus vorhanden ist, wodurch die potenzielle Krankheit verbreitet wird.

Menschen

Nach einer umfassenden Überprüfung der wissenschaftlichen Erkenntnisse von der veröffentlichten Europäischen Union ‚s Scientific Advice - Mechanismus im Jahr 2019,‚wenig ist bezüglich bekannt für die menschliche Gesundheit von Nano- und Mikroplastik- Risiken, und was mit erheblicher Unsicherheit behaftet ist , ist bekannt‘. Die Autoren des Reviews identifizieren die Haupteinschränkungen in der Qualität oder Methodik der bisherigen Forschung. Da „das Gift in der Dosis liegt“, kommt der Review zu dem Schluss, dass „es erforderlich ist, die potenziellen Toxizitätsmodi für verschiedene Größen-Form-Typ-NMP-Kombinationen in sorgfältig ausgewählten Humanmodellen zu verstehen, bevor belastbare Schlussfolgerungen über „echte“ menschliche Risiken gezogen werden können kann gemacht werden".

Die durchschnittliche/mediane Aufnahme von Mikroplastik beim Menschen liegt auf einem Niveau, das für den Menschen als sicher gilt; jedoch können einige Personen diese Grenzen manchmal überschreiten; die Auswirkungen, falls vorhanden, sind unbekannt. Es ist nicht bekannt, ob und inwieweit sich Mikroplastik beim Menschen anreichert . Eine kürzlich durchgeführte subchronische Studie untersuchte Polymerkügelchen auf Methacrylatbasis (> 10 μm) in Lebensmitteln zu therapeutischen Zwecken und fand keine Anzeichen für eine Bioakkumulation von Polymerkügelchen in Organen von Mäusen außer dem Magen-Darm-Trakt. Das von Fischen und Krustentieren aufgenommene Mikroplastik kann später vom Menschen als Ende der Nahrungskette verzehrt werden . Mikroplastik findet sich in Luft, Wasser und Lebensmitteln, die Menschen essen, insbesondere Meeresfrüchte; jedoch ist der Grad der Absorption und Retention unklar. Die Aufnahme von Mikroplastik über die Nahrung kann jedoch relativ gering sein; Während zum Beispiel bekannt ist, dass Muscheln Mikroplastik anreichern, wird der Mensch voraussichtlich mehr Mikroplastik im Hausstaub ausgesetzt als durch den Verzehr von Muscheln.

Es gibt drei Hauptbereiche, in denen Mikroplastik potenziell besorgniserregend ist: Die Kunststoffe selbst können einen gewissen Einfluss auf die menschliche Physiologie haben, Mikroplastik könnte mit Schwermetallen oder anderen chemischen Verbindungen in der Umwelt komplexieren und als Überträger in den Körper gelangen Mikroplastik könnte als Überträger für Krankheitserreger dienen. Es ist noch nicht bekannt, ob die Exposition gegenüber Mikroplastik in den in der Umwelt vorkommenden Konzentrationen ein „echtes“ Risiko für den Menschen darstellt; die Forschung zu dem Thema ist im Gange.

Auftrieb

Ungefähr die Hälfte des in die Meeresumwelt eingebrachten Kunststoffmaterials ist schwimmfähig , aber die Verschmutzung durch Organismen kann dazu führen, dass Kunststoffabfälle auf den Meeresboden sinken , wo sie sedimentbewohnende Arten und Sedimentgasaustauschprozesse stören können. Mehrere Faktoren tragen zum Auftrieb von Mikroplastik bei, darunter die Dichte des Kunststoffs, aus dem es besteht, sowie die Größe und Form der Mikroplastikfragmente selbst. Mikroplastik kann auch einen schwimmenden Biofilm auf der Meeresoberfläche bilden. Auftriebsänderungen in Bezug auf die Aufnahme von Mikroplastik wurden bei Autotrophen deutlich beobachtet, da die Absorption die Photosynthese und die nachfolgenden Gaskonzentrationen stören kann . Bei größeren Plastikabfällen ist dieses Thema jedoch von größerer Bedeutung.

