Experts van het Alfred Wegener Instituut, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) heeft onlangs grotere hoeveelheden microplastic in Arctisch zee-ijs gevonden dan ooit tevoren. Echter, de meeste deeltjes waren microscopisch klein. IJsmonsters uit vijf regio's in de Noordelijke IJszee bevatten tot 12, 000 microplastic deeltjes per liter zee-ijs. Verder, de soorten plastic vertoonden een unieke voetafdruk in het ijs, zodat de onderzoekers ze kunnen herleiden tot mogelijke bronnen. Dit betreft de enorme vuilnisbelt in de Stille Oceaan; het hoge percentage verf en nylondeeltjes wees op intensievere scheepvaart- en visserijactiviteiten in sommige delen van de Noordelijke IJszee. De nieuwe studie is zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

"Tijdens ons werk we realiseerden ons dat meer dan de helft van de microplasticdeeltjes die in het ijs gevangen zaten minder dan een twintigste van een millimeter breed was, wat betekent dat ze gemakkelijk kunnen worden ingenomen door Arctische micro-organismen zoals ciliaten, maar ook door roeipootkreeftjes, " zegt AWI-bioloog en eerste auteur Dr. Ilka Peeken. De observatie is zeer verontrustend omdat, zoals ze uitlegt, "Niemand kan met zekerheid zeggen hoe schadelijk deze kleine plastic deeltjes zijn voor het leven in zee, of uiteindelijk ook voor de mens."

Het onderzoeksteam van AWI had de ijsmonsters verzameld tijdens drie expedities naar de Noordelijke IJszee aan boord van de onderzoeksijsbreker Polarstern in het voorjaar van 2014 en de zomer van 2015. Ze komen uit vijf regio's langs de Transpolar Drift en de Fram Strait, die zee-ijs transporteert van het centrale noordpoolgebied naar de Noord-Atlantische Oceaan.

Infraroodspectrometer onthult zware besmetting met microdeeltjes

Microplastic verwijst naar plastic deeltjes, vezels, korrels en andere fragmenten met een lengte, breedte of diameter variërend van slechts enkele micrometers - duizendsten van een millimeter - tot minder dan vijf millimeter. Door de geleidelijke verslechtering van grotere stukken plastic komt een aanzienlijke hoeveelheid microplastic rechtstreeks in de oceaan terecht. Maar microplastic kan ook op het land worden gemaakt, bijv. door het wassen van synthetisch textiel of het schuren van autobanden. Het plastic zweeft aanvankelijk als stof door de lucht, en wordt dan door de wind naar de oceaan geblazen, of vindt daar zijn weg via rioleringsnetwerken.

Om de exacte hoeveelheid en verspreiding van microplastic in zee-ijs te bepalen, de AWI-onderzoekers waren de eersten die de ijskernen laag voor laag analyseerden met behulp van een Fourier-transformatie-infraroodspectrometer (FTIR), een apparaat dat microdeeltjes bestookt met infrarood licht en een speciale wiskundige methode gebruikt om de straling te analyseren die ze terugkaatsen. Afhankelijk van hun make-up, de deeltjes absorberen en reflecteren verschillende golflengten, waardoor elke stof kan worden geïdentificeerd door zijn optische vingerafdruk.

"Door deze aanpak te gebruiken, we ontdekten ook plastic deeltjes die slechts 11 micrometer groot waren. Dat is ongeveer een zesde van de diameter van een mensenhaar, en verklaart ook waarom we concentraties van meer dan 12 vonden, 000 deeltjes per liter zee-ijs - wat twee tot drie keer hoger is dan wat we in eerdere metingen hadden gevonden, " zegt Gunnar Gerdts, in wiens laboratorium de metingen zijn uitgevoerd. Verrassend genoeg, de onderzoekers ontdekten dat 67 procent van de in het ijs gedetecteerde deeltjes tot de kleinste schaalcategorie van 50 micrometer en kleiner behoorde.

