Mikroplastik in Binnengewässern – Bestandsaufnahme in europäischen Flüssen

 

Kunststoffe sind synthetische Kreationen aus dem Labor, von Menschenhand geschaffene Materialien und Werkstoffe mit Eigenschaften, die man in der Natur in Form und Kombination eher nicht antrifft. Was mit Blick auf die jeweilige Polymeranwendung segensreich ist, erweist sich für Mutter Natur, die Kunststoffe in ihrem Evolutionskonzept nicht vorgesehen hat, als Fluch. Einmal in die Umwelt eingetragen, können langlebige Kunststoffe zum Problem werden – insbesondere im maritimen Umfeld. Über die starke Verschmutzung der Ozeane durch Kunststoffe und deren Folgen wurde und wird, im Übrigen auch an dieser Stelle (Thema des Monats Januar 2014 und Oktober 2012), bereits umfangreich informiert und berichtet. Wie sich indes der Zustand unserer Binnengewässer gestaltet, darüber ist bislang nur wenig bekannt (siehe auch unser Thema des Monats November 2013). Das soll sich nach den Vorgaben von Industrie, Politik und Wissenschaft alsbald ändern. Der erste Schritt ist getan: Aktuelle Forschungsvorhaben richten einen Fokus auf die Untersuchung von Herkunft, Entstehung und Folgen von Mikroplastik in Binnengewässern, insbesondere in Flüssen.

Die Erkenntnis ist nicht neu, und sie wird auch von niemandem ernsthaft abgestritten: Kunststoffe gehören nicht in die Umwelt entsorgt und schon gar nicht ins Wasser. Bislang fehlen allerdings – ungeachtet erfolgreich etablierter Recyclingkonzepte – wirksame Strategien, wie sich dem kollektiven Bewusstsein über Landesgrenzen hinweg einschärfen lässt, Kunststoffe nach ihrer Zeit nicht als Abfall, sondern als Materialien von Wert zu betrachten und ebenso zu behandeln. Hier tut Aufklärung not.

Augenblicklich weiß man recht wenig über das Verhalten und den Einfluss von Kunststoffen in und auf Binnengewässer. Der Kunststoffmüll, der – für uns gefühlt weit weg – in den Weltmeeren treibt und vorwiegend über Flüsse eingetragen wird, fällt meist erst dann auf, wenn solcherlei Rückstände und anderer Müll in Küstenregionen anlanden. Vermutlich ist es diesem Sachverhalt zu verdanken, dass über so lange Zeit niemand auf die Idee gekommen ist, Flüsse seien nicht allein Transportweg von Kunststoffrückständen, sondern selbst leidtragendes Objekt weitreichender Folgen des Kunststoffeintrags.

Thema des Monats Januar 2014: Polymer(e)re – Zeit, Verantwortung zu übernehmen
Thema des Monats Oktober 2012: Müll fischen für Meere ohne Plastik
Thema des Monats November 2013: Mehr Nachhaltigkeit und Schutz von Süßwasserseen

Entlang der Ufer verkehrsreicher Flüsse finden sich allenthalben Rückstände von Müll und Kunststoffen. (Quelle: Istockphoto)

Dass eben dies vermutlich zutrifft, lässt sich trefflich spekulieren bei einem Spaziergang entlang des Rheins oder anderer verkehrsreicher Wasserwege. Bei einer genauen Betrachtung des Ufers werde nämlich deutlich, schildert Sascha Klein, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Fachbereich Chemie und Biologie der Hochschule Fresenius in Idstein, dass dort nicht nur Sand und Steine liegen, sondern ebenso jede Menge Plastik. Diese Beobachtung gab den Anlass für eine Forschungsarbeit, die Klein kürzlich vorgestellt hat [1].

Kunststoffe ziehen Chemikalien an

In seiner Arbeit reflektiert Klein einerseits über Kunststoffrückstände im Uferbereich, anderseits versucht der Wissenschaftler unter Zuhilfenahme der analytischen Chemie ein Bild davon zu entwerfen, welchen tiefgreifenden Einfluss Polymere auf das aquatische Element und seine Bewohner haben können. Das damit zu rechnen ist, liegt in der Natur polymerer Materialien.

