Reduced global atmospheric microplastic emissions from size-harmonized observations

Das große Ganze: Plastik zählen im Himmel

Stellen Sie sich vor, die Erde sei ein riesiges Haus und die Atmosphäre sei die Luft darin. Wissenschaftler sind besorgt, dass diese Luft mit unsichtbarem „Plastikstaub“ (Mikroplastik) gefüllt ist, der sowohl vom Land (wie aus Städten und Landwirtschaft) als auch aus dem Ozean kommt.

Lange Zeit versuchten Wissenschaftler herauszufinden, wie viel von diesem Plastikstaub herumschwebt. Aber sie stritten sich, weil alle unterschiedliche Lineale verwendeten, um ihn zu messen. Die einen zählten große Brocken, andere suchten nach winzigen Sprenkeln, und die Computermodelle schätzten basierend auf einer Mischung aus beidem. Es war, als würde man versuchen, einen Eimer Sand mit einem Eimer Kieselsteinen zu vergleichen und beide als das Gleiche zu bezeichnen.

Diese neue Arbeit, unter der Leitung von Ian Hough und seinem Team, sagt: „Halt! Wir müssen für alle dasselbe Lineal benutzen.“

Das Problem: Das „unpassende Lineal“

Die Forscher fanden heraus, dass frühere Studien einen großen Fehler gemacht hatten. Sie verglichen Beobachtungen (was Wissenschaftler tatsächlich in der Luft sahen) mit Modellen (Computersimulationen), ohne zu merken, dass sie auf unterschiedliche Größen von Plastik blickten.

• Die Beobachtung: Wenn Wissenschaftler Plastik in der Luft einfangen, verpassen ihre Netze oft die sehr winzigen Partikel. Sie fangen meistens die „mittleren“ bis „großen“ Stücke ein.
• Das Modell: Die Computermodelle versuchen, alles zu simulieren, einschließlich der winzigen, unsichtbaren Partikel, die zu klein sind, um sie leicht einzufangen.

Da sich Plastik in exponentiell mehr winzige Teile zerlegt als in große Teile, sagten die Modelle eine gewaltige Menge an Plastik voraus, während die Beobachtungen weniger zeigten. Als Wissenschaftler versuchten, diese beiden Zahlen abzugleichen, ergaben sich riesige, verwirrende Schätzungen.

Die Analogie: Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, die Anzahl der Menschen in einem Stadion zu zählen.

• Das Modell zählt jeden, einschließlich der winzigen Babys in Kinderwagen.
• Die Beobachtung zählt nur die Erwachsenen, weil die Babys in den Kinderwagen verborgen sind.
• Wenn Sie die beiden vergleichen, ohne sie anzupassen, denken Sie, das Modell sei falsch, oder Sie denken, es gäbe viel mehr Babys, als tatsächlich vorhanden sind.

Die Lösung: „Größen-Harmonisierung“

Das Team entwickelte eine neue Methode namens „Größen-Harmonisierung“ (size-harmonization). Betrachten Sie dies als einen universellen Übersetzer oder ein mathematisches „Zoom-Objektiv“.

1. Sie untersuchten die Daten: Sie nahmen alle bestehenden Beobachtungen von Plastik in der Luft.
2. Sie wandten den „Zoom“ an: Unter Verwendung einer mathematischen Regel (einem Potenzgesetz), die beschreibt, wie Plastik zerfällt, „zoomten“ sie mathematisch hinein, um zu schätzen, wie viele winzige Partikel in den Lücken versteckt waren, die die ursprünglichen Beobachtungen übersehen hatten.
3. Sie konvertierten in Gewicht: Sie wandelten die Anzahl der Partikel in Masse (Gewicht) um, damit sie Äpfel mit Äpfeln mit den Computermodellen vergleichen konnten.

Die Ergebnisse: Die Plastikwolke ist leichter als gedacht

Sobals sie dieses neue „harmonisierte“ Lineal verwendeten, änderten sich die Ergebnisse dramatisch.

• Die alte Schätzung: Frühere Studien glaubten, die Erde emittiere jährlich etwa 325 bis -8.800 Tonnen Plastik in die Luft.
• Die neue Schätzung: Mit der neuen Methode berechnete das Team, dass die Erde tatsächlich etwa 12 Tonnen Plastik pro Jahr in die Luft emittiert.

