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The global “plastic flood” reaches the Arctic

A new AWI-led study shows: there is now a concerning degree of plastic pollution in the Arctic Ocean
[Translate to English:] Snow samples from Arctic sea ice
Snow samples from Arctic sea ice (Photo: Alfred Wegener Institute / Mine Tekman)

Even the High North can’t escape the global threat of plastic pollution. An international review study just released by the Alfred Wegener Institute shows, the flood of plastic has reached all spheres of the Arctic: large quantities of plastic - transported by rivers, the air and shipping- can now be found in the Arctic Ocean. High concentrations of microplastic can be found in the water, on the seafloor, remote beaches, in rivers, and even in ice and snow. The plastic is not only a burden for ecosystems; it could also worsen climate change. The study was just released in the journal Nature Reviews Earth & Environment.

Die Zahlen sprechen eine deutliche Sprache. Etwa 19 bis 23 Millionen Tonnen Plastikmüll landen heute pro Jahr in den Gewässern der Welt – das entspricht fast zwei LKW-Ladungen pro Minute. Weil Plastik besonders stabil ist, reichert es sich in den Ozeanen an und zerfällt mit der Zeit in immer kleinere Teile – vom Makro- bis hin zum Mikro- und Nanoplastik und gelangt so auch ins menschliche Blut. Und die Müllflut verstärkt sich wohl noch: Bis 2045 wird sich die weltweite Plastikproduktion voraussichtlich verdoppeln.

Die Folgen sind ernst. Schon heute kommen praktisch alle untersuchten Meeresbewohner – vom Plankton bis zum Pottwal - mit Plastikmüll und Mikroplastik in Berührung. Und das in allen Bereichen der Weltmeere – vom tropischen Strand bis in die tiefsten Meeresgräben. Wie die aktuelle Studie des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) nun zeigt, bleibt auch der hohe Norden nicht verschont. „Die Arktis wird noch immer als weitgehend unberührte Wildnis wahrgenommen“, sagt AWI-Expertin Dr. Melanie Bergmann. „Mit unserer Übersichtsstudie, die wir gemeinsam mit Forschenden aus Norwegen, Kanada und den Niederlanden verfasst haben, zeigen wir, dass dieses Bild nicht mehr der Realität entspricht. Denn nicht nur der Klimawandel schlägt in den nördlichen Breiten besonders hart zu, auch die Plastikflut hat den Arktischen Ozean schon längst erreicht. Und unsere Forschungsergebnisse zeigen sogar, dass die Verschmutzung immer noch ansteigt.“

Das im Artikel resümierte Wissen zeichnet ein trübes Bild. Die Arktis ist zwar vergleichsweise dünn besiedelt, zeigt aber in allen Lebensräumen – von Stränden über die Wasseroberfläche und die Wassersäule bis hin zum Meeresgrund – ähnliche Verschmutzungsgrade mit Plastik wie dicht besiedelte Regionen der Welt. Die Verschmutzung speist sich dabei neben lokalen auch aus fernen Quellen. Insbesondere Ozeanströmungen aus dem Atlantik und der Nordsee und über die Beringstraße aus dem Nordpazifik tragen zum Zustrom bei. Auch die Luft trägt kleines Mikroplastik gen Norden. Dazu kommen die Flüsse. Der Arktische Ozean macht zwar nur rund 1 Prozent des Gesamtvolumens der Weltmeere aus, erhält aber mehr als 10 Prozent des globalen Wasserzustroms durch Flüsse, die unter anderem aus Sibirien Plastik ins Meer spülen. Wenn dann im Herbst vor der Küste Sibiriens Meerwasser gefriert, wird treibendes Mikroplastik in die Eismatrix eingeschlossen. Das Eis bewegt sich dann mit der Transpolaren Drift in die Framstraße zwischen Grönland und Spitzbergen, schmilzt dort im Sommer und gibt seine Plastikfracht wieder frei.