Kunststofftyp Abkürzung Dichte (g/cm 3 )
Polystyrol PS 1.04-1.08
Expandiertes Polystyrol EPS 0,01-0,04
Polyethylen niedriger Dichte LDPE 0,94-0,98
Polyethylen mit hoher Dichte HDPE 0,94-0,98
Polyamid PA 1,13-1,16
Polypropylen PP 0,85-0,92
Acrylnitril-Butadien-Styrol Abs 1.04-1.06
Polytetrafluorethylen PTFE 2.10-2.30
Celluloseacetat CA 1.30
Polycarbonat PC 1,20-1,22
Polymethylmethacrylat PMMA 1,16-1,20
Polyvinylchlorid PVC 1,38-1,41
Polyethylenterephthalat HAUSTIER 1,38-1,41

Persistente organische Schadstoffe

Kunststoffpartikel können synthetische organische Verbindungen (zB persistente organische Schadstoffe , POPs ), die häufig in der Umwelt und im umgebenden Meerwasser vorkommen, stark anreichern und durch Adsorption auf ihrer Oberfläche transportieren . Mikroplastik kann als Überträger für die Übertragung von POPs aus der Umwelt auf Organismen fungieren.

Zusatzstoffe, die Kunststoffen während der Herstellung zugesetzt werden, können beim Verschlucken ausgewaschen werden und den Organismus möglicherweise ernsthaft schädigen. Störungen des Hormonsystems durch Kunststoffzusätze können die Fortpflanzungsgesundheit von Mensch und Wild gleichermaßen beeinträchtigen .

Kunststoffe, Polymere aus Mineralölen , sind praktisch nicht biologisch abbaubar . Derzeit befinden sich jedoch erneuerbare natürliche Polymere in der Entwicklung, die zur Herstellung von biologisch abbaubaren Materialien verwendet werden können , die denen aus erdölbasierten Polymeren ähnlich sind.

Wo Mikroplastik zu finden ist

Ozeane

Eine wachsende Sorge hinsichtlich der Plastikverschmutzung im marinen Ökosystem ist die Verwendung von Mikroplastik. Mikroplastik sind kleine Plastikkügelchen mit einer Breite von weniger als 5 Millimetern und werden häufig in Handseifen, Gesichtsreinigern und anderen Peelings gefunden. Wenn diese Produkte verwendet werden, gelangt das Mikroplastik durch das Wasserfiltersystem in den Ozean, aber aufgrund seiner geringen Größe ist es wahrscheinlich, dass es durch die Vorbehandlungssiebe von Kläranlagen nicht erfasst wird. Diese Perlen sind schädlich für die Organismen im Meer, insbesondere für Filtrierer, da sie das Plastik leicht aufnehmen und krank werden können. Das Mikroplastik ist so besorgniserregend, weil es aufgrund seiner Größe schwierig zu reinigen ist, sodass Menschen versuchen können, diese schädlichen Kunststoffe zu vermeiden, indem sie Produkte kaufen, die umweltfreundliche Peelings verwenden.

Da Plastik auf der ganzen Welt so weit verbreitet ist, hat sich Mikroplastik in der Meeresumwelt weit verbreitet. Mikroplastik findet sich beispielsweise an Sandstränden und Oberflächengewässern sowie in der Wassersäule und in Tiefseesedimenten. Mikroplastik findet sich auch in vielen anderen Arten von Meerespartikeln wie totem biologischem Material (Gewebe und Muscheln) und einigen Bodenpartikeln (vom Wind eingeblasen und von Flüssen in den Ozean getragen). Beim Erreichen der Meeresumwelt unterliegt das Schicksal von Mikroplastik natürlich vorkommenden Faktoren wie Winden und Meeresströmungen an der Oberfläche. Numerische Modelle sind in der Lage, kleine Plastikabfälle (Mikro- und Meso-Kunststoffe), die im Ozean treiben, aufzuspüren und so ihr Schicksal vorherzusagen.

