1. Einleitung
Ohne eine Änderung der Politik und des Managements wird sich der Plastikmüll bis 2060 im Vergleich zu 2019 voraussichtlich verdreifachen (OECD, 2022). Selbst mit weitreichenden Maßnahmen werden zwischen 2016 und 2040 710 Millionen Tonnen Plastikmüll in die Umwelt gelangen (Lau et al., 2020).
2. Schäden durch Plastikverschmutzung für Meerestiere
Plastikverschmutzung kann Meerestieren durch Verheddern, Verschlucken und Auswaschen von Zusatzstoffen schaden. Beispielsweise hatten 94 Prozent der Fische aus dem Beibu-Golf im Südchinesischen Meer Mikroplastik (< 5 mm) in den Kiemen und im Darm. Mikroplastik kann unbeabsichtigt als Beute oder absichtlich über aktive Nahrungsaufnahme verzehrt werden
3.Schadet Plastikverschmutzung der menschlichen Gesundheit?
Der Kontakt von Menschen mit Plastik ist allgegenwärtig. Die gesundheitlichen Auswirkungen sind jedoch verheerend. Labor- und berufsepidemiologische Studien bringen Kunststoffexposition mit Reizungen der Atemwege, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Darmstörungen, Entzündungen, oxidativem Stress und Krebs in Verbindung ((WHO 2022). Menschliche Zellen, die Nanoplastik ausgesetzt waren, zeigten eine erhebliche Toxizität: Kunststoffe werden mit über 10.000 Auswirkungen in Verbindung gebracht, von denen mindestens 2.400 bekannte Vergiftungsprobleme aufweisen.
Die Aufnahme von Kunststoffpartikeln durch verschiedene Lebewesen und Menschen wurde in zahlreichen Studien nachgewiesen. Kürzlich gab es Berichte darüber, dass kleine Plastikpartikel aus dem Magen-Darm-Trakt in Gewebe aufgenommen werden können. Es wurde nachgewiesen, dass sie biologische Membranen durchdringen.
Der Konsum von MPs wirkt sich negativ auf das Verdauungs-, Atmungs- und Kreislaufsystem aus. Sie können sich im Körper ansammeln und Entzündungen verursachen. Der Kontakt mit Mikroplastik ist mit dem Risiko von oxidativem Stress, Veränderungen der Zellteilung und Lebensfähigkeit, DNA-Schäden, Immunreaktionen, Stoffwechselstörungen, Darmdysbiose und einem erhöhten Risiko für Krebs, Atemwegserkrankungen und neurodegenerative Erkrankungen verbunden.
4. Verpackungsmülldeponie
Verpackungsmüll ist allgegenwärtig. Es kann vom Land zum Wasser und vom Wasser zum Land transportiert werden. An Land und im Wasser gebildetes Mikroplastik kann sich auch zwischen verschiedenen Ökosystemen bewegen
4.1. Terrestrische Umwelt
Mikroplastik in der terrestrischen Umwelt entsteht durch die Fragmentierung größerer Kunststoffe in kleinere Stücke aufgrund der Einwirkung von UV-Strahlung, Windeinwirkung, landwirtschaftlichen Aktivitäten, Oxidationsprozessen sowie chemischen und biologischen Wechselwirkungen. Mikroplastik in der terrestrischen Umwelt beeinträchtigt die Bodenqualität und die Biota. Beispielsweise wurde festgestellt, dass die Anwesenheit von MPs die im Boden verfügbare Phosphatmenge deutlich reduzieren kann.
4.1.1. Quellen und Transport von Mikroplastik in der terrestrischen Umwelt
Erhebliche Mengen an MPs werden auf Mülldeponien, in Straßenrandgebieten und in landwirtschaftlichen Gebieten erzeugt. Bodenverunreinigungen können aus vielen Quellen stammen, darunter Kompost und Mulchfolie, Pflanzenschutzmittel, Düngemittel. Die Bewegung von MPs mit dem Grundwasser kann zu einer Verschmutzung von Süßwasserökosystemen führen und auch zur Meeresverschmutzung beitragen.
Kunststoffpartikel, die die Bodenoberfläche erreichen, werden durch Anbau, Infiltration und tierische Aktivitäten in tiefere Schichten des Bodens transportiert.
Polyethylen ist das am häufigsten verwendete Polymer zur Untersuchung des Abbaus von Kunststoffen im Boden. Es wurde festgestellt, dass der Abbau dieses Materials durch erhöhten pH-Wert und erhöhte Luftfeuchtigkeit verstärkt wird. Zwei Jahre lang im Boden vergrabene Polyethylenbeutel zeigten eine Zunahme der Oberflächenrauheit.
