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Landwirtschaftliche geprägte Landschaft, im Vordergrund eine Bank, im Hintergrund ein Ort
Landwirtschaftliche geprägte Landschaft, im Vordergrund eine Bank, im Hintergrund ein Ort
Institut für

LV Lebensverhältnisse in ländlichen Räumen

Projekt

Mikroplastik in der Umwelt: Untersuchungen im Warnow-Einzugsgebiet


Federführendes Institut LV Institut für Lebensverhältnisse in ländlichen Räumen

Foliengebrauch im Erdbeeranbau
© Gabriele Planthaber pixelio.de

Untersuchung der Mikroplastik-Senken und -Quellen von einem typischen Einzugsgebiet bis in die offene Ostsee

Die Belastung der Meere mit Mikroplastik nimmt weltweit zu. Erhöhte Konzentrationen an Flussmündungen lassen vermuten, dass Einträge aus dem Inland eine erhebliche Rolle spielen. Inwieweit ist auch die Landwirtschaft für solche Einträge verantwortlich?

Hintergrund und Zielsetzung

Über Mikroplastik wird derzeit vor allem auf den Meeren geforscht. Dagegen fehlen Studien, die Belastungen mit Mikroplastik über verschiedene Ökosysteme hinweg aufdecken.

Plastik, das in der Landwirtschaft zum Beispiel im Folienanbau anfällt oder mit Klärschlamm oder Gärresten aufgebracht wird, kann in Ackerböden angereichert werden und durch Erosion in die Oberflächengewässer gelangen.

Anhand des exemplarischen Einzugsgebiets der Warnow (Mecklenburg-Vorpommern) sollen in diesem BMBF-geförderten  Verbundprojekt Mikroplastik-Quellen und -Senken auf dem Festland und in Gewässern identifiziert werden. Mit Hilfe von Modellen sollen die relevanten Eintragspfade in die offene Ostsee  quantifiziert werden. Das Thünen-Institut behandelt ein Teilprojekt mit dem Ziel, die räumliche Verteilung von Mikroplastik auf Feldern und an Feldrändern abzuschätzen und Belastungsschwerpunkte zu identifizieren. Aus diesen Ergebnissen sollen im Anschluss potenzielle Minderungsmaßnahmen abgeleitet werden.

Vorgehensweise

Im ersten Schritt wurden durch eine Landnutzungsanalyse Flächen bzw. Regionen identifiziert, die aufgrund ihrer Nutzungsgeschichte mit Mikroplastik belastet sind. Hierfür wurden unter anderem Daten aus der gesetzlichen Berichtspflicht, statistische Daten und die Informationen von Expert*innen genutzt. Mikroplastikkonzentrationen in Klärschlamm und Kompost wurden aus Literaturdaten abgeleitet. Dieser Modellansatz liefert die zu erwartenden Mikroplastikkonzentrationen im Boden, die allein aus der landwirtschaftlichen Nutzung stammen. Andere Quellen, wie zum Beispiel die unsachgemäße Plastikentsorgung (Littering) und der Reifenabrieb, wurden in diesem Modell nicht berücksichtigt.

Die flächendeckenden Ergebnisse wurden dann in ein hydrogeologisches Modell eingespeist, das die Eintragspfade in Oberflächengewässer quantifiziert.

Die Projektarbeit im Projekt MicroCatch_Balt erfolgte in direkter Kooperation mit dem Partnerprojekt PLAWES.

Unsere Forschungsfragen

Was sind die relevanten Quellen und Senken für Mikroplastik in der Landwirtschaft?

Spielen nicht-landwirtschaftliche Quellen eine Rolle, wie zum Beispiel Ansammlung von Plastikmüll in Straßengräben?

Wie lassen sich die Eintragspfade vom Land in die Fließgewässer charakterisieren; stellen z.B. Seen eine Senke dar?

Ergebnisse

Nach unseren ersten Abschätzungen wurden in landwirtschaftlich genutzte Böden im Einzugsgebiet der Warnow von 1960 bis 2016 insgesamt 213 t Mikroplastik durch Klärschlamm, 52 t durch Kompost und 7 t durch Mulch- und Abdeckfolien eingetragen. Besonders bei Klärschlamm ist die räumliche Variabilität der Einträge sehr hoch. Im Vergleich zeigen die Ergebnisse der Einzugsgebiete der Warnow und der Weser deutliche Unterschiede. Im ländlich geprägten Warnow-Einzugsgebiet sticht der stärkere Einfluss von Klärschlamm hervor, während Kompost und Folien im Weser-Einzugsgebiet eine höhere Bedeutung zukommt. Klärschlamm wird im Warnow-Gebiet aufgrund der leichten, sandigen Böden verstärkt aufgebracht und zum Teil aus anderen Bundesländern importiert. Folienintensive Sonderkulturen spielen nur eine untergeordnete Rolle.

Beteiligte externe Thünen-Partner

Zeitraum

8.2017 - 4.2021

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektstatus: abgeschlossen

Publikationen zum Projekt

  1. 0

    Tagg A, Brandes E, Fischer F, Fischer D, Brandt J, Labrenz M (2022) Agricultural application of microplastic-rich sewage sludge leads to further uncontrolled contamination. Sci Total Environ 806(Part 4):150611, DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.150611

  2. 1

    Brandes E, Henseler M, Herrmann F, Kreins P, Wendland F (2022) Microplastics in the environment: Investigations in the Warnow catchment. Braunschweig: Thünen Institute of Rural Studies, 2 p, Project Brief Thünen Inst 2022/08a, DOI:10.3220/PB1658302607000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn065097.pdf

  3. 2

    Brandes E, Henseler M, Herrmann F, Kreins P, Wendland F (2022) Mikroplastik in der Umwelt: Untersuchungen im Einzugsgebiet der Warnow. Braunschweig: Thünen-Institut für Lebensverhältnisse in ländlichen Räumen, 2 p, Project Brief Thünen Inst 2022/08, DOI:10.3220/PB1646647736000

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn064674.pdf

  4. 3

    Brandes E, Henseler M, Kreins P (2021) Identifying hot-spots for microplastic contamination in agricultural soils - a spatial modelling approach for Germany. Environ Res Lett 16(10):104041, DOI:10.1088/1748-9326/ac21e6

    https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn064045.pdf

  5. 4

    Brandes E (2020) Die Rolle der Landwirtschaft bei der (Mikro-)Plastik-Belastung in Böden und Oberflächengewässern. Mitt Fachgruppe Umweltchemie Ökotoxikol Gesellsch Dt Chemiker 26(4):111-114

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