Auf allen Planeten sind Wasser-, Land- und Luftlebensräume dem fortschreitenden Eindringen kleiner synthetischer Eindringlinge ausgesetzt. Trotz ihrer für das menschliche Auge nahezu unsichtbaren Größe (weniger als 5 Millimeter) hat die Allgegenwärtigkeit von Mikroplastik immer deutlichere Auswirkungen auf Ökosysteme und bedroht deren Artenvielfalt. Insbesondere Süß- und Salzwasser gehören zu den Umgebungen, in denen diese Partikel am weitesten verbreitet sind. Jedes Jahr landen 8 Millionen Tonnen Plastik im Meer, und Bilder der riesigen Plastikinsel im Pazifischen Ozean haben zahlreiche Kampagnen und Studien ausgelöst, die sich hauptsächlich auf Makroplastik konzentrierten, während die kleineren bis vor kurzem von beiden oft unbeachtet blieben Gesellschaft und Umweltwissenschaften.
„Viele Dinge sind natürlich, von denen wir glauben, dass sie makellos sind, sind aber auch kontaminiert, ob wir es sehen oder nicht“, erklärt Maite Martínez-Eixarch, Forscherin im IRTA-Programm für Meeres- und Binnengewässer.
In diesem Zusammenhang besteht eine der aktuellen Herausforderungen darin, Fortschritte bei der Identifizierung und Überwachung von Mikroplastik zu erzielen, um zu verstehen, woher sie kommen und wie sie sich verhalten, und um schließlich Maßnahmen zur Reduzierung ihrer Auswirkungen zu ergreifen. Aus diesem Grund startete ein von Martínez-Eixarch koordiniertes IRTA-Team im Jahr 2021 gemeinsam mit der Biodiversitätsstiftung des Ministeriums für den ökologischen Wandel und die demografische Herausforderung das Projekt BIO-DISPLAS. Es ist möglich, die Verteilung von Mikroplastik in den Gewässern des Deltas zu bestimmen und ein System zu entwickeln, das sie automatisch klassifiziert. Eine Suche des Institute of Environmental Science and Technology (ICTA-UAB) aus dem Jahr 2019 ergab, dass jedes Jahr 2.200 Milliarden Mikroplastik aus diesem natürlichen Trichter ins Mittelmeer gelangt. Im Jahr 2019 schätzte eine Studie des Institute of Environmental Science and Technology (ICTA-UAB), dass jedes Jahr 2.200 Milliarden Mikroplastik aus diesem natürlichen Trichter ins Mittelmeer gelangen.
Im Gegensatz zur ICTA-UAB-Studie, die auf der Sammlung von Proben an Sandstränden, am Flussmündungsgrund und in Oberflächengewässern basiert, basiert das BIO-DISPLAS-Projekt auf einer Sammlung von Wasser und Sedimenten aus fünf Lagunen und einem Reisfeld von das Delta. Sobald das Mikroplastik von den natürlichen Überresten getrennt ist, werden die Partikel anhand von drei Variablen gezählt und klassifiziert: Größe, Farbe und Art der Struktur (z. B. Fasern, Fragmente oder Filme). Das Ergebnis wird eine Tabelle mit der Polymerkonzentration in den verschiedenen Lebensräumen des Ökosystems sein.
Darüber hinaus wird IRTA anhand dieser Daten ein Computermodell zur Identifizierung, Zählung und Messung von Mikroplastik in Bildern entwickeln, die mit einem Mikroskop oder einer binokularen Lupe erstellt wurden. Nach ersten manuellen Anweisungen wird die Anwendung selbst im Laufe des Prozesses dank eines automatisierten Lernalgorithmus perfektioniert. Im Allgemeinen hat die Anwendung gelernt, die Erkennung und Klassifizierung selbstständig durchzuführen. Es handelt sich um eine visuelle Technologie, die auch in anderen Umgebungen eingesetzt wird, beispielsweise bei der Registrierung von Kolonien von Mikroorganismen. „Dadurch können wir Zeit und Aufwand sparen und zukünftige Zählprozesse standardisieren und automatisieren“, verteidigt Carles Alcaraz, IRTA-Forscher und verantwortlich für die Programmierung des Modells.
All dies wird dazu dienen, ein erstes detailliertes Bild des Ausmaßes von Mikroplastik im Delta zu erhalten, eine Grundlage, die den Weg für zukünftige Überwachungs- und Forschungslinien ebnet. „Wir werden zum Beispiel sehen können, wie wir auf die Dynamik natürlicher Flüsse des Ökosystems eingehen oder seine Verteilung mit Umweltfaktoren in Beziehung setzen können“, sagt Martínez-Eixarch. Aus der Gesamtaufnahme des Problems lassen sich auch Rückschlüsse auf Mikroplastik als möglichen Ursprung ziehen. Diese können sowohl aus dem Abbau größerer Kunststoffe (sekundäres Mikroplastik) als auch kleinerer Rohstoffe (primäres Mikroplastik) stammen.
Winzig, aber schädlich
Die Allgegenwart von Mikroplastik im größten Teil des hydrografischen Netzwerks der Halbinsel wurde in Studien der Man and Territory Association aus dem Jahr 2020 nachgewiesen. sowohl in Bezug auf die Verbreitung als auch in Bezug auf die Auswirkungen dieser Polymere in verschiedenen Lebensräumen. Einerseits können synthetische Materialien Veränderungen in der Dynamik wie dem Nährstoffkreislauf und dem Abbau organischer Stoffe verursachen. Ebenso wurde in Katalonien bei Meerespflanzen beobachtet, dass Mikroplastik in das trophische Rot gelangt, das seinen Nutzen verloren hat und toxisch wirken oder das Hormonsystem stören kann.
Das BIO-DISPLAS-Projekt, das für das persönliche Programm IRTA Marine and Inland Waters in Sant Carles de la Rápita entwickelt wurde, endet im Jahr 2023 und wird mit der Biodiversitätsstiftung des Ministeriums für den ökologischen Wandel und die demografische Herausforderung ausgezeichnet. Auch in Zusammenarbeit mit der spanischen NGO SEO/BirdLife, die sich ehrenamtlich für die Laborbereiche zur Verfügung gestellt hat und an den Transfer- und Verbreitungsaktivitäten der Ergebnisse beteiligt sein wird.
