Mikroplastik: Untersuchung der Umwelt- und Gesundheitlichen Auswirkungen
Von Clara Martín Fernández
Mikroplastik stellt eine der bedeutendsten anthropogenen Katastrophen unserer Zeit dar. Diese winzigen Partikel sind überall zu finden, von den abgelegensten Regionen, die über Hunderte von Kilometern von menschlicher Präsenz entfernt sind, bis hin zu den Lebensmitteln, die wir konsumieren, und dem Wasser, das wir trinken.1
Es handelt sich um Plastikpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 5 mm, die durch Plastikverschmutzung entstehen. In Europa werden jedes Jahr fast 26 Millionen Tonnen Plastikmüll erzeugt.2 Mikroplastik besitzt ein bemerkenswertes Maß an Persistenz, Mobilität und Widerstandsfähigkeit gegenüber der Entfernung aus natürlichen Ökosystemen. Einmal in die Umwelt eingeführt, unterliegen diese winzigen Partikel keiner biologischen Abbaubarkeit und neigen dazu, sich anzusammeln, es sei denn, sie sind absichtlich so konstruiert, dass sie biologisch abbaubar sind.3
Mikroplastik kann in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: primäres und sekundäres. Primäres Mikroplastik umfasst winzige Partikel, die absichtlich für kommerzielle Zwecke hergestellt werden. Diese Partikel können in verschiedenen Artikeln wie Kosmetika, synthetischer Kleidung, Plastiktüten und Flaschen vorhanden sein. Ein Beispiel für primäres Mikroplastik sind Mikroperlen, die häufig in zahlreichen Gesundheits- und Schönheitsprodukten enthalten sind.
Im Gegensatz dazu entsteht sekundäres Mikroplastik als Folge der allmählichen Zersetzung größerer Plastikobjekte im Laufe der Zeit, verursacht durch die Einwirkung von Umweltfaktoren. Dieser Zersetzungsprozess kann durch verschiedene Bedingungen wie Sonnenlicht und Wellengang beeinflusst werden. Es ist wichtig zu beachten, dass Einwegplastik der Hauptverursacher für das Vorhandensein von sekundärem Mikroplastik in der Umwelt ist.
Die Präsenz von Mikroplastik in der Umwelt, von Meer und Boden bis hin zu Lebensmitteln und Trinkwasser, nimmt stetig zu. Dieses zunehmende Vorkommen hat erhebliche Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen von Mikroplastik auf die Umwelt, die Biodiversität und möglicherweise die menschliche Gesundheit aufgeworfen. Es ist entscheidend, diese Bedenken anzugehen und die mit der Verbreitung von Mikroplastik in verschiedenen Umweltkompartimenten, insbesondere Wasserquellen, verbundenen Auswirkungen zu verstehen.3
Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme
Mikroplastik hat erhebliche Umweltauswirkungen, insbesondere in aquatischen Ökosystemen, wo es sich tendenziell ansammelt. Diese winzigen Partikel sind häufig in Flüssen, Seen und Ozeanen zu finden und stellen ein Risiko für Meeresorganismen wie Fische, Schildkröten und Seevögel dar, die sie möglicherweise verschlucken. Das Verschlucken von Mikroplastik kann verschiedene nachteilige Auswirkungen haben, darunter physische Schäden am Verdauungssystem, Behinderung der Nährstoffaufnahme und möglicherweise zu Hunger oder Erstickung führen. Darüber hinaus kann die Anhäufung von Mikroplastik in Meeresorganismen zur Bioakkumulation und Biomagnifikation von in den Kunststoffen enthaltenen giftigen Chemikalien beitragen, was die ökologischen Folgen weiter verschärft.4
Eine kürzlich durchgeführte Studie5 hat die Auswirkungen von Mikroplastik auf das rote Korallenriff untersucht, das in fast allen Breitengraden von flachen Gewässern bis zu Tiefseehabitaten vorkommt. Diese Studie kommt zu dem Schluss, dass Mikroplastik mehrere schädliche Auswirkungen auf Corallium rubrum hatte, einschließlich einer Beeinträchtigung der Nahrungsaufnahme und einer erhöhten Sterblichkeit bei hohen Kontaminationsniveaus. Es wurde festgestellt, dass sie sich durch direkte Aufnahme und trophische Übertragung über kontaminierte Beute ansammeln. Die Exposition gegenüber Mikroplastik führte zu Gewebeschäden, erhöhter Schleimproduktion, oxidativen DNA-Schäden, veränderter Genexpression und Veränderungen im Mikrobiom der Korallen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die negativen Auswirkungen von Mikroplastik auf andere Meeresorganismen übergreifen, und wenn die Mikroplastikverschmutzung anhält, könnte dies in Zukunft zu höheren Sterblichkeitsraten führen.
