Plastik – Vom Ozean in die Atmosphäre

Einmal in der Natur freigesetzt, reisen Abfälle mit den Winden, dem Regen, Flüssen und Strömen und landen meistens, mehr oder weniger zerfallen, in den Meeren und Ozeanen.

Einige werden vom Wasser der Flüsse und Meeresströmungen transportiert, andere lagern sich im Boden ab und vermischen sich langsam mit dem Grundwasser. Müll kann auch vom Wind transportiert werden. All diese Abfälle gehören zum “Wasserkreislauf”. Das Wasser durchläuft Zustandsänderungen (fest, flüssig oder gasförmig), indem es zwischen Land, Meer und Atmosphäre zirkuliert und speist so verschiedene große Reservoirs wie Wolken, Gletscher und Ozeane.

Der Ozean enthält etwa 96,5% des Wassers auf unserem Planeten, in allen Zuständen. Es wird geschätzt, dass jedes Jahr zwischen 9 und 14 Millionen Tonnen Plastikabfälle hineingelangen (UNEP-Bericht 2021). Durch die Ansammlung dieser Abfälle ist es zu einer wichtigen Quelle für die Emission von Kunststoff geworden.

Es ist bekannt, dass große Meeresströmungen und Gezeiten Abfälle an Strände transportieren, aber die Auswirkungen von Wechselwirkungen zwischen Wind, Strömungen und Wellen, die winzige Partikel namens Mikroplastik manchmal bis zu 200 Metern Tiefe bis zur Wasseroberfläche und dann in die Atmosphäre bringen, sind weniger bekannt.

Die Strömungen bewegen Abfälle und zerkleinern sie in Mikroplastik, bis sie noch kleiner werden. Das sind die Nanoplastikpartikel.

Eine gewisse Menge an Plastikabfällen schwimmt an der Oberfläche, aber der größte Teil befindet sich in der Wassersäule (Bereich zwischen der Oberfläche und dem Meeresboden) in Form von Mikro- und Nanoplastik. Sie bewegen sich dann mit den Strömungen. Einige Partikel sinken bis zum Boden der Ozeane, während andere von marinen Organismen aufgenommen und durch die Nahrungskette transportiert werden. Schließlich gibt es ein weiteres Phänomen, das noch weniger bekannt ist: das Aufsteigen von Plastik zur Oberfläche und sein Austritt in die Atmosphäre.

Konkret, wie sieht das aus?

Die Rotation der Erde in Verbindung mit der Windkraft erzeugt zwei Arten von Strömungen (Ekman und Langmuir), die zusammen in der Lage sind, Mikro- und Nanoplastikpartikel in der Wassersäule aufzusteigen. An der Oberfläche erzeugt die Wellenbewegung Blasen, in denen sich diese Plastikpartikel festsetzen. Wenn diese Blasen mit Luft in Berührung kommen, platzen sie auf und werden als Aerosole in die Atmosphäre freigesetzt, zusammen mit Meerwasser, Salz, Bakterien, Viren, Mikroalgen und Schadstoffen wie Plastikpartikeln. Das ist die Aerosolisierung von Plastik aus den Ozeanen! (Allen et al. 2020). Mit anderen Worten, dies ist der Prozess, bei dem Plastik in Partikel so klein und leicht zerfällt, dass es von einem Gas transportiert werden kann.

Dieses Phänomen der Aerosolisierung von Plastik ist zwar unbekannt, stellt aber eine bedeutende Quelle von Luftverschmutzung dar…

Einmal in der Atmosphäre angekommen, werden die Plastikpartikel vom Wind über sehr große Entfernungen transportiert, genauso wie Staub, Sand oder Meeressalz. Die Forschung auf diesem Gebiet steht noch am Anfang, aber es ist bereits bekannt, dass Mikroplastikpartikel in der Troposphäre vorhanden und transportiert werden, wie eine Studie am 2.877 Meter hohen Pic du Midi zeigt (Allen et al.2021). Es wird auch geschätzt, dass 31% des atmosphärischen Mikroplastiks primäres Mikroplastik sind, d.h. Plastikpartikel, die direkt in die Atmosphäre emittiert werden.

Diese Aerosolisierung von Plastik aus den Ozeanen ist ein besorgniserregendes Phänomen, da es Auswirkungen auf die Luftqualität und die menschliche Gesundheit hat. Plastikpartikel enthalten toxische Zusatzstoffe, die beim Freisetzen in die Luft Atemwegsprobleme, Entzündungen oder Lungenkrankheiten verursachen können. Diese Partikel lagern sich auch auf Böden, Pflanzen und Süßwasser ab und beeinträchtigen Ökosysteme und Biodiversität.

Plastik ist heute in allen Formen im Wasserkreislauf präsent, sowohl in Grundwasserleitern als auch in den Tiefen der Ozeane, in Wolken oder auf den Gipfeln von Bergen. Es ist daher entscheidend, die Verteilungsmechanismen von Mikro- und Nanoplastikpartikeln durch die Wassersäule der Ozeane sowie ihre Auswirkungen auf die Luftqualität und die menschliche Gesundheit besser zu verstehen.

Es ist ebenso unerlässlich, diese Plastikabfälle so nahe wie möglich an den Ausgusszonen aufzusammeln, wenn sie noch in Form von schwimmenden Makroabfällen und konzentriert sind, bevor sie sich auflösen, zersetzen, sinken und treiben. Bevor sie unrettbar werden.

Bibliografie :

Liu et al. 2020. Elucidating the vertical transport of microplastics in the water column : A review of sampling methodologies and distributions

Allen, S. 2019. Atmospheric-transport-and-deposition-of-microplastics-in-a-remote-mountain-catchment

Allen et al. 2020.Examination of the ocean as a source for atmospheric microplastics

Allen,S et al. 2021. Evidence of free tropospheric and long range transport of microplastic at Pic du Midi Observatory

G. C. Cornwell, et al., Ejection of dust from the ocean as a potential source of marine ice nucleating particles. J. Geophys. Res. Atmos. 125, e2020JD033073 (2020).

https://www.nature.com/articles/s43017-022-00292-x https://www.theguardian.com/us-news/2019/dec/31/ocean-plastic-we-cant-see
https://www.science.org/content/article/ninety-nine-percent-oceans-plastic-missing
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abc4428