Eiskerne

Kellyet al. fanden 96 Mikroplastikpartikel aus 14 verschiedenen Arten von Polymeren in einem Eisbohrkern, der 2009 aus der Ostantarktis entnommen wurde . Plastikverschmutzung wurde bereits in antarktischen Oberflächengewässern und Sedimenten sowie im arktischen Meereis beobachtet, aber es wird angenommen, dass dies das erste Mal ist, dass Plastik im antarktischen Meereis gefunden wurde. Relativ große Partikelgrößen lassen auf lokale Verschmutzungsquellen schließen.

Süßwasser-Ökosysteme

Mikroplastik ist in den Gewässern der Welt weit verbreitet. Die erste Studie zu Mikroplastik in Süßwasserökosystemen wurde 2011 veröffentlicht und fand durchschnittlich 37,8 Fragmente pro Quadratmeter Sedimentproben des Lake Huron . Darüber hinaus haben Studien ergeben, dass MP (Mikroplastik) in allen Großen Seen mit einer durchschnittlichen Konzentration von 43.000 MP-Partikeln km −2 vorhanden ist . Mikroplastik wurde auch in Süßwasserökosystemen außerhalb der USA nachgewiesen. In Kanada fand eine dreijährige Studie eine durchschnittliche Mikroplastikkonzentration von 193.420 Partikeln km −2 im Lake Winnipeg . Keines der nachgewiesenen Mikroplastiken waren Mikropellets oder -perlen, und die meisten waren Fasern, die aus dem Abbau größerer Partikel, synthetischer Textilien oder atmosphärischem Niederschlag stammten. Die höchste Konzentration von Mikroplastik, die jemals in einem untersuchten Süßwasserökosystem entdeckt wurde, wurde im Rhein mit 4000 MP-Partikeln kg −1 gemessen .

Boden

Es wird erwartet, dass ein erheblicher Teil des Mikroplastiks im Boden der Welt landet , jedoch wurde zu Mikroplastik im Boden außerhalb von Gewässern nur sehr wenig Forschung betrieben. In Feuchtgebieten wurde festgestellt, dass die Mikroplastikkonzentrationen eine negative Korrelation mit der Vegetationsdecke und der Stammdichte aufweisen. Es gibt Spekulationen, dass fasriges sekundäres Mikroplastik aus Waschmaschinen in den Boden gelangen könnte, wenn Wasseraufbereitungsanlagen nicht alle Mikroplastikfasern vollständig herausfiltern. Darüber hinaus könnten geophagische Bodenfauna wie Regenwürmer, Milben und Collembolen zur Menge an sekundärem Mikroplastik im Boden beitragen, indem sie verbrauchten Plastikmüll durch Verdauungsprozesse in Mikroplastik umwandeln. Weitere Forschung ist jedoch erforderlich. Es gibt konkrete Daten, die die Verwendung organischer Abfallstoffe mit im Boden vorkommenden synthetischen Fasern in Verbindung bringen; die meisten Studien zu Kunststoffen im Boden berichten jedoch nur über ihr Vorkommen und erwähnen weder Herkunft noch Menge. Kontrollierte Studien zu faserhaltigen landaufgebrachten Klärschlämmen (Biosolids), die auf Böden aufgebracht wurden, berichteten über eine semiquantitative Wiederfindung der Fasern einige Jahre nach der Anwendung.

Menschlicher Körper

Mikroplastik wurde in jedem menschlichen Gewebe gefunden, das von Doktoranden der Arizona State University untersucht wurde . Im Dezember 2020 wurden erstmals Mikroplastikpartikel in der Plazenta von Ungeborenen gefunden.

