Wie Mikroplastik über Küsten in die Luft gelangt

Winzige Kunststoffpartikel gelangen auf unterschiedlichen Wegen in den menschlichen Körper. Einer der Hauptpfade für Mikroplastik ist über die Nahrung: Fisch, Meeresfrüchte und sogar landwirtschaftliche Produkte können die Partikel enthalten. Auch über die Luft nehmen Menschen die Teilchen auf, da sie in Staub, Textilfasern und Aerosolen vorhanden sind. 

Neue Forschung aus Österreich zeigt, dass sie nicht nur durch industrielle Emissionen oder Haushaltsabfälle in die Luft gelangen, sondern auch auf natürliche Weise: Beim Aufprall von Wellen auf Küsten werden winzige Plastikpartikel aus dem Wasser in die Atmosphäre aufgewirbelt. Besonders für Menschen, die in Küstennähe wohnen könnte das zu einem Gesundheitsproblem werden. 

Wellen nachgebildet

Unter der Leitung der Universität für Bodenkultur (BOKU) wird gemeinsam mit der Uni Wien und der TU Wien untersucht, inwiefern der Ozean, der bisher vorrangig als Senke für Mikroplastik galt, auch eine Quelle dafür sein kann. Analysiert wird, wie es aus dem Meer durch die Luft transportiert wird und den Menschen beeinflussen kann.

Dazu werden künstliche Wellen erzeugt. Laut dem Projektkoordinator Markus Holzner von der BOKU setzen natürliche, oft sehr hohe Wellen beim Brechen ihre potenzielle in kinetische Energie um. Dieser Energieeintrag werde im Labor durch einen Wasserstrahl mit hoher Strömungsgeschwindigkeit nachgebildet.

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Plastik „bevorzugt“ Luft

Der Strahl wird in einem großen Salzwasserbecken eingeleitet. „Dadurch wird Luft in das Wasser eingebracht, wodurch aufsteigende Luftblasen entstehen, die an der Oberfläche platzen. Dabei werden feinste Wassertröpfchen freigesetzt“, sagt Holzner der futurezone.

Dem Wasserbecken werden auch Kunststoffpartikel zugesetzt. „Während ihres Aufstiegs nehmen die Luftblasen diese Partikel auf und transportieren sie zur Oberfläche“, sagt der Forscher. Beim Zerplatzen werden die Partikel freigesetzt. „Da Plastik meist hydrophob ist, also nicht so gern mit Wasser, sondern lieber mit Luft im Kontakt ist, reichert es sich in den Luftblasen an. Entsprechend ist die Konzentration von Kunststoffpartikeln in den Blasen sowie in den daraus entstehenden Tröpfchen deutlich höher als im umgebenden Wasser.“

Zur Quantifizierung dieser Prozesse werden sowohl das Wasser im Becken als auch die entstehenden Aerosole untersucht. Hierfür kommen Hochgeschwindigkeitskameras zum Einsatz, die den Prozess im Becken erfassen. „Die verwendeten Kunststoffpartikel sind durch Fluoreszenz detektierbar und mittels spezieller Beleuchtung gut erkennbar. Auf diese Weise lässt sich bestimmen, in welchem Umfang sich Partikel in den Luftblasen anreichern“, sagt Holzner.

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Zusätzlich werden die freigesetzten Tröpfchen aktiv abgesaugt. Dabei bleiben die Partikel auf Filtern haften, die anschließend unter dem Mikroskop für eine quantitative Bestimmung ihrer Konzentration in der Luft analysiert werden.

Gesundheitliche Folgen

Untersucht werden auch potenzielle Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. „Dabei ist grundsätzlich denkbar, dass insbesondere bei vorerkrankten Personen, etwa mit Asthma, entzündliche Reaktionen verstärkt werden können. Ziel unserer Forschung ist es, zu klären, ob die derzeitigen Konzentrationen von Mikroplastik im Meerwasser bereits gesundheitlich relevante Effekte verursachen oder ob solche Auswirkungen erst in Zukunft zu erwarten sind“, sagt Holzner. 

Ihm zufolge würde die Mikroplastikbelastung selbst dann steigen, wenn ab sofort kein neues Plastik mehr in die Ozeane gelangen würde. Grund ist, dass bereits vorhandene Abfälle immer mehr „zerbröseln“. Zusätzlich könne Plastik selbst weitere Schadstoffe wie Schwermetalle aus dem Wasser aufnehmen. „Diese gebundenen Substanzen könnten zusätzliche gesundheitliche Risiken darstellen, was einen weiteren Schwerpunkt unserer Untersuchungen bildet.“ Das Projekt startet im September. Die Vorbereitungen für die Simulation der Wellen laufen aber bereits.

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Warnhinweise

Wesentlich für Mensch und Umwelt sei laut Holzner jedenfalls, den Eintrag von Plastikmüll in die Ozeane generell zu reduzieren. Eine Initiative dazu ist etwa „The Ocean Cleanup“. Die zielt darauf ab, Plastik aktiv aus dem Meer zu fischen. Darüber hinaus könnten bestehende Systeme zur Luftqualitätsvorhersage um die Komponente Mikroplastik erweitert werden. Tage mit erhöhter Belastung könnten so frühzeitig identifiziert werden. Insbesondere für vulnerable Gruppen ließen sich so gezielte Warnhinweise ableiten.