Spatial Distribution of Meso- and Microplastics in Floodplain Soilscapes: Novel Insights from Rural to Urban Floodplains in Central Germany

Plastik und insbesondere Mikroplastik sind zu einer neuen Bedrohung für globale Ökosysteme geworden. Trotz der vielfältigen Vorzüge und Anwendungsmöglichkeiten des durch den Menschen entwickelten Kunststoffen, hat die unkontrollierte Freisetzung von Plastik in die Umwelt zu einer „globalen Plastik-Krise“ geführt. Innerhalb der letzten Dekaden wurde offensichtlich, dass diese Krise zu einer weltweiten Präsenz von Plastik in unterschiedlichsten Umweltsystemen wie marinen, aquatischen und terrestrischen Systemen geführt hat. Darüber hinaus, konnte die Forschung zu Plastik in der Umwelt aufdecken, dass selbst wenn Plastik oftmals in den Weltmeeren endet, ein Großteil des Plastiks in der Umwelt als Teil eines „globalen Plastikkeislaufs“ vom Land zum Meer durch Flusssysteme transportiert wird. Solche Flusssysteme sind dabei nicht innerhalb der Landschaft isoliert, sondern vielmehr Teil einer „aquatisch-terrestrischen Schnittstelle“ welche auch Auen und ihre Bodenlandschaften umfasst. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der räumlichen Verteilung und der raum-zeitlichen Akkumulation von Meso- und Mikroplastik in Auen-Bodenlandschaften und folgt dabei dem übergeordneten Ziel, die Rolle von Auen-Bodenlandschaften als Depositionsräume für Plastik innerhalb des globalen Plastikkeislaufs zu verstehen. Innerhalb dieses Kontextes wurden eine Reihe von individuellen Beiträgen veröffentlicht welche von konzeptionellen, räumlichen Forschungsansätzen, über Fall-Studien innerhalb von zwei unterschiedlichen Auen-Bodenlandschaften, bis hin zu weiterführenden Überlegungen zum wissenschaftlichen Nutzen von Plastikrückständen in Auenböden, reichen. Die einzelnen Beiträge sind dabei durch die übergeordnete Hypothese verbunden, dass Auen-Bodenlandschaften als temporäre Akkumulationsgebiete für Plastik fungieren, welche maßgeblich durch Hochwasserprozesse und Landnutzung, in den vergangenen 70 Jahren, beeinflusst wurden. Um diese Hypothese zu prüfen und das Fehlen von Raumbezug in der Mikroplastikforschung zu überwinden, wurde ein „geo-räumlicher“ Untersuchungsansatz durchgeführt. Erste räumliche Daten zu Meso- und Mikroplastik in Auenböden wurden durch einen ganzheitlichen Analyseansatz mit der Analyse von grundlegenden Bodeneigenschaften und Metallgehalten, der Quantifizierung von Meso- und Mikroplastikgehalten und Sedimentdatierungen erlangt. In beiden untersuchten Flussauen ermöglichte der räumliche Untersuchungsansatz den Nachweis von Meso- und Mikroplastik in der gesamten Auenfläche und über die gesamte Bodensäule bis in Tiefen von zwei Metern. Zusätzlich, konnte eine regelmäßige Akkumulation in den oberen 50 cm der Auenböden gefunden werden. Mit der Kombination von Datierungen von Auenstandorten in Flussnähe, konnte ebenfalls demonstriert werden, dass diese Plastik-Akkumulationen mit rezenten Sedimentdepositionen in Verbindung stehen. Jedoch, deutet der Nachweis von Plastik in tieferen Bodenschichten auch eine vertikale Verlagerung von Plastik und damit eine generelle Mobilität des Plastiks in Böden an. Der Nachweis von Plastik in stromaufwärts gelegenen Gebieten zeigt, dass Plastik bereits in ruralen Gebieten in Flusssysteme gelangt und durch Flutdynamiken in Auen abgelagert wird. Auch direkte anthropogene Einflüsse, wie Bodenbearbeitung oder Auenrenaturierungen beeinflussen die räumliche Verteilung des Plastiks. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen, dass Auenböden als zeitlich begrenzte Ablagerungsgebiete von Plastik ein Teil des globalen Plastikkreislaufs sind, wobei jedoch weitere Fragen zur Mobilität von Plastik in Böden und zum genauen Beitrag der verschiedenen Umweltfaktoren zur Plastikablagerung aufgeworfen werden. Schließlich zeigt die vorliegende Arbeit, dass der räumliche Bezug innerhalb der Plastikforschung überdacht werden sollte, um die räumliche Dynamik von Plastik an der aquatisch-terrestrischen Schnittstelle in Zukunft besser zu verstehen.