Arktische Tiefsee ist "Endlager" für Mikroplastik - wissenschaft.de
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Arktische Tiefsee ist „Endlager“ für Mikroplastik

Framstraße
Ein Filtersystem zur Probennahme in der arktischen Framstraße wird zu Wasser gelassen. (Bild: Alfred-Wegener-Institut/ Melanie Bergmann)

Mikroplastik findet sich längst in allen Meeren und selbst in der vermeintlich unberührten Tiefsee. Jetzt zeigen Messungen in der Framstraße zwischen Grönland und der Inselgruppe Spitzbergen, dass das Sediment dieser arktischen Meeresregion besonders viel dieser kleinen Kunststoffpartikel angereichert hat. Ursache dafür sind Meeresströmungen, die Mikroplastik aus anderen Ozeangebieten mitbringen und dort konzentrieren.

Unser Plastikmüll verschmutzt selbst die entlegensten Gebiete der Erde. Weil sich der Kunststoff kaum biologisch abbaut, bleibt er jahrhundertelang in der Umwelt erhalten und zerfällt im Laufe der Zeit zu immer kleineren Partikeln. An Ende dieser Entwicklung steht das Mikroplastik – Plastikpartikel, -fasern, -pellets und andere Kunststofffragmente, die kleiner als fünf Millimeter sind. Mikroplastik kann aber auch aus Textilien oder Kosmetika sowie aus dem Abrieb von Autoreifen freigesetzt werden.

13.000 Mikroplastikpartikel pro Kilogramm Sediment

Inzwischen findet sich Mikroplastik selbst im Eis der Polargebiete oder in den tiefsten Tiefseegräben der Erde. Wie es dorthin kommt und wo es bleibt, haben nun Forscher um Mine Tekman vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)in Bremerhaven durch Messungen in der Framstraße untersucht. Dieses Meeresgebiet liegt zwischen der Nordostküste Grönlands und der Inselgruppe Spitzbergen und umfasst eine bis zu 5600 Meter tiefe Tiefseerinne, in der zwei gegenläufige Meeresströmungen wie auf einer Autobahn dicht aneinander vorbeiströmen. Damit bildet die Framstraße die einzige Tiefenwasserverbindung zwischen dem Arktischen und dem Atlantischen Ozean. In diesem Meeresgebiet haben Tekman und ihre Kollegen nun systematisch Proben aus verschiedenen Wassertiefen sowie vom Sediment genommen, um die Mikroplastikbelastung zu ermitteln.

Die Analyse der Proben aus dem Arktis-Tiefsee-Observatorium HAUSGARTEN ergab: Während das freie Wasser in der Framstraße eher durchschnittliche Mengen von Kunststoffpartikeln enthält, ist die Belastung des Sediments außerordentlich hoch: Untersuchungen in einem Fourier-Transform-Infrarot-Spektrometer (FTIR) ergaben eine Belastung von bis zu 13.000 Mikroplastikpartikeln pro Kilogramm Sediment, wie die Forscher berichten. Dies ist bis zu 16.000-fach höher als in der darüberliegenden Wassersäule. In diesem Mikroplastik waren nahezu alle gängigen Kunststoffe vertreten, von Polyamid aus Textilien und Fischernetzen über Synthesekautschuk aus dem Automobil- und Gerätebau oder Dichtstoffen bis zu Ethylen-Vinylacetat aus Beschichtungen, Lacke, Papier, Verpackungen oder Schuhsohlen. In den Ablagerungen am Meeresboden waren vor allem Partikel aus chloriertem Polyethylen (CPE) stark vertreten, einem Kunststoff, der beispielsweise bei der Herstellung von Kabeln, Schläuchen, Folien und Antiblockiersystemen (ABS) eingesetzt wird.

Mehr als die Hälfte aller identifizierten Kunststoffpartikel war kleiner als 25 Mikrometer, wie Tekman und ihre Kollegen berichten. Diese Größe entspricht in etwa dem halben Durchmesser eines feinen menschlichen Haares. „Dieser hohe Anteil so kleiner Partikel gibt uns wirklich zu denken, weil sich natürlich sofort die Frage stellt, wie zum Beispiel Tiere auf diese winzigen Kunststoffreste reagieren“, sagt Melanie Bergmann vom AWI.

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Aus zwei Richtungen eingetragen

Doch wo kommt das viele Mikroplastik her? Dies ermittelten die Wissenschaftler mithilfe eines Strömungsmodells. Dieses ergab, dass die Kunststoffpartikel sowohl aus der Arktis als auch aus dem südlich liegenden Nordatlantik in die Meeresregion eingetragen werden. Ein Großteil der am Meeresboden lagernden Kunststoffpartikel stammt dabei aus fernen Regionen. Demnach trägt der aus der Arktis kommende Ostgrönlandstrom vor allem Ethylen-Vinylacetat ein, einen Kunststoff, der unter anderem für Beschichtungen, Lacke, Papier, Verpackungen oder Schuhsohlen verwendet wird. Dieses Plastik könnte über schmelzendes Meereis ins Wasser gelangt sein. Der Westspitzbergenstrom dagegen trägt Kunststoffteilchen aus Meeresgebieten südlich Spitzbergens in die Framstraße. Auch diese Erkenntnis spiegelte sich im Kunststoffmix der entsprechenden Proben wider, wie Tekman und ihre Kollegen berichten.

Auf ihrem Weg in die Framstraße driften die Kunststoffteilchen dann allmählich in die Tiefe und reichern sich am Meeresboden an. Abhängig von der Partikelgröße, der Kunststoffart, der Sinkgeschwindigkeit und der Wassertiefe haben manche Partikel schon eine Reise von bis zu 650 Kilometern zurückgelegt, bevor sie den Meeresboden erreichen. „Die Vorstellung, Mikroplastikpartikel könnten eventuell ziemlich schnell und nahezu senkrecht in die Tiefe sinken, ist durch unsere Modellergebnisse widerlegt“, sagt Bergmann. „Die große Partikelmenge und die hohe Anzahl verschiedener Kunststoffarten im Sediment belegen, dass sich Mikroplastik am Meeresboden der Framstraße kontinuierlich anreichert. Das heißt, die Tiefsee dieser Meeresregion ist ein Endlager für mikroskopisch kleine Kunststoffteilchen.“

Als nächstes wollen die Forschenden nun untersuchen, wie sich das Mikroplastik-Aufkommen in der Framstraße im Laufe des Jahres verändert. Dazu setzen sie auf sogenannte Sinkstofffallen, die im arktischen AWI-Tiefseeobservatorium verankert sind und das ganze Jahr hindurch einfangen, was als Partikel oder Meeresschnee von der Wasseroberfläche in die Tiefe sinkt. „Die jetzt veröffentlichte Studie ist eine wichtige Momentaufnahme, in der wir mit Analysen im Infrarot-Mikroskop einen guten Überblick über die Kunststoffbelastung der Framstraße gewinnen konnten“, erklärt Bergmanns Kollege Gunnar Gerdts. Die künftigen Messungen sollen dann auch eine zeitlichen Überblick liefern.

Quelle: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung; Fachartikel: Environmental Science & Technology, doi: 10.1021/acs.est.9b06981

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