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Was passiert mit Plastikmüll, der von Küsten und Flüssen ins Meer geleitet wird?

Lesezeit: 6 Minuten


von Fanny Chenillat, Institut für Entwicklungsforschung (IRD)

Von Küstenregionen bis zu den Offshore-Meeren ist die Verschmutzung weit verbreitet und ihre dramatischen Folgen für das Meeresleben sind mittlerweile bekannt. Da die Produktion von Kunststoff seit den 1950er Jahren exponentiell zugenommen hat, hat sich kürzlich gezeigt, dass ohne eine Strategie zur Reduzierung dieses Abfalls diese Kontamination wird sich bis 2040 verdreifachen.

Um sie zu reduzieren, versuchen wir zunächst, die Wege zu verstehen, die sie nehmen. Dabei geht es darum, ihre Quellen und Senken zu identifizieren, woher sie kommen und wo sie ihren Verlauf „enden“. Schätzungen zufolge beträgt diese Meeresverschmutzung durch Plastik 80% Küstenursprung - also aus der Flussversorgung oder der Küstenbevölkerung resultieren. Der Rest würde aus maritimen Aktivitäten kommen.

Die Plastikverschmutzung in den Ozeanen wird sich bis 2040 verdreifachen (Les Échos / Youtube, 13. August 2020).

Allerdings fehlen uns noch Daten und Beobachtungen zu dieser Verschwendung. Um den Transport und die Ausbreitung von Plastik in den Ozeanen zu verstehen, sind numerische Modelle ein ideales Werkzeug, um diese Beobachtungslücken zu schließen und Hypothesen zum Verhalten von Partikeln im Wasser zu testen.

Genau das versuchen wir in der Studie, die ich mit anderen Forschern im Labor für physikalische und räumliche Ozeanographie durchgeführt habe. Veröffentlicht nächsten April in der Meeresverschmutzung Bulletin, soll anhand eines Modells der Ozeanzirkulation im globalen Maßstab das Schicksal von schwimmendem Plastikmüll, der entlang der Küsten zurückgewiesen wird, erfahren.

Plastikmüll als digitale Partikel modelliert

Genauer gesagt ist es das Ziel dieser Studie, die Flugbahn von schwimmenden Plastikpartikeln danach zu vergleichen, wie sie von den Küsten ins Wasser gelangt sind.

Im ersten Szenario, Flüsse genannt, kommt der Abfalleintrag daher aus Flüssen und folgt einem 2017 von Forschern aufgestellten Modell, nach dem ca. 2 Millionen Tonnen Kunststoffe jedes Jahr ins Meer eintauchen. Die umweltschädlichsten Flüsse befinden sich hauptsächlich entlang der Küsten des Westpazifiks und machen in diesem Szenario etwa 70 % des globalen Eintrags aus.

Basierend auf der menschlichen Bevölkerung an der Küste ist das zweite verwendete Szenario proportional zur Menge an schlecht verwaltetem Plastikmüll. Das Model basiert auf den gesammelten Schätzungen in einer Studie aus dem Jahr 2015, die schätzte, dass dadurch für das Jahr 5 zwischen 13 und 2010 Millionen Tonnen Plastikmüll in die Ozeane gelangt sind. In diesem Szenario, der so genannten Küstenbevölkerung, verteilen sich die Einträge gleichmäßiger entlang der Küsten als im Fluss-Szenario.

Was ist ein Ozeanwirbel? (Expedition 7ᵉ Kontinent / Youtube, 3. Mai 2016).

Um ihre Ausbreitung und ihr Schicksal zu untersuchen, haben wir den Plastikmüll an der Küste in Form von digitalen Partikeln modelliert, die 23 Jahre lang (von 1993 bis 2015) täglich die Entwicklung von Strömungen auf globaler Ebene verfolgen.

Diese digitalen Partikel spiegeln die Realität nicht getreu wieder, hier handelt es sich um einen theoretischen Fall einer Verschmutzung durch Plastik: Hier betrachten wir nur den schwimmenden Teil der Verschmutzung, also den an die Oberfläche der Ozeane transportierten Abfall sie machen 50 % der Plastikverschmutzung auf See aus. Daher setzen sich unsere Partikel nie auf dem Grund des Wassers ab.

Um den anhaltenden Zustrom von Plastikverschmutzung in die Ozeane nachzuahmen, werden in beiden Szenarien jeden Monat 20 Partikel freigesetzt – insgesamt etwa 000 Millionen Partikel in den 6 Jahren numerischer Simulation. Obwohl die Beiträge der Flüsse und der Küstenbevölkerung in Wirklichkeit unterschiedliche Kontaminationsgrade darstellen, haben wir uns dafür entschieden, in jedem Szenario die gleiche Anzahl von Partikeln zu modellieren, um ihren Weg vergleichen zu können.

Überall Partikel...

Am Ende der Simulation ermitteln wir die geografische Position der digitalen Partikel: Wir finden dann sowohl die 23 Jahre alten, die zu Beginn des Prozesses freigelassen wurden, als auch die jüngsten, die erst vor wenigen Monaten freigesetzt wurden.

Wenn wir einen Satelliten hätten, der Plastikpartikel auf der Oberfläche der Ozeane entdeckt, würden wir dieses Bild bekommen – vorausgesetzt, die Verschmutzung der Oberflächenpartikel käme nur von Flüssen oder der Küstenbevölkerung aus, was die beiden Ursachen sind Hier.