IJsdrift en de chemische vingerafdruk bieden aanwijzingen voor de herkomstregio's van verontreinigende stoffen

De deeltjesdichtheid en samenstelling varieerden aanzienlijk van monster tot monster. De onderzoekers stelden vast dat de plastic deeltjes niet gelijkmatig over de ijskern waren verdeeld. "We hebben de reis teruggevoerd van de ijsschotsen die we hebben bemonsterd en kunnen nu veilig zeggen dat zowel de regio waarin het zee-ijs aanvankelijk wordt gevormd als de watermassa's waarin de ijsschotsen tijdens het groeien door het noordpoolgebied drijven, hebben een enorme invloed op de samenstelling en gelaagdheid van de omhulde plastic deeltjes, ’ vertelt Ilka Peeken.

De onderzoekers ontdekten ook dat ijsschotsen, die worden gedreven in de Pacifische watermassa's van het Canadese bekken, bevatten bijzonder hoge concentraties polyethyleendeeltjes. Polyethyleen wordt gebruikt in verpakkingsmateriaal. Zoals de experts in hun onderzoek schrijven, "Overeenkomstig, we nemen aan dat deze fragmenten overblijfselen zijn van de zogenaamde Great Pacific Garbage Patch, en worden door de instroom van de Stille Oceaan langs de Beringstraat en in de Noordelijke IJszee geduwd."

In tegenstelling tot, de wetenschappers vonden voornamelijk deeltjes van scheepsverf en nylonafval van visnetten in ijs uit de ondiepe randzeeën van Siberië. "Deze bevindingen suggereren dat zowel de groeiende scheepvaart- als visserijactiviteiten in het Noordpoolgebied hun sporen nalaten. De hoge microplasticconcentraties in het zee-ijs kunnen dus niet alleen worden toegeschreven aan bronnen buiten de Noordelijke IJszee. In plaats daarvan, ze wijzen ook op lokale vervuiling in het noordpoolgebied, ' zegt Ilka Peeken.

De onderzoekers vonden in totaal 17 verschillende soorten plastic in het zee-ijs, inclusief verpakkingsmaterialen zoals polyethyleen en polypropyleen, maar ook verven, nylon, polyester, en celluloseacetaat, de laatste wordt voornamelijk gebruikt bij de vervaardiging van sigarettenfilters. Bij elkaar genomen, deze zes materialen waren goed voor ongeveer de helft van alle gedetecteerde microplastische deeltjes.

Volgens Ilka Peeken, "Het zee-ijs bindt al dit plastic afval gedurende twee tot maximaal elf jaar - de tijd die ijsschotsen uit de marginale zeeën van Siberië of het Noord-Amerikaanse Noordpoolgebied nodig hebben om de Straat van Fram te bereiken, waar ze smelten." Maar omgekeerd, dit betekent ook dat zee-ijs grote hoeveelheden microplastic naar de wateren voor de noordoostkust van Groenland transporteert.

De onderzoekers kunnen nog niet zeggen of de vrijgekomen plastic deeltjes vervolgens in het Noordpoolgebied blijven of verder naar het zuiden worden getransporteerd; in feite, het lijkt waarschijnlijk dat het plastic afval relatief snel in diepere wateren begint te zinken. "Vrij zwevende microplastic deeltjes worden vaak gekoloniseerd door bacteriën en algen, waardoor ze steeds zwaarder worden. Soms klonteren ze samen met algen, waardoor ze veel sneller naar de zeebodem afdrijven, " legt AWI-bioloog en co-auteur Dr. Melanie Bergmann uit.

De waarnemingen van onderzoekers van het AWI-diepzeenetwerk HAUSGARTEN in de Straat van Fram geven extra gewicht aan dit proefschrift. Zoals Melanie Bergmann vertelt, "We hebben onlangs microplasticconcentraties tot 6500 plasticdeeltjes per kilogram zeebodem geregistreerd; dat zijn extreem hoge waarden."