Mikroplastik

Obwohl es derzeit keine international normierte Größeneinteilung gibt, werden normalerweise Fragmente, die kleiner als 5 mm sind, zum Mikroplastik gezählt. Kürzlich wurde eine weitere Unterscheidung zwischen "kleinen" (1 µm bis 1 mm) und "großen" (1 mm bis 5 mm) Mikroplastikpartikeln vorgeschlagen. Fragmente, die größer als 5 mm sind, werden als Makroplastik bezeichnet. Kunststoffpartikel, die kleiner als 1 µm und größer als 1 nm sind, werden hingegen als Nanoplastik klassifiziert. Mikroplastik kann auch nach seiner Herkunft in Primär- oder Sekundärkunststoffe eingeteilt werden. Erstere werden direkt für den Einsatz als feines Pulver in technischen Anwendungen oder als kosmetische Zusatzstoffe hergestellt; das sekundäre Mikroplastik stammt hingegen aus der Zerkleinerung von Makroplastik-Rückständen. Nanoplastik wird zunehmend im medizinischen und elektronischen Bereich eingesetzt. Die am häufigsten verwendeten Polymere im Mikroplastik sind Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET) und Polyvinylchlorid (PVC).

Die meisten Studien über Mikroplastik haben sich zunächst auf die Meere konzentriert, wo eine erhebliche Auswirkung des Mikroplastiks auf die Nahrungskette festgestellt wurde. Mehr als 80% der im Meer gefundenen Kunststoffe stammen jedoch in Wirklichkeit aus den Fließgewässern des Festlandes. Noch immer existieren wenige Studien über Süßwasserökosysteme. Zudem sind die Resultate dieser Untersuchungen aufgrund der meist unterschiedlichen Probennahme- und Messmethoden kaum vergleichbar.

Die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit sind ebenfalls wenig erforscht. Dabei ist der Mensch sicherlich einer Kontamination durch Mikroplastik sehr ausgesetzt. Diese erfolgt entweder über Verschlucken, Einatmen oder Hautkontakt. Die schädlichen Auswirkungen könnten insbesondere mit der Toxizität der Mikropartikel selbst zusammenhängen. Zudem spielen der oxidative Stress und die durch das Mikroplastik ausgelösten Entzündungsreaktionen möglicherweise eine große Rolle. Letztere beruht auf einer Unfähigkeit des Immunsystems, Mikrokunststoffe zu erkennen und zu eliminieren. Eine kürzlich vom WWF in Auftrag gegebene australische Untersuchung schätzt, dass wir jede Woche bis zu 2000 Mikroplastikfragmente verschlucken, was dem Gewicht einer Kreditkarte entspricht (5 Gramm). Die Partikel, die am wahrscheinlichsten im menschlichen Körper verbleiben und schädliche Wirkungen verursachen, sind jene, die kleiner als 5 - 10 µm sind.

Die Probenahmestelle befindet sich auf dem orographisch linken Etschufer nördlich von Laag. Das Untersuchungsgebiet mit einer Fläche von 1020 m² besteht aus einem regelmäßig überfluteten Uferabschnitt (siehe Fotogalerie, Foto 1 und 2).

Die Beprobung der Ufersedimente erfolgte nach den für Strände am Meer ausgearbeiteten Richtlinien⁽¹⁾. Zunächst wurde eine Zählung des im Untersuchungsgebiet vorhandenen Makroplastiks durchgeführt, indem alle vorhandenen Kunststoffe mit einer Größe von mehr als 5 mm ermittelt wurden. Ein Teil dieser Objekte wurde ins Labor gebracht, um sie mit den im Sediment gefundenen Mikroplastikfragmenten zu vergleichen. Die eigentliche Sedimentbeprobung erfolgte in der oberen 5 cm dicken Sedimentschicht. Dabei wurden mindestens drei zufällige Replikate im Abstand von wenigstens 5 m für jede der beiden Kategorien von Mikroplastik („Small-Microplastic ” (SMP : < 1 mm) bzw. „Large-Microplastic” (LMP: 1 - 5 mm)) entnommen ⁽²⁾. Alle entnommenen Proben wurden in Glas- oder Metallbehältern aufbewahrt.

Anmerkung:
(1) Die in den letzten Jahren am häufigsten verwendeten Methoden dazu sind jene von Georg Hanke, publiziert 2013 in „Guidance on Monitoring of Marine Litter in European Seas”, von „EU Technical Subgroup on Marine Litter (TSG-ML)” sowie jene von Löder und Gerdts (2015).

(2) Die Beprobung des „Large-Microplastic“ erfolgte mit einem 50x50 cm großen Rahmen, in dem die obersten 5 cm der Sedimentschicht mit einem Metalllöffel beprobt wurden. Dies entspricht einem Volumen von 12.500 cm³ für jedes der drei Replikate. Auch die Beprobung des „Small-Microplastic“ erfolgte mit einem Metalllöffel, wobei für jedes der fünf Replikate 250 cm³ Sediment entnommen wurde. Sämtliche Proben wurden in Glas- oder Metallbehältern aufbewahrt.