Luft

In der Atmosphäre sowie in Innenräumen und im Freien wurde Mikroplastik in der Luft nachgewiesen . Im Jahr 2019 fand eine Studie heraus, dass Mikroplastik durch den Wind atmosphärisch in entlegene Gebiete transportiert wird. Eine Studie aus dem Jahr 2017 ergab Mikrofaserkonzentrationen in der Luft zwischen 1,0 und 60,0 Mikrofasern pro Kubikmeter (33 % davon waren Mikroplastik). Eine andere Studie untersuchte Mikroplastik im Straßenstaub von Teheran und fand 2.649 Mikroplastikpartikel in 10 Straßenstaubproben, mit Probenkonzentrationen von 83 Partikeln – 605 Partikeln (±10) pro 30,0 g Straßenstaub. Auch in Schneeproben wurden Mikroplastik und Mikrofasern gefunden. Ähnlich wie bei Süßwasserökosystemen und Böden sind jedoch weitere Studien erforderlich, um die Auswirkungen und Bedeutung von Mikroplastik in der Luft vollständig zu verstehen.

Lösungsvorschläge

Einige Forscher haben vorgeschlagen, Kunststoffe zur Energiegewinnung zu verbrennen, was als Energierückgewinnung bekannt ist. Anstatt die Energie von Kunststoffen in Deponien an die Atmosphäre zu verlieren , wird bei diesem Prozess ein Teil der Kunststoffe wieder in nutzbare Energie umgewandelt. Im Gegensatz zum Recycling verringert diese Methode jedoch nicht die Menge an produziertem Kunststoffmaterial. Daher gilt das Recycling von Kunststoffen als effizientere Lösung.

Der biologische Abbau ist eine weitere mögliche Lösung für große Mengen an Mikroplastikmüll. Dabei verbrauchen und zersetzen Mikroorganismen synthetische Polymere mit Hilfe von Enzymen. Diese Kunststoffe können dann nach dem Abbau in Form von Energie und als Kohlenstoffquelle genutzt werden. Die Mikroben könnten möglicherweise zur Behandlung von Abwasser verwendet werden, wodurch die Menge an Mikroplastik verringert würde, die in die Umgebung gelangt.

Filtern

Regenwasser- oder Abwassersammelsysteme können viele Mikroplastiken auffangen, die zu Kläranlagen transportiert werden, das aufgefangene Mikroplastik wird Teil des von den Pflanzen produzierten Schlamms. Dieser Schlamm wird oft als landwirtschaftlicher Dünger verwendet, was bedeutet, dass die Kunststoffe durch Abfluss in die Wasserwege gelangen.

Fionn Ferreira , Gewinner der Google Science Fair 2019 , entwickelt ein Gerät zur Entfernung von Mikroplastikpartikeln aus Wasser mithilfe eines Ferrofluids .

Sammelgeräte

Computermodelle von The Ocean Cleanup , einer niederländischen Stiftung, haben ergeben, dass Sammelvorrichtungen, die näher an den Küsten platziert werden, etwa 31 % des Mikroplastiks in der Region entfernen könnten. Am 9. September 2018 startete The Ocean Cleanup das weltweit erste Ozean-Säuberungssystem, 001 alias "Wilson", das auf dem Great Pacific Garbage Patch eingesetzt wird . System 001 ist 600 Meter lang und fungiert als U-förmiges Skiff, das natürliche Meeresströmungen nutzt, um Plastik und andere Abfälle auf der Meeresoberfläche in einem begrenzten Bereich für die Extraktion durch Schiffe zu konzentrieren. Das Projekt wurde von Ozeanographen und Experten für Plastikverschmutzung kritisiert, obwohl es breite öffentliche Unterstützung gefunden hat.

