UV-Licht der Sonne baut Kunststoffe auf den Meeresoberflächen langsam ab. Schwebendes Mikroplastik wird in immer kleinere, unsichtbare Nanoplastikpartikel zerlegt, die sich über die gesamte Wassersäule ausbreiten, aber auch in Verbindungen, die dann von Bakterien vollständig abgebaut werden können.
Das zeigen Experimente im Labor des Königlich Niederländischen Instituts für Meeresforschung, NIOZ, auf Texel. In der neusten Ausgabe von Bulletin zur Meeresverschmutzung, Ph.D. Studentin Annalisa Delre und Kollegen berechnen, dass auf diese Weise jedes Jahr etwa zwei Prozent des sichtbar schwimmenden Plastiks von der Meeresoberfläche verschwinden könnten.
„Das mag klein erscheinen, aber es summiert sich Jahr für Jahr. Unsere Daten zeigen, dass das Sonnenlicht somit eine beträchtliche Menge des schwimmenden Plastiks, das seit den 1950er Jahren in die Ozeane gelangt ist, abgebaut haben könnte“, sagt Delre.
Fehlendes Plastikparadoxon
Seit Beginn der Massenproduktion von Kunststoffen in den 1950er Jahren ist ein erheblicher Teil des Kunststoffabfalls über Flüsse ins Meer gelangt, wurde vom Wind vom Land verweht oder direkt von Schiffen abgeladen. Aber die Menge an Plastik, die tatsächlich im Ozean gefunden wird, ist nur ein Bruchteil dessen, was in den Ozean gelangt ist.
Die Mehrheit ist buchstäblich verloren. In der Wissenschaft ist dieses Problem als Missing Plastic Paradox bekannt. Um zu untersuchen, ob der Abbau durch UV-Licht einen Teil des verschwundenen Kunststoffs erklären kann, führten Delre und Kollegen Experimente im Labor durch.
Künstliche Sonne und Meer
In einem mit simuliertem Meerwasser gefüllten Behälter mischten die Forscher kleine Plastikstücke. Diese Plastiksuppe rührten sie dann automatisch unter einer Lampe, die das UV-Licht der Sonne nachahmte. Gase und gelöste Verbindungen, einschließlich Nanokunststoffe, die aus den zerfallenden Kunststoffteilen ausgelaugt wurden, wurden dann erfasst und analysiert.
Aus diesen Messungen maßen die Forscher, dass jährlich mindestens 1,7 Prozent des (sichtbaren) Mikroplastiks abgebaut werden. Es zerfällt zum größten Teil in immer kleinere Stücke, darunter die (unsichtbaren) Nanoplastiken sowie in Moleküle, die man auch im Rohöl findet. Möglicherweise können einige davon durch Bakterien weiter abgebaut werden. Nur ein kleiner Bruchteil wird vollständig zu dem relativ harmlosen CO2 oxidiert.
Eingebettet in eine komplexere Berechnung, die die Freisetzung von schwimmendem Plastik in den Ozean, das Stranden und den fortschreitenden Photoabbau an der Meeresoberfläche berücksichtigt, könnte der Abbau durch Sonnenlicht ein Fünftel (22 %) des gesamten schwimmenden Plastiks, das jemals freigesetzt wurde, umgewandelt haben den Ozean, meist zu kleineren, gelösten Partikeln und Verbindungen.
„Mit diesen Berechnungen haben wir ein wichtiges Puzzleteil des Missing Plastic Paradox gesetzt“, sagt Helge Niemann, Forscher am NIOZ und Professor an der Universität Utrecht und einer der Betreuer von Ph.D. Schüler Delre.
Auswirkungen auf das Meeresleben
Möglicherweise gibt es gute Nachrichten in dieser Forschung, sagt Niemann. „Zum Teil zerfällt der Kunststoff in Stoffe, die von Bakterien vollständig abgebaut werden können. Zum anderen Teil verbleibt der Kunststoff als unsichtbare Nanopartikel im Wasser.“
In einer früheren Studie mit „echtem“ Wattenmeerwasser und Nordseewasser, veröffentlicht in Wissenschaft der gesamten UmweltNiemann und Kollegen zeigten bereits, dass ein erheblicher Teil der fehlenden Kunststoffe als unsichtbare Nanopartikel in den Ozeanen schwimmt.
„Die genauen Auswirkungen dieser Partikel auf Algen, Fische und andere Lebewesen in den Ozeanen sind noch weitgehend unklar“, sagt Niemann. „Mit diesen Experimenten unter UV-Licht können wir einen weiteren Teil des Plastikparadoxons erklären. Wir müssen das Schicksal des verbleibenden Plastiks weiter untersuchen. Außerdem müssen wir untersuchen, was all dieses Mikro- und Nanoplastik mit Meereslebewesen macht. Noch mehr wichtig“, sagt Niemann, „ist es, die Plastikvermüllung insgesamt zu stoppen, da dies die Plastiksuppe der Ozeane dicker macht.“
Mehr Informationen:
Annalisa Delre et al, Photodegradation von Kunststoffen unter simulierten Meeresbedingungen, Bulletin zur Meeresverschmutzung (2023). DOI: 10.1016/j.marpolbul.2022.114544
Dušan Materić et al, Nanoplastics and ultrafine microplastic in the Dutch Wadden Sea—The hidden plastics waste?, Wissenschaft der gesamten Umwelt (2022). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.157371
Bereitgestellt vom Königlichen Niederländischen Institut für Meeresforschung