Kunststoffe sind überaus robuste, langlebige Gebilde, die zwar Angriffsfläche bieten für zum Beispiel energiereiches Sonnenlicht oder mechanische Belastungen, sich nach dem gegenwärtigen Stand der Dinge jedoch nie ganz auflösen lassen und damit von der Bildfläche verschwinden. Irgendwann zerbröselt ein Kunststoff in immer kleinere, feinere Partikel, sogenanntes Mikroplastik, zu dem, am Rande bemerkt, nicht nur Artefakte zählen, sondern auch Kunststoffgranulate, die bei der Herstellung von Kunststoffprodukten oder in Kosmetika oder Körperpflegeprodukten eingesetzt werden. Die geringe Größe von wenigen Millimetern bis Mikrometern unter darunter macht die Krux von Mikroplastik aus, ebenso der im Folgenden geschilderten Sachverhalt.

In der chemischen Analytik benutzt man Kunststoffe wie Polydimethylsiloxan (PDMS) dazu, organische Verbindungen aus flüssigen beziehungsweise wässrigen Medien zu extrahieren, um sie anschließend mit geeigneten chemisch-analytischen Mitteln und Methoden nach Art und Menge exakt zu bestimmen. Zu den für Umweltexperten bedenklichen organischen Verbindungen zählen unter anderem Arzneimittelwirkstoffe, Pestizide, Herbizide, Hormone, polyaromatische und polycyclische Kohlenwasserstoff, Weichmacher [Phthalate] und andere Chemikalien, die aus Sicht ihres Anwendungsfeldes einen tieferen Sinn erfüllen, als Rückstand im Grund- oder Oberflächenwasser jedoch den fiesen Charakter eines Schadstoffs besitzen, der nicht nur die betroffenen Ökosysteme bedroht, sondern auch eine Gefahr für den Menschen darstellt. Aus diesem Grund hat der Gesetzgeber die Menge an Schadstoffe von in Trinkwasser und Lebensmitteln enthaltender Schadstoffe auf ein zulässiges Maß limitiert.

Fischlarve

Junge Fischlarve (ca. 12 mm) aus der Donau mit einem Plastikpartikel im Darmtrakt. Quelle: R. Krusch

Es gilt als physikalische Gesetzmäßigkeit, dass mit der Verkleinerung des Volumens, die Oberfläche eines Körpers im Verhältnis wächst. Je kleiner ein Gegenstand ist, desto größer misst seine Oberfläche. Bezogen auf Kunststoffrückstände in Flüssen und Ozeanen bedeutet das: je kleiner ein Mikroplastikpartikel ist, desto mehr Schadstoffe können sich auch an seiner Oberfläche anlagern. Kling, als habe man damit einen Weg gefunden, die Weltmeere von chemischen Schadstoffen zu befreien. Tatsächlich aber erweist sich Mikroplastik nachweislich als gravierende Gefahr für die im Wasser lebenden Organismen.

Unterwegs auf der schönen Donau

Alarmierende Ergebnisse liefern Wissenschaftler der Universität Wien, die sich mit dem Ökosystem, der Struktur sowie dem Stoff- und Energiehaushalt von Binnengewässern beschäftigen, sogenannte Limnologen: Im Zuge eines Forschungsprojekts über Jungfische in der Donau führten sie erstmals eine Mengenabschätzung der Plastikfracht in Europas zweitgrößtem Fließgewässer durch. Dabei fanden sie heraus, dass die Donau in den Uferbereichen zwischen Wien und Bratislava mehr Plastikpartikel als Fischlarven mit sich führt [2].

