Schwimmt mehr Plastikmüll in Flüssen als bisher angenommen?

Das Ausmass der Verschmutzung mit Mikroplastik ist wahrscheinlich noch gar nicht bekannt. Ein deutsch-niederländisch-australisches Forschungsteam hat im Rahmen einer Studie Annahmen zu Plastik in Flüssen unter die Lupe genommen und ist zum Schluss gelangt, dass die tatsächliche Menge Plastikmüll dort bis zu 90 Prozent höher sein könnte als bisher vermutet.

Quelle: Jasmin Sessler, Unsplash

Plastikmüll verhält sich im Wasser unterschiedlich, je nachdem ob er auf oder unter der Oberfläche schwimmt.

„Sobald Plastik in einen Fluss gelangt, wird es mit hoher Geschwindigkeit weitertransportiert und in der Umwelt verbreitet“, erklärt Daniel Valero vom Institut für Wasser und Gewässerentwicklung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und Leitautor der Studie. Je nach Grösse und Beschaffenheit könne sich Plastik dabei aber sehr unterschiedlich verhalte, so der Wissenschaftler weiter. „Es kann tauchen, schwimmen oder von Hindernissen aufgehalten werden“, führt er aus. Allerdings basieren aktuelle Verfahren zum Abschätzen der Plastikbelastung in Flüssen in der Regel hauptsächlich auf Beobachtungen der Oberfläche.

Plastikteilchen werden „wie Staub im Wind“ verstreut

Valero untersuchte darum mit seinen Forschungspartnern das Verhalten von 3000 Teilchen im Grössenbereich zwischen 30 Millimetern bis hin zu grösseren Objekten wie Plastikbechern in fließenden Gewässern. Dazu verfolgten die Forscher im Labor in Flussmodellen jedes einzelne Teilchen mit einem Multi-Kamera-System millimetergenau in 3D, gleichzeitig erfassten sie die gesamte Wassersäule – von der Wasseroberfläche bis zum Boden. Auf diese Weise konnten sie statistisch nachweisen, dass sich Plastikteilchen sehr unterschiedlich verhalten, je nachdem, wo sie sich in einem Fluss genau befinden.

Demnach verhält sich Plastik, das unter der Wasseroberfläche transportiert wird, so, wie es gängige Modelle für turbulente Strömungen vorhersagen. „Die Teilchen werden wie Staub im Wind verstreut. Nur wenige Teilchen gelangen überhaupt wieder an die Wasseroberfläche“, erklärt Valero. Sobald Plastik aber an die Oberfläche gelangt, verändert sich die Situation laut Valero grundlegend: „Beim Kontakt mit der freien Wasseroberfläche werden die Teilchen von der Oberflächenspannung wie Fliegen in einem Spinnennetz eingefangen. Sie treiben dann gemeinsam weiter.“ Diese Haftwirkung sei für einen oberflächlichen Transport in Flüssen dabei genauso relevant wie der spezifische Auftrieb eines Plastikteilchens.

Blick auf und unter die Wasseroberfläche

Damit zeigen die Ergebnisse Labor-Experiments einerseits, dass es für ein Abschätzen der Plastikmenge in Flüssen nicht genügt, nur an der Oberfläche schwimmendes Plastik zu berücksichtigen: „Die Verzerrung ist signifikant. Wenn der turbulente Charakter des Transports von Plastikteilchen unter der Wasseroberfläche nicht berücksichtigt wird, dann kann die Menge an Plastikmüll in Flüssen um bis zu 90 Prozent unterschätzt werden“, so Valero.

Andererseits geht aus dem Experiment aber auch hervor, dass vorhandenes Wissen über das Verhalten von Teilchen in turbulenten Strömungen für den Transport von Plastik in Flüssen wichtig ist. Und dass  es helfen kann, die Gesamtmenge realistischer abzuschätzen.  Dazu haben Z die Forschenden das Gleichgewicht der Konzentrationen von Plastikteilchen an der Wasseroberfläche und in grösserer Tiefe mit unterschiedlichen Transportbedingungen quantifiziert.

Auf dieser Grundlage lassen sich laut den Forschern auch weiterhin Gewässer beobachten, indem man vor allem die Oberfläche betrachtet, gleichzeitig kann aber mit den gewonnen Erkenntnissen die tatsächlich transportierte Menge relativ genau berechnet werden. Überdies können die Ergebnisse laut Valero und seinen Kollegen auch ganz praktisch bei der Entwicklung von neuen Ansätzen zum Entfernen des Plastiks helfen. „Wenn man abschätzen kann, wo sich das meiste Plastik befindet, dann weiß man auch, wo eine Säuberung am effektivsten ist.“ (mai/mgt)

Originalpublikation: Daniel Valero, Biruk S. Belay, Antonio Moreno-Rodenas, Matthias Kramer, Mário J. Franca: The key role of surface tension in the transport and quantification of plastic pollution in rivers. Water Research, 2022. DOI: 10.1016/j.watres.2022.119078 auf https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.119078