Die Sedimentproben wurden in Aluminiumbehältern bei 60°C für 48 h getrocknet. Anschließend wurden die Proben des „Small-Microplastic” durch ein Sieb mit 1 mm Maschenweite und jene des „Large-Microplastic” durch ein in einem 1 mm Lochsieb befindlichen 5 mm Lochsieb gefiltert, gewogen und in Glasbehältern aufbewahrt.Die Extraktion des Mikroplastiks aus der Sedimentprobe kann in vier Stufen unterteilt werden: visuelle Vorselektion, Trennung aufgrund der Dichte, Filtration und Aufbereitung⁽¹⁾.

Anmerkung:
(1) Die visuelle Vorauswahl (Sortierung) aller Sedimentproben erfolgte am Stereomikroskop. Die sichtbaren Mikroplastikfragmente wurden mit einer Pinzette entnommen, aufgeteilt und entsprechend ihrer Form (Kugel, Fasern, Blatt)  gezählt und für weitere Analysen aufbewahrt. Die anschließende densimetrische Trennung erfolgte aufgrund der geringeren Dichte des Kunststoffes im Vergleich zu den Sandkörnern. Das getrocknete Sediment wurde mit einer gesättigten Salzlösung wie Natriumchlorid (NaCl mit einer Konzentration von 1,5 g/cm³), gemischt. Dazu wurden 50 ml Sediment mit 200 ml NaCl in einem Zylinder vermischt, von Hand für zwei Minuten geschüttelt und anschließend für weitere zwei Minuten sedimentieren lassen. Dieses Verfahren wurde drei Mal wiederholt. Aufgrund der geringeren Dichte des Kunststoffes konnte dieser von der Suspension getrennt werden, indem der Überstand entnommen und durch einen 10 µm Glasfaserfilter filtriert wurde. Die Filter wurden anschließend in Petrischalen gegeben.Um sämtliche organische Rückstände, welche die nachfolgende Beobachtung unter dem Mikroskop und eventuelle spektroskopische Analysen wie die „Raman-Spektroskopie" negativ beeinflussen können, zu entfernen, müssen die Filter weiter gereinigt werden. Dazu wurden den getrockneten Filtern 2 ml 30% H₂O₂ (Wasserstoffperoxid) für 30 Minuten zugesetzt. Abschließend wurden die Filter mit 4 ml ultrareinem Wasser gereinigt und trocknen gelassen.

Nach der Reinigung mit Wasserstoffperoxid wurden alle Filter unter dem Mikroskop betrachtet⁽¹⁾:

• In den Fasern oder Kunststoffpartikeln dürfen keine Strukturen organischen Ursprungs sichtbar sein

• Die Fasern müssen von gleicher Dicke und die Partikel von gleicher Farbe sein

• Weiße oder transparente Partikel müssen, um einen biologischen Ursprung ausschließen zu können, bei hoher Vergrößerung unter einem Fluoreszenzmikroskop untersucht werden

•  Die zur allgemeinen Trennung und Klassifizierung von Mikroplastik verwendeten Merkmale sind: Ursprungsmaterial, Typ, Zersetzungsgrad, sowie Form und Farbe

Anmerkung:
(1) Für die Identifizierung von Mikroplastik unter dem Stereomikroskop wurde die standardisierte Methode von Nòren (2007) angewendet.

Zu Beginn der Probenahme wurde die Zählung des im Untersuchungsgebiet vorhandenen Makroplastiks durchgeführt. Diese Auswertung brachte eine beachtliche Anzahl von Objekten/Abfällen, die hauptsächlich aus Kunststoff bestanden und eine Gesamtmenge von 0,1 Objekten pro m² ausmachten (siehe Fotogalerie, Foto 3). Dabei wurde eine Gesamtkonzentration von 842,67 Mikroplastik (MP) pro m² gefunden. Das gefundene Mikroplastik war von unterschiedlicher Form und Farbe, wie auf den Fotos 4 und 5 ersichtlich ist. Dies gilt sowohl für das nach einer Vorauswahl aus dem Sediment untersuchte “Large-Microplastic” (LMP), als auch für das auf Glasfaserfiltern vorhandene “Small-Microplastic” (SMP). Wenn man die Anzahl der verschiedenen MP-Typen in den SMP-Proben genauer betrachtet (Grafik 1), erkennt man, dass die Filamente 85% der Gesamtmenge ausmachen, während in den LMP-Proben die lamellenförmigen Fragmente mit einer Konzentration von 53% überwiegen (Grafik 2).

Die gewonnenen Ergebnisse unserer Studie sind vergleichbar mit anderen Untersuchungen, wie beispielsweise jener von Imhof et al. (2013), die am Gardasee eine Konzentration von 1108 MP/m² ermittelte. Es handelte sich dabei zwar um Durchschnittswerte, diese sind aber ein klarer Beleg dafür, dass auch in unseren Gewässern Mikroplastik vorhanden ist. Die Prävalenz von Filamenten, wie sie auch in anderen Studien an Seen und Fließgewässern festgestellt wurde, ist wahrscheinlich auf das Waschen von synthetischen Kleidungsstücken zurückzuführen, die von den Kläranlagen nicht zurückgehalten werden. Mikroplastik ist mittlerweile überall zu finden.