Plastik-Müll im Ozean

Plastik sind synthetische organische Polymere, die durch die Verknüpfung von vielen kleineren Molekülbausteinen gebildet werden. Vorwiegend werden diese Kunststoffe aus fossilen Brennstoffen, beispielsweise Erdöl und Gas, hergestellt. Plastik wird für eine Vielzahl an Produkten verwendet und hat Materialien wie Papier, Glas und Holz in vielen Bereichen bereits verdrängt. Kunststoffprodukte haben nicht nur niedrige Produktionskosten, sie sind darüber hinaus besonders langlebig, leicht und gleichzeitig ausgesprochen stabil. Aber viele dieser Eigenschaften stellen nun ein großes Problem dar. Plastik ist nur schwer biologisch abbaubar, sammelt sich in der Umwelt an und bleibt oft viele Jahrzehnte erhalten. Heute treiben Unmengen Plastikteile in unseren Meeren weltweit von Pol zu Pol und von der Meeresoberfläche bis zur Tiefsee. Ein Großteil treibt auf der Meeresoberfläche und wird mit den Strömungen über lange Strecken transportiert. Obwohl Plastik praktisch nicht zersetzt wird, verwittern und zerfallen größere Stücke in unterschiedlich kleinere. Die so entstandenen Teilchen werden ab einer bestimmten Größe, kleiner als 5 mm, als Mikroplastik bezeichnet. Sie sind mit dem bloßen Auge schwer zu erkennen. Praktisch alle Meerestiere, vom großen Wal bis zum kleinen Ruderfußkrebs, verschlucken Müllteile, können sich an ihnen strangulieren, daran ersticken oder durch sie verhungern. Das Gefahrenpotential des Plastiks wird noch erhöht, wenn die direkten Effekte, wie durch die Aufnahme von Plastik mit der Nahrung einhergehenden möglichen Verstopfungen und Verletzungen des Verdauungstrakts, mit der chemischen Belastung der Umwelt zusammenwirken, denn Kunststoff kann in hohem Maße organische Schadstoffe und Schwermetalle anreichern und ist somit ein Transportmittel für Schadstoffe in die Meeresorganismen. Zusätzlich können sich bei der Produktion hinzugefügte Schadstoffe wie Weichmacher lösen. Viele der Schadstoffe sind auch hormonell wirksam oder können sogar krebserregend sein.

Plastikverschmutzung ist in den Ozeanen weltweit allgegenwärtig. Plastikteile werden durch die Wind- und Oberflächenströmungen in den Weltmeeren großflächig verteilt. Nach aktuellen Schätzungen treiben mehr als 5 Billionen Kunststoffteile mit einem Gewicht von über 268000 Tonnen in den Weltmeeren hin und her (233400 t Makroplastik, 35540 t Mikroplastik). Mehr als 1/3 der Masse befindet sich davon im Nordpazifik, v.a. im Zentrum des subtropischen Wirbels. Zu diesem Ergebnis kommen Forschende nach der Auswertung von Daten aus 24 Expeditionen über sechs Jahre (Eriksen et al., 2014).

Die überwiegende Anzahl der in den Ozeanen treibenden Kunststoffe sind kleine Fragmente mit einer Größe von weniger als 5mm, sogenanntes Mikroplastik (siehe Grafik). Die meisten Mikroplastikpartikel sind Fragmente, die durch das Zerbrechen von größeren Plastikteilen entstanden sind. In den Netzen der Forscher wurden hauptsächlich unterschiedliche Ausrüstungsgegenständen aus der Fischerei, die direkt in das Meer gelangen wie Bojen, Leine und Netze gefunden. Aber auch andere Plastikgegenstände wie Eimer, Flaschen, Styropor und Plastiktüten, die vom Festland aus ins Meer gelangen, wurden gefunden.