Süßwasserökosysteme sind ebenfalls von den Auswirkungen von Mikroplastik bedroht. Mikroplastik kann durch verschiedene Wege wie städtischen Abfluss und Kläranlagen in Flüsse, Seen und Bäche eindringen. Einmal in die Süßwasserumgebung eingeführt, kann Mikroplastik von aquatischen Organismen wie Fischen, Insekten und Krebstieren aufgenommen werden, was zu negativen Folgen führen kann, die denen in marinen Ökosystemen vergleichbar sind. Die Präsenz von Mikroplastik in Süßwassersystemen hat das Potenzial, Nahrungsketten zu stören, aquatische Lebensräume zu verändern und möglicherweise die Wasserqualität zu beeinträchtigen.6
Wenn Fische Mikroplastik konsumieren, kann dies zu verschiedenen negativen Auswirkungen führen. Das Verschlucken dieser Partikel kann physische Schäden am Verdauungssystem der Fische verursachen, die Nährstoffaufnahme und das Wachstum beeinträchtigen. Darüber hinaus kann die Menge an Mikroplastik in den Geweben der Fische allmählich zunehmen, was potenzielle Bedrohungen für ihr allgemeines Wohlbefinden und ihre Fortpflanzungsfähigkeit darstellt. Diese Störung innerhalb der Fischpopulation kann einen Dominoeffekt im gesamten Süßwasserökosystem auslösen, der die Räuber-Beute-Beziehungen und die Biodiversität beeinflusst.7
Auswirkungen auf Boden- und terrestrische Ökosysteme
Die Anhäufung von Mikroplastik in Böden stellt eine erhebliche Bedrohung für terrestrische Ökosysteme und die Landwirtschaft dar. Diese Mikroplastikpartikel stammen aus landwirtschaftlichen Böden, industriellen Aktivitäten, Bauwesen, Transport und Deponien und können langfristige schädliche Auswirkungen haben. Beispielsweise schätzen Forscher in Deutschland, dass die terrestrische Mikroplastikverschmutzung zwischen 4 und 23 Mal größer ist als die in den Ozeanen.8 Diese Verschmutzung kann zu Bodendegradation, verringerter Bodenporosität und verdichtetem Boden führen, was das Pflanzenwachstum und die Nährstoffaufnahme beeinträchtigt. Darüber hinaus kann die Präsenz von Mikroplastik im Boden das Nahrungsnetz des Bodens stören und potenziell das Gleichgewicht des gesamten Ökosystems beeinträchtigen.
Die Oberflächen winziger Plastikfragmente haben das Potenzial, krankheitserregende Organismen zu beherbergen und als Vehikel für die Übertragung von Krankheiten in der Umwelt zu dienen. Darüber hinaus kann Mikroplastik Auswirkungen auf Bodenorganismen haben, ihr Wohlbefinden beeinträchtigen und die Gesamtfunktionalität des Bodens beeinflussen. Ein bemerkenswertes Beispiel sind Regenwürmer, die in Gegenwart von Mikroplastik ein verändertes Grabverhalten zeigen, was sowohl ihre eigene Fitness als auch den Zustand des Bodens beeinträchtigt.8
Die Royal Society veröffentlichte 2020 eine wegweisende Feldstudie, die erstmals die Auswirkungen von Mikroplastik auf die Bodenfauna untersuchte.9 Laut diesem Papier hat die Präsenz von Mikroplastikverschmutzung in terrestrischen Umgebungen zu einem Rückgang der unterirdischen Arten geführt, einschließlich Milben, Larven und anderer winziger Organismen, die eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit spielen.
