De concentraties microplastics in de oppervlaktelaag van de oceanen zijn lager dan verwacht. Onderzoekers van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, het Kiel Cluster of Excellence "The Future Ocean" en het Helmholtz-Zentrum Geesthacht hebben experimenteel aangetoond dat microplastics interageren met natuurlijke deeltjes en aggregaten vormen in zeewater. Deze aggregaatvorming zou kunnen verklaren hoe microplastics in diepere waterlagen zinken.

De oceanen bevatten grote aantallen deeltjes van biologische oorsprong, inclusief, bijvoorbeeld, levende en dode planktonorganismen en hun fecaal materiaal. Deze zogenaamde biogene deeltjes interageren met elkaar en vormen vaak klonten, of wetenschappelijk correcte aggregaten, waarvan vele in de waterkolom zinken. Naast deze natuurlijke deeltjes, grote hoeveelheden plastic deeltjes met een grootte van minder dan vijf millimeter, d.w.z. microplastics, al een tijdje in de oceanen.

Hoewel er voortdurend nieuwe microplastics in de oceanen komen en sommige soorten plastic een relatief lage dichtheid hebben en daardoor aan het wateroppervlak drijven, de concentraties microplastics aan het oppervlak van de oceanen zijn vaak lager dan verwacht. In aanvulling, microplastics zijn de afgelopen jaren herhaaldelijk aangetroffen in diepzeesedimenten. Wat gebeurt er met de microplastics in de oppervlaktelaag van de oceaan? Hoe komen ze op grote waterdiepten? "Onze hypothese was dat microplastics, samen met de biogene deeltjes in het zeewater, vormen aggregaten die mogelijk wegzakken in diepere waterlagen, " legt Dr. Jan Michels uit, lid van de Cluster of Excellence "The Future Ocean' en hoofdauteur van de studie, die werd gepubliceerd in het internationale tijdschrift Proceedings van de Royal Society B vandaag.

Om deze hypothese te testen, de onderzoekers voerden laboratoriumexperimenten uit met polystyreenkorrels met een grootte van 700 tot 900 micrometer. Het aggregatiegedrag van de kralen werd vergeleken in aanwezigheid en in afwezigheid van biogene deeltjes. De experimenten leverden een duidelijk resultaat op:"De aanwezigheid van biogene deeltjes was bepalend voor de vorming van aggregaten. Terwijl microplastic deeltjes alleen bijna helemaal niet aggregeerden, ze vormden binnen enkele dagen vrij uitgesproken en stabiele aggregaten samen met biogene deeltjes, " beschrijft Prof. Dr. Anja Engel, hoofd van de GEOMAR onderzoeksgroep, waarin het onderzoek is uitgevoerd. Na twaalf dagen, gemiddeld zat 73 procent van de microplastics in de aggregaten.

"In aanvulling, we gingen ervan uit dat biofilms die aanwezig zijn op het oppervlak van de microplastics een rol spelen bij de vorming van aggregaten, " legt Michel uit, die de onderzoeken leidde tijdens zijn tijd bij GEOMAR en nu werkt aan de Kiel University. Dergelijke biofilms worden gevormd door micro-organismen, typisch bacteriën en eencellige algen, en zijn relatief plakkerig. Om hun invloed op de aggregatie te onderzoeken, vergelijkende experimenten werden uitgevoerd met plastic bolletjes die ofwel waren gezuiverd ofwel gecoat met een biofilm. "Samen met biogene deeltjes, de met biofilm gecoate microplastics vormden al na enkele uren de eerste aggregaten, veel eerder en sneller dan de microplastics die aan het begin van de experimenten werden gezuiverd, " zegt Michels. Gemiddeld 91 procent van de met biofilm beklede microplastics was na drie dagen opgenomen in aggregaten.

"Als microplastics worden omhuld met een biofilm en tegelijkertijd biogene deeltjes aanwezig zijn, stabiele aggregaten van microplastics en biogene deeltjes worden zeer snel gevormd in het laboratorium, " vat Michels samen. In veel regio's van de oceanen, de aanwezigheid van zowel talrijke biogene deeltjes als biofilms op de microplastics is waarschijnlijk een typische situatie. "Daarom vinden de aggregatieprocessen die we in onze laboratoriumexperimenten hebben waargenomen zeer waarschijnlijk ook plaats in de oceanen en hebben ze een grote invloed op het transport en de distributie van microplastics, " legt prof. dr. Kai Wirtz uit, die bij het Helmholtz-Zentrum Geesthacht werkt en bij het project betrokken was. Dit zou in de toekomst verder kunnen worden onderzocht door een gerichte verzameling van aggregaten in de oceanen en daaropvolgende systematische analyses op de aanwezigheid van microplastics.