Das Projekt "Spatial distribution of microplastics in various marine compartments of the German North Sea" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen gGmbH - Life Sciences & Chemistry durchgeführt. In den letzten 40 Jahren hat mit dem Anstieg der weltweiten Plastikproduktion auch die Menge an Plastikmüll in den Meeren zugenommen. In den letzten Jahren ist auch die Aufmerksamkeit für das Thema Mikroplastik gewachsen, auch da durch den Zerfall von Plastik mit immer mehr immer kleineren Plastikpartikeln in der Meeresumwelt zu rechnen ist. Trotzdem gibt es immer noch einen beachtlichen Mangel an Daten bezüglich der Abundanz, der Verteilung und dem Verbleib dieser Mikroplastikpartikel in den verschiedenen Kompartimenten der Meere. Doch gerade diese grundlegenden Daten sind von Bedeutung, um eine Basis für ein zukünftiges Monitoring, wie es im Rahmen der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie gefordert wird, zu schaffen und um die Auswirkungen des Mikroplastiks auf die Ökosysteme der Meere bestimmen zu können. Ein Hauptgrund für den Mangel an vergleichbaren Daten liegt darin, dass es nahezu keine standardisierten Methoden gibt, die eine verlässliche Erhebung der Mengen und Identifizierung der Mikroplastikpartikel in Umweltproben ermöglichen. Ein hierfür erst kürzlich entwickelter und äußerst vielversprechender methodischer Ansatz, der in einigen Masterarbeiten erprobt wurde, soll nun im Rahmen dieses Projektes genutzt werden. Auf diese Weise können die Fragen nach der Menge an Mikroplastikpartikel in der Deutschen Bucht, geeigneten Standorten für ein zukünftiges Monitoring, Mikroplastikabundanzen in Relation zur Küstennähe und die Verbindungen zwischen den einzelnen marinen Kompartimenten angegangen werden. Modellierte hydrographische Fronten sollen dabei berücksichtigt werden, um potenzielle 'hot spots' für Mikroplastikvorkommen in Regionen von Flusseinträgen und hydrodynamischen Akkumulationen zu untersuchen, indem dort Proben sowohl aus dem Sediment als auch aus dem Oberflächenwasser genommen werden. Das darauffolgende methodische Verfahren besteht aus einer Extraktion der Mikroplastikpartikel aus der Umweltprobe und einer anschließenden Aufreinigung der Proben mittels enzymatischen Verdaus. Große Mikroplastikpartikel (0,5-5 mm) werden per Hand aussortiert und spektroskopisch analysiert mithilfe von ATR (Attenuated Total-Reflectance) FTIR. Die kleinen Mikroplastikpartikel (kleiner als 500 mym) einer Probe werden dann auf einen Messfilter konzentriert und dieser wird mittels FPA-basierter microFTIR (Fourier-Transformations-Infrarot-) Spektroskopie analysiert. Dieses Verfahren ermöglicht eine zuverlässige und eindeutige Erfassung und Identifizierung von Mikroplastik aufgrund der für die jeweiligen Polymere spezifischen Absorptionsspektren. Die Daten werden erfasst und ausgewertet, um erstmalig ein Gesamtbild der Mikroplastikverteilung in potenziellen Akkumulationsgebieten der Deutschen Bucht zu erhalten.
Das Projekt "Der Einfluss von Mikroplastikpartikeln und assoziierten Additiven auf den Modellorganismus Daphnia und indirekte Effekte auf biotische Interaktionen am Beispiel von Räuber-Beute Interaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Tierökologie I durchgeführt. The presence of (micro-) plastics in marine systems has been investigated in a multitude of studies over the past decades. Yet, the contamination of freshwater systems has just recently caught the attention of scientists. This lead to an increased insight of how quantitatively and qualitatively (micro-) plastic has contaminated freshwater systems in sediments and the pelagic zone. Due to its high abundance (micro-) plastic has become available to a multitude of organisms, spanning over a broad band of trophic levels, which might lead to the accumulation of (micro-) plastics within the food web. The uptake of microplastics has been proven for a multitude of species, also including the freshwater crustacean Daphnia, which inhibits a central role in the limnic food web. Up till now, the effects of microplastic particles on freshwater organisms are poorly understood as the research is in it's infancy. Goal of this thesis is to investigate the possible effects of microplastics and associated additives on the morphological and molecular level of different Daphnia species.