Obwohl Berichte von Plastikmüll im Meer bereits in den frühen 1970er Jahren auftauchten, gibt es mehr als 40 Jahre später noch keine genauen Schätzungen über Menge und Herkunft des in den Ozean gelangenden Plastikmülls. Nun haben Wissenschaftler der University of Georgia erstmals ihre Berechnungen über die Massen an Kunststoffabfällen, die von Land über Flüsse, Abwässer, durch Wind und Gezeiten in die Ozean gelangen, veröffentlicht. Sie schätzten, dass im Jahr 2010 rund 2,5 Milliarden Tonnen Abfälle von 6,4 (entspricht 93% der Weltbevölkerung) Milliarden Menschen, die in 192 Küstenländern leben, erzeugt wurden. Ungefähr 11%, rund 275 Millionen Tonnen, waren davon auf Plastikmüll. Davon entfielen schätzungsweise 99,5 Millionen Tonnen auf den Bevölkerungsteil, der bis zu 50 km von der Küste entfernt lebt. Geschätzte 4,8 bis 12,7 Millionen Tonnen Plastik sind 2010 schließlich direkt von Land oder über Flüsse in die Ozeane gelangt. Der größte Anteil an Plastikmüll, der in den Ozean gelangen kann, kam 2010 aus China und Südostasien hauptsächlich durch unsachgemäße Entsorgung. Bleibt die Infrastruktur der Müllentsorgung wie heute kann die Menge an Kunststoffabfällen, die von Land in den Ozean gelangen kann, bis auf 28 Millionen Tonnen im Jahr 2025 ansteigen. Verbessert sich die Infrastruktur allein der 20 Länder mit der höchsten Abfallproduktion, kann die Müllmenge durch Recycling um 50 Prozent reduziert werden. Dafür wären erhebliche Investitionen in der Infrastruktur für die Müllentsorgung vor allem in Entwicklungsländern nötig.

Im ozean:labor der Kieler Forschungswerkstatt ist das Thema „Müll im Meer“ ein fester Bestandteil eines Forschungstages. Beispielsweise wird die Verschmutzung der Ozeane anhand von kleinen Experimenten untersucht. Dabei erfahren Schülerinnen und Schüler was Plastik ist, wie der Plastikmüll ins Meer gelangt und wie lange der Plastikmüll im Meer bleibt bis er abgebaut wird. Zudem führen sie Versuche zu Eigenschaften von unterschiedlichen Kunststoffproben durch und sie filtern Mikroplastik aus Kosmetikprodukten und Sedimentproben raus. Die Angebote der Kieler Forschungswerkstatt richten sich an Schülerinnen und Schüler von der dritten bis zur dreizehnten Jahrgangsstufe. Entsprechend der jeweiligen Lernniveaus erhalten die Schülerinnen und Schüler in der Forschungswerkstatt faszinierende Einblicke in die Meereswissenschaften und in die Arbeitsmethoden von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Neben den Bewohner der Ozeane erkunden die Lerngruppen auch die Gefahren für diesen Lebensraum durch das Eingreifen des Menschen.

Zusätzlich zu den Programmen für ganze Schulklassen koordiniert die Kieler Forschungswerkstatt jährlich den Coastal Cleanup Day entlang der Kieler Förde. Der internationale Tag wurde von der Organisation Ocean Conservancy ins Leben gerufen, um auf die Vermüllung der Meere auf allen Kontinenten aufmerksam zu machen. Am so genannten Küstenreinigungstag wurden im Jahr 2013 dabei rund 125 kg Müll an einem 3 km langen Kieler Strandabschnitt mit 100 Freiwilligen, v.a. Schulklassen, gesammelt, anschließend sortiert, gezählt, gewogen und an die weltweite Datenbank der Ocean Conservancy gemeldet. 2014 wurden dann bereits 13,5 km Strandlinie gemeinsam mit 503 Freiwilligen aus Schulen und Vereinen vom Müll befreit. Mit 423 kg Müll, darunter mehr als 33 000 Zigarettenkippen, wurde die Ausbeute bei weitem übertroffen. Die Sammelbilanz konnte im Jahr 2015 dann erneut übertroffen werden. Mit Hilfe von 554 Freiwilligen konnten 21,8 km Strand in der Kieler Bucht von 658 kg Müll befreit werden.

