Nahrungsnetze

Ist Mikroplastik schädlich?

hannes.schritt@ecologic.eu — Thu, 03 Mar 2022 09:34:42 +0000

Ist Mikroplastik schädlich? hannes.schritt… Do, 03/03/2022 - 10:34

Untertitel

Ökotoxikologische Bewertung von Mikroplastik in der Umwelt ist eine komplexe Aufgabe

Titelbild

Ausschnitt vom Poster

Beschreibung

Ob Mikroplastik schädliche Auswirkungen auf Pflanzen und Tiere hat, lässt sich bisher nicht eindeutig nachweisen. Die unterschiedlichen Eigenschaften von Mikroplastik bestimmen, ob und wie das Mikroplastik von Lebewesen aufgenommen wird und ob es für diese schädlich ist.

Im Vergleich zu anderen Schadstoffen in der Umwelt (z. B. Pestizide) hat Mikroplastik daher
keine einheitliche Wirkung auf die Lebewesen. Zudem sind die Effekte des Mikroplastiks oft
nicht eindeutig von den Schadeffekten anderer in der Umwelt befindlicher Partikel und Stoffe abzugrenzen.

Weiterführende Links

Toxikologie Mikroplastik Poster

Jahr

2022

Ergebnistyp

Bildungsmaterialien

Zu zitieren als

Aebli, L., Wendt-Potthoff, K., Laforsch, C., Höss, S., Schritt, H., Kemper, M. (2022): Plastik in Umwelt. Ist Mikroplastik schädlich? URL: https://bmbf-plastik.de/de/publikation/ist-mikroplastik-schaedlich

Schlagworte

Mikroplastik

Nahrungsnetze

Ökotoxikologie

subletale Effekte

Toxikologie

Umweltverträglichkeit

Publikationstyp

Ergebnis

Publikation

Querschnittsthema

QST 2

PLAWES

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 09:29:04 +0000

PLAWES KALEH Mi, 12/20/2017 - 10:29

Mikroplastikkontamination im Modellsystem Weser – Nationalpark Wattenmeer: ein ökosystemübergreifender Ansatz

In PLAWES wird mit dem Modellsystem Weser- Nationalpark Wattenmeer weltweit erstmals und umfassend die Mikroplastikbelastung eines großen Flusseinzugsgebietes mit europäischer Dimension untersucht. PLAWES wird als Pionierstudie eine disziplin- und ökosystemübergreifende Analyse der Kontamination mit Mikroplastik (MP) von den Quellflüssen bis zur Nordsee durchführen, sowie dabei exemplarisch verschiedene punktuelle (Kläranlagen, Trennsysteme) und diffuse (Dränage, Atmosphäre) Quellen und Eintragspfade berücksichtigen. Die Erkenntnisse fließen in einen Modellierungsansatz zur Identifikation primärer Transportmechanismen und Akkumulationszonen ein. Ökosystemische Auswirkungen von MP im System Weser-Wattenmeer werden anhand der Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen in Biofilmen sowie aquatischen Invertebraten untersucht. Die Erkenntnisse dieser ökologisch besonders relevanten Aspekte werden verwendet, um das Umweltrisiko von MP für das Modellsystem abzuschätzen und in der Folge auf andere Systeme übertragbar zu machen. Zudem fließen die Ergebnisse in neue Lehrmaterialien, um eine Wissensplattform für Lehrer/innen, Schüler/innen und Eltern in Europa bereitzustellen. Daher wird PLAWES einzigartige Daten zur Auswirkung von MP auf ein großes europäisches Flusseinzugsgebiet und auf die Umwelt generieren. Dies wird nicht nur maßgebend für Entscheidungsträger und Stakeholder sein, sondern auch als Grundlage für wissenschaftsbasierte Lösungen dienen.

Arbeitsschwerpunkte

Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer
Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge
Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota
Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Arbeitspakete

AP 0 Management, Kommunikation und Dissemination

Ansprechpartner

Prof. Dr. Christian Laforsch, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Tierökologie I, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

AP 0 gewährleistet die gezielte und effiziente Unterstützung des Konsortiums bezüglich Projektmanagement, Kommunikation und Dissemination. AP 0 koordiniert sowohl die Öffentlichkeitsarbeit als auch die Verwertung der erzielten Ergebnisse sowie die Zusammenarbeit aller Projektpartner und steht daher im engen Austausch mit allen Projektbeteiligten. AP 0 koordiniert die Harmonisierung mit dem Verbundprojekt MicroCatch_Balt in Bezug auf Probennahme und Aufarbeitung, Modellierung, Öffentlichkeitsarbeit und Datenhinterlegung sowie darüber hinaus die Kommunikation mit den anderen Verbundprojekten.