Das Projekt "Methoden zur Isolierung von Mikroplastikpartikeln aus Sedimentproben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Fachbereich Biowissenschaften - Funktionelle Ökologie durchgeführt. Die Verschmutzung der marinen Umwelt durch Kunstoffabfälle erfährt zunehmende wissenschaftliche und umweltpolitische Aufmerksamkeit. Über Abwassersysteme, Flüsse, durch den Wind oder menschliche Unachtsamkeit gelangen Kunststoffabfälle in die Meere. Diese können unter Sonnenstrahlung und mechanischer Beanspruchung zu kleinen Mikropartikeln zerfallen. Die genaue Menge von Mikroplastik in der marinen Umwelt ist nicht bekannt. Auch wenn die Anzahl der Studien zu Mikroplastik stetig ansteigt, sind noch viele Fragen in Bezug auf die Menge, die Verteilung, den weiteren Abbau und die Auswirkungen auf Tiere und Menschen offen. Im Rahmen dieses Projektes wurden im März und August 2017 das Vorkommen und die Menge von Mikroplastik an Stränden Sloweniens untersucht und mit einer Studie aus dem Jahr 2012 verglichen (Laglbauer et al. 2014). Im Spülsaum der Strände wurden Sedimentproben in Abständen von 10 m entnommen. Dabei wurden mit Hilfe eines Metallrohrs (Ø 12,5 cm) eine Sedimentprobe abgesteckt, mit einem Metalllöffel bis in eine Tiefe von 4 cm aushoben, in eine Aluminiumschale überführt und mit Alufolie umwickelt. Im Labor wurden die Mikroplastikpartikel mit Hilfe von Dichtetrennung aus dem Sediment extrahiert. Kunststoffe besitzen eine geringere Dichte als Sedimentpartikel und steigen in Salzlösungen mit einer höheren Dichte an die Oberfläche. Aufgestiegene Partikel wurden mit Glaspipette aufgenommen, auf einem 100 mym Metallfilter aufgefangen und mikroskopisch untersucht. Mutmaßliche Mikroplastikpartikeln wurden fotografiert, ihre Eigenschaften (z.B. Form, Farbe) notiert und chemisch-physikalisch mittels Infrarotspektrometrie (ATR-FTIR) nach Polymertyp analysiert. Auch Kontamination im Bereich des Arbeitsplatzes wurde mit einem Filter in einer Petrischale kontrolliert. Die Konzentration der visuell identifizierten Mikroplastikpartikel war in meiner Untersuchung (2017) deutlich geringer als im Sommer 2012 (Laglbauer et al. (2014). Im Sommer 2017 war die Anzahl der Mikroplastikpartikel höher als im Frühjahr 2017. Die häufigsten Mikroplastikpartikel waren Fasern, Folien und Fragmente. Die chemisch-physikalische Analyse der Mikroplastikpartikel ergab hauptsächlich Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und Nylon 6. In den Kontrollen wurden keine Mikroplastikpartikel gefunden. Die Belastung der untersuchten slowenischen Strände durch Mikroplastik war sehr gering. Es traten jedoch saisonale Unterschiede auf, die auf erhöhte Tourismusaktivitäten im Sommer zurückzuführen sein können. Mögliche weitere Belastungsfaktoren können Industrie, Aquakultur, Schiffs- und Straßenverkehr und Landwirtschaft sein. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass bei der neuerlichen Untersuchung nach fünf Jahren deutlich weniger Mikroplastikpartikel nachgewiesen wurden als noch im Jahr 2012. Diese positive Entwicklung weist auf ein besseres Umweltbewusstsein der Besucher aber auch auf eine effektive Reinigung der Strände hin.
