Sediment dispersal of PE and PVC primary microplastics in a coastal archipelago surrounding a plastic production industrial complex

Der unsichtbare Drift: Eine Geschichte über Plastik im Meer

Stellen Sie sich den Ozean nicht nur als eine riesige blaue Weite vor, sondern als ein gigantisches, wirbelndes Förderband. In diesem System werden winzige Plastikstücke – so klein, dass sie „Mikroplastik“ genannt werden – ständig durch Strömungen eingetragen, aufgewirbelt und mitgeschleppt. Einige dieser Stücke sind „sekundär“, was bedeutet, dass es die zerbrochenen Überreste größerer Plastikflaschen oder -tüten sind, die im Laufe der Zeit zerfallen sind. Andere sind „primär“, also die winzigen, fabrikmäßig hergestellten Pellets, Pulver oder Granulate, die dazu bestimmt sind, aufgeschmolzen zu werden, um neue Produkte herzustellen. Stellen Sie sich primäres Mikroplastik wie das Rohmehl in einer Bäckerei vor; es ist das Ausgangsmaterial, bevor es zu einem Kuchen wird.

Wissenschaftler wissen schon lange, dass Plastikverschmutzung ein globales Problem ist, aber sie versuchen immer noch herauszufinden, wie sich diese winzigen, fabrikmäßig hergestellten Partikel genau verhalten, sobald sie auf das Wasser treffen. Sinken sie sofort wie ein Stein zu Boden? Schweben sie wie ein Korken? Und wie beeinflussen die Form der Küstenlinie und die Bewegung des Wassers, wo sie landen? Das Verständnis dessen ist entscheidend, da der Boden des Ozeans wie eine riesige Bibliothek fungiert, die eine Geschichte dessen speichert, was dort entsorgt wurde. Wenn wir die „Bücher“ (die Sedimentschichten) am Meeresboden lesen können, können wir herausfinden, woher die Verschmutzung kommt und wie schnell sie sich ausbreitet. Dies ist das Rätsel, das ein Forscherteam aus Schweden in einer spezifischen, plastikreichen Ecke der Welt lösen wollte.

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Die Plastikspur in den schwedischen Fjorden

In einem Küstenarchipel an der schwedischen Westküste, in der Nähe einer Stadt namens Stenungsund, befindet sich ein massiver Industriekomplex. Es ist wie ein riesiges Fabriknachbarschaftsviertel, in dem zwei große Unternehmen Rohplastikmaterialien herstellen: Das eine stellt Polyethylen (PE) her, das andere Polyvinylchlorid (PVC). Dies ist das zuvor erwähnte „Mehl“ – Vorprodukte aus Kunststoff, die vor der Verarbeitung zu Endprodukten wie winzigen Pellets, Pulvern oder flauschigen Granulaten aussehen. Die Forscher wollten wissen: Wie viel dieses Rohplastiks gelangt versehentlich in die nahegelegenen Fjorde (die wie schmale, tiefe Meeresarme sind, die von Inseln umgeben sind), und wohin geht es?

Um dies herauszufinden, fuhren die Teams im Oktober 2018 aus und sammelten an neun verschiedenen Stellen Schlamm vom Meeresboden auf. Sie behandelten diese Schlammproben wie ein Detektiv einen Tatort, indem sie spezielle Chemikalien und schweres Salzwasser verwendeten, um das Plastik vom Schmutz zu trennen. Anschließend betrachteten sie die Partikel unter leistungsstarken Mikroskopen und nutzten Laser (Raman-Spektroskopie) sowie Infrarotlicht (FTIR), um genau zu identifizieren, um welche Art von Kunststoff es sich handelte.

Die große Entdeckung: Eine direkte Linie von der Fabrik zum Meeresboden
Die Ergebnisse waren klar und direkt. Sie fanden Mikroplastik in jeder einzelnen der entnommenen Schlammproben. Die Menge des Plastiks variierte zwischen 6,7 und 48 Partikeln pro Gramm Trockenschlamm. Die häufigsten Typen waren PE, PVC und Polypropylen (PP), die über 90 % des gesamten identifizierten Kunststoffs ausmachten.

Der spannendste Teil der Geschichte ist der „Fingerabdruck“ des Kunststoffs. Die im Schlamm gefundenen Partikel sahen fast identisch aus – gleiche Form, gleiche Farbe, gleiche Textur. Dies deutet darauf hin, dass sie nicht von zufälligem Müll stammten, der aus der Ferne herangeschwemmt wurde; sie kamen aus einer einzigen, lokalen Quelle. Es ist, als fände man einen Haufen identischer, unbeschädigter Lego-Steine in einem Fluss; man weiß genau, aus welcher Fabrik sie herausgefallen sind. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Kunststoffproduktionsindustrien in Stenungsund die Hauptverursacher für diese Verschmutzung sind.

