Mikroplastik in bayerischen Gewässern sowie Auswirkungen auf Fische und Muscheln

Im Auftrag des Bayerischen Umweltministeriums führte das LfU gemeinsam mit der Universität Bayreuth (Prof. Dr. Ch. Laforsch) und der Technischen Universität München - TUM (Dr. N. Ivleva) Untersuchungen zur Mikroplastik-Belastung bayerischer Seen und Flüsse sowie zu Auswirkungen auf Fische und Muscheln durch.

Das Forschungsvorhaben diente dazu, bestehende Kenntnislücken zu schließen und damit eine bessere Datenbasis zur Risikoabschätzung zu liefern.

Das Forschungsvorhaben verfolgte drei Schwerpunkte

Zunächst war es notwendig, bestehende Methoden der Entnahme und Aufarbeitung von Probenmaterial sowie die Nachweisverfahren zu optimieren und zu vereinheitlichen. Ziel war ein schneller und sicherer Nachweis von Mikroplastikpartikeln. Zudem stellte die methodische Weiterentwicklung die Grundvoraussetzung für eine standardisierte Vorgehensweise dar. Nur so konnte eine Vergleichbarkeit von Analyseergebnissen für unterschiedliche Flüsse und Seen gewährleistet werden.

In einem zweiten Schritt wurden an ausgewählten bayerischen Flüssen und Seen qualitative und quantitative Analysen von Makro- und Mikroplastik durchgeführt.

Der dritte Teil des Vorhabens beschäftigte sich mit möglichen Auswirkungen von Mikroplastik auf aquatische Organismen. Sowohl bei Meerestieren als auch bei Süßwasserorganismen wurde Mikroplastik im Verdauungstrakt nachgewiesen. Auch eine Anreicherung in der Nahrungskette wurde beschrieben. Im Rahmen des Projektes wurde der Frage nachgegangen, ob Mikroplastik darüber hinaus auch die Gesundheit von Muscheln und Fischen beeinträchtigen kann und welche Folgen sich gegebenenfalls für aquatische Ökosysteme ergeben.

Optimierung der Nachweisverfahren

Laboreinheit zum Aufschluss einer Probe mit Magnetrührer und Filtrationseinheit Laboreinheit zum Aufschluss einer Probe: Magnetrührer und Filtrationsanlage

Grundvoraussetzung zum Nachweis von Mikroplastikpartikeln in Umweltproben sind verlässliche Analysenmethoden.
Um eine Vergleichbarkeit der Analysenergebnisse zu gewährleisten, wurden von der Universität Bayreuth (AG Prof. Dr. Ch. Laforsch) auf die unterschiedlichen Gewässerkompartimente abgestimmte Verfahren zur Probenahme bzw. Probenaufarbeitung entwickelt, optimiert und standardisiert.

In vorliegender Studie erfolgte die Analyse von Mikroplastik in Umweltproben mittels FTIR-Spektroskopie durch die Universität Bayreuth. Dabei werden neben Anzahl und Größe auch die Polymerzusammensetzung und die Partikelform ermittelt.

Probenahme von Muschelweichkörpern für die Mikroplastik-Analyse

Außerdem wurde gemeinsam mit der Technischen Universität München (AG Dr. N. Ivleva) ein Verfahren zur Aufbereitung von Muschelproben entwickelt. Momentan wird diese Aufschlussmethode für Fischgewebe angepasst und optimiert. Der Nachweis von Mikroplastikpartikeln erfolgte mittels Raman-Spektroskopie an der Technischen Universität München.

Untersuchungen an bayerischen Gewässern

In den Jahren 2014 und 2015 wurden an bayerischen Seen (Chiemsee, Starnberger See, Ammersee, Altmühlsee) und Fließgewässern (Altmühl, Donau, Isar, Inn) Probenahmen zum Nachweis von Mikroplastikpartikeln durchgeführt. Da die Verteilung der Mikroplastikpartikel im Gewässer von unterschiedlichen Faktoren, wie zum Beispiel der jeweiligen Dichte der Kunststoffsorte abhängt, wurden Proben aus verschiedenen Gewässerkompartimenten entnommen. Diese umfassten an den Fließgewässern die Wasseroberfläche, Bodendrift (über der Gewässersohle) sowie Ufersediment. An den Seen wurden neben Wasseroberfläche und Ufersediment auch Proben von der Wassersäule sowie Grundsediment entnommen.

Die Ergebnisse für die bayerischen Fließgewässer wurden zusammen mit Untersuchungsergebnissen aus anderen Bundesländern in einem gemeinsamen Bericht veröffentlicht. Ein weiterer Bericht widmet sich dem Vorkommen von Mikroplastik in bayerischen Seen.

Untersuchungen an Muscheln und Fischen zu möglichen Auswirkungen von Mikroplastik

Expositionsversuche mit Muscheln und Fischen in der ökotoxikologischen Versuchsanlage am LfU Wielenbach

Bayern ist momentan das einzige Bundesland, in dem von Behördenseite aus systematische Studien zu möglichen Auswirkungen von Mikroplastik auf aquatische Lebewesen durchgeführt werden.

Um zu ermitteln inwieweit Tiere Mikroplastik beispielsweise über den Abwasserpfad aufnehmen können, wurden exemplarisch an einer Kläranlage Freilandstudien mit einheimischen Flussmuscheln (Unio sp.) durchgeführt. Für eine realistische Umweltbewertung ist darüber hinaus entscheidend, ob die in den Gewässern nachgewiesenen Mikroplastikkonzentrationen tatsächlich direkte, negative Auswirkungen auf Gewässerorganismen zur Folge haben. Um Effekte eindeutig auf eine Einwirkung von Mikroplastik zurückführen zu können, erfolgten Expositionsversuche mit Flussmuscheln und Regenbogenforellen unter standardisierten Laborbedingungen. Dadurch konnte gewährleistet werden, dass andere, in Gewässern vorhandene biotische und abiotische Faktoren als Ursache für gegebenenfalls auftretende Veränderungen ausgeschlossen werden konnten. Die Untersuchungsergebnisse wurden inzwischen in Abschlussberichten zusammengefasst und veröffentlicht.