Darüber hinaus haben sich einige Bakterien an den Verzehr von Plastik angepasst, und einige Bakterienarten wurden gentechnisch verändert, um (bestimmte Arten von) Plastik zu essen. Anders als beim Abbau von Mikroplastik wurden Mikroben auf neuartige Weise entwickelt, um Mikroplastik in ihrer Biofilmmatrix aus verschmutzten Proben einzufangen, um diese Schadstoffe leichter entfernen zu können. Das Mikroplastik in den Biofilmen kann dann mit einem konstruierten "Freisetzungs"-Mechanismus über die Biofilm-Dispersion freigesetzt werden, um die Mikroplastik-Rückgewinnung zu erleichtern.

Bildung und Recycling

Die Verbesserung der Aufklärung durch Recyclingkampagnen ist eine weitere vorgeschlagene Lösung für die Kontamination mit Mikroplastik. Auch wenn dies eine Lösung in kleinerem Maßstab wäre, hat sich gezeigt, dass Bildung die Abfallentsorgung reduziert, insbesondere in städtischen Umgebungen, in denen oft große Konzentrationen von Plastikmüll vorhanden sind. Wenn die Recyclinganstrengungen verstärkt werden, würde ein Kreislauf aus Kunststoffverwendung und -wiederverwendung geschaffen, um unsere Abfallmenge und die Produktion neuer Rohstoffe zu verringern. Um dies zu erreichen, müssten die Staaten stärkere Infrastrukturen und Investitionen rund um das Recycling einsetzen. Einige plädieren für eine Verbesserung der Recyclingtechnologie, um kleinere Kunststoffe recyceln zu können, um den Bedarf für die Produktion neuer Kunststoffe zu reduzieren.

Aktion zur Bewusstseinsbildung

Ein Schild, das die Öffentlichkeit dazu ermutigt, Nurdles zu sammeln, um ihre negativen Auswirkungen auf die Küstenumwelt zu verringern

Am 11. April 2013, um das Bewusstsein zu schaffen , italienische Künstler Maria Cristina Finucci gegründet The Garbage Patch Staat unter der Schirmherrschaft der UNESCO und dem italienischen Umweltministerium.

Die US-Umweltschutzbehörde EPA hat 2013 ihre Initiative „Trash-Free Waters“ ins Leben gerufen, um zu verhindern, dass Einweg-Plastikabfälle in Gewässern und letztendlich in den Ozeanen landen. Die EPA arbeitet mit dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen – dem karibischen Umweltprogramm (UNEP-CEP) und dem Friedenskorps zusammen , um den Müll im Karibischen Meer zu reduzieren und auch zu entfernen . Die EPA hat auch verschiedene Projekte in der San Francisco Bay Area finanziert, darunter eines, das darauf abzielt, den Gebrauch von Einwegkunststoffen wie Einwegbechern , Löffeln und Strohhalmen von drei Campus der University of California zu reduzieren .

Darüber hinaus gibt es viele Organisationen, die sich für Maßnahmen gegen Mikroplastik einsetzen und das Bewusstsein für Mikroplastik verbreiten. Eine solche Gruppe ist das Florida Microplastic Awareness Project (FMAP), eine Gruppe von Freiwilligen, die in Küstengewässern nach Mikroplastik suchen. Es gibt auch eine verstärkte globale Lobbyarbeit, die darauf abzielt, das Ziel des Ziels 14 der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung zu erreichen, das darauf abzielt, bis 2025 alle Formen der Meeresverschmutzung zu verhindern und deutlich zu reduzieren .

Finanzierung

Die Clean Oceans Initiative ist ein 2018 gestartetes Projekt der öffentlichen Institutionen European Investment Bank , Agence Française de Développement und KfW Entwicklungsbank . Die Organisationen werden bis 2023 Kredite, Zuschüsse und technische Hilfe in Höhe von bis zu 2 Mrd.

