Eine neue Methode zur Schätzung des Alters von Mikroplastik im oberen Ozean

Jun 09, 2023

FUKUOKA, JAPAN – Forscher der Kyushu-Universität und der Asahi Kasei Corporation haben eine neue Methode entwickelt, um das Alter von Mikroplastik in den oberen Ozeanen abzuschätzen. Die Methode beinhaltet eine Kombination aus der Analyse des Oxidationsgrads von Kunststoffen mit Umweltfaktoren wie UV-Strahlung und Umgebungstemperatur.

Das Team wandte seine neue Methode an, um das Alter von Mikroplastik abzuschätzen, das an küstennahen und Offshore-Standorten im Nordpazifik gefunden wurde. Sie fanden heraus, dass das Alter von Mikroplastik in küstennahen Regionen zwischen null und fünf Jahren lag, während Mikroplastik aus Offshore-Regionen zwischen einem und drei Jahren alt war.Ihre Ergebnisse wurden veröffentlichtin der Zeitschrift Marine Pollution Bulletin.

In Meeresumgebungen, von Seen bis hin zu Ozeanen, sind Kunststoffe die am häufigsten vorkommende Art von Schadstoffen. Wenn Plastikmüll der Witterung ausgesetzt wird, zerfällt er mit der Zeit und zerfällt. Kunststoffabfälle, die auf eine Länge von weniger als 5 mm zerfallen sind, werden als „Mikroplastik“ bezeichnet.

„Mikroplastikverschmutzung gilt als globales Problem. In einer früheren Studie haben wir herausgefunden, dass es etwa 24 Billionen Körner Mikroplastik gibt.“ „Schwimmen auf der Oberflächenschicht des Ozeans“, erklärt Professor Atsuhiko Isobe vom Forschungsinstitut für Angewandte Mechanik der Kyushu-Universität, der die Studie leitete. „Allerdings wissen wir noch wenig über seine Auswirkungen auf die Umwelt oder auf Lebewesen.“ Eine weitere große Frage, die wir haben, ist, wie lange Mikroplastik durch den Ozean treibt.“

Um herauszufinden, wie alt im Meer gefundenes Mikroplastik sein kann, untersuchten Isobe und sein Team zunächst, welche Metriken überhaupt zur Messung des Mikroplastikalters verwendet werden könnten.

„Das häufigste Material in Kunststoff heißt Polyethylen. Wir wissen, dass Polyethylen bei der Interaktion mit der Umwelt oxidiert und abgebaut wird“, erklärt Rie Okubo, Forscherin bei Asahi Kasei Corporation und Erstautorin der Studie. „Dieser Abbaugrad kann anhand der Änderung des Molekulargewichts des Materials und des sogenannten Carbonylindex gemessen werden. Wenn Polyethylen abgebaut wird, erhöht sich einfach sein Carbonylindex und das Molekulargewicht sinkt.“

Das reicht natürlich nicht. Da Mikroplastik den Elementen ausgesetzt ist, musste das Team auch standardisieren, wie sich Temperatur und UV-Strahlung auf den Kunststoffabbau auswirken. Das Team führte zunächst eine Reihe von Expositionsexperimenten mit Polyethylenmaterial durch und sammelte Daten darüber, wie sich verschiedene Kombinationen von UV- und Temperatur auf das Molekulargewicht und den Carbonylindex des Materials auswirkten.

Das Team fand heraus, dass UVER – ultraviolette Erythemstrahlung, eine Messung der UV-Strahlung in Bodennähe – und die Meerwassertemperatur die beiden größten Faktoren für den Plastikabbau waren.

„Sobald wir diese Daten hatten, begannen wir, sie auf unsere Mikroplastikproben anzuwenden. Alle unsere Proben stammten aus dem oberen Ozean, bis zu einem Meter über der Wasseroberfläche“, fährt Okubo fort. „Wir haben auch Mikroplastik aus verschiedenen Gebieten gesammelt. Einige Proben wurden in Küstennähe Japans gesammelt, 10 bis 80 km vor der Küste. Andere Proben wurden vor der Küste, mitten im Nordpazifik und im Philippinischen Meer, gesammelt.“

Durch die Analyse des gesammelten Mikroplastiks konnte das Team das Alter jeder einzelnen Probe abschätzen. Sie fanden heraus, dass küstennahes Mikroplastik zwischen null und fünf Jahren alt war, während Offshore-Proben zwischen einem und drei Jahren alt waren.

„Wir gehen davon aus, dass der Grund dafür, dass küstennahes Mikroplastik zwischen null und fünf Jahren anhält, darin liegt, dass es häufig an Land gespült wird und dort länger ‚überlebt‘. Offshore-Mikroplastik braucht dagegen länger, um diesen Teil des Ozeans zu erreichen, weshalb wir.“ „Ich habe kein Mikroplastik gefunden, das älter als drei Jahre ist“, erklärt Okubo. „Dieses Offshore-Mikroplastik wird wahrscheinlich auch aus den oberen Ozeanen entfernt, indem es sich tiefer in den Gewässern ablagert.“

Die Forscher erhoffen sich von der neuen Methode bessere Einblicke in die Entstehung und Verbreitung von Mikroplastik in der Umwelt. Die Daten werden auch bei der Entwicklung genauerer Simulationen zur Verfolgung von Mikroplastik im Ozean helfen.

Isobe kommt zu dem Schluss: „Unsere Forschung und unser Verständnis von Mikroplastik ist noch sehr neu, und dank dieser Daten haben wir ein wenig mehr Verständnis für die grundlegende Wissenschaft von Mikroplastik gewonnen. Unser nächster Schritt wird darin bestehen, zu untersuchen, wie mechanische Reize wie Meereswellen und Strömungen wirken.“ können Kunststoffe abbauen, sodass wir noch genauere Daten sammeln können.

- Diese Pressemitteilung wurde ursprünglich auf der Website der Kyushu-Universität veröffentlicht