Die Metapher: Es ist, als würde man erkennen, dass der „Nebel“ der Plastikverschmutzung im Himmel eigentlich ein leichter Dunst ist und kein schwerer, dichter Sturm. Die neue Schätzung ist 27 Mal niedriger als die bisher beste Vermutung.

Woher kommt das Plastik?

Die Arbeit brach auch auf, woher dieses Plastik stammt:

1. Land vs. Ozean:

   • Alte Überzeugung: Wissenschaftler dachten, die Ozeane seien eine massive Quelle dieses Plastikstaubs, vielleicht sogar größer als das Land.
   • Neue Erkenntnis: Das Land ist tatsächlich die größere Quelle. Etwa 8,7 Tonnen kommen vom Land (Städte, Landwirtschaft, Straßen) und nur 3,5 Tonnen kommen aus den Ozeanen.
   • Die Verschiebung: Der Beitrag des Ozeans wird nun als viel, viel kleiner geschätzt als zuvor.

2. Die „Größe“ spielt eine Rolle:

   • Der Grund, warum die Zahlen so stark gesunken sind, liegt darin, dass das Team erkannte, dass das meiste Plastik in der Luft winzig ist.
   • Frühere Modelle nahmen an, dass das Plastik hauptsächlich aus großen Brocken besteht. Da winzige Teile jedoch so viel zahlreicher sind, änderte sich die Mathematik. Wenn man berücksichtigt, dass winzige Teile einzeln sehr wenig wiegen, sinkt das gesamte Gewicht der Plastikwolke, obwohl die Anzahl der Partikel steigt.

Warum ist das wichtig?

Die Autoren sagen, es geht nicht nur darum, die Zahlen richtig zu bekommen; es geht darum, die Physik richtig zu verstehen.

• Bessere Modelle: Durch die Behebung des „Lineal“-Problems passen ihre Computermodelle nun viel besser zu den realen Beobachtungen.
• Versöhnung des Debatte: Diese Studie schließt die Lücke zwischen „Top-Down“-Schätzungen (vom Himmel aus auf die Quelle schließen) und „Bottom-Up“-Schätzungen (Plastik am Boden zählen und schätzen, wie viel davon aufsteigt). Beide Ansätze stimmen nun überein, dass die Zahlen viel niedriger sind als zuvor.

Was sie nicht sagten (Wichtige Einschränkungen)

Das Papier ist sehr vorsichtig mit dem, was es nicht behauptet:

• Es sagt nicht, dass Plastik sicher ist. Auch wenn das Gesamtgewicht niedriger ist, könnte die Anzahl der winzigen Partikel immer noch riesig sein. Die Autoren merken an, dass winzige Partikel immer noch gefährlich für die Gesundheit oder das Klima sein könnten, selbst wenn sie kaum etwas wiegen.
• Es löst das Faser-Problem nicht. Das von ihnen verwendeten Computermodell zählt kein Plastik aus Fasern (wie von Kleidung), da sich diese anders verhalten als Kunststoffbrocken.
• Es sagt die Zukunft nicht voraus. Sie beschreiben den aktuellen Zustand der Emissionen basierend auf Daten von 2018–2020, nicht eine Vorhersage dessen, was im Jahr 2050 passieren wird.

Das Fazit

Dieses Papier ist wie ein Team von Buchhaltern, das erkennt, dass alle unterschiedliche Währungen verwendeten, um die weltweite Plastikschuld zu berechnen. Sobald sie alles in dieselbe Währung umgerechnet hatten (Größen-Harmonisierung), stellten sie fest, dass die Schulden viel geringer waren, als alle befürchtet hatten – insbesondere, dass das aus den Ozeanen kommende Plastik viel geringer ist als gedacht, und dass auch das Plastik vom Land zwar immer noch die Hauptquelle ist, aber ebenfalls niedriger ausfällt.

Die Kernbotschaft lautet: Wir müssen Plastik in der Luft unter Verwendung derselben Größenstandards messen wie unsere Computermodelle, sonst werden wir die Zahlen immer wieder falsch berechnen.