WEATHER-MIC - Einfluss von Verwitterung auf den Transport, den Verbleib und die Toxizität von Mikroplastik in der marinen Umwelt; Teilvorhaben Effektuntersuchung und Risikobewertung

Rückstände aus Plastik wie bspw. Flaschen oder Tüten zählen aufgrund ihrer Mengen und ihrer schlechten Abbaubarkeit zu den wichtigsten Belastungen für die Umwelt, v.a. in den Weltmeeren. Eine Bewertung der Risiken, die von Mikroplastik ausgeht, kann nur gelingen, wenn die Veränderungen, die durch Verwitterung von Mikroplastik im Meer beispielsweise durch UV-Licht, Biofilmbewuchs oder mechanische Beanspruchung hervorgerufen werden, bekannt sind. Die Alterung beeinflusst charakteristische Parameter von Mikroplastik wie Sprödigkeit, Dichte, Größe oder Oberflächeneigenschaften, welche wiederum den Verbleib der Partikel wesentlich bestimmen. Die durch Fragmentierung, Agglomeration, Sedimentierung oder chemische Zersetzung entstehenden Produkte können sich bezüglich der von ihnen ausgehenden Gefahr vom Ausgangsplastik unterscheiden: Während z.B. durch Mineralisierung toxikologisch unbedenkliche Abbauprodukte entstehen, können durch Fragmentierung entstehende sehr feine Partikel z.B. über die Kiemen oder die Nahrung direkt in aquatische Organismen aufgenommen werden oder durch Zersetzung (öko)toxikologisch relevante Abbauprodukte entstehen. Die Mobilität sowie die Sedimentationsneigung von Mikroplastik werden ebenfalls von Partikeleigenschaften wie Oberflächenladung oder Größe beeinflusst und bestimmen damit den Transport und die Sedimentierung im Meer.
Das Ziel von WEATHER-MIC ist es daher, den Einfluss von Verwitterung auf den Transport, den Verbleib und die Toxizität von Mikroplastik im Meer zu untersuchen und eine Grundlage für die Bewertung des von diesen Materialien ausgehenden Risikos zu schaffen. Im multidisziplinären Gesamtvorhaben arbeiten europäische Experten aus fünf Instituten aus vier Ländern (Deutschland, Schweden, Norwegen, Belgien) unter Koordination des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig zusammen mit dem Ziel, neue analytische und (öko)toxikologische Methoden sowie Modelle zur holistischen Bewertung der Verwitterung von Mikroplastik unter relevanten Bedingungen zu entwickeln und diese anhand von Fallstudien aus der Ostsee und der Osloer Bucht zu validieren. Die Projektpartner Stockholm University (ACES, Schweden), Norwegian Geotechnical Institute (NGI, Norwegen), Katholieke Universiteit Leuven (KUL, Belgien) sowie UFZ und Fraunhofer IKTS (Deutschland) ergänzen sich dabei bezüglich ihrer Kompetenzen. Von der Entwicklung analytischer Methoden ausgehend (ACES) über Untersuchungen zur Freisetzung von Chemikalien aus Mikroplastik (ACES, UFZ, NGI) und die Etablierung von Bildauswerteroutinen zur Partikelcharakterisierung (IKTS) bis zu Untersuchungen der Bildung und Effekte des Biofilmbewuchses (ACES, UFZ) und der Aufnahme toxikologischer Profile der Abbauprodukte (UFZ) betrachtet das WEATHER-MIC-Konsortium Mikroplastik unter den verschiedensten relevanten Fragestellungen. KUL und NGI untersuchen darüber hinaus mit Hilfe hydrodynamischer Modelle den Verbleib von Mikroplastik.
Mit diesem Vorgehen schafft WEATHER-MIC die Voraussetzungen für eine Integration der Verwitterung von Mikroplastik in die Risikobewertung von Plastikmüll im Meer, sowohl unter Expositions- als auch Effektaspekten. Die Ergebnisse werden primär von öffentlichen Einrichtungen der betroffenen Länder (wie Umweltbundesamt oder Bundesinstitut für Risikobewertung) bspw. unter regulatorischen Gesichtspunkten genutzt. Industriepartner, vor allem Produzenten von Plastik, partizipieren an den Ergebnissen für die Weiterentwicklung ihrer Produkte unter ökologischem Blickwinkel. Öffentliche Workshops sollen dazu dienen, die breite Öffentlichkeit im täglichen Umgang mit Plastik zu sensibilisieren.
Die an fünf Instituten mit einzigartigen Kompetenzen angesiedelten Teilvorhaben sind unerlässlich für den Gesamterfolg des Konsortiums. In diesem Zusammenhang sind die Departments Zelltoxikologie und Bioanalytische Ökotoxikologie am UFZ auf die Untersuchungen von (öko)toxikologischen Effekten von Umweltschadstoffen und Nanopartikeln spezialisiert und werden etablierte Methoden für eine Untersuchung der von Mikroplastik im Meer hervorgerufenen Effekte anpassen. Des Weiteren schließt die am Projekt beteiligte Gruppe von Wissenschaftlern am UFZ Experten der Risikobewertung ein. Hierzu sollen die im Rahmen von WEATHER-MIC erarbeiteten Ergebnisse des Konsortiums zur Exposition (sowohl aus Laborexperimenten und Felduntersuchungen als auch Modellierung, WP1-5) und zu Effekten (WP6) integriert und in WP7 gesamtheitlich interpretiert werden.