Darüber hinaus kann die Präsenz von chloriertem Plastik zur Freisetzung schädlicher Chemikalien in den umliegenden Boden führen. Diese Chemikalien haben das Potenzial, in das Grundwasser, andere nahegelegene Wasserquellen und das breitere Ökosystem einzudringen. Infolgedessen können die Arten, die auf diese Wasserquellen zum Trinken angewiesen sind, eine Reihe von nachteiligen Auswirkungen erfahren.
Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit
Mikroplastik stellt eine potenzielle Bedrohung für die menschliche Gesundheit durch drei verschiedene Wege dar: physische Schäden, chemische Exposition und als Brutstätte für andere Mikroorganismen, sich zu versammeln und zu vermehren. Die Bewertung der potenziellen Risiken, die sie für die menschliche Gesundheit darstellen können, ist ein komplexes Unterfangen, hauptsächlich aufgrund der einzigartigen Kombination von Chemikalien, die in jedem Kunststoff vorhanden sind. Darüber hinaus erschwert die vielfältige Palette von Formen, Größen und Texturen, die Kunststoffe aufweisen, die Bewertung ihrer Toxizität.
Mehrere Studien, sowohl in vitro als auch in vivo durchgeführt, haben überzeugende Beweise für die potenziell schädlichen Auswirkungen von Mikroplastik auf die menschliche Gesundheit geliefert. Diese Studien haben gezeigt, dass Mikroplastik die Fähigkeit hat, physischen Stress zu induzieren, Zellschäden zu verursachen, Prozesse wie Apoptose und Nekrose auszulösen, Entzündungen und oxidativen Stress zu fördern und Immunreaktionen hervorzurufen. Darüber hinaus wurde die Präsenz von Mikroplastik mit ernsthaften Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, einschließlich eines erhöhten Risikos für Herzinfarkte und Schlaganfälle. Eine bemerkenswerte Studie ergab, dass bei fast 60 Prozent der Personen, die sich einer Operation unterzogen, Mikroplastik oder Nanoplastik in einer Hauptarterie nachgewiesen wurden, was zu einer 4,5-mal höheren Wahrscheinlichkeit führte, kardiovaskuläre Probleme zu erleben.10
In einer kürzlich durchgeführten Studie untersuchten Forscher die Interaktion zwischen Mikroplastik und Makrophagen, einer Art von Immunzellen, die für das Verschlingen von Fremdstoffen verantwortlich sind. Obwohl die direkten Auswirkungen einer chronischen Exposition gegenüber Mikroplastik auf die menschliche Gesundheit ungewiss bleiben, wirft die Tatsache, dass Makrophagen diese Partikel aktiv anvisieren und verschlingen, Bedenken hinsichtlich potenzieller Risiken auf.11
Obwohl die aktuellen wissenschaftlichen Beweise darauf hindeuten, dass Mikroplastik schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben kann, sind weitere Forschungen erforderlich, um das Ausmaß ihrer Auswirkungen vollständig zu verstehen. Die Durchführung langfristiger Studien an menschlichen Populationen ist entscheidend, um die chronischen Auswirkungen der Exposition gegenüber Mikroplastik zu bewerten. Darüber hinaus sollten sich die Forschungsbemühungen darauf konzentrieren, die genauen Mechanismen zu identifizieren, durch die Mikroplastik seine toxischen Wirkungen ausübt. Dieses umfassende Verständnis wird dazu beitragen, die potenziellen Risiken im Zusammenhang mit Mikroplastik besser anzugehen und wirksame Minderungsstrategien zu entwickeln.