AP 1 Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer

Ansprechpartner

Dr. Gunnar Gerdts, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Kurpromenade, 27498 Helgoland, E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Projektpartner

UBT, UOld

Kurzbeschreibung

Das Ziel von AP 1 war, das gesamte Flusssystem Weser bis in die Küstengewässer hinsichtlich der Belastung mit Mikroplastik (MP) zu untersuchen. Die finale Festlegung der exakten Probenahmestellen erfolgte unter Berücksichtigung der für RAUMIS-mGROWA-MePhos und „Gezeitenmodell“ (AP 3) notwendigen Real-Daten. Die gesamte Weser einschließlich Unterweser und Wattenmeer wurde hinsichtlich der Belastung mit MP im Rahmen von zwei Kampagnen zu verschiedenen Jahreszeiten mit unterschiedlicher Wasserführung der Weser untersucht.

AP 2 Eintragspfade – Punktquellen und diffuser Eintrag

Ansprechpartner

Prof. Dr. Andreas Held, Universität Bayreuth, Bay-CEER; Zweitaffiliation: Technische Universität Berlin, Fachgebiet Umweltchemie und Luftreinhaltung, Straße des 17. Juni 135, 10623 Berlin, E-Mail: held@tu-berlin.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

Ziel von AP 2 war eine exemplarische Betrachtung der Eintragspfade für Mikroplastik durch Untersuchung wichtiger Punktquellen wie Kläranlagen und Trennwasserkanalisationen sowie des diffusen Eintrags aus Dränagen und Atmosphäre. Dazu wurden ausgewählte Probenahmestellen im Wesereinzugsgebiet unter Berücksichtigung verschiedener Landschaftsräume und Landnutzungsarten charakterisiert. Der Fokus lag dabei auf der Quantifizierung der Eintragspfade von MP. Die Beprobung wurde mit den Probenahmekampagnen an der Weser synchronisiert.

AP 3 Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge

Ansprechpartner

Prof. Dr. Frank Wendland, Forschungszentrum Jülich IBG-3, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, E-Mail: f.wendland@fz-juelich.de

Projektpartner

TI, NLWKN

Kurzbeschreibung

Ziel war eine räumlich aufgelöste Quantifizierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge und die Ausweisung räumlicher Belastungsschwerpunkte und Akkumulationszonen innerhalb des Flusseinzugsgebietes und des Ästuars. Modelliert wurden die MP-Einträge aus unterschiedlichen Arten von diffusen Eintragspfaden und Punktquellen. Die Arbeiten bauen auf den Modellen mGROWA, MEPhos, RAUMIS, sowie einer Transportmodellierung unter Berücksichtigung der ästuarinen Hydro- und Sedimentdynamik auf. Im Rahmen des Vorhabens wurde die Modellkette zielgerichtet im Hinblick auf die MP-Eintragsmodellierung im Binnenland und die weitere Ausbreitung des MPs im Unterlauf, Ästuar und Küstenvorfeld weiterentwickelt.

AP 4 Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota

Ansprechpartner

Prof. Dr. Jörg Oehlmann, Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue-Straße 13, 60438 Frankfurt am Main, E-Mail: oehlmann@bio.uni-frankfurt.de

Projektpartner

AWI, UBT, UOld

Kurzbeschreibung

In AP 4 wurden die ökosystemischen Auswirkungen von MP auf das Modellsystem Weser-Wattenmeer anhand von den zwei ökologisch besonders relevanten Aspekten „Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen“ und „Interaktion mit aquatischen Invertebraten“ beschrieben.

Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen:

Da Biofilme Orte erhöhten genetischen Austausches sind und unterhalb von Kläranlagen erhöhte Antibiotikaresistenzen auftreten, könnte Plastik nicht nur zur Dispersion von pathogenen Organismen, sondern auch von Resistenzgenen beitragen. Die Folgen eines solchen Transfers sind gegenwärtig noch nicht absehbar. Deshalb hat das AWI Kunststoffproben aus der Weser mit molekularen „microbial source tracking“ Techniken (DNA/ RNA-Arrays zum Nachweis von pathogenen Bakterien, Viren, Protozoen und Virulenz/Resistenzgenen) untersuch.