Das Märchen von zwei Kunststoffen: Die Schweber vs. die Senker
Die Studie enthüllte auch einen faszinierenden Unterschied darin, wie sich die beiden Hauptkunststoffe verhielten, wobei sie wie zwei verschiedene Charaktere in einem Rennen agierten.

• PE (Polyethylen): Dieser Kunststoff ist leichter als Meerwasser. Stellen Sie sich einen Heliumballon vor. Weil er so leicht ist, neigt er dazu, an der Oberfläche zu treiben oder lange Zeit in den oberen Wasserschichten zu bleiben. Die Forscher fanden heraus, dass PE über ein größeres Gebiet verteilt war. Es reiste weiter weg von der Fabrik, bevor es schließlich auf den Boden sank.
• PVC (Polyvinylchlorid): Dieser Kunststoff ist schwerer als Meerwasser. Denken Sie an einen Stein. Er sinkt viel schneller. Die Forscher fanden heraus, dass die PVC-Partikel in der Nähe des Industriegebiets konzentrierter waren und nicht so weit reisten. Sie sanken schnell aus der Wassersäule herab und erzeugten einen „Hotspot“ der Verschmutzung nahe der Quelle.

Unter Verwendung einer physikalischen Formel namens Stokes' Gesetz schätzte das Team, dass ein PVC-Partikel in etwa 2 Stunden zum Meeresboden sinken würde, während ein PE-Partikel etwa 3-33 Stunden benötigen könnte (oder etwa 8 Stunden, wenn man berücksichtigt, dass PE-Partikel normalerweise größer sind). Dieser Unterschied in der „Sinkgeschwindigkeit“ erklärt, warum PE weiter entfernt gefunden wird als PVC.

Das Rätsel des „Geister“-Kunststoffs (PP)
Es gab einen Kunststoff, der zwar im Schlamm auftauchte, aber keinen klaren lokalen Fabrikbesitzer hatte: Polypropylen (PP). Während das PE und das PVC direkt auf die Fabriken in Stenungsund zurückgeführt werden konnten, bleibt die Quelle des PP ein Mysterium. Die Partikel sahen sehr einheitlich aus, was darauf hindeutet, dass es sich ebenfalls um primäres Mikroplastik aus einer Fabrik handelt, aber die Forscher konnten keinen lokalen Produzenten finden. Sie vermuten, dass die Quelle weiter südlich liegen könnte, vielleicht in der Nähe eines anderen Industriestatbundes, müssen aber mehr Detektivarbeit leisten, um sicher zu sein.

Die „sauberen“ Stellen und die „schmutzigen“ Stellen
Die Forscher überprüften auch zwei Stellen, von denen sie glaubten, dass sie sauber seien, um als Kontrollgruppe zu dienen. Eine lag weit im Süden, die andere in einem ruhigen, isolierten Fjord. Wie erwartet wiesen diese Stellen sehr geringe Mengen an PE und PVC auf. Dennoch fanden sie etwas Plastik, hauptsächlich Polystyrol (PS) und Gummi. Dies deutet darauf hin, dass, während die großen Fabriken die Hauptquelle für PE und PVC sind, andere Quellen (wie ein nahegelegener Hafen für Lkw und Autos) andere Arten von Kunststoff freisetzen könnten.

Warum das wichtig ist
Die Studie bestätigt, dass industrielle Unfälle und Lecks während der Produktion von Rohkunststoffen eine Hauptursache für die Sedimentverschmutzung in dieser Region sind. Das komplexe Netzwerk aus Inseln und engen Kanälen (das Fjordsystem) lässt das Wasser auf komplizierte Weise fließen, aber das Muster der Verschmutzung folgt dennoch der Logik der Fabriken und der Physik der Kunststoffe.

Die Forscher schätzen, dass die Fabriken jährlich etwa 0,6 Tonnen PVC-Partikel in das Wasser abgeben könnten, was eine beträchtliche Menge an winzigem Plastik ist. Obwohl die Industrie Richtlinien zur Vermeidung von Verschüttungen hat, zeigt diese Studie, dass selbst mit diesen Regeln primäres Mikroplastik immer noch in den Ozean gelangt, sich im Schlamm absetzt und ein dauerhaftes Zeugnis industrieller Aktivität schafft. Die Arbeit legt nahe, dass wir uns zum Schutz des Ozeans darauf konzentrieren müssen, diese industriellen Lecks an der Quelle zu stoppen, denn sobald diese winzigen Partikel das Wasser erreichen, entscheiden die Strömungen und das Gewicht des Kunststoffs über ihr Schicksal.