Mikrokunststoffe in fluvialen Sedimenten

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Der Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt verläuft von unterschiedlichen Quellen und über verschiedene Transportwege. Dazu zählen fluviale Systeme in die unter anderem durch das Wegwerfen von Abfällen in die Umwelt, sogenanntes Littering, durch Oberflächenabflüsse und Ab- und Mischwassereinleitungen Kunststoffe eingetragen werden. Dabei sind ein Großteil Kunststoffpartikel mit einem Durchmesser < 5mm, die als Mikrokunststoffe oder Mikroplastik bezeichnet werden. Größere Kunststoffe, die zu einem Großteil die Fraktion Littering darstellen, können über den Transport und daraus resultierende mechanische Fragmentierung und chemische Degradation zu Mikrokunststoffen werden.

Das Transportverhalten der Mikrokunststoffe im Fließgewässer unterscheidet sich aufgrund unterschiedlicher Dichten von Kunststoffen. Neben dem Transport sedimentieren Mikrokunststoffe auch auf der Gewässersohle und können dort durch Hochwasserereignisse remobilisiert werden. Tritt bei einem solchen Ereignis das Fließgewässer über die Ufer, können sich Mikrokunststoffe auch im Auenbereich ablagern.

  Transportprozesse von Mikrokunststoffen in Fließgewässern. Urheberrecht: S. Lechthaler Transportprozesse von Mikrokunststoffen in Fließgewässern.

Durch den Nachweis von Mikrokunststoffen in einer Sedimentschicht kann ein zeitlicher Bezug hergestellt werden. Da man seit ca. 1950 von einer Massenproduktion von Kunststoffen spricht, ist auch erst ab diesem Zeitpunkt ein Eintrag in die Umwelt möglich. Beispielhaft zeigt die nachfolgende Abbildung Kunststoffabfälle im Auenbereich und Makrokunststoffe in tieferen Sedimentschichten, die zusätzlich zu Mikrokunststoffen, als Orientierung zur Datierung dienen.

  Kunststoffabfälle im Auenbereich der Inde Urheberrecht: S. Lechthaler Kunststoffabfälle im Auenbereich der Inde.

Zusätzlich wurden die verschiedenen Kunststoffarten zeitlich aufeinanderfolgend entwickelt, weshalb durch eine Polymeridentifikation der detektierten Mikrokunststoffe eine noch detailliertere Datierung der Sedimentschicht durchgeführt werden kann.

Die Datierung kann zusätzlich durch Schwermetallkonzentrationen, die als Datierungsindikator genutzt werden können, gestützt werden. Aufgrund fehlender Datierungsmethoden rezenter Sedimente ist diese Methodik ein neuer und innovativer Ansatz, der darüber hinaus Aufschluss über die Belastung, das Transportverhalten und Senken von Mikrokunststoffen in fluvialen Systemen gibt.

 
Laufzeit 05/2018 - 05/2021
Förderung Stipendium der RWTH Aachen
Projektpartner PD Dr. Georg Stauch – Lehrstuhl für Physische Geographie und Geoökologie, RWTH Aachen
Prof. Dr. Holger Schüttrumpf – Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, RWTH Aachen