Interaktion mit aquatischen Invertebraten:

Um Expositionsdaten zu generieren, wurden verschiedene Molluskenarten in situ in der Weser, im Tidebereich und Wattenmeer ausgebracht. Aufgenommenes MP wurde im Verdauungstrakt und in Gewebeproben untersucht und parallel mittels Pyrolyse-GC-MS und spektroskopischen Verfahren bestätigt. Historische Muschelproben (ab 1986) aus der Umweltprobenbank des Bundes (UBA) wurden mittels Pyrolyse-GC-MS untersucht. Die chronische Toxizität von MP wurde in Laborexperimenten mit Muscheln und Würmern charakterisiert. Verschiedene Polymere wurden in situ konditioniert und in chronischen Expositionsexperimenten toxikologisch charakterisiert.

AP 5 Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Ansprechpartner

Prof. Dr. Franz X. Bogner, Universität Bayreuth, Didaktik der Biologie, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: franz.bogner@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI, UOld

Kurzbeschreibung

Das AP 5 hat neben der ethischen Bewertungskompetenz von Schüler*innen das vorhandene individuelle Umweltwissen einbezogen. Innovative Lehrmaterialien mit fundiertem Alltagsbezug wurden für ein holistisches Verständnis bzgl. der Belastung mit Plastik im Modellsystem bewertet und über ein Internet-Lehr-/Lernportal disseminiert. Innerhalb des Arbeitspaketes übernahm UBT die Bereitstellung einer Handreichung für Lehrer*innen und „Öffentlichkeitsarbeiter*innen“.

Koordinator

Prof. Dr. Christian Laforsch
Universität Bayreuth,
Lehrstuhl für Tierökologie I / UBT
Universitätsstraße 30
95447 Bayreuth
Tel.: +49 921 / 55-2651
E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Dr. Gunnar Gerdts
Alfred-Wegener-Institut
Helmholtz-Zentrum für Polarund Meeresforschung / AWI
Kurpromenade
27498 Helgoland
Tel.: +49 4725 / 819-3245
E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Website

www.bayceer.uni-bayreuth.de/PLAWES/

Partnerinstitutionen

Forschungsstelle Küste im Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz / NLWKN

Forschungszentrum Jülich / FZJ

Goethe-Universität Frankfurt / GU

Johann Heinrich von Thünen- Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei / TI-LR

Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres / UOld

Laufzeit

September 2017

April 2021

Schlagworte

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Grauwasser

Industrielle Emissionen

Informations- und Lehrmaterialien

Infrarot

Infrarot-Spektroskopie

Kläranlagen

Klärschlamm

Kommune

Kommunikationsstrategie

Mischwasserentlastung

Polyethylen mit hoher Dichte PE-HD

Polyethylenterephthalat (PET)

Polyvinylchlorid (PVC)

Probenahme

Probenaufreinigung

Pyrolyse-GC

Raman-Mikrospektroskopie

Umweltverträglichkeit

Vermeidung

Verminderungsmaßnahmen

Weser

Additive

Bodenwasser

Chronische Exposition

Rasterelektronenmikroskopie

Weichmacher

Projektblatt

Infoblatt_PLAWES_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinator

MikroPlaTaS

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 08:53:43 +0000

MikroPlaTaS KALEH Mi, 12/20/2017 - 09:53

Mikroplastik in Talsperren und Staubereichen: Sedimentation, Verbreitung, Wirkung

Die Verbreitung von Mikroplastik in Flüssen verdeutlicht, dass es entlang des Flussverlaufs neben Quellen auch Senken gibt. Wichtige und bisher wenig untersuchte Kompartimente des Gewässersystems sind Talsperren und Stauhaltungen, wo sich Nutzen und Risiko der Sedimentation von Mikroplastik besonders gut exemplarisch untersuchen lassen. Eine besondere Bedeutung bei Transport und Sedimentation von Mikroplastik wird darauf wachsenden Biofilmen zugeschrieben. Ziele des Projektes waren (I) die Bestimmung und Charakterisierung von Mikroplastik in Wasser, Sediment und Aufwuchs, (II) das Verständnis der Bildung von Biofilmen auf Plastik und der Sedimentation dieser bewachsenen Partikel, (III) die Erfassung der Wirkung und Aufnahme von Mikroplastik von Einzelorganismen bis zu Gemeinschaften im Freiland und Modellökosystemen sowie (IV) die Synthese der wissenschaftlichen Ergebnisse und Erarbeitung praktischer Empfehlungen. Ein Schwerpunkt dieser Synthese war es, Eliminationspfade für Mikroplastik zu identifizieren und daraus gemeinsam mit Praxispartnern Maßnahmenvorschläge und Risikoabschätzungen abzuleiten.