In dem Bürgerprojekt „Dem Plastikmüll auf der Spur“ können Schülerinnen und Schüler aus Deutschland und Chile gemeinsam mit ihren Lehrkräften und Meereswissenschaftlern Daten für die Forschung erheben und sich aktiv für die Vermeidung von Müll in den Weltmeeren einsetzen. Im ersten Projektjahr haben 450 Schülerinnen und Schüler im Alter von zehn bis 15 Jahren mit insgesamt 20 Lehrkräften in Deutschland und Chile gemeinsam rund um das Thema Plastikmüll an Stränden geforscht. Wo an deutschen und chilenischen Küsten befinden sich die größten Plastikmüllvorkommen? Aus welchen Gegenständen besteht der Plastikmüll in Deutschland und Chile? Woher kommt dieser Müll? Diese und weitere Forschungsfragen wurden in einem internationalen Netzwerk zwischen Schülerinnen und Schülern, Lehrkräften und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern beantwortet. Dabei wenden Schülerinnen und Schüler wissenschaftliche Methoden zur Datenerhebung an, nehmen Proben am Strand und geben ihre Ergebnisse auf der Webseite www.save-ocean.org ein. Über die Webseite tauschen sich die deutsch-chilenischen Schülergruppen gleichzeitig über ihre Erfahrungen aus und diskutieren mögliche Lösungsansätze

Gibt es Wechselwirkungen zwischen Mikroplastik und kleinen Meeresorganismen wie einzelligen Algen und anderen organischen Partikeln wie Ausscheidungen von Ruderfußkrebsen? Diese Frage haben sich Wissenschaftler am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel gestellt. Zum Thema Aggregation und Interaktion von Mikroplastikpartikel forscht Dr. Jan Michels. Mit Hilfe von Laborexperimenten konnte er nachweisen, dass Mikroplastik-Partikel sich mit natürlichen Partikeln verbinden und dass sich dadurch auch andere Partikel an deren Oberfläche leichter anheften können. Die Ergebnisse tragen dazu bei, die Auswirkungen von Mikroplastik in der Wassersäule zu verstehen. Ein weiteres Forschungsprojekt am GEOMAR hat untersucht, ob und wie schnell Bakterien Plastiktüten im Sediment des Meeresbodens abbauen. Das Ergebnis von Alice Nauendorf und ihren Kollegen: Weder klassische handelsübliche Tüten aus Polyethylen noch sogenannte kompostierbare Kunststofftüten hatten sich nach hundert Tagen im Meeresboden überhaupt verändert. Es gab weder eine Gewichtsabnahme noch chemische Veränderungen. Demnach hat also kein Abbau stattgefunden. Dennoch konnten sie deutlich sehen, dass die kompostierbaren Tüten stärker mit Bakterien besiedelt waren. Zudem hat eine Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern um Dr. Matthias Haeckel am GEOMAR eine Methode entwickelt um Mikroplastik-Teilchen in Sedimenten zählen zu können. Aufgrund der sehr geringen Größe ist dies keine leichte Aufgabe, da Mikroplastik-Partikel mit dem Auge kaum sichtbar und sehr leicht verwechselbar mit Sandkörnern sind. Die Plastikteilchen werden zunächst vom Sediment getrennt und anschließend wird eine spezielle Mikroskopie-Methode verwendet um die verschiedenen Arten von Plastik bestimmen zu können. Diese Information ist besonders wichtig um wichtige Quellen von Mikroplastik identifizieren zu können.