Zu den wichtigsten lokalen Quellen zählen Müll und Abwasser aus arktischen Siedlungen und Plastikmüll von Schiffen – vor allem im Bereich der Fischerei. Besonders die Netze und Seile sind dabei ein großes Problem. Diese werden von Fischern absichtlich im Meer entsorgt oder gehen versehentlich verloren. Daher stammt ein Großteil des Mülls im europäischen Teil der Arktis aus der Fischerei: An einem Strand auf Spitzbergen waren es laut einer AWI-Studie fast 100 Prozent der angeschwemmten Plastikmasse.

„Zu den Auswirkungen der Plastikflut speziell auf die arktischen Meeresorganismen existieren leider nur vergleichsweise wenige Studien“, erklärt Melanie Bergmann. „Viel spricht jedoch dafür, dass die Folgen ähnlich gravierend sind wie in besser untersuchten Regionen: Auch in der Arktis verheddern sich viele Tiere – Eisbären, Robben, Rentiere und Meeresvögel – im Plastik und sterben. Auch in der Arktis führt gefressenes Mikroplastik wahrscheinlich zu verringertem Wachstum und verringerter Fortpflanzung, zu physiologischem Stress und Entzündungsreaktionen im Gewebe von Meerestieren und durchfließt die Adern der Menschen.“

Besonders dünn ist die Datenlage in Bezug auf eventuelle Rückkopplungseffekte zwischen Plastikmüll und Klimawandel. „Hier gibt es dringenden Forschungsbedarf“, sagt die AWI-Expertin. „Denn erste Studien liefern Indizien dafür, dass eingeschlossenes Mikroplastik die Eigenschaften von Meereis und Schnee verändert.“ So könnten etwa viele dunkle Partikel im Eis dazu führen, dass es mehr Sonnenlicht absorbiert und dadurch schneller schmilzt. Das wiederum verstärkt über die sogenannte Eis-Albedo-Rückkopplung die globale Erhitzung. Außerdem bilden Plastikteilchen in der Atmosphäre Kondensationskerne für Wolken und Regen und könnten so das Wetter und langfristig das Klima beeinflussen. Und nicht zuletzt trägt Plastik über seinen gesamten Lebenszyklus derzeit mit 4,5 Prozent zum globalen Treibhausgasausstoß bei.

„Unsere Studie zeigt, dass die Plastikverschmutzung in der Arktis bereits ähnlich hoch ist, wie in anderen Regionen der Welt. Das passt zu Modellrechnungen, die in der Arktis eine weitere Anreicherungszone prognostiziert haben“, erklärt Melanie Bergmann. „Die Folgen sind hier aber vielleicht sogar noch ernster. Denn die Arktis erhitzt sich im Zuge des Klimawandels drei Mal schneller als der Rest der Welt. Die Plastikflut trifft also auf Ökosysteme, die ohnehin schon extrem belastet sind. Die im Februar auf der UN-Umweltkonferenz beschlossene Resolution für ein globales Plastikmüll-Abkommen ist ein wichtiger erster Schritt. Bei den Verhandlungen in den nächsten zwei Jahren müssen wirksame, rechtsverbindliche Maßnahmen festgeschrieben werden, die auch Minderungsziele in der Plastikproduktion beinhalten. Dabei ist Deutschland ebenso in der Pflicht, bezüglich der globalen Verbreitung sein Plastikaufkommen zu verringern, wie die reichen Arktis-Anrainerstaaten, die den Eintrag aus lokalen Quellen mindern und zum Beispiel das oft kaum vorhandene Müll- und Abwassermanagement ihrer Siedlungen verbessern müssen. Zudem sollten auch die internationale Schifffahrt in Bezug auf Müll und die Fischerei in Bezug auf die Fischernetze stärker reguliert und kontrolliert werden.“

Original publication

Melanie Bergmann, France Collard, Joan Fabres, Geir W. Gabrielsen, Jennifer F. Provencher, Chelsea M. Rochman, Erik van Sebille, Mine B. Tekman: Plastic pollution in the Arctic. Nature Reviews Earth & Environment (2022). DOI: 10.1038/s43017-022-00279-8