Arbeitsschwerpunkte

Verbreitung und Sedimentation von Mikroplastik und Fauna in situ
Charakterisierung von Mikroplastik hinsichtlich Biofilmgemeinschaften und Sedimentationsmechanismen
Direkte Wirkungen von Mikroplastik auf Invertebraten-Arten und komplexe Biozönosen
Einfluss von Plastik auf die Nahrungsqualität von Biofilmen für Grazer

Arbeitspakete

AP 1 Survey Plastik und Meio-/Mikrofauna in Talsperren und Stauhaltungen

Ansprechpartnerin

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

WWU, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

Ziel war es, die Belastung verschiedener gestauter Gewässer mit Mikroplastik abzuschätzen, die relevanten Polymere zu identifizieren und die jeweils typische Makro- und Meiofauna zu ermitteln. Es wurden verschiedene Brauchwasser-Talsperren (z.B. Bautzen in Sachsen) sowie die gestaute Ems, die Lippe und die ehemaligen Rieselfelder Münster in Nordrhein-Westfalen untersucht.

AP 2 In situ-Experimente zu Sedimentationsraten und Besiedlung

Ansprechpartnerin

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

WWU, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

Ziel war die Ermittlung von Freiland-Sedimentationsraten im Jahreslauf bezüglich Gesamtmasse und Mikroplastik. Dazu wurden mindestens an den tiefsten Stellen der Gewässer Sedimentfallen ausgebracht und monatlich hinsichtlich Gesamtmasse, Plastik und Organismen der Meiofauna ausgewertet. Im Ergebnis wurde eine Beziehung hergestellt zwischen Plastikbelastung in der Wassersäule, Gesamt-Sedimentationsrate und Plastik- Sedimentationsrate.

AP 3 Charakterisierung der Biofilme auf verschiedenen Polymeren

Ansprechpartner

Prof. Dr. Bodo Philipp, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie, Corrensstraße 3, 48149 Münster, E-Mail: bodo.philipp@uni-muenster.de

Projektpartner

UFZ, UP, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket wurden die mikrobiellen Gemeinschaften auf Plastikpartikeln hinsichtlich taxonomischer Zusammensetzung und Funktion untersucht, um Hypothesen zu Besiedlungsprozessen an den Standorten abzuleiten, die in den Arbeitspaketen 4, 5 und 6 überprüft wurden. Es wurde geprüft, ob es eine charakteristische Mikroflora auf Mikroplastikpartikeln gibt und ob sich einzelne Plastikarten darin unterscheiden. Weiterhin wurden Mechanismen der Biofilmbildung auf Mikroplastikpartikeln aufgeklärt. Kultivierungsabhängige und -unabhängige Untersuchungen wurden mit Proben aus AP1 und AP2 sowie später mit Mesokosmos- Proben (AP5) durchgeführt. Eine Stammsammlung wurde im ersten Projektjahr generiert, um sie für AP5 und AP6 einsetzen zu können.

AP 4 Einfluss von Biofilmbesiedlung, Licht und Redoxprozessen auf Mikroplastik- Sedimentation

Ansprechpartnerin

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

WWU, Universität Bielefeld

Kurzbeschreibung

Durch Experimente unter kontrollierten Bedingungen wurde ermittelt, wie Licht und Redoxverhältnisse (Konzentration von O2 und Eisen) direkt oder über die Steuerung der Besiedlung die Sedimentation von Plastikpartikeln beeinflussen. Der Einfluss dieser Faktoren auf die Sedimentation wurde studiert, um den Übergang vom pelagischen zum benthischen Lebensraum zu simulieren. Es wurde aufgeklärt, in welchem Ausmaß Licht oder Dunkelheit und oxische oder anoxische Bedingungen an sich, aber auch deren Wechsel das Sinkverhalten von Plastikpartikeln steuern können.