Interessant dabei ist die Beobachtung, dass die Partikel in beiden Fällen fast überall in den Ozeanen vorhanden sind. Von der Küste bis in die Mitte der Ozeanbecken, mit einer viel höheren Konzentration in der Mitte jedes Ozeanwirbels: Diese werden als subtropische Konvergenzzonen bezeichnet.

Es gibt 5 davon, berühmt für die Ansammlung von Plastikmüll: im Zentrum des Indischen Ozeans, im Nord- und Südpazifik, im Nord- und Südatlantik. Wenn die physikalische Dynamik in den beiden Simulationen ähnlich erscheint, beobachten wir deutliche Konzentrationsunterschiede: Im Flussszenario sind die Partikelmengen in 3 der Ozeanbecken – dem Südpazifik, dem Nordatlantik und dem Südatlantik – viel geringer. Mit den uns vorliegenden Daten scheint das Szenario der Küstenbevölkerung die Akkumulation in subtropischen Konvergenzzonen besser wiederzugeben als das von Flüssen.

In beiden Fällen befindet sich im Herzen der Konvergenzzonen des Nordpazifiks und Indiens die gleiche Menge an Partikeln mit einer schnellen Akkumulation: Nach nur 5 Jahren erreichen sie das Herz dieser Wirbel. Dies beweist, dass die Entfernungen zwischen der Quelle der Verschmutzung (der Küste) und den Senken (dem Herzen der Wirbel) relativ kurz sind.

Im südpazifischen Wirbel hingegen sammeln sich Partikel sehr langsam an – im Bevölkerungsszenario; Dies verdeutlicht, dass die Partikel lange Zeit und über große Distanzen zurücklegen, bevor sie diese Region erreichen: Die Hauptquelle befindet sich daher nicht unbedingt an den Küsten des Südpazifiks.

Statistisch gesehen befinden sich weniger als 20 % der von der Küste abgewiesenen Partikel im Herzen der subtropischen Konvergenzzonen. Im Flussszenario landen nur 29% im Ozean, gegenüber 45% im Bevölkerungsszenario. Wo ist der Rest geblieben?

54 bis 70% an der Küste gestrandet

Im Flussszenario waren 70 % der Partikel gestrandet, im Vergleich zu 54 % im Bevölkerungsszenario. Trotz dieser unterschiedlichen Anzahl und einer deutlichen Verteilung der Quellen ist ihre Endverteilung in beiden Fällen ähnlich: Die Partikel stranden in beiden Fällen an fast allen Küsten. Diese Homogenität erklärt sich vielleicht dadurch, dass sie denselben Strömungen folgen. Diese Umverteilung zwischen Quellen und Senken zeigt, dass es potenziell spezifische Verbindungen zwischen bestimmten Küstenregionen gibt.

Um diese Konnektivität zu untersuchen und die Beziehung zwischen Quellen und Senken zu verstehen, haben wir den Ozean in mehrere Teile geteilt: Die großen Becken sind zwischen Nord und Süd geschnitten, mit Ausnahme des Pazifiks, der gleichmäßig zwischen Ost und West aufgeteilt ist.

Wir haben die Menge der Partikel untersucht, die von einer Region (Quellen) an die Küsten einer anderen Region (Senken) gespült werden. 85 % der Partikel, die an der Küste landen, tun dies in beiden Szenarien in ihrer Herkunftsregion, und 15 % von ihnen legen bisher Entfernungen von bis zu 8 km zurück, was eine globale Konnektivität ermöglicht.

Diese digitale Studie hat daher mehrere Elemente hervorgehoben. Erstens, dass der Abfall von Flüssen und der Küstenbevölkerung zwei Hauptquellen der Meeresverschmutzung durch Kunststoffe darstellt, wobei sich bis zu 20 % der gesamten von der Küste freigesetzten Partikel im Herzen der Konvergenzgebiete ansammeln .

Dann gibt es erhebliche Unterschiede zwischen den beiden Szenarien: Das der Küstenbevölkerung schätzt die Ansammlung von Partikeln in den Konvergenzgebieten besser ein, und die Anteile variieren von einem Szenario zum anderen zwischen den Partikeln, die im Meer enden, und denen, die im Meer enden stranden.

Schließlich haben wir gezeigt, dass schwimmende Trümmer Tausende von Kilometern zurücklegen können, bevor sie gestrandet sind, was bedeutet, dass Abfälle, die von einer Küste irgendwo auf der Welt ausgegangen sind, an einer anderen 8000 km entfernten Küste enden können.

Diese theoretische Studie ermöglicht es uns daher, die Auswirkungen der Kunststoffquellen auf ihre Zukunft an den Küsten und Offshore besser einzuschätzen. Diesen Fragen widmen sich Forscher des Physical and Space Oceanography Laboratory, und weitere Erkenntnisse zur Rolle der Ozeandynamik beim digitalen Partikelstranding sollen folgen.Das Gespräch

Fanny Chenillat, Forscher in Ökosystemmodellierung (LEMAR / LOPS / LEGOS), Institut für Entwicklungsforschung (IRD)

Dieser Artikel wurde von neu veröffentlicht Das Gespräch unter Creative Commons Lizenz. Lesen Sie dieOriginalartikel.

© Bild auf der Titelseite: 80% der Meeresverschmutzung durch Plastik ist küstennahen Ursprungs. Unsplash, CC BY-NC-SA

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