Occurrence and Water–Sediment Distribution of Suspected Microplastics in Tropical Karst Aquifers: Water–Sediment Evidence from Java Island, Indonesia
Diese Studie offenbart eine weit verbreitete Kontamination durch mutmaßliche Mikroplastikpartikel im Grundwasser und in den Sedimenten tropischer Karstaquifere auf der indonesischen Insel Java, was unterschiedliche Verteilungsmuster zwischen Wasser- und Sedimentproben hervorhebt und die Notwendigkeit eines integrierten Monitorings sowie eines Abfallmanagements in den Grundwasserneubildungsgebieten betont.
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Über Jahrzehnte hinweg galt die vorherrschende Weisheit, dass das Grundwasser ein verborgener Zufluchtsort sei, der durch Schichten aus Boden, Vegetation und Gestein vor der Welt an der Oberfläche geschützt ist. Man ging davon aus, dass diese natürlichen Barrieren, während der Regen durch die Erde nach unten sickerte, Schadstoffe auffangen und zurückhalten würden, sodass das Wasser darunter rein und sicher bleibt. Dieser Glaube war besonders stark in Bezug auf Mikroplastik – winzige Fragmente aus Kunststoff, die oft kleiner als ein Fingernagel sind und sich in unserer Umwelt von zerfallenen Flaschen, Tüten und synthetischer Kleidung angesammelt haben. Während Wissenschaftler diese Partikel schon lange in Ozeanen und Flüssen dokumentiert hatten, hielt man die tief liegenden Grundwasserleiter, die fast die Hälfte der Weltbevölkerung mit Trinkwasser versorgen, für weitgehend immun. Die Annahme war, dass die Erdkruste als Filter fungiert und diese hartnäckigen Partikel zurückhält, bevor sie den Grundwasserspiegel erreichen können.
Ein spezieller Landschaftstyp stellt diese Annahme jedoch infrage: Karstlandschaften. Dies sind Regionen, in denen das anstehende Gestein, meist Kalkstein, über Jahrtausende durch Wasser aufgelöst wurde, wodurch ein komplexes Netzwerk aus unterirdischen Tunneln, Höhlen und Sinklöchern entstand. In diesen Systemen fließt das Wasser nicht langsam durch den Boden; es rast durch offene Kanäle und Klüfte und bewegt sich mit der Geschwindigkeit eines Oberflächenflusses. Diese einzigartige Geologie bedeutet, dass alles, was in ein Sinkloch fällt oder in einen Höhleneingang gespült wird, schnell und direkt in das Grundwasser gelangen kann, wodurch die natürliche Filtration umgangen wird, die andere Aquifere schützt. Die Frage blieb, ob dieser schnelle Transport auch die unsichtbare Flut an Mikroplastik mit sich führt – ein Anliegen, das in den feuchten, tropischen Regionen Südostasiens bisher nicht gründlich untersucht worden war.
Ein Forscherteam machte sich daran, diese Frage zu beantworten, indem es das Grundwasser und die Flussbetten von sieben verschiedenen Karstregionen auf der Insel Java in Indonesien untersuchte. Sie konzentrierten sich auf Gebiete, in denen lokale Gemeinschaften auf Quellen und unterirdische Flüsse für ihren täglichen Wasserbedarf angewiesen sind, reichend von den weiten, kegelförmigen Landschaften von Gunungsewu bis zu den gefalteten Hügeln der Kendeng-Region. Die Wissenschaftler sammelten Wasser aus fünfundzwanzig verschiedenen Auslässen, einschließlich aktiver unterirdischer Flüsse und aufspringender Quellen sowie der weichen Sedimente, die entlang der Ufer und Böden dieser Wasserwege zu finden waren. Ihr Ziel war es nicht nur zu sehen, ob diese winzigen Partikel vorhanden sind, sondern auch zu verstehen, wie sie sich bewegen, wie sie aussehen und wo sie sich tendenziell ablagern.
Die Ergebnisse waren eindeutig und weit verbreitet: Mutmaßlich Mikroplastik wurde in jeder einzelnen Wasserprobe und in jeder Sedimentprobe gefunden, die gesammelt wurde. Im Wasser zählten die Forscher zwischen sechsundzwanzig und achtundsiebzig Partikel pro einhundert Milliliter Flüssigkeit. Der am stärksten belastete Standort war eine Quelle in der Region Sukolilo, während der am wenigsten belastete Standort ein unterirdischer Fluss in Jonggrangan war. Wenn sie die Sedimente untersuchten, waren die Zahlen noch höher und lagen zwischen einundvierzig und zweihundeinundzwanzig Partikeln in nur fünf Gramm getrocknetem Schlamm. Diese Verteilung deutet darauf hin, dass das unterirdische Wasser kein geschütztes Reservoir ist, sondern ein dynamisches System, in dem Oberflächenverschmutzungen schnell reisen und sich in den Flussbetten ansammeln.