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[Translate to English:] Snow samples from Arctic sea ice
Scientists from the Alfred Wegener Institute use the board helicopter from the icebreaking research vessel Polarstern to collect snow samples. Even in the Arctic the snow is polluted with microplastics. (Photo: Alfred Wegener Institute / Mine Tekman)
[Translate to English:] Polarstern plastic pollution survey
A Catamaran is pulled on the side of Polarstern icebreaker for an Arctic Ocean plastic pollution survey. (Photo: Alfred Wegener Institute / Esther Horvath)
[Translate to English:] Polarstern ROBEX Expedition Arktis
Catamaran deployment for Arctic Ocean plastic pollution survey on Polarstern icebreaker. (Photo: Alfred Wegener Institute / Esther Horvath)
[Translate to English:] Polarstern ROBEX Expedition Arktis
Collecting plastics after the catamaran deployment for Arctic Ocean plastic pollution survey on Polarstern icebreaker. (Photo: Alfred Wegener Institute / Esther Horvath)
[Translate to English:] Snow samples from Arctic sea ice
Scientists from the Alfred Wegener Institute use the board helicopter from the icebreaking research vessel Polarstern to collect snow samples. Even in the Arctic the snow is polluted with microplastics. (Photo: Alfred Wegener Institute / Mine Tekman)
[Translate to English:] Snow samples from Arctic sea ice
Scientists from the Alfred Wegener Institute use the board helicopter from the icebreaking research vessel Polarstern to collect snow samples. Even in the Arctic the snow is polluted with microplastics. (Photo: Alfred Wegener Institute / Kajetan Deja)
[Translate to English:] Snow samples from Arctic sea ice
Scientists from the Alfred Wegener Institute use the board helicopter from the icebreaking research vessel Polarstern to collect snow samples. Even in the Arctic the snow is polluted with microplastics. (Photo: Alfred Wegener Institute / Mine Tekman)
[Translate to English:] Müll auf arktischem Meereis
Litter on an Arctic ice floe, origin unknown. (Photo: Alfred Wegener Institute / Melanie Bergmann)
[Translate to English:] Plastiktüte im HAUSGARTEN
Plastic bag at the AWI Hausgarten, the deepsea observatory of the Alfred Wegener Institute in the Fram Strait. This image was taken by the OFOS camera system in a depth of 2500 m. (Photo: Alfred Wegener Institute / Melanie Bergmann, OFOS)
[Translate to English:] Müll in der arktischen Tiefsee
A piece of plastic at the AWI Hausgarten, the deepsea observatory of the Alfred Wegener Institute in the Fram Strait. This image was taken by the OFOS camera system in a depth of 2500 m. (Photo: Alfred Wegener Institute / Melanie Bergmann, OFOS)
[Translate to English:] Müll-im-Meer-Forschung am AWI Helgoland
AWI scientist Julia Gütermann is preparing an Arctic sea-ice core for an microplastic analysis in the lab at the AWI Helgoland. (Photo: Alfred Wegener Institute / Tristan Vankann)
[Translate to English:] Plastikmüll
Dr. Melanie Bergmann packs plastic garbage for Oceam Plastics Lab exhibition in Ottawa. The garbage originate from six beaches in Spitsbergen. Melanie Bergmann and colleagues research its effects on Arctic animals. (Photo: Alfred Wegener Institute / Esther Horvath)
[Translate to English:] Plastikmüll
Dr. Melanie Bergmann packs plastic garbage for Oceam Plastics Lab exhibition in Ottawa. The garbage originate from six beaches in Spitsbergen. Melanie Bergmann and colleagues research its effects on Arctic animals. (Photo: Alfred-Wegener-Institut / Esther Horvath)
[Translate to English:] Dr. Melanie Bergmann
Dr. Melanie Bergmann, Alfred Wegener Institute, Biosciences section Deep Sea Ecology and Technology (Photo: Alfred Wegener Institute / Kerstin Rolfes)
[Translate to English:] Detailzeichnung aus der AWI-Infografik: Wie gelangt der Müll ins Meer
Detailed scribbles from the AWI infographic "Pathways of litter into the ocean" - here: Sea-ice as microplastic sink - it is binding the particles as long as the ice is frozen. (Photo: Alfred Wegener Institute / Martin Künsting)

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