Das Projekt "Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Transportverhalten von Mikroplastik in der limnischen Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Die anthropogene Belastungssituation der Flüsse und Meere mit Plastik steigt beständig. Allein im Jahr 2015 wurden mehr als 300 Mio. t Kunststoff produziert, von dem etwa 10 % in die aquatische Umwelt gelangt ist. Über Flüsse, Küsten und Schiffe wird das Plastik in die Ozeane transportiert und akkumuliert sich dort aufgrund seiner hohen Persistenz. Neben Makroplastik birgt besonders sogenanntes Mikroplastik eine gesundheitliche Bedrohung für die aquatische Fauna, da es im Wasser selektiv Schadstoffe anlagert, welche unter dem Verdacht stehen, krebserregend zu sein, die Fruchtbarkeit zu beeinträchtigen, Verhaltensstörungen hervorzurufen sowie das Hormonsystem zu beeinflussen. Im Fettgewebe der Tiere reichern sich diese Schadstoffe an und gelangen so in die Nahrungskette. Daher gilt es, den Eintrag weiteren Plastiks in die Natur alsbald zu stoppen, um die Tiere und so auch den Menschen vor den Folgen zu schützen. Ein Projekt, welches sich diesem Problem angenommen hat und sich mit der Entfernung von Plastik aus der marinen Umwelt beschäftigt ist das 'Pacific Garbage Screening'. Basis dieses innovativen Ansatzes bildet eine aus vielen langgezogenen Kanälen bestehende Plattform, innerhalb derer das Wasser soweit beruhigt werden soll, dass der Auftrieb der Plastikpartikel eine passive Filterung - die sogenannte Umkehrsedimentation - ermöglicht. Grundvoraussetzung für den Einsatz dieser und ähnlicher Maßnahmen ist eine genaue Kenntnis der physikalischen Transportprozesse von Mikroplastik in Flüssen und Ozeanen, um die maßgebenden Transportrouten des Mikroplastiks sowie Hotspots der Belastung zu identifizieren. Das Wissen auf diesem Gebiet ist bisher sehr limitiert, weshalb im Hinblick auf die steigende Relevanz der Problematik ein hoher Forschungsbedarf besteht. Die meisten Projekte und Studien zur Plastikbelastung von Gewässern legen ihren Fokus auf marine Ökosysteme, obwohl zuletzt besonders Flüsse, Ströme und Abwasser-einleitungen als bedeutende Eintrags- und Transportpfade für Mikroplastik identifiziert wurden. Neben dem Wasserkörper sind auch die Sedimente der Oberflächengewässer mit Mikroplastik belastet. Daher sollen im Rahmen der geplanten Arbeit die folgenden physikalischen Prozesse von Mikroplastik in limnischen Gewässern in Abhängigkeit der Partikeleigenschaften (Dichte, Durchmesser, Form und Konzentration) detailliert untersucht werden: - Erosionsverhalten - Transportverhalten - Sedimentations- oder Aufschwimmverhalten - Infiltrationsverhalten in die Gewässersohle. Eine Kombination aus physikalischen Experimenten und numerischen Verfahren soll zu neuen Erkenntnissen über den Transport, die Konzentrationsverteilung und den Verbleib von Mikroplastik im Gewässer und in der Gewässersohle beitragen, um auf diese Weise Hotspots sowohl hinsichtlich des Eintrags als auch bezüglich des Verbleibs von Mikroplastik in limnischen Gewässern zu identifizieren.