Die Form der Partikel erzählte eine Geschichte darüber, wie sie sich durch das System bewegten. Im fließenden Wasser waren lange, dünne Fasern der häufigste Typ und bildeten den Großteil dessen, was gefunden wurde. Diese Fasern stammen wahrscheinlich aus synthetischer Kleidung, Wäsche und Haushaltextilien, die leicht genug sind, um in der Strömung zu schweben und lange Strecken zurückzulegen. Im Gegensatz dazu enthielten die Sedimentproben einen viel höheren Anteil an scharfen Fragmenten und dünnen Folien. Dieser Unterschied deutet darauf, dass Fasern zwar mit der Strömung reiten, schwerere oder flachere Kunststoffstücke jedoch dazu neigen, in den ruhigen Bereichen mit geringer Fließgeschwindigkeit der unterirdischen Flüsse zu sinken und dort hängen zu bleiben. Das Sediment fungiert als ein temporärer Speicher, der diese Partikel festhält, bis ein schwerer Regen oder eine Flut sie wieder aufwirbelt und erneut fließen lässt.
Die Forscher untersuchten auch, wie menschliche Aktivitäten diese Funde beeinflussten. Sie fanden Mikroplastik in Gebieten, die von Siedlungen, Landwirtschaft, Bergbau und Tourismus dominiert wurden, was darauf hindeutet, dass keine Landnutzung frei von dieser Kontamination ist. In Wohngebieten stammen die Fasern wahrscheinlich aus dem Waschen von Kleidung und Haushaltsabfällen, während Agrargebiete Anzeichen von Kunststofffolien und Fragmenten aus Verpackungen und landwirtschaftlichen Materialien zeigten. Interessanterweise fanden die Forscher auch in Karstgebieten, die nicht vollständig mit großen unterirdischen Flüssen erschlossen waren, Mikroplastik. Dies deutet darauf hin, dass die Verwundbarkeit des Wassers nicht nur von der Größe der unterirdischen Tunnel abhängt, sondern davon, wie leicht Oberflächenwasser durch Risse, Sinklöcher und dünne Bodenschichten in das System gelangen kann.
Einer der bedeutendsten Aspekte dieser Arbeit war der Vergleich zwischen dem, was mit bloßem Auge sichtbar war, und dem, was durch eine chemische Analyse bestätigt wurde. Die Forscher nutzten eine spezialisierte Lichtscan-Technik, um die Zusammensetzung einer kleinen Auswahl der gefundenen Partikel zu verifizieren. Sie entdeckten, dass etwa siebzig Prozent der Partikel, die sie visuell als Kunststoff identifiziert hatten, tatsächlich synthetische Polymere wie Polyethylen und Polypropylen waren. Fast dreißig Prozent waren jedoch künstliche Fasern aus pflanzlichen Materialien, wie etwa Rayon oder Zellstoff. Dieser Befund unterstreicht eine entscheidende Herausforderung: Ohne chemische Tests ist es leicht, die Menge an synthetischem Kunststoff im Wasser zu überschätzen, da natürliche Fasern unter einem Mikroskop sehr ähnlich wie Kunststofffasern aussehen können.
Die Studie kommt zu dem Schluss, dass der einst vorausgesetzte Schutz des Grundwassers in diesen tropischen Landschaften weita viel begrenzter ist als bisher angenommen. Die schnellen Wege der Karstsysteme ermöglichen es Oberflächenschadstoffen, die natürlichen Filter zu umgehen und Mikroplastik direkt zu den Quellen und Flüssen zu transportieren, von denen die Gemeinschaften abhängig sind. Das Vorhandensein dieser Partikel sowohl im Wasser als auch im Sediment deutet auf einen kontinuierlichen Zyklus von Transport und Ablagerung hin, bei dem die Flussbetten sowohl ein Protokoll vergangener Verschmutzung als auch eine potenzielle Quelle zukünftiger Kontamination darstellen. Während die Studie nicht behauptet, das Problem gelöst oder die genauen Gesundheitsrisiken bestimmt zu haben, schafft sie eine lebenswichtige Basislinie. Sie zeigt, dass in tropischen Karstregionen der Schutz der Wasserressourcen erfordert, über die Quelle selbst hinauszublicken und die Abfallentsorgung sowie die Landnutzung in der gesamten Landschaft zu verwalten – von den Hügeln, in denen der Regen fällt, bis zu den Höhlen, in denen das Wasser fließt.
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