Mikroplastik – kleiner Stoff, große Gefahr?

Was ist Mikroplastik?

In den Zeitungen und Medienberichten wird immer wieder über Mikroplastik berichtet, aber was ist das eigentlich? Es ist - wie der Name sagt - ein sehr kleines Plastikteilchen, dass man häufig nur unter dem Mikroskop erkennen kann. Damit wir von Mikrosplastik sprechen können, muss das Plastikteilchen kleiner als 5mm sein. In Deutschland werden jedes Jahr etwa 330.000 Tonnen Mikroplastik zusammenkommen, das haben Forscher ausgerechnet. Das sind pro Person durchschnittlich etwa vier Kilo. Dieses Mikroplastik kommt zu einem großen Teil durch den Abrieb der Autoreifen auf dem Straßenbelag zustande. Aber auch bei der Abfallentsorgung wird viel Mikroplastik freigesetzt und durch Plastikmüll, der in der Umwelt liegt, oder aber auch durch Mikroplastik in Kosmetikprodukten wie Peelings oder Duschgel. Aber warum zersetzt sich das Mikroplastik eigentlich nicht? Und woraus besteht Mikroplastik?

Wenn wir von Plastik sprechen, meinen wir eigentlich Kunststoffe. Kunststoffe sind Stoffe, die so in der Natur nicht vorkommen, sondern künstlich hergestellt werden. Es gibt sehr viele verschiedene Kunststoffarten, die wir im Haushalt auch antreffen. Die meisten Kunststoffe werden heute aus Erdöl hergestellt. Das Erdöl wird in mehreren technischen Schritten weiter verarbeitet, bis der Stoff Propylen entsteht. Dieser wird durch ein weiteres Verfahren weiterverarbeitet. Diese drei Verfahren sind: Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition. Die Auswahl des Verfahrenshängt davon ab, welche Eigenschaften und Formen der Kunststoff haben soll. Bei diesen Verfahren werden die Atome und Moleküle des Ausgangsstoffes in einem chemischen Verfahren verändert, sodass beispielsweise sehr harte oder aber sehr weiche biegsame Kunststoffe entstehen. Man unterscheidet drei Hauptgruppen von Kunststoffen: Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere.

Kunststoffe belasten die Umwelt aber nicht nur als Müll, sondern auch weil sie bei ihrer Herstellung sehr viel Erdöl und sehr viel Energie verbrauchen. Zudem entstehen bei der Herstellung von Kunststoffen auch giftige Stoffe. Außerdem zersetzen sich Kunststoffe in der Natur fast überhaupt nicht. Der Müll ist dann für lange Zeit ein Umweltproblem. Damit der Kunststoff seine für die Verwendung passenden Eigenschaften hat, werden noch verschiedene Zusatzstoffe (Additive) hinzugegeben. Das sind Weichmacher, Färbemittel, Flammschutzmittel oder andere Stoffe. Und einige dieser Stoffe, z. B. Weichmacher sind gesundheitsschädlich.

Kunststoffe zersetzen sich in der Natur fast überhaupt nicht. Aber durch Sonneneinstrahlungen und Auswaschungen wird der Kunststoff brüchig und dann entsteht Mikroplastik. Plastik verrottet nicht. Eine Plastikflasche bleibt über 450 Jahre im Meer, bis sie sich zu kleinerem Mikroplastik zersetzt. Bei uns in Deutschland gibt es eine organisierte Müllabfuhr und somit werden etwa 90% aller Kunststoffe wieder eingesammelt. Allerdings werden nur 40% davon recycelt, der meiste Plastikmüll wird in der Müllverbrennungsanlage verbrannt und erzeugt somit weitere umweltschädigende Abgase.