Politik und Gesetzgebung

Mit zunehmendem Bewusstsein für die schädlichen Auswirkungen von Mikroplastik auf die Umwelt plädieren nun Gruppen für die Entfernung und das Verbot von Mikroplastik aus verschiedenen Produkten. Eine solche Kampagne ist "Beat the Microbead", die sich auf die Entfernung von Kunststoffen aus Körperpflegeprodukten konzentriert. Die Adventurers and Scientists for Conservation betreiben die Global Microplastics Initiative, ein Projekt zur Sammlung von Wasserproben, um Wissenschaftlern bessere Daten über die Verbreitung von Mikroplastik in der Umwelt zu liefern. Die UNESCO hat aufgrund des grenzüberschreitenden Problems der Mikroplastikverschmutzung Forschungs- und globale Bewertungsprogramme gesponsert. Diese Umweltgruppen werden weiterhin Druck auf die Unternehmen ausüben, Kunststoffe aus ihren Produkten zu entfernen, um gesunde Ökosysteme zu erhalten.

China

China hat 2018 den Import von Wertstoffen aus anderen Ländern verboten und diese anderen Länder gezwungen, ihre Recyclingsysteme zu überprüfen. Der Jangtse in China trägt 55 % des gesamten Plastikmülls bei, der in die Meere gelangt. Inklusive Mikroplastik trägt der Jangtse durchschnittlich 500.000 Plastikteile pro Quadratkilometer. Scientific American berichtete, dass China 30 % aller Kunststoffe im Meer entsorgt.

Vereinigte Staaten

In den USA haben einige Bundesstaaten Maßnahmen ergriffen, um die negativen Umweltauswirkungen von Mikroplastik zu mildern. Illinois war der erste US-Bundesstaat, der Kosmetika mit Mikroplastik verboten hat. Auf nationaler Ebene wurde der Microbead-Free Waters Act 2015 erlassen, nachdem er am 28. Dezember 2015 von Präsident Barack Obama unterzeichnet wurde. Das Gesetz verbietet "Rinse-Off"-Kosmetikprodukte, die eine Peeling-Funktion haben, wie beispielsweise Zahnpasta oder Gesichtswaschmittel. Sie gilt nicht für andere Produkte wie Haushaltsreiniger. Das Gesetz trat am 1. Juli 2017 in Bezug auf die Herstellung und am 1. Juli 2018 in Bezug auf die Einführung oder Lieferung zur Einführung in den zwischenstaatlichen Handel in Kraft. Am 16. Juni 2020 hat Kalifornien eine Definition von „Mikroplastik im Trinkwasser“ verabschiedet und damit die Grundlage für einen langfristigen Ansatz zur Untersuchung ihrer Kontamination und der Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit gelegt.

Am 25. Juli 2018 wurde vom US-Repräsentantenhaus ein Änderungsantrag zur Reduzierung von Mikroplastik verabschiedet. Die Gesetzgebung als Teil des Save Our Seas Act zur Bekämpfung der Meeresverschmutzung soll das Marine Debris Program der NOAA unterstützen . Insbesondere zielt die Änderung auf die Förderung des Aktionsplans für landgestützte Meeresmüll der Großen Seen der NOAA ab, um Tests, Aufräumarbeiten und Aufklärung über die Plastikverschmutzung in den Großen Seen zu verstärken. Präsident Donald Trump hat das am 11. Oktober 2018 in Kraft getretene Gesetz zur Neugenehmigung und Änderung unterzeichnet.

