Marine Mikroplastik: Wie die Ausbreitung von Wassermassen die Transportbahnen beeinflusst

21. Februar 2024 feature

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von Hannah Bird, Phys.org

Marine Mikroplastikpartikel (1 μm–5 mm Durchmesser) sind eine immer drängendere Sorge, aufgrund ihrer Langlebigkeit in der Umwelt (>100 Jahre) und der Auswirkungen, die sie auf die darin lebenden Organismen haben, insbesondere wenn Ozeanströmungen die Partikel weite Strecken transportieren und sogar polare Becken erreichen.

Oftmals werden diese Mikroplastikpartikel an Stränden angespült und vermischen sich mit den uns vertrauten sandigen Küsten, aber bestimmte Zonen sind zu bestimmten Hotspots für Mikroplastikverschmutzung geworden. Berühmt sind die 'Müllteppiche', die mit den fünf subtropischen Ozeangyren (kreisförmige Strömungen im Nord- und Südatlantik, Nord- und Südpazifik und Indischer Ozean) verbunden sind und Millionen von km2 an schwimmendem Oberflächenmikroplastik aufweisen.

Frühere Studien haben darauf hingewiesen, dass jährlich 15,6 Billionen Partikel zur globalen Krise des schwimmenden marinen Mülls hinzukommen.

Neue Forschungsergebnisse, veröffentlicht in Frontiers in Marine Science, haben sich auf die Strände der Kanarischen Inseln konzentriert, beliebte spanische Tourismusorte, um die potenziellen Ursprünge und Transportwege von Mikroplastikpartikeln zu untersuchen, die über Ozeanbecken und durch die Wassersäule transportiert werden, bis sie schließlich an diesen Stränden ankommen.

Die Kanarischen Inseln befinden sich signifikant innerhalb der subtropischen Nordatlantikgyre sowie auf dem direkten Pfad des durch Oberflächenwinde angetriebenen Kanarenstroms. Vier nach Nordosten ausgerichtete Strände über den Archipel wurden für großskalige (>100 km) und mesoskalige (<10–100 km) Transportmechanismen untersucht: Playa Grande (Teneriffa), Playa de Famara (Lanzarote), Playa Lambra (La Graciosa) und Arenas Blancas (El Hierro).

Diese Strände sind bekannt für Probleme mit marinem Müll, die 100 g Plastik/m2 und 3.000 Partikel/m2 überschreiten.

Dr. Daura Vega-Moreno, Assistenzprofessorin an der Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, Spanien, und ihre Kollegen haben sich insbesondere auf die Geschwindigkeit der Strömungen im Breitengradbereich von 27°–32 °N über einen Zeitraum von mehreren Jahren konzentriert und wie dies den Transport von marinem Müll durch die Wassersäule im offenen Ozean beeinflusst.

Ein Fokus auf den offenen Ozean ist wichtig, da die Faktoren, die den Transport von Mikroplastik beeinflussen, sich von denen entlang der Küsten unterscheiden, wo letztere im Allgemeinen mit Dichte, Größe und Form zusammenhängen und daher durch Wind und Wellen sortiert werden, wobei das kleinste und leichteste Material weiter ins Landesinnere transportiert wird.

Im Gegensatz dazu spielen für offene Gewässer die innere Zusammensetzung des Plastiks und sein Zersetzungsgrad zusätzliche wichtige Rollen, sowie die Wassertemperatur, Konvektion und der Coriolis-Effekt (Luft wird in der nördlichen Hemisphäre nach rechts und in der südlichen Hemisphäre nach links abgelenkt).

Das Forschungsteam verwendete Daten aus zahlreichen Projekten, bei denen Mikroplastikpartikel seit 2017 ins Meer abgelassen wurden, und verfolgte den Fortschritt mit maritimen Technologien sowie direkter Probenahme der Wassersäule während einer Forschungsfahrt.

Nach der Verarbeitung wurde ein Mikroskop verwendet, um jeden Typ von Meeresmüll zu identifizieren, insgesamt 260 Mikroplastikfragmente und -fasern. All diese Daten wurden anschließend in Modellierungssoftware verwendet, um die Trajektorien vom Ursprung zum Strand zu bestimmen und Verteilungskarten zu erstellen.

Dr. Vega-Moreno und Kollegen identifizierten eine Wassertiefe von 200 m als einen entscheidenden Anhäufungsbereich für sowohl Fragmente als auch Fasern, während eine Wassertiefe von 1.100 m ein kritischer Punkt für die hohe Anhäufung von Fragmenten sowohl <200 μm als auch >200 μm ist. Während Ersteres auf natürliches Absinken durch die Wassersäule zurückzuführen sein könnte, ist Letzteres wahrscheinlich teilweise mit dem Fluss des Mittelmeerwassers verbunden, dem hochsalinen Ausfluss durch die Straße von Gibraltar.

Diese Wasserströmung sinkt unter das Nordatlantische Zentralwasser auf den Meeresboden im Atlantischen Becken bis zu Tiefen von 1.000–1.200 m und breitet sich in Richtung der Kanarischen Inseln aus. Das Mittelmeer, aus dem das Wasser stammt, ist bekannt für eine hohe Konzentration von sowohl großen Plastikstücken als auch Mikroplastikpartikeln, mit Schätzungen, dass bis zu 10 % des globalen marinen Plastikmülls allein im Einzugsgebiet des Mittelmeers liegen.

Kleine Mikroplastikpartikel (<1 mm) und solche, die abgeflacht oder zersetzt sind, werden wahrscheinlich in dieser absteigenden Wasserströmung mitgerissen und daher über weite Strecken im Ozeanbecken in der Tiefe transportiert.

Assessing the transport pathways of marine microplastics and therefore where they may wash ashore is important for targeted removal techniques, as well as mitigating the consequences on marine and coastal biota. This research highlights the role deeper water masses have to play in dispersing plastic pollution, thus further work on the locations of intermediate (~1,000 m) to deep water (>2,000 m) formation is vital, especially as this includes polar regions.

Journal information: Frontiers in Marine Science

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