GAME ist ein internationales Trainings- und Forschungsprogramm in der Meeresökologie, das angewandte Forschung mit der Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern verbindet. Jedes Jahr werden zu einer Fragestellung zeitgleich identische Experimente - über geografische und klimatische Grenzen hinweg - an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt durchgeführt. Das 11. GAME-Projekt im Jahr 2013 war das erste von insgesamt drei Projekten im Rahmen des Programms, das sich der Untersuchung des Einflusses von Mikroplastik auf wirbellose Meeresorganismen widmete. Hierfür wurden Sedimentfresser, wie der Wattwurm, für 2 Monate in mit Mikroplastik angereichertem Sediment gehältert. Dabei haben die Forscherteams wichtige Pionierarbeit geleistet und wertvolle Daten für nachfolgende Projekte gesammelt. Im darauf folgenden Jahr haben sich dieselben Forschungsinstitute erneut für eine Folgestudie zusammengefunden. Der Versuchsaufbau hatte sich im Vergleich zum Vorjahr ein wenig geändert, denn in 2014 arbeiteten die Teams nun mit PVC als Modellplastikmaterial und nicht mehr, wie in 2013, mit Polystyrol. Zudem wurden die Tiere erstmalig verschiedenen Partikeldichten ausgesetzt, um zu testen ab welcher Mikroplastikbelastung sich im gegebenen Versuchszeitraum negative Auswirkungen feststellen lassen. In 2016 werden sich die GAME-Teilnehmer wieder mit der Mikroplastikproblematik beschäftigen. Dieses Mal werden sie testen, ob sich der Einfluss von Mikroplastik auf wirbellose Meeresorganismen verändert, wenn ein zweiter Umweltstress, in diesem Fall Hitzestress, hinzukommt. Es geht also darum, die möglichen Wechselwirkungen zwischen zwei Faktoren des globalen Wandels zu untersuchen.

Mareike Huhn, Doktorandin und ehemalige Teilnehmerin des GAME-Programms am GEOMAR Helmholz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, hat zusammen mit einem Team aus Meeresbiologen, Tauchlehrern und Projektmanagern mit langjähriger Asienerfahrung den Förderverein Marine Conservation South East Asia e.V. (MC-SEA) gegründet. Die Organisation setzt sich für ein nachhaltiges Zusammenleben von Mensch und Meer in Südostasien ein, mit dem Ziel, das ökologische Gleichgewicht in der Region zu bewahren und den Artenreichtum der Region unter Wasser und an den Küsten zu schützen. Hierfür bildet MC-SEA die Küstenbevölkerung südostasiatischer Länder darin aus natürliche Ressourcen nachhaltig zu nutzen und Abfallprodukte umweltschonend zu entsorgen. Seit 2013 liegt das Hauptaugenmerk auf der Etablierung eines funktionierenden Abfall-Entsorgungssystems auf den indonesischen Banda-Inseln im Indopazifik, eines der letzten Paradise unserer Erde. Hierfür stellt MC-SEA nach und nach den insgesamt sieben Dörfern auf der Hauptinsel Banda Naira für jeweils zwei Monate eine Müllabfuhr zur Verfügung. Diese besteht aus freiwilligen Helfern mit Handwagen und Motorrad-Pickups, die zweimal in der Woche von Haus zu Haus fahren und den in leeren Reissäcken gesammelten Abfall abholen. Nach zwei Monaten wird von den Dörfern erwartet, dass sie das System selbstständig fortsetzen und finanzieren. Seit Februar 2014 finden außerdem wöchentliche Müllsammelaktionen an verschiedenen Stränden der Insel Naira statt. Diese dienen in erster Linie der Aufklärungsarbeit. Die negativen Auswirkungen von Abfall auf die Umwelt sind den meisten Menschen aufgrund unzureichender Bildung nicht bewusst. Jede Woche nimmt eine neue Schulklasse an den Aktionen teil. Die Vorbereitung der teilnehmenden Kinder ist einer der wichtigsten Aspekte dieser Aktionstage. Langfristig muss jedoch eine Lösung für Recycling direkt auf Banda entstehen, da der Abtransport des Mülls aufgrund der abgeschiedenen Lage zu kostspielig ist. Aufgrund der wachsenden Müllberge weltweit ist eine nachhaltige und weltweitgreifende Lösung für die Entsorgung des Abfalls auf lange Sicht dringend notwendig, da in vielen Ländern der Müll immer noch in den Vorgärten verbrannt oder in der Umwelt entsorgt wird.