Direct micro- and macroplastic transport measurements at large and medium rivers and in the effluent of wastewater treatment plants

Zusammenfassung Kunststoffabfälle als allgegenwärtige Verunreinigung unserer Umwelt geben aufgrund der weitgehend unbekannten langfristigen Auswirkungen auf Flora und Fauna zunehmend Anlass zur Sorge. Obwohl Flüsse als Transportwege von Kunststoffabfällen in Meere bekannt sind, konzentrierte sich die Forschung bisher vor allem auf das Vorkommen in den Weltmeeren. In den letzten Jahren wurden zwar einige Süßwasserstudien durchgeführt, aber kaum eine verwendete Methodik widmete sich der räumlichen Verteilung des Plastikmülls in der Wassersäule – insbesondere in Flüssen. Da Plastikpartikel aber nicht nur an der Oberfläche schwimmen, bedarf es zur Bestimmung des Transports unbedingt einer Methodik, die den Transport in verschiedenen Tiefen erheben kann und auch an mittleren und großen Flüssen anwendbar ist. Eine solche wurde in Österreich im Rahmen der Studie „Plastik in der Donau“ entwickelt und getestet. Die neue Methodik ermöglicht es, den Plastiktransport in verschiedenen Tiefen entlang von Vertikalen zu messen, die innerhalb eines Profils verteilt sind. Das netzbasierte Gerät ist robust und kann auch bei hohen Fließgeschwindigkeiten und Abflüssen eingesetzt werden. Netze mit unterschiedlichen Größen (41 µm, 250 µm, 500 µm und auch gröber für die Thematik Makroplastik) werden in drei verschiedenen Tiefen der Wassersäule positioniert. Im Auslaufbereich von Kläranlagen kann mit maßgeschneiderten Rahmen und Netzen relativ einfach der gesamte Abflussquerschnitt gefiltert und beprobt werden. Zur Untersuchung der Transportpfade und des Verhaltens einzelner Makroplastikpartikel, wurden selbige mit GPS-Sendern versehen, um ihre Positionen in hoher zeitlicher Auflösung zu verfolgen. Der Einsatz des Netzmesssystems an der österreichischen Donau zeigte eine hohe Heterogenität der Mikroplastik-Konzentrationen innerhalb eines Messprofils. Aufgrund von turbulenter Durchmischung sowie unterschiedlicher Dichten der Polymere, der Aggregation und des Wachstums von Biofilmen kann der Kunststofftransport nicht auf die Oberflächenschicht eines Flusses beschränkt werden, sondern muss wie Schwebstoffe innerhalb der gesamten Wassersäule untersucht werden. Diese Ergebnisse implizieren, dass Vielpunktmessungen zur Ermittlung der räumlichen Verteilung der Kunststoffkonzentration unabdingbar sind und daher auch eine Voraussetzung für die Berechnung der Frachten darstellen. Darüber hinaus konnten an zwei Kläranlagen Messungen des Plastiktransports im Ablaufkanal durchgeführt werden. Es zeigte sich, dass die gewählte Methodik gut anwendbar ist und Restmengen an Mikrokunststoff gut entfernt werden könnten. An der Donau wurden erste Tests mit besenderten Makroplastikpartikeln durchgeführt, die ein hohes Potenzial für zukünftige Anwendungen im Forschungsbereich aufzeigen. So können die Transporteigenschaften der Partikel genau analysiert und auch Rückschlüsse über Ablagerung und Akkumulation von Plastikpartikeln gezogen werden.