Das Projekt "Mikroplastikpartikel als anthropogener Stressor: Untersuchungen zu möglichen negativen Auswirkungen auf die Miesmuschel Mytilus edulis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 3: Marine Ökologie, Forschungseinheit Experimentelle Ökologie, Schwerpunkt Benthosökologie durchgeführt. Seit Beginn der Massenproduktion von Plastik vor 70 Jahren steigt die weltweite Produktion und der Verbrauch kontinuierlich an, dementsprechend macht Plastik mittlerweile bis zu 10% des weltweit anfallenden Abfalls aus. Dieser gelangt oft unkontrolliert bis ins Meer, ohne das bisher viel über die Auswirkungen von Plastik auf die Umwelt bekannt ist. Durch chemische, physikalische und biologische Prozesse wird das Plastik in sogenanntes Mikroplastik (gängigste Definition: Partikel kleiner als 5 mm) fragmentiert. Diesem sogenannten sekundärem Mikroplastik steht das primäre Mikroplastik gegenüber, dass meist aus Schleifmitteln der Industrie und Kosmetika stammt. Obwohl über die Abundanz von Mikroplastik bisher wenig bekannt ist, befindet sich wahrscheinlich ein Großteil in den Sedimenten und kann aufgrund seiner Größe von Filtrierern und Sedimentfressern aufgenommen werden. Es gibt Belege dafür, dass die Partikel mit der Nahrung aufgenommen werden, das Wissen über die Effekte von Mikroplastik auf diese Wirbellose ist jedoch sehr gering. Weiteres Gefahrenpotential birgt das Plastik, wenn es synergistisch mit der chemischen Belastung der Umwelt zusammenwirkt, da Kunststoffe organische Schadstoffe auf ihrer Oberfläche akkumulieren können. Damit kann Plastik als Vektor für Schadstoffe fungieren und durch die Aufnahme im Magen-Darm-Trakt der Organismen die Bioverfügbarkeit der Schadstoffe stark erhöhen. Experimentelle Ansätze zur Erforschung dieser Effekte über lange Zeiträume und bei realistischen Konzentrationen gibt es bisher wenige. Daher sollen in dieser Arbeit die Effekte von Mikroplastik auf die Miesmuschel Mytilus edulis in Partikel Konzentrationen, wie sie bereits auf Norderney oder Hawaii im Sediment vorkommen, in einer 12 monatigen Studie identifiziert werden. Da Organismen in ihrer Umwelt meist mehreren Stressoren ausgesetzt sind, soll in einer weiteren Studie die Hitzetoleranz unter Mikroplastikexposition ermittelt werden. Es sollen zwei Hauptfragestellungen untersucht werden: 1. Ab welcher Partikeldichte und innerhalb welcher Zeitspanne hat Mikroplastik und kontaminiertes Mikroplastik negative Auswirkungen auf die Miesmuschel M. Edulis? - 2. Verstärken sich die möglichen Effekte des Mikroplastiks wenn es in Kombination mit Wärmestress auftritt? Um diese Fragestellungen zu beantworten sollen in einer maximal 12 monatigen Studie Miesmuscheln 5 verschiedenen PVC Partikeldichten ausgesetzt werden. In einem parallelen Ansatz werden die Plastik Partikel mit 2 Mikro g x l-1 Fluoranthen befrachtet und die Muscheln damit belastet. Alle 8 Wochen werden Antwortvariablen gemessen, die die physiologische Fitness der Muscheln wiederspiegeln. Gemessen werden Wachstum (? Schalenlänge), der Body Condition Index (Verhältnis Weichkörper zur Schalde), die Energiereserven in Form von Glykogenspecihern, die Filatrationsleistung, die Produktion von Pseudofaeces und von Byssusfäden sowie deren Festigkeit. (Text gekürzt)
Das Projekt "Biologische Wirkungen von Mikroplastik auf die Modellorganismen Daphnia magna und Xenopus laevis zur Ermittlung einer potentiellen Gefährdung der limnischen Fauna unterschiedlicher trophischer Ebenen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften - Umweltsystemanalyse durchgeführt. Im Rahmen meiner Promotion untersuche ich, ob Mikroplastik von Süßwasserorganismen aufgenommen wird und welche Effekte dadurch induziert werden. Dies wird anhand verschiedener Expositionsversuche an zwei Organismen auf unterschiedlichen Ebenen in der Nahrungskette, dem Großen Wasserfloh (Daphnia magna) und dem Afrikanischen Krallenfrisch (Xenopus laevis) analysiert. Das Spektrum der Methoden umfasst Tests zu akuten und chronischen Effekten, sowie das Vorkommen von Stress und endokrinen Wirkungen. Für beide Organismen werden verschiedene Konzentrationen an Mikroplastik individuell und systematisch getestet. Um einen engeren Bezug zur aktuellen Umweltsituation herzustellen, untersuche ich außerdem die Vektorfunktion von Mikroplastik für Schadstoffe. Dabei werden Mikroplastikpartikel in Kombination mit Umweltschadstoffen getestet. Die Ergebnisse meiner Arbeit sind eine Grundlage zum besseren Verständnis möglicher Auswirkungen von Mikroplastik auf Süßwasserorganismen. Durch die systematischen Analysen tragen die Erkenntnisse dabei zur schrittweisen Risikoabschätzung von Mikroplastik in der Umwelt bei.
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