Der Plastik Fussabdruck des Anthropozäns: Mikroplastik in der Umwelt


Seit den 50iger Jahren des letzten Jahrtausend ist die Weltproduktion an Kunststoffen massiv angestiegen. Damit einhergehend nahm die Menge an Plastikmüll in den Weltmeeren kontinuierlich zu. Das Plastikmaterial ist biologisch inert, kaum einer Mineralisation unterworfen und fragmentiert in der Umwelt, sodass Plastikpartikel kontinuierlich kleiner und häufiger werden (Mikroplastik). Eine Folge der zunehmenden Belastung der Meeresumwelt mit Microplastik ist, dass Partikel auch in das marine Nahrungsnetz gelangen können mit erheblichen Auswirkungen auf einzelne Tiere aber wahrscheinlich auch auf Gemeinschaften. Eine Evaluierung der biologischen Risiken von Mikroplastik in der Meeresumwelt  und im Speziellen, für marine Nahrungsnetze, erfordert ein besseres Verständnis ihrer Aufnahme, Akkumulation und Elimination. Hier ist es von entscheidender Bedeutung zu wissen, wie stark und an welcher trophischen Stufe Mikroplastik-Partikel in das marine Nahrungsnetz gelangen können. Dies wiederum hängt direkt mit dem Fragmentierungsgrad, mithin von der Größe der Partikel und deren Konzentration zusammen. In diesem Zusammenhang sind verlässliche Daten zum Vorkommen von Mikroplastik-Partikeln im marinen System von herausragender Bedeutung. Um Mikroplastik Partikel eindeutig identifizieren zu können wurde bereits in der Vergangenheit, Fourier Transform infrarot Spektroskopie (FT-IR) eingesetzt. Gleichwohl geschah dies meist anhand von größeren „handsortierten“ Partikeln, während mikroskopisch kleine, nicht in die Analysen einbezogen werden konnten. Eine methodische Erweiterung der FT-IR Spektroskopie mittels Kopplung mit einem Mikroskop (FT-IR Imaging) ermöglicht nun auch die Analyse mikroskopisch kleiner Partikel ohne die Notwendigkeit einer „Hand-Sortierung“. Im Rahmen mehrere Grundlagenforschungs- aber auch Auftragsforschungsprojekte und basierend auf der FT-IR Imaging Technologie analysieren wir verschiedenste Proben (u.A. Sedimente, Plankton & Biota) aus unterschiedlichen Meeresgebieten von der Deutschen Bucht bis in die Arktis auf das Vorhandensein von Mikroplastik. Um hier aber Quellen & Senken definieren zu können, müssen die Forschungs-Ansätze Ökosystem-übergreifend durchgeführt werden. In naher Zukunft werden wir daher auch Ästuare, Flüsse und Kläranlagen in die Untersuchungen mit einbeziehen.

„Chemisches Bild“ (FT-IR Imaging) einer extrahierten Sedimentprobe mit Mikroplastik. A: Übersicht des gesamten Filters. B: Vergrößerung mit Polymethyl-Methacrylat (PMMA) (B: rotes Rechteck, C: rotes Spektrum) und Polypropylen (PP) Partikel (B: blaues Quadrat, C: blaues Spektrum). C: Schwarz dargestellte Spektren stellen Referenzspektren dar. Die Kantenlänge eines Gittersegments beträgt 170 µm.