Publikation zu Mobilität und Wirkung von Nanoplastik in Böden (12/2023)

Kunststoffe in der Umwelt sind eine globale Herausforderung. Sie gelangen auf verschiedenen Wegen in Böden. Relevante Eintragspfade sind Reifenabrieb, Klärschlamm, Mulchfolien und Kompost. Dabei werden Kunststoffe teilweise direkt als Mikroplastik und Nanoplastik (MNP) in Böden eingetragen. Indirekt entsteht MNP in Böden durch physikochemische Beanspruchung und mechanische Zerkleinerung größerer Kunststoff-Fragmente. Je kleiner die Partikel werden, desto höher ist mit deren Potenzial zur Aufnahme in Pflanzen und Bodenorganismen. Da Böden eine deutliche Senke für MNP darstellen, gibt es Bedenken, dass durch MNP wichtige Nahrungsnetze in Böden gestört werden können. Das Worst-Case-Szenario wäre eine mögliche Beeinträchtigung der Ernährungssicherheit durch MNP.

Deshalb untersuchte die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut Schmallenberg (IME) und der Bundesanstalt für Gewässerkunde die Mobilität und Wirkung von Nanoplastik in Böden. Die Ergebnisse der Studie wurden frei verfügbar in der Fachzeitschrift „NanoImpact“ publiziert. Da der Nachweis von MNP in der Umwelt sehr schwierig ist, wurden Polystyrol-Partikel (PS-P) mit einem Doping aus Palladium versehen, um ihre Nachweisbarkeit in Böden und Pflanzen zu erhöhen (Abbildung 1). Diese Partikel wurden in Versuchen mit Ackerböden (Braunerde, Podsol) zur Pflanzenwurzel transportiert und haben sich auf der Wurzeloberfläche angereichert. Auf das Wachstum von Haferpflanzen (Avena sativa) hatte dies keine negativen Auswirkungen (Abbildung 2). Eine negative Wirkung der Partikel auf Bodenmikroorganismen konnte nicht ausgeschlossen werden, wobei die Versuchsergebnisse keine klassischen Dosis-Wirkungs-Beziehungen zeigten. Auch der Einfluss der Partikel auf die Benetzungshemmung der Böden konnte nicht abschließend geklärt werden. Aufgrund der unklaren Forschungslage sollte der Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt möglichst vollständig reduziert werden.

Abbildung 1: Herstellung und Charakterisierung von Polystyrol-Partikeln sowie deren Nachweis und Einsatz in Versuchen mit Ackerböden (Hoppe et al. 2023) Quelle: BGR

Abbildung 2: Wirkung von Polystyrol-Partikeln auf Pflanzenwachstum, Bodenmikroorganismen und die Benetzbarkeit von Böden (Hoppe et al. 2023) Quelle: BGR

Hoppe et al. (2023): Palladium-doped and undoped polystyrene nanoplastics in a chronic toxicity test for higher plants: Impact on soil, plants and ammonium oxidizing bacteria. NanoImpact.