AP 5 Direkte Wirkung von Plastikpartikeln auf Invertebraten

Ansprechpartner

Prof. Dr. Walter Traunspurger, Universität Bielefeld, Abteilung Tierökologie, Konsequenz 45, 33615 Bielefeld, E-Mail: traunspurger@uni-bielefeld.de

Projektpartner

WWU, UP, Ecossa, Mesocosm

Kurzbeschreibung

Die Aufnahme und Wirkung von Mikroplastik für aquatische Organismen wurde in experimentellen Systemen (single-species bis zu Modellökosystemen) getestet, um Risiken für die pelagische und benthische Fauna abzuschätzen. Eine Schadwirkung im Organismus setzt eine Aufnahme in den Körper voraus, entweder durch die Ingestion der Partikel selbst oder durch Weitergabe im Nahrungsnetz (Biomagnifikation). Im Falle einer Schädigung können indirekte Effekte (top-down, bottom-up) auftreten und somit auch nicht direkt von Mikroplastik betroffene Organismen beeinflussen. Um das Nahrungsnetz möglichst vollständig bewerten zu können, wurden für pelagische und benthische Invertebraten Experimente mit zunehmender ökologischer Komplexität und Relevanz durchgeführt, um die Wirkung auf Organismen, Populationen und Gemeinschaften aufzuklären und die Interpretationslücke zwischen Labor- und Freilandergebnissen zu verkleinern.

AP 6 Einfluss von Plastik auf die Nahrungsqualität von Biofilm für Meio- und Makro-Grazer

Ansprechpartnerin

Dr. Friederike Gabel, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie, Heisenbergstraße 2, 48149 Münster, E-Mail: gabelf@ uni-muenster.de

Projektpartner

UP, Universität Bielefeld, UFZ

Kurzbeschreibung

Ziel dieses AP war es, indirekte Auswirkungen von Mikroplastik auf Meio- und Makrofauna-Organismen durch Beeinflussung der Nahrungsgrundlagen zu identifizieren. Biofilme (v.a. Bakterien, Pilze, Protozoen) bilden eine wichtige Nahrungsgrundlage für Meio- und Makrofauna in Gewässern. Die Qualität dieser Biofilme kann daher einen wesentlichen Einfluss auf die Zusammensetzung und Vitalität der sie jeweils beweidenden Organismen haben. Für Grazing-Versuche wurden Makroinvertebraten unterschiedliche bewachsene Plastikstreifen zum Beweiden angeboten. Dabei wurden Ingestions- bzw. Exkretionsraten, das Wachstum und bei Schnecken auch die Reproduktion der Organismen untersucht.

AP 7 Koordination, Öffentlichkeitsarbeit, Wissenstransfer

Ansprechpartnerin

Dr. Friederike Gabel, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie, Heisenbergstraße 2, 48149 Münster, E-Mail: gabelf@ uni-muenster.de PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff, UFZ, Department Seenforschung, Brückstraße 3a, 39114 Magdeburg, E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Projektpartner

UP, Universität Bielefeld, Ecossa, Mesocosm

Kurzbeschreibung

Ziel war es, Projektergebnisse sowohl innerhalb des Konsortiums als auch der breiten Öffentlichkeit (Kinder, Studierende, Behörden und Wissenschaftler*innen) zielgruppenspezifisch zu kommunizieren. Dabei hatten die Praxispartner (Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen, Untere Wasser- und Landschaftsbehörde der Stadt Hamm, Natur- und Umweltschutzakademie NRW) eine wichtige Rolle. Durch die Multiplikatorwirkung der adressierten Zielgruppen wurden die Projektergebnisse und das Thema Plastik in der Umwelt präsenter und es konnte mit dieser Sensibilisierung eine breitere Akzeptanz geschaffen werden für die Handlungsempfehlungen, die aus dem Forschungsschwerpunkt heraus entstanden sind.

Koordinator

PD Dr. Katrin Wendt-Potthoff
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ,
Department Seenforschung
Brückstraße 3a
39114 Magdeburg
Tel.: +49 391 8109810
E-Mail: katrin.wendt-potthoff@ufz.de

Website

https://www.uni-muenster.de/Mikroplatas/

Partnerinstitutionen

Westfälische Wilhelms-Universität Münster / WWU

University of Potsdam / UP

Universität Bielefeld

Ecossa

Institut für Gewässerschutz Mesocosm GmbH

Laufzeit

Januar 2018

September 2021

Schlagworte