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Biologie | Umwelt
Anna Sidonia Marugg, 2001 | Zuoz, GR
Die Umweltverschmutzung durch Mikroplastik (MP) mariner und limnischer Gewässersysteme hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Schätzungsweise befinden sich 86 Mio. Tonnen Plastik in den Weltmeeren und rund 10 Mio. Tonnen kommen jährlich hinzu. Das Wissen bezüglich MP-Verschmutzung Schweizer Oberflächengewässer ist momentan sehr lückenhaft. Für das Gewässersystem des Engadins fehlen jegliche Untersuchungen. Das Ziel dieser Arbeit war herauszufinden, ob es MP an 8 verschiedenen Standorten im Oberengadin mit unterschiedlicher Bevölkerungsdichte, verschieden grosser Entfernung zur Quelle am Lunghinsee und unterschiedlicher Nutzungsart hat. Für die Probenentnahme wurde eine holzbelassene Eigenkonstruktion eines LADI-Trawls gebaut. Mittels FTIR-Spektroskopie wurden 60 repräsentative Fragmente analysiert, von welchen 51 einwandfrei 22 unterschiedlichen Kunststoffarten zugeteilt wurden. An allen Messstandorten wurden Plastikrückstände nachgewiesen.
Fragestellung
Das Ziel dieser qualitativen Untersuchung war zu bestimmen, ob es MP in den Oberflächengewässern des Oberengadins hat. Dazu wurden folgende Forschungsfragen gestellt: Hat es MP in den Gewässern des Oberengadins? Welche Kunststoffarten sind besonders häufig anzutreffen? Nimmt die Konzentration durch Akkumulation an den Standorten zu, die sich von der Quelle weiter entfernt befinden? Ist die Konzentration an den Standorten höher, die eine höhere Bevölkerungsdichte haben und als Freizeitstandort genutzt werden?
Methodik
Für die Probenentnahme wurde eine Holz-Eigenkonstruktion eines LADI-Trawls mit einem Netz der Maschenweite 0.3mm gefertigt, welche transportfähig, kostengünstig und für eine Person anwendbar ist. Die Probenentnahme in der oberen Wassersäule an 8 Standorten im Inn und in den Seen erfolgte im Zeitfenster vom 23. bis 26. Juli 2019. Das erprobte Wasservolumen wurde mit einem Flowmeter bestimmt. Die Proben wurden im Labor mittels oxidativem Abbau durch H2O2 von organischem Material befreit. Anschliessend erfolgte die Auswertung anhand der Grösse (Einteilung in 5mm, 1mm und 0.3mm) und der Dichte mittels Dichtetrennverfahren unter Einsatz einer gesättigten NaCl-Lösung. Die Sortierung und Identifizierung potenzieller Kunststoffpartikel, sowie die Auswahl repräsentativer 60 Teilchen stellvertretend für alle gefundenen Fragmente und MP-Kategorien wurde mittels Mikroskopie und FTIR-Spektroskopie durchgeführt.
Ergebnisse
An allen 8 Standorten wurde Plastik von insgesamt 22 Plastikarten nachgewiesen. Vom analysierten MP war Ethylen-Vinylalcohol-Copolymer mit 12 Teilchen die am häufigsten analysierte Plastikart, gefolgt von Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren, Polypropylen, Harnstoffharzen (UF) und Polyetherimiden. Restliche Plastikarten waren mit geringerer Teilchenanzahl vertreten. Nur 2 der mittels Spektroskopie analysierten Partikel waren pflanzlichen Ursprungs. 7 FTIR-Spektren ergaben keinen deutlichen Materialnachweis, sondern ähneln Vergleichsspektren von chemischen Additiven.
Diskussion
Die untersuchten Messstandorte waren alle mit Plastikteilchen angereichert. Bemerkenswert ist, dass schon das Quellgewässer nahe eines Hauptwasserscheidepunktes Europas am Lunghin auf 2485m ü.M. von der MP-Verschmutzung betroffen ist. Die höchste Partikelanzahl wurde am Messstandort im St. Moritzersee nachgewiesen, da dort von allen Messstandorten die höchste Bevölkerungsdichte herrscht. Allerdings wird flussabwärts keine lineare Zunahme der MP-Anzahl deutlich, dessen Grund womöglich die geringe Stichprobenanzahl ist.
Die genauen Zusammenhänge zwischen der Bevölkerungsdichte und der Nutzung der Seeoberflächen bezogen auf das MP-Vorkommen im Wasser müssten genauer alaysiert werden. Zusammenfassend ist MP auch in quellnahen Gewässern des Oberengadins vorhanden.
Schlussfolgerungen
Um exakte Aussagen über den genauen Zusammenhang der Agglomeration und Nutzung der Messstandorte zu treffen, bedarf es einer Untersuchung mit mehreren Probeentnahmen über das ganze Jahr verteilt sowie einer vollständigen Quantifizierung des MP. Zudem sollte man die noch nicht analysierten Proben auswerten, um die genaue MP-Menge im Wasser herauszufinden und auch die Herkunft des Plastiks sollte analysiert werden. Die dabei erhaltenen Daten könnten als Anhaltspunkte für Vorbeugungs- und Reinigungsmassnahmen dienen, damit der Plastikeintrag vermindert wird.
Die LADI-Trawl-Eigenkonstruktion hat sich bewährt, da sie mit 2.8kg Gewicht einfach zu transportieren und für den Gebrauch im alpinen Gelände ohne Möglichkeit der Probenentnahme mit einem Motorboot geeignet ist. So könnten auch Schulen flächendeckende Untersuchungen für die Schweiz durchführen.
Würdigung durch den Experten
Dr. Roman Lehner
Die hier vorgelegte Arbeit von Anna Sidonia Marugg war ein hoch interdisziplinäres Projekt in Zusammenarbeit mit der Universität Basel und dem Lyceum Alpinum Zuoz und erforderte ein hohes Maß an Engagement, Unabhängigkeit und eine strukturierte Arbeitsweise welche mit Bravour umgesetzt wurde. Daten zu Mikroplastik im alpinem Raum sind bis anhin nicht vorhanden. Diese Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag zu ersten Erkenntnissen betreffend Menge als auch Vorkommen von Mikroplastik im alpinen Raum.
Prädikat:
hervorragend
Sonderpreis Swiss Junior Water Prize
Lyceum Alpinum Zuoz
Lehrerin: Tiziana Gees