Tracking von Mikroplastik im Ozean aus dem Weltraum

Forscher der University of Michigan haben neue Informationen über eine aufkommende Technik entdeckt, mit der Mikroplastik aus dem Weltraum verfolgt werden könnte. Es stellt sich heraus, dass Satelliten am besten darin sind, seifige oder ölige Rückstände zu erkennen, und Mikroplastik scheint sich mit diesen Rückständen zu verbinden.

Mikroplastik – winzige Partikel, die Hunderte oder Tausende von Kilometern von ihrem Eintrittspunkt entfernt auf Meeresströmungen reiten können – kann das Leben im Meer und die Meeresökosysteme schädigen, und es ist äußerst schwierig, sie aufzuspüren und zu beseitigen. Eine Entdeckung aus dem Jahr 2021 weckte jedoch die Hoffnung, dass Satelliten für Präventions- und Reinigungsbemühungen tägliche Zeitpläne darüber liefern könnten, wo Mikroplastik ins Wasser gelangt, wie sie sich bewegen und wo sie sich ansammeln.

Das Team stellte fest, dass die vom Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS) aufgezeichneten Daten in Bereichen des Ozeans, die Mikroplastik enthalten, im Vergleich zu sauberen Gebieten eine geringere Oberflächenrauheit – d. h. weniger und kleinere Wellen – zeigten.

In vorläufigen Tests nutzten sie die Technik, um mutmaßliche Freisetzungen von Mikroplastik an der Mündung des chinesischen Jangtsekiang zu erkennen und saisonale Schwankungen im Great Pacific Garbage Patch zu identifizieren, einer Konvergenzzone im Nordpazifik, in der sich Mikroplastik in großen Mengen ansammelt. Bisher war sich das Team jedoch nicht sicher über die Art der Beziehung zwischen Mikroplastik und Oberflächenrauheit.

Eine neu erschienene Studie in Wissenschaftliche Berichte zeigt, dass die Anomalien in der Wellenaktivität nicht durch die Kunststoffe selbst verursacht werden, sondern durch Tenside – seifen- oder ölhaltige Verbindungen, die oft zusammen mit Mikroplastik freigesetzt werden und die sich im Wasser auf ähnliche Weise fortbewegen und sammeln.

Chris Ruf, Frederick Bartman Collegiate Professor of Climate and Space Science an der UM und Autor der Studie, erklärt, dass ein satellitengestütztes Tracking-Tool eine wesentliche Verbesserung gegenüber aktuellen Tracking-Methoden wäre, die sich hauptsächlich auf lückenhafte Berichte von Plankton-Trawlern stützen Netto-Mikroplastik samt Fang.

„Die NOAA, das Plymouth Marine Lab im Vereinigten Königreich und andere Organisationen sind sich unserer Arbeit sehr bewusst, aber wir müssen vorsichtig sein und die Grenzen des Systems vollständig verstehen, bevor wir es weit verbreitet einsetzen“, sagte Ruf, der auch CYGNSS leitet . „Diese neuen Erkenntnisse sind ein wichtiger Schritt in diesem Prozess.“

Das Forschungsteam, zu dem auch die ehemaligen Forscher Yukun Sun und Thomas Bakker gehörten, sammelte die Daten im Aaron Friedman Marine Hydrodynamics Lab der UM. Unter Verwendung des Wellenbeckens der Anlage maßen sie die Auswirkungen von Tensiden und Mikroplastikpellets auf Wellen, die sowohl mechanisch als auch durch Wind von einem Ventilator erzeugt wurden.

Sie fanden heraus, dass Mikroplastik, um die Oberflächenrauhigkeit zu beeinflussen, seine Konzentrationen viel höher sein musste als die, die typischerweise selbst in verschmutzten Gebieten des Ozeans gefunden werden. Tenside hatten jedoch eine ausgeprägte Wirkung. Die Forscher fanden heraus, dass mit Tensiden beladenes Wasser mehr Wind benötigte, um Wellen einer bestimmten Größe zu erzeugen, und dass sich diese Wellen schneller auflösten als in sauberem Wasser.

Yulin Pan, Assistenzprofessor für Marinearchitektur und Meerestechnik an der UM und korrespondierender Autor des Papiers, sagt, dass diese erste Entdeckung weitere Forschungen darüber vorantreiben wird, wie Tenside und Mikroplastik im Ozean interagieren.

„Wir können die Beziehung zwischen der Oberflächenrauheit und dem Vorhandensein von Mikroplastik und Tensiden sehen“, sagte Pan. „Das Ziel ist jetzt, die genaue Beziehung zwischen den drei Variablen zu verstehen.“

Sie planen, eine Kombination aus Wasserproben, Satellitenbeobachtungen und Computermodellierung zu verwenden, um dieses Verständnis aufzubauen. Letztendlich hoffen sie, ein System zu entwickeln, mit dem Regierungen, Reinigungsorganisationen und andere sowohl vorhandenes Mikroplastik erkennen als auch vorhersagen können, wie es wahrscheinlich durch Wasserstraßen wandern wird.

Ruf und andere Mitglieder des Teams sind in dem Dokumentarfilm Plastic Earth zu sehen, der das Ausmaß der Plastikverschmutzung und technische Lösungen in der Entwicklung untersucht.