Ein Aufruf zum Handeln
Mikroplastik stellt ein erhebliches Umwelt- und Gesundheitsproblem dar, das unsere Aufmerksamkeit erfordert. Diese winzigen Partikel, die aus anthropogener Plastikverschmutzung resultieren, haben leider jeden Winkel unseres Planeten erreicht, von abgelegenen Gebieten bis hin zu den Lebensmitteln und dem Wasser, das wir konsumieren.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Forscher aktiv das gesamte Ausmaß der Auswirkungen von Mikroplastik untersuchen, was Hoffnung auf wirksame Lösungen bietet. Durch ein besseres Verständnis der Mechanismen, durch die Mikroplastik seine schädlichen Wirkungen entfaltet, können wir Strategien entwickeln, um seine Präsenz zu mindern und seine Auswirkungen zu minimieren.
Die Bekämpfung der Mikroplastikverschmutzung ist ein entscheidendes Problem unserer Zeit, und es ist ermutigend zu sehen, dass zunehmende Anstrengungen unternommen werden, um dieses Problem anzugehen. Durch die Fokussierung auf Forschung, Bildung und die Umsetzung nachhaltiger Praktiken können wir auf eine sauberere und gesündere Zukunft für unseren Planeten und uns selbst hinarbeiten. Gemeinsam können wir einen positiven Unterschied im Kampf gegen die Mikroplastikverschmutzung machen.
Referenzen
- Mikroplastik: was es ist und wie man es reduzieren kann.
www.nhm.ac.uk/discover/what-are-microplastics.html - Europäische Kommission. Energie, Klimawandel, Umwelt: Kunststoffe.
environment.ec.europa.eu/topics/plastics_en - Europäische Kommission. Energie, Klimawandel, Umwelt: Mikroplastik.
environment.ec.europa.eu/topics/plastics/microplastics_en - Sarma, H., Hazarika, R.P., Kumar, V. et al. Mikroplastik in marinen und aquatischen Lebensräumen: Quellen, Auswirkungen und nachhaltige Sanierungsansätze. Environmental Sustainability 5, 39–49 (2022).
link.springer.com/article/10.1007/s42398-022-00219-8 - Corinaldesi, C., Canensi, S., Dell’Anno, A. et al. Mehrfache Auswirkungen von Mikroplastik können marine Habitat-bildende Arten bedrohen. Commun Biol 4, 431 (2021).
www.nature.com/articles/s42003-021-01961-1 - Talbot, R., Chang, H. Mikroplastik im Süßwasser: Ein globaler Überblick über Faktoren, die räumliche und zeitliche Variationen beeinflussen. Environmental Pollution 292, Teil B (2022).
www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749121019758 - Wang, Y., Liu, G., Wang, Y. et. al. Der globale Trend der Mikroplastikforschung in Süßwasserökosystemen. Toxics 11, 539 (2023).
www.mdpi.com/2305-6304/11/6/539 - Eine unterschätzte Bedrohung: Landbasierte Verschmutzung durch Mikroplastik.
www.igb-berlin.de/en/news/underestimated-threat-land-based-pollution-microplastics - Lin, D., Yang, G., Dou, P. et al. Mikroplastik beeinträchtigt die Bodenfauna negativ, stimuliert jedoch die mikrobielle Aktivität: Erkenntnisse aus einem feldbasierten Mikroplastik-Zusatzexperiment. Proceedings of the Royal Society 287, 1934 (2020).
royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2020.1268 - Marfella, R., Prattichizzo, F., Sardu, C. et al. Mikroplastik und Nanoplastik in Atheromen und kardiovaskulären Ereignissen. The New England Journal of Medicine 390, 10 (2024).
www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2309822 - Wissenschaftler beleuchten, wie Makrophagen mit Mikroplastik interagieren.
phys.org/news/2023-03-scientists-macrophages-interact-microplastics.html