Für diesen Versuch haben wir über einen Zeitraum von 6 Wochen unterschiedliche Plastiksorten (jeweils 2,9g) in 300 ml Wasser gelegt. Die Gläser mit dem Versuchsansatz wurden bei Zimmertemperatur und normalen Lichtverhältnissen gelagert. Mit diesem Versuch wollten wir herausfinden, ob die verschiedenen Plastiksorten Farbstoffe oder Zusatzstoffe an das Wasser abgeben, oder ob sich kleine Partikel von dem Kunststoff lösen. Wir vermuten das, denn auch in der Natur, wenn Plastikverpackungen dort lange liegen, bleichen sie aus und die Oberfläche verändert sich. Und diese Stoffe werden wohl auch ins Wasser gelangen. Für unsere Versuchsreihe wählten wir verschiedene Kunststoffprodukte aus dem Haushalt bzw. unserer Schule aus. Im Folgenden werden die Kunststoffproben kurz dargestellt.

Mikroskopieren der Wasserproben

Betrachtet man die Wasserproben gegen das Licht, so lassen sich bei einigen kleine Schwimmteilchen erkennen, sie sehen fast aus wie Staubkörnchen. Um herauszufinden, ob im Wasser wirklich kleine Partikel bzw. Mikroplastik zu finden sind, mikroskopierten wir die Wasserproben nach 6 Wochen.

Die Ergebnisse beim Mikroskopieren bestätigten unseren ersten Eindruck. In den meisten Wasserproben fanden sich bereits kleinste Mikroplastikteile. Diese sind vor allem in der Kaugummi-Probe sehr groß und deutlich zu erkennen, aber auch bei dem schwarzen Müllbeutel

waren deutlich große Teilchen erkennbar. Bei dem Gefrierbeutel zeigten sich mehrere Teilchen, aber sie waren nicht so groß.

Wassertrübung untersuchen

Als weiteres Untersuchungsmerkmal für die Veränderung des Wassers untersuchten wir die Wassertrübung. Stellt man die Wasserproben nach 6 Wochen nebeneinander ins Licht, so scheinen sie nicht alle gleich durchsichtig zu sein.. Allerdings ist diese Beobachtung eine subjektive Wahrnehmung. Um die Trübungen der Wasserproben miteinander zu vergleichen, muss man die Trübung messen. Die Trübung wird durch kleine Partikel hervorgerufen, die das Licht anders brechen als das Wasser. Diese Trübung kann mit einem Trübungsmessgerät genau bestimmt werden. Dazu haben wir mit einem Trübungsmessgerät den Trübungsgrad des Wassers vor dem Versuch und nach den 6 Wochen gemessen. Die Maßeinheit für den Trübungsgrad ist bei unserem Messgerät NTU:

Bei dieser Messmethode zeigen sich die Unterschiede in der Trübung viel deutlicher, als wenn wir die Wasserproben nur mit dem Auge betrachten. Die Stärke der Trübung bei Probe 3 und 4 deckt sich allerdings mit unseren subjektiven Eindruck. Die Trübung in Probe 8 fiel uns allerdings nicht so auf, was wohl daran liegt, dass die Tüte einen großen Teil des Glases ausfüllt. Interessant fanden wir aber auch, dass der Bio-Kunststoff für den 3D-Drucker und besonders die Bio-Mülltüte auch für eine Wassertrübung sorgen. Insgesamt sehen wir aber unsere Vermutung bestätigt, dass die Kunststoffe kleinste Teilchen an das Wasser der Umgebung abgeben. Die geringe Trübungszunahme der Vergleichsprobe erklären wir uns mit Partikeln und Staub, die beim Gießen der Kresseansätze hineingelangt sind. Interessant fanden wir die unterschiedlichen Messwerte der Proben 4, 7, 8 und 9. Alle drei Proben bestehen aus dem Kunststoff Polyethylen, dennoch sind die Trübungswerte vor allem zur Frischhaltefolie sehr verschieden. Die deutlich höheren Werte des Gefrierbeutels und dem schwarzen Müllbeutel erklären wir uns mit der Ablösung von Farbstoffen, die dann für die Trübung verantwortlich sind. Warum die Frischhaltefolie nur so einen geringen Wert aufweist, können wir nur vermuten. Vielleicht hängt das mit der besonderen Klebeeigenschaft der Frischhaltefolie zusammen, möglicherweise hat sie eine besondere Oberfläche, die nicht so schnell Stoffe abgibt. Vergleicht man diese Messwerte mit den typischen Trübungswerten (s. Tabelle), dann liegen alle unsere Messwerte über dem empfohlenen Trübungswert von Trinkwasser, die Wasserqualität hat

sich somit verschlechtert. Allerdings sind auch alle Proben noch weit entfernt von einem Trübungswert für Abwasser, dennoch halten wir diese Messwerte schon für bedenklich.

