Mikroplastik in Rheinauen: Wie Überschwemmungen und Geländeformen die Belastung im Boden beeinflussen (Rolf et al., 2022)

Von: Sophia Schmitz, Sean Steinhauer, Markus Wirtz, Juliane Weiling

Mikroplastik in Auenböden

Markus Rolf und sein interdisziplinäres Forschungsteam des Geographischen Instituts der Universität zu Köln hat im Jahr 2022 untersucht, inwiefern die lokale Topographie und die Überschwemmungshäufigkeit die Ansammlung von Mikroplastik in Auenböden beeinflussen. Die Studie mit dem Titel „Flooding frequency and floodplain topography determine abundance of microplastics in an alluvial Rhine soil“ liefert neue Erkenntnisse über die Ursachen und Mechanismen der Mikroplastikverteilung in Flussauen – am Beispiel der Rheinaue Langel-Merkenich nördlich von Köln.

Spaten rein und nachgemessen

Das Forschungsteam entnahm hierzu mehrere Bodenproben entlang dreier Transekte, also Messlinien (Abb. 1) in zwei verschiedenen Tiefen (0-5 cm und 5-20 cm), um auch die vertikale Verteilung des Mikroplastiks zu untersuchen. Im Labor wurde das Mikroplastik aus den Bodenproben herausgefiltert und durch Infrarot Spektroskopie (FTIR-Spektroskopie) wurden die Partikel dann bestimmt und klassifiziert. Ergänzend wurde die Überflutungshäufigkeit an den verschiedenen Beprobungsstandorten hydrodynamisch modelliert, indem die Forschenden Modellierungen auf Basis der Software MIKE 21 mit der Auswertung langjähriger Wasserstands-Daten kombinierten.

Abbildung 1: A und B: Untersuchungsgebiet. C: Landbedeckung des Untersuchungsgebiets mit Markierung der drei Transekte und der Beprobungsstandorte. D: digitales Höhenmodell des Untersuchungsgebietes (Rolf et al. 2022).

Wo sich das Mikroplastik sammelt

Die Ergebnisse zeigen klar: Wie viel Mikroplastik in einem Bodenabschnitt gefunden wird, hängt maßgeblich von der Geländestruktur und den daraus resultierenden Überschwemmungsmustern ab. Besonders in Senken und Vertiefungen, wo sich Wasser – und damit auch mitgeführte Partikel – länger sammelt, konnten deutlich höhere Mikroplastik-Konzentrationen nachgewiesen werden.

Spannend ist auch, dass in tieferen Bodenschichten (5–20 die Mikroplastikkonzentration höher war als direkt an der Oberfläche. Die Forschenden vermuten, dass dabei nicht nur Wasserbewegungen eine Rolle spielen, sondern auch Eigenschaften des Bodens selbst – wie z. B. die Bodenbeschaffenheit, Vegetationsbedeckung oder Regenwurmtätigkeit – Einfluss auf das Wandern und Einsickern der Partikel haben.

Zwischen- oder Endstation? Kleine Partikel, große Fragen

Die Studie macht außerdem deutlich: Auenlandschaften wirken nicht nur wie eine temporäre „Zwischenstation“ für Mikroplastik – sie können langfristig zur Senke werden, in der sich die Partikel in tieferen Bodenschichten mit der Zeit anreichern. Das ist nicht nur für die Umweltbewertung von Flusslandschaften relevant, sondern auch für künftige Strategien zur ökologischen Risikobewertung. Denn: Wenn Mikroplastik dauerhaft in bestimmten Bereichen eingelagert wird, steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass es dort langfristig in Nahrungsketten gelangt – mit bisher kaum absehbaren Folgen.

Abbildung 2: Darstellung der Ergebnisse für die drei Transekte in den zwei untersuchten Bodentiefen (Rolf et al. 2022).

Quelle

Rolf, M., Laermanns, H., Kienzler, L., Pohl, C., Möller, J.N., Laforsch, C., Löder, M.G.J., Bogner, C., 2022.Flooding frequency and floodplain topography determine abundance of microplastics in an alluvial Rhine soil. Science of the total environment. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.155141