Japan

Am 15. Juni 2018 verabschiedete die japanische Regierung einen Gesetzentwurf mit dem Ziel, die Produktion und Verschmutzung von Mikroplastik insbesondere in Gewässern zu reduzieren. Vorgeschlagen vom Umweltministerium und einstimmig vom Oberhaus verabschiedet, ist dies auch das erste Gesetz, das in Japan verabschiedet wird, das speziell auf die Reduzierung der Mikroplastikproduktion abzielt, insbesondere in der Körperpflegeindustrie mit Produkten wie Gesichtswaschmitteln und Zahnpasta. Dieses Gesetz wurde von früheren Gesetzen überarbeitet, die sich auf die Beseitigung von Plastikmüll im Meer konzentrierten . Es konzentriert sich auch darauf, die Aufklärung und das öffentliche Bewusstsein für Recycling und Plastikmüll zu erhöhen. Das Umweltministerium hat auch eine Reihe von Empfehlungen für Methoden zur Überwachung der Mikroplastikmengen im Ozean vorgeschlagen (Empfehlungen, 2018). Die Gesetzgebung sieht jedoch keine Strafen für diejenigen vor, die weiterhin Produkte mit Mikroplastik herstellen.

europäische Union

Die Europäische Kommission hat die zunehmende Besorgnis über die Auswirkungen von Mikroplastik auf die Umwelt zur Kenntnis genommen. Im April 2018 der Europäischen Kommission Gruppe von Chief Scientific Advisors beauftragt , eine umfassende Überprüfung der wissenschaftlichen Erkenntnisse über mikro Verschmutzung durch die EU ‚s Scientific Advice - Mechanismus . Die Evidenzprüfung wurde von einer von europäischen Akademien nominierten Arbeitsgruppe durchgeführt und im Januar 2019 vorgelegt. Der Kommission wurde 2019 eine wissenschaftliche Stellungnahme auf der Grundlage des SAPEA-Berichts vorgelegt, auf deren Grundlage die Kommission prüfen wird, ob politische Änderungen vorgeschlagen werden sollten auf europäischer Ebene, um die Verschmutzung durch Mikroplastik einzudämmen.

Im Januar 2019 hat die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) vorgeschlagen, absichtlich hinzugefügtes Mikroplastik einzuschränken.

Der Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft der Europäischen Kommission legt verbindliche Anforderungen an das Recycling und die Abfallreduzierung von Schlüsselprodukten wie zB Kunststoffverpackungen fest. Der Plan leitet den Prozess ein, den Zusatz von Mikroplastik in Produkten einzuschränken. Sie schreibt Maßnahmen vor, um mehr Mikroplastik in allen Phasen des Lebenszyklus eines Produkts einzufangen. Der Plan würde beispielsweise verschiedene Maßnahmen untersuchen, die darauf abzielen, die Freisetzung von sekundärem Mikroplastik aus Reifen und Textilien zu reduzieren. Die Europäische Kommission plant, die Richtlinie zur Behandlung von kommunalem Abwasser zu aktualisieren , um Mikroplastikabfälle und andere Verschmutzungen weiter anzugehen. Sie zielen darauf ab, die Umwelt vor der Einleitung von industriellem und kommunalem Abwasser zu schützen. Eine Revision der EU-Trinkwasserrichtlinie wurde vorläufig genehmigt, um sicherzustellen, dass Mikroplastik im Trinkwasser regelmäßig überwacht wird. Es würde erfordern, dass die Länder Lösungen vorschlagen müssen, wenn ein Problem gefunden wird.

Vereinigtes Königreich

Die Environmental Protection (Microbeads) (England) Regulations 2017 verbieten die Herstellung von abspülbaren Körperpflegeprodukten (wie Peelings), die Mikroperlen enthalten. Dieses besondere Gesetz sieht besondere Strafen vor, wenn es nicht befolgt wird. Wer sich nicht daran hält, muss eine Geldstrafe zahlen. Für den Fall, dass eine Geldstrafe nicht bezahlt wird, können Produkthersteller eine Einstellungsmitteilung erhalten, die den Hersteller daran hindert, die Produktion fortzusetzen, bis er die Vorschriften zum Verbot der Verwendung von Mikrokügelchen befolgt hat. Wird der Stopphinweis nicht beachtet, kann ein Strafverfahren eingeleitet werden.

Siehe auch

Verweise

Externe Links