Mit unserem ersten Versuchsansatz wir bereits nachgewiesen, dass die verschiedenen Kunststoffe bei längerem Kontakt mit Wasser kleinste Partikel Mikroplastik abgeben, je nach Kunststoffart ist die Menge verschieden.

4.1 Einfluss von Mikroplastik auf die Kressekeimung

Um unsere Vermutung, dass Plastik bestimmte Stoffe im Wasser abgibt, zu überprüfen, führten wir eine Versuchsreihe mit Kressesamen durch. Kresse keimt normalerweise sehr schnell und unter einfachen Bedingungen, allerdings reagiert sie auch auf schädigende Umwelteinflüsse. Wir legten jeweils 10 Kressesamen auf ein Wattepad und wässerten diese täglich mit dem Wasser aus dem vorherigen Versuch. Alle Samen wurden mit der gleichen Menge Wasser (2 ml) gegossen. Nach einer Woche ermittelten wir die Anzahl der gekeimten Samen sowie die Länge der Kressepflanzen und rechneten den Mittelwert der Pflanzenlänge aus.

Als Ergebnis können wir festhalten: Die Zugabe von Kunststoffen im Gießwasser vermindert die

Keimungsfähigkeit der Kressesamen. Die Kunststoffe scheinen die Kressekeimung aber unterschiedlich stark zu vermindern. Lediglich in

der Vergleichsprobe keimten alle Kressesamen, wenn auch 1 Samen deutlich verspätet. Die schlechtesten Werte bei der Keimungsanzahl zeigen die Proben, die mit dem Gießwasser vom Kaugummi und vom schwarzen Müllbeutel bewässert wurden. Vergleicht man auch die

Mittelwerte im Längenwachstum, so fallen diese beiden Proben ebenfalls mit den schlechtesten Werten auf, sodass wir daraus schließen können, dass Kaugummi und schwarze PEPlastikmüllbeutel sich im Gießwasser negativ auf die Kressekeimung auswirken. Ebenfalls schlechte

Werte zeigen auch die Proben-Nr. 4 (Gefrierbeutel) und Nr.10 (Kunststoff 3D-Drucker). Auch hier scheinen Stoffe enthalten zu sein, die die Kressekeimung negativ beeinflussen. Eine hohe Keimungszahl (9 von 10) weisen auch die Proben 5 (Kugelschreiberhülle), 11 (Biokunststoff) und 12 (Bio-Mülltüte) auf. Darum vermuten wir, dass vor allem Farbstoffe und Weichmacher die Keimung von Kresse hemmen.

Die Beschäftigung mit dem Thema Mikroplastik fanden wir sehr spannend und gleichzeitig auch erschreckend, weil wir tagtäglich sehr viel Plastikmüll produzieren, wodurch auch sehr viel Plastikmüll in die Umwelt gelangt. Die Vorstellung, dass dadurch Mikroplastik überall um uns

herum ist, finden wir sehr besorgniserregend. Daher würden wir auch noch gerne die Frage untersuchen, ob Magensäure das Mikroplastik zersetzt oder was mit dem Mikroplastik in unserem Körper passiert, wenn wir es aufnehmen. In einem Zeitungsbericht aus November 2018 wurde in Österreich auch im Kot von Menschen Mikroplastik nachgewiesen, also fragen wir uns: scheiden wir alles wieder aus? Unklar war bei dieser Untersuchung jedoch, woher das Mikroplastik stammt aus der Nahrung oder aus der Verpackung? Die Ergebnisse unserer Forschungsarbeit fanden wir sehr besorgniserregend, denn wir konnten mit unseren Kressekeimungsversuchen nachweisen, dass Kunststoffe in der Umwelt die Keimung von Pflanzen beeinträchtigen und sich somit schädlich auf das Zellwachstum auswirken.