4.1.2. Auswirkungen von Mikroplastik auf die terrestrische Umwelt
MPs-induzierte Veränderungen wirken sich auf die Bodenfunktion und die mikrobielle Gemeinschaft im Boden aus. Das Vorhandensein der beschriebenen Partikel kann chemische Prozesse in der Bodenumgebung und die Zirkulation von Wasser, Nährstoffen und geochemischen Elementen direkt oder indirekt beeinflussen. Mikroplastik hat das Potenzial, das Pflanzenwachstum zu beeinträchtigen und kann sich in Pflanzen ansammeln
4.2. Aquatische Umgebung
Aquatische Ökosysteme sind chemisch, physikalisch und biologisch sehr vielfältig. Die Mikroplastikforschung in Gewässern umfasst die Analyse der Verschmutzung durch Flüsse und Seen zu Meeren und Ozeanen. Die Ergebnisse des Kunststoffabbaus deuten darauf hin, dass dieser Prozess abhängig von den spezifischen Umweltbedingungen unterschiedlich schnell abläuft. Mikroplastik reichert sich sowohl an der Wasseroberfläche als auch in Sedimenten an und das arktische Schelfeis
4.2.1. Quellen und Transport von Mikroplastik in der aquatischen Umwelt
Kunststoffverpackungsabfälle können windabwärts und flussabwärts transportiert werden. Es wird angenommen, dass die meisten MPs in der aquatischen Umwelt durch Verwitterung von Plastikmüll entstehen . Dieser Prozess besteht aus Photoabbau sowie mechanischem, chemischem und biologischem Abbau. Kunststoffe auf der Oberfläche oder in der photischen Zone von Wasser können unter UV-Strahlung photochemisch zersetzt werden. Es ist für den anfänglichen Abbau von Kunststoffen verantwortlich, die auf der Meeresoberfläche schwimmen. Mechanischer Abbau wird durch Wellen verursacht. Der chemische Abbau in der aquatischen Umwelt umfasst hauptsächlich den Abbau chemischer Individuen unter dem Einfluss verschiedener Verbindungen. Kunststoffe im Wasser können von Mikroorganismen besiedelt werden, die einen Biofilm bilden und organische Stoffe abbauen. Die Bildung von Biofilmen begrenzt die Lichtdurchlässigkeit. Aufgrund des UV-Schutzes und des geringen Sauerstoffgehalts können Kunststoffe am Meeresboden und in Sedimenten sehr persistent sein. Der biologische Abbau durch Mikroorganismen im Biofilm ist die Hauptursache für den Kunststoffabbau im Meerwasser in der aphotischen Zone. Die Geschwindigkeit des Kunststoffabbaus kann durch niedrige Wassertemperaturen reduziert werden. Als Folge des Abbaus in der aquatischen Umwelt werden Gewichtsverlust, Veränderungen im Aussehen und der Struktur von Kunststoffen sowie eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften beobachtet .
Der Abbau von Kunststoffen in Meeres-, Fluss- und Seeökosystemen wurde untersucht. Es wurde festgestellt, dass Poly(ethylenterephthalat) das dominierende Polymer in den Küstengewässern der Insel Hainan in China (Südchinesisches Meer) ist und in Form weiß-schwarzer linearer oder fragmentierter Partikel vorkommt, und im Oberflächenwasser der Laurentianischen Großen Seen vor den Vereinigten Staaten. Partikel dieser Art kamen auch im Wasser eines anderen europäischen Flusses, dem Rhein. Das Vorkommen von MPs der Größe PE und PP wurde auch in der Themse bestätigt.
4.2.2. Auswirkungen von Mikroplastik auf die aquatische Umwelt
Mikroplastik hat einen sehr langen Abbauzyklus. Dadurch können sie in natürliche Ökosysteme gelangen und sich dort anreichern. Schätzungen zufolge beträgt die maximale Abbauzeit von PE in der Tiefsee etwa 292 Jahre. Das Phänomen der MP-Akkumulation wurde bei mehr als 200 Arten von Süßwasserfischen nachgewiesen. Es wurde eine Verringerung der Körperlänge und der Herzfrequenz festgestellt. Darüber hinaus wurden die nachteiligen Auswirkungen von Plastik mit Veränderungen bei Fischembryonen, Reproduktion und Entwicklung in Verbindung gebracht.
5. Schlussfolgerungen
Mikroplastik ist allgegenwärtig. Es kommt sowohl in terrestrischen als auch in aquatischen Umgebungen vor. Diese Partikel reichern sich in natürlichen Ökosystemen an und beeinträchtigen Menschen, Tiere und Pflanzen sowie die Bodenfunktionen. Es kann bis zu 292 Jahre dauern, bis Mikroplastik in der Tiefsee abgebaut wird. Sie können negative Auswirkungen auf die aquatische Umwelt und insbesondere auf die Verdauung, Fortpflanzung und Entwicklung von Fischen haben. Die Kunststoffpartikel verursachen Veränderungen in der Größe und Verteilung von Bodenaggregaten, erhöhen die Verdunstungsrate von Wasser und führen zu einer Grundwasserverschmutzung. Feuchte Böden können zur Freisetzung von Weichmachern führen. Darüber hinaus beeinflussen MPs das Pflanzenwachstum und verringern die Samenkeimung, die Sprosslänge und die Wurzelbiomasse. Sie dringen in die Darmwände von Bodennematoden ein, führen zu oxidativem Stress und beeinflussen die Genexpression.