Kunststoffe, die in die Natur gelangen, sind ein großes Problem: Sie werden nicht abgebaut, sondern zerbröseln nur in immer kleinere Teilchen. Die haben sich nicht nur weltweit, sondern auch in allen Sphären verbreitet: im Meer, in der Luft und vor allem an Land. Moritz Bigalke von der Technischen Universität Darmstadt meint: "Es gibt Studien über Schnee in der Arktis, wo wir Mikroplastik finden. Wir selber haben in der Schweiz im Hochgebirge geschaut, haben Mikroplastik gefunden. Das ist sicher überall inzwischen verbreitet. Und wir haben natürlich da die höchsten Konzentrationen, wo wir direkten Eintrag haben, zum Beispiel durch Klärschlämme oder entlang von Straßen. Aber wir haben auch andere Gebiete, wo das einfach diffus über die Atmosphäre eingetragen wird."
- Zum Artikel: Wo ist Mikroplastik drin?
Mikroplastik ist also überall, besonders in Böden. Forschende schätzen, dass die Böden 4- bis 23-mal so hoch belastet sind wie die Meere. Mit den Auswirkungen der Mikroplastik unter unseren Füßen beschäftigt sich die Wissenschaft derzeit intensiv, auch auf der Jahrestagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft in Halle an der Saale.
Straßenverkehr verursacht am meisten Mikroplastik
Lärm und Abgase – das sind nicht die einzigen Umweltfolgen des Straßenverkehrs. Auch winzige Kunststoffpartikel stammen von Fahrzeugen. Moritz Bigalke sagt: "In Mitteleuropa macht das den Großteil des Mikroplastik aus. Wahrscheinlich weit über die Hälfte des Plastiks." Das, was emittiert werde, sei vom Reifenabrieb. "Wir sind jetzt dabei zu quantifizieren, wie viel man davon wirklich in den Böden findet, also die Konzentrationen zu bestimmen und zu untersuchen, was das für Auswirkungen auf die Umwelt hat."
Luft und Regen transportieren Mikroplastik in die Böden
Er erforscht unter anderem, wie die kleinen Kunststoffpartikel von den Reifen in die Böden gelangen. "Die Partikel werden auf der Straße generiert und teilweise fliegen sie direkt in die Atmosphäre und können dann im Boden deponiert werden. Der zweite Mechanismus ist einfach, dass sie, wenn es regnet, von der Straße abgewaschen werden und dann in den Boden gelangen." Im Boden reicherten sie sich an, weil sie schlecht abgebaut würden. "Dadurch bekommen wir über die Zeit recht hohe Konzentrationen im Boden."
Bodenbewohner wie Regenwürmer und Bodeninsekten sorgen dafür, dass die kleinen Kunststoffpartikel von der Oberfläche in tiefere Schichten gelangen. Dort vermischen sie sich mit den natürlichen Bodenkrümeln. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen derzeit, wie die kleinen Plastikteilchen die Eigenschaften des Erdreichs verändern.
Katharina Neubert vom Forschungszentrum Jülich hat zum Beispiel untersucht, ob Mikroplastik beeinflusst, wie Wasser die Ackerkrume durchdringt. "Im Boden haben wir so eine Porenmatrix. Wir haben Poren, also Räume, in die das Wasser erst reinfließt. Dann gibt es Kapillaren, die die Porenräume verbinden. Wir haben jetzt bemerkt, dass wenn wir Mikroplastik, also verschiedene Mikroplastiktypen, im Boden vermischen, der Wasserfluss verändert ist." Das, sagt sie, könnte Auswirkungen im weitesten Sinne auf Pflanzen haben oder darauf, wie die Pflanzen und Wurzeln Wasser aufnehmen können.
Lehmboden verliert durch Mikroplastik mehr Wasser
Die Chemikerin hat im Labor verschiedene Bodentypen mit Mikroplastik vermischt, den Wasserdurchfluss gemessen und beobachtet, dass sich die Pflanzenwurzeln unter den verschiedenen Bedingungen unterschiedlich entwickeln. Dabei spielt auch die Bodenart eine Rolle. "Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass zum Beispiel Polyethylen-Partikel im lehmigen Boden den Wasserverlust erhöhen, also das Wasser schneller durch die Bodenporenmatrix fließen kann. Währenddessen im sandigen Boden der Wasserverlust reduziert ist, also nicht so schnell fließen kann. Das hat ganz viel mit der Bodentextur zu tun, weil sich, je nachdem, wie viel Sand auch im Boden ist, die leeren Porenräume vergrößern oder kleiner sind."
Düngung mit Klärschlamm bringt am meisten Mikroplastik auf Äcker
Katharina Neubert konzentriert sich in ihrer Arbeit auf Agrarflächen. Besonders mikroplastikbelastet sind Felder, die mit Klärschlamm gedüngt werden. Der bringt zwar wertvolle Nährstoffe auf die Äcker. Aber sie sagt: "Man geht davon aus, dass die Düngung mit Klärschlamm der höchste Einflussfaktor ist von Mikroplastik auf agrargenutzten Flächen." Klärschlamm habe besonders viel Mikroplastik. "Denn wenn man jetzt zum Beispiel Wäsche wäscht, kommen ganz viele Fasern, also Plastikfasern, ins Abwasser und sammeln sich im Klärschlamm an. Und viele Bauern düngen mit Klärschlamm."
Bäume "kämmen" Mikroplastik aus der Atmosphäre
Mikroplastik gelangt auch auf anderen Wegen in die Böden. Als Abrieb von Kunstrasen auf Sportplätzen zum Beispiel oder als Rest von Plastikfolien im Spargelanbau und von Kunststoff-Pflanzgefäßen. Viele der kleinen Partikel schweben durch die Atmosphäre und landen irgendwann auf dem Boden. Deshalb sind nicht nur Äcker betroffen, wie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Darmstadt herausgefunden haben. "Bis vor kurzem haben wir gar nichts darüber gewusst. Und jetzt wissen wir, dass Mikroplastik tatsächlich auch in Waldböden vorkommt," sagt der Darmstädter Geograf Collin Weber.
In Proben aus einem Mischwald im Rhein-Main-Gebiet haben er und sein Team Kunststoffpartikel gefunden. Sie vermuten, dass auch dieses Mikroplastik aus der Atmosphäre kommt. "Nicht, dass es sich einfach niederschlägt, sondern man könnte sagen, dass es eher von den Bäumen ausgekämmt wird. Weil die Baumkronen natürlich eine sehr große Oberfläche haben und diese Mikroplastik-Partikel daran haften können. Wenn es dann regnet oder im Herbst das Laub runterfällt, gelangt das Ganze zum Boden."
Birkenwurzeln können Mikroplastik aus dem Boden filtern
Anders als aus Meerwasser lassen sich die winzigen Partikel aus dem Boden nicht einfach wieder herausfiltern. In einem ersten Versuch haben Forschende gezeigt, dass Birken die Partikel mit ihren Wurzeln binden und ins Holz einbauen. Aber im weltweiten Maßstab sind solche Projekte kaum vorstellbar. Deshalb muss künftig schon die Verbreitung der Kunststoffreste verhindert werden.
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