Wohin Plastikverschmutzung geht, wenn sie in den Ozean eindringt
Brian Yurasits/Unsplash, CC BY-SA

Von den Hunderten Millionen Tonnen Plastikmüll, die wir jedes Jahr produzieren, wird geschätzt, dass es ungefähr so ​​ist zehn Millionen Tonnen gelangt in den Ozean. Etwa die Hälfte der produzierten Kunststoffe hat eine geringere Dichte als Wasser und schwimmt daher. Aber Wissenschaftler schätzen, dass es nur etwa sind 0.3 Millionen Tonnen Plastik schwimmt an der Meeresoberfläche. Wohin geht der Rest?

Denken Sie an den Weg einer Plastikfaser, die sich aus Ihrem Vlies löst. Ein starker Regen schwemmt es in einen Regenabfluss oder einen nahegelegenen Fluss. Setzt sich die winzige Faser dort ab? Oder trägt der Fluss es zur Küste, wo es auf dem Meeresboden verweilt? Oder schwimmt es weiter hinaus und landet schließlich im weiten offenen Ozean?

Die schwindelerregende Vielfalt an Formen, die Plastikmüll annehmen kann, macht das Schicksal einer Faser nur ein Rätsel unter unzähligen anderen.

Wenn wir herausfinden, wo all das fehlende Plastik landet, können wir herausfinden, welche Teile des Ozeans am stärksten von dieser Art der Verschmutzung betroffen sind – und worauf wir uns bei den Aufräumarbeiten konzentrieren müssen. Dazu müssen wir jedoch in der Lage sein, die Ausbreitungswege der verschiedenen Kunststoffarten vorherzusagen, wozu die Zusammenarbeit großer Teams aus Physikern, Biologen und Mathematikern erforderlich ist.

Das ist es, was unser Forschungsteam tut. Hier ist, was wir bisher gelernt haben.


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Kunststoffwege

Wir wissen bereits, dass große Plastikteile wie Flaschen jahrelang, wenn nicht sogar jahrhundertelang auf der Meeresoberfläche schwimmen und es lange dauern können, bis sie sich zersetzen. Strömungen, Winde und Wellen können sie nach einer mehrjährigen Reise in die Mitte von Meeresbecken bringen, wo sie sich in 1,000 km breiten zirkulierenden Systemen, sogenannten Wirbeln, ansammeln. Die Weite "MüllfleckenDas Ergebnis ähnelt eher einer Plastiksuppe als einer Müllinsel.

Doch das Schicksal der Plastikfasern – vielleicht der kleinsten Plastikfragmente, die in den Ozean gelangen – ist komplexer. Große Fasern können im Laufe von Tagen und Wochen aufgrund von Turbulenzen durch brechende Wellen und ultraviolette Strahlung der Sonne in noch kleinere Stücke zerfallen. Diese werden als Mikroplastik bezeichnet und haben eine Größe von fünf Millimetern bis hin zu Partikeln, die kleiner als Bakterien sind.

Schätzungen zufolge kann Mikroplastik von Fischen gefressen werden einer von drei Fischen Das vom Menschen verzehrte Essen enthält Mikroplastik. Kleinere Partikel können auch von Zooplankton – mikroskopisch kleinen Tieren, die an der Oberfläche schwimmen – gefressen werden, die dann von noch größeren Tieren, einschließlich Walen, gefressen werden.

Auch auf der Oberfläche von Mikroplastik können Mikroorganismen wachsen, ein Prozess, der als „Biofouling“ bekannt ist und dazu führt, dass sie absinken. Schlammige Flüsse wie der Mississippi oder der Amazonas enthalten Ton schnell abklingen wenn sie mit salzigem Meerwasser in Kontakt kommen. Mikroplastik kann durch den sich absetzenden Ton nach unten transportiert werden, aber in welchem ​​Ausmaß dies genau geschieht, ist unbekannt.

Die Quantifizierung aller dieser Ergebnisse für jedes Stück Plastik ist eine enorme Herausforderung. Welcher Anteil landet in Fischen, wird von Ton mitgerissen oder mit mikrobiellem Schleim auf dem Meeresboden bedeckt? Von dem Anteil an Kunststoffen, der bis ins offene Meer gelangt, ist unklar, wie lange es dauert, bis Biofouling oder andere Kräfte die Partikel weit unter die Oberfläche ziehen und ihren langen, endgültigen Abstieg zum Meeresboden beginnen.

Angesichts all dieser erschwerenden Faktoren mag es hoffnungslos erscheinen, vorherzusagen, wo Kunststoffe letztendlich landen. Aber wir machen langsam Fortschritte.

Eine Welle fangen

Wenn Sie schon einmal in unruhigen Gewässern auf einem Boot waren, denken Sie vielleicht, dass Sie nur an der gleichen Stelle auf und ab schaukeln. Aber eigentlich bewegt man sich sehr langsam in Richtung der Wellen. Dies ist ein Phänomen, das als bekannt ist der Stokes-Drift, und es betrifft auch schwimmende Kunststoffe.

Für Partikel, die kleiner als 0.1 Millimeter sind, ist die Bewegung durch Meerwasser so, als würden wir durch Honig waten. Bei Kunststoffen, die größer als ein Millimeter sind, hat die Viskosität des Meerwassers jedoch einen geringeren Einfluss. Jede Welle gibt diesen größeren Partikeln einen zusätzlichen Schub in ihre Richtung. Nach vorläufigen Untersuchungen, die derzeit geprüft werden, könnte dies bedeuten, dass größere Kunststoffmengen ins Meer verbracht werden viel schneller als winziges Mikroplastik, wodurch es weniger wahrscheinlich ist, dass sie sich in Teilen des Ozeans ansiedeln, in denen es mehr Meereslebewesen gibt – an den Küsten.

Diese Forschung umfasste die Untersuchung kugelförmiger Kunststoffpartikel, Mikroplastikabfall gibt es jedoch in allen möglichen Formen und Größen, einschließlich Scheiben, Stäbchen und flexiblen Fasern. Welchen Einfluss haben Wellen darauf, wo sie landen?

Eine aktuelle Studie ergab, dass sich nicht-sphärische Partikel entsprechend der Wellenrichtung ausrichten, was möglich ist verlangsamen die Rate an dem sie sinken. Laborexperimente haben außerdem gezeigt, wie sich die Form jedes Kunststoffpartikels darauf auswirkt, wie weit es transportiert wird. Weniger kugelförmige Partikel neigen eher dazu, sich weiter von den Küsten zu entfernen.

Die Lösung des Rätsels um die fehlenden Kunststoffe ist eine Wissenschaft, die noch in den Kinderschuhen steckt. Die Fähigkeit von Wellen, große Mikroplastikpartikel schneller als bisher angenommen zu transportieren, hilft uns zu verstehen, warum sie mittlerweile in allen Weltmeeren zu finden sind, darunter auch in den Ozeanen in der Arktis und rund um die Antarktis. Aber die Faser zu finden, die aus Ihrem Vlies gezogen wurde, ist immer noch schwieriger als die Suche nach der Nadel im Heuhaufen.

Über den Autor

Bruce Sutherland, Professor für Physik, University of Alberta; Michelle DiBenedetto, Assistenzprofessorin für Maschinenbau, Universität von Washington, und Ton van den Bremer, außerordentlicher Professor für Ingenieurwissenschaften, Technische Universität Delft

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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