Die Fische wiederum verwechseln die im Wasser driftenden Plastikteilchen mit Nahrung, dazu zählen Kleinkrebse, Insektenlarven oder Fischeier. Was dies zu bedeuten hat, lässt sich an einer Hand abzählen: Die Tiere leiden an Unterernährung infolge eines „vorgetäuschten“ Sättigungsgefühl, an Verstopfung oder Verletzungen des Darmtraktes, was auf kurz oder lang zum vorzeitigen Tod des Tieres führen kann. Vieles weise zudem daraufhin, berichtet die Universität Wien [1], dass die Aufnahme von Plastikpartikeln zu einer Bioakkumulation löslicher Verbindungen (Arzneimittelwirkstoffe, Pestizide, Herbizide, Hormone, polyaromatische und polycyclische Kohlenwasserstoff, Weichmacher [Phthalate] und andere Chemikalien) in der Nahrungskette führen kann. Mit anderen Worten: Am Ende des Tages leidet auch der Mensch, wenn der Fisch als Mahlzeit serviert wird, unter der Belastung der Binnengewässer mit Mikroplastik.
Unterschiedliche Kategorien von Plastik

Unterschiedliche Kategorien von Plastik, die in der Donau quantifiziert wurden: Pellets (ca. 4 mm Durchmesser), Flocken (ca. 2,8 mm Länge), Kugeln (ca. 2,9 mm), anderes Material (ca. 15,0 mm). Quelle: A. Lechner

4,2 Tonnen Plastik pro Tag

In nahezu allen entnommenen Driftproben des Donauwassers fanden sie, fassen die Wiener Forscher zusammen, neben Fischlarven eine beträchtliche Anzahl kleiner, makroskopisch sichtbarer Plastikpartikel. Bei dem überwiegenden Teil (80 %) davon habe es sich um industrielles Rohmaterial in den unterschiedlichsten Variationen wie Pellets oder Flocken gehandelt – was durchaus zu denken gibt. Der übrige Rest habe aus anderen, nicht näher zuordenbaren Teilen bestanden, könne vermutlich dem kommunalen Abfall zugeordnet werden.

Unterm Strich kommen die Wissenschaftler zu einem bedenklichen Ergebnis: Wie die Mengenabschätzung zeige, transportiere die Donau zwischen Wien und Bratislava in den Uferbereichen im Durchschnitt 317 Plastikpartikel (4,8 g) und 275 Fischlarven (3,2 g) pro 1000 Kubikmeter Wasser. Konservativ hochgerechnet bedeute dies ein geschätzter Eintrag von rund 4,2 Tonnen Plastikmüll pro Tag aus der Donau ins Schwarze Meer, erklärt Hubert Keckeis vom Department für Limnologie und Ozeanographie der Universität Wien. Nicht beziffern lässt sich bislang die Menge an Schadstoffen, die von Mikroplastikpartikeln absorbiert und letztlich in die Nahrungskette eingetragen werden können. Diesen Aspekt wird sich Sascha Klein von der Hochschule Fresenius in Idstein im Rahmen seiner Forschung noch weiter vertiefen.

Mit „Mikroplastik“ beschäftigt sich vertiefend auch unser nächstes Thema des Monats im Oktober. Darin unter anderem k-online im Interview mit dem Wissenschaftler Prof. Dr. Christian Laforsch von der Universität Bayreuth, der zu den führenden Mikroplastik-Forscher in Deutschland zählt. Neue Forschungsprojekte in Kooperation mit den Umweltministerien Bayerns und Baden-Württembergs sollen klären helfen, wie stark Flüsse und Seen in Süddeutschland durch Mikroplastik kontaminiert sind und welche Risiken sich daraus ergeben. Mehr darüber in unserem nächsten Thema des Monats.

Autor:
Guido Deußing
Redaktionsbüro GDeußing
41464 Neuss
E-Mail: guido.deussing@pressetextkom.de

Quelle:
[1] www.hs-fresenius.de
[2] Aaron Lechner, Hubert Keckeis, Franz Lumesberger-Loisl, Bernhard Zens, Reinhard Krusch, Martin Glas, Michael Tritthart, Elisabeth Schludermann: "The Danube so colourful: a potpourri of plastic litter outnumbers fish larvae in Europe’s second largest river". In: Environmental Pollution, http://authors.elsevier.com/sd/article/S0269749114000475, DOI: 10.1016/j.envpol.2014.02.006