Kerpen NB, Larsen BE, Schlurmann T, Paul M, Guler HG, Goral KD, Carstensen S, Christensen ED, Fuhrman DR. Microplastic retention in marine vegetation canopies under breaking irregular waves. Science of the Total Environment. 2024 Feb 20;912:169280. Epub 2023 Dez 19. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.169280
Die vorliegende Studie liefert Hinweise auf die Ursachen für den wellenbedingten Transport und das Rückhaltepotenzial von Mikroplastikpartikeln (MP) in der Meeresvegetation wie beispielsweise Seegraswiesen unterschiedlicher Bewuchsdichte. Das anthropogene Vorkommen von MP in Küstengewässern ist in der neueren Literatur gut dokumentiert. Es ist bekannt, dass die Küstenvegetation aufgrund ihrer energieverzehrenden Eigenschaften als Senke für Mikroplastik dienen kann, was eine neuartige Ökosystemdienstleistung darstellen kann.
Während das Transportverhalten von MP in der Vegetation bereits in gewissem Umfang für stationäre Strömungsbedingungen untersucht wurde, fehlten bislang noch grundlegende Untersuchungen für instationäre Strömungsbedingungen in der Brandungszone bei unregelmäßigen Wellen. In dieser Arbeit wird anhand von hydraulischen Modellversuchen gezeigt, dass das Rückhaltepotenzial von MP in der Vegetation mit der Dichte der Vegetationstriebe, der Absetzgeschwindigkeit der MP-Partikel und der abnehmenden Wellenenergie zunimmt.
- Es zeigt sich, dass Partikel, die durch Traktion (vorwiegend in Kontakt mit dem Boden) wandern, in den Nachlaufregionen um eine Besuchsfläche "gefangen" werden, während Schwebeteilchen bewachsene Bereiche leichter passieren können.
- Sehr dichte Bewuchsflächen können auch den Durchgang von MP mit Durchmessern, die größer als der Pflanzenabstand sind, begünstigen, da die Baumkronen dann die Eigenschaften einer festen Schwelle aufweisen und das Eindringen von Partikeln verhindern.
Die Migration von Partikeln durch ein marines Pflanzenfeld wird quantifiziert, und die wichtigsten Einflussfaktoren werden durch einen empirischen Ausdruck beschrieben, der auf der Absetzgeschwindigkeit der Partikel, der Länge der Bewuchsfläche und deren Pflanchendichte basiert.
Die Ergebnisse dieser Studie können zu einer verbesserten Vorhersage und Bewertung von MP-Akkumulations-Hotspots in vegetationsbestandenen Küstengebieten beitragen und somit bei der Suche nach MP-Senken helfen. Dieses Wissen kann als Voraussetzung für die Entwicklung von Methoden oder neuen Technologien zur Rückgewinnung von Kunststoffschadstoffen und zur Sanierung wertvoller Küstenumgebungen betrachtet werden.
Der zugrunde liegende Datensatz ist ebenfalls publiziert und steht für weitere Analysen zum Donwnload bereit: https://doi.org/10.11583/DTU.22801799
