Als Nanoplastik gelten Kunststoffpartikel unterhalb eines Durchmessers von einem Mikrometer. Diese Teilchen sind damit so klein, dass sie in Zellen eindringen und sich in Geweben anreichern können. Zudem ist Nanoplastik auch chemisch reaktiver als das bis zu einige Millimeter große Mikroplastik. Es gilt daher als potenziell besonders gesundheitsschädlich und umweltbelastend. Hinzu kommt, dass Nanoplastik leicht mit dem Wind verteilt wird und sich an Staub und organische Partikel aller Art anlagern kann. Doch wie groß die Verschmutzung der Umwelt durch Nanoplastik ist, ist bisher weitgehend unbekannt. „Diese Wissenslücke existiert, weil es sehr schwierig ist, Nanoplastik in Umweltproben zu identifizieren und zu analysieren“, erklären Sophie ten Hietbrink von der Universität Utrecht und ihre Kollegen. Mit gängigen Analysemethoden war es bislang fast unmöglich, die winzigen Partikel von natürlichen Teilchen zu unterscheiden und ihre Zusammensetzung und Menge zu bestimmen.
Probenanalysen einmal quer durch den Nordatlantik
Dadurch war bisher auch unbekannt, ob und wie viel Nanoplastik in den Ozeanen schwimmt – frühere Erhebungen haben nur das Mikro- und Makroplastik erfasst. Das hat sich nun geändert. Ten Hietbrink und ihr Team haben eine neue Methode genutzt, um Nanoplastik in Meerwasserproben aufzuspüren und zu messen. Dafür filtern sie zunächst alle Partikel größer als einen Mikrometer aus den Proben heraus. „Durch Trocknung und Erhitzen des zurückbleibenden Materials konnten wir im Labor in Utrecht mithilfe der Massenspektrometrie die charakteristischen Moleküle verschiedener Kunststoffarten messen“, erklärt ten Hietbrink. Konkret nutzte das Team eine Kombination von Protonentransfer-Reaktions-Massenspektrometrie (PTR-MS) mit thermischer Desorption (TD). „Da jedes Polymer dabei einen eigenen chemischen Fingerabdruck erzeugt, lassen sich Identität und Konzentration sehr gut ermitteln“, erklärt Co-Erstautor Dušan Materić vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig.
Für ihre Probennahme fuhren die Forschenden mit dem niederländischen Forschungsschiff Pelagia einmal quer durch den Nordatlantik – vom küstennahen europäischen Festlandschelf über den offenen Atlantik bis hin zum subtropischen Nordatlantikwirbel, einem Strömungssystem des Nordatlantiks. Dabei entnahmen sie an zwölf Stellen Wasserproben aus verschiedenen Meerestiefen vom Oberflächenwasser in bis zu zehn Meter Tiefe bis zum Tiefenwasser rund 30 Meter über dem Meeresgrund. „Mit den Daten dieser Messstellen können wir Aussagen über die vertikale und horizontale Verteilung von Nanoplastik im Nordatlantik treffen“, sagt Materić.
Nanoplastik überall
Die Analysen wiesen in allen zwölf Messstellen des Nordatlantiks Nanoplastik im Meerwasser nach. Besonders hoch war die Nanoplastik-Konzentration im Oberflächenwasser und in den küstennahen Bereichen auf dem europäischen Kontinentalschelf. „Dies liegt daran, dass das Nanoplastik zum einen aus der Atmosphäre auf die Meeresoberfläche gelangt und zum anderen, dass viel Plastik über die Mündungsbereiche von Flüssen eingetragen wird“, erklärt Materić. Mit im Schnitt 25 Milligramm pro Kubikmeter Meerwasser enthielt das küstennahe Meerwasser rund 1,7-mal so viel Nanoplastik wie das Wasser im küstenfernen Nordatlantik. Ein weiterer Schwerpunkt der Kontamination liegt im subtropischen Strömungswirbel des Nordatlantiks – einem Meeresgebiet, in dem sich auch besonders viel Mikro- und Makroplastik sammelt. Dort fand das Team in Wasser aus tausend Meter Tiefe eine fast doppelt so hohe Nanoplastikkonzentration wie außerhalb des Strömungsgyrus – im Schnitt rund 13,5 Milligramm pro Kubikmeter gegenüber 7,5 Milligramm außerhalb.
Die häufigsten Kunststoffsorten im marinen Nanoplastik waren Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS) und Polyvinylchlorid (PVC) – allesamt häufige Kunststoffe, aus denen beispielsweise Ein- und Mehrwegplastikflaschen, Folien oder Einwegtrinkbecher und Einmalbesteck bestehen. PET-Nanopartikel waren sogar noch bis in 4500 Meter Tiefe nachweisbar. Überraschend war jedoch, dass einige häufige Plastiksorten fehlten: Ten Hietbrink und ihre Kollegen konnten an keiner Messstelle Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) nachweisen. Diese Kunststoffe werden beispielsweise in Müllsäcken und Plastiktüten verwendet, die als Plastikmüll oft in den Meeren landen. „Es gibt sehr viel PE/PP-Mikroplastik an der Meeresoberfläche, aber wir fanden keine PE/PP-Nanopartikel, die beispielsweise infolge von Sonneneinstrahlung oder Abrieb durch den Wellengang hätten entstehen können“, sagt Materić. Die Forschenden vermuten, dass diese Kunststoffe beim Zerfallen molekular so stark verändert werden, dass ihre Analysemethode sie nicht mehr erkennen kann. Denkbar wäre aber auch, dass dieses Nanoplastik besonders stark an organische oder mineralische Partikel im Meerwasser bindet und so in den Proben unentdeckt blieb.
Mehr Nanoplastik als anderer Plastikmüll
Auf Basis ihrer Messdaten hat das Forschungsteam hochgerechnet, wie viel Nanoplastik insgesamt im Nordatlantik vorhanden sein könnte. Das Ergebnis: Allein dieser Teil des Ozeans könnte rund 27 Millionen Tonnen Nanoplastik enthalten – das ist mehr als zuvor bei Mikro- und Makroplastik für den gesamten Atlantik geschätzt. „Eine schockierende Menge“, sagt Ten Hietbrink. Dies zeige, dass die gesamte Verschmutzung der Meere mit Plastik gravierender sei als bisher angenommen, erklärt das Team. Denn in diesen Hochrechnungen wurde Nanoplastik noch nicht mit einbezogen. Die neuen Messdaten legen zudem nahe, dass Nanoplastik sogar den Löwenanteil der gesamten Plastikverschmutzung der Ozeane ausmachen könnte. „Diese Schätzung zeigt, dass mehr Plastik in Form von Nanoplastik in diesem Teil des Ozeans schwimmt als größere Mikro- oder Makroplastikteilchen im Atlantik oder sogar in allen Weltmeeren zusammen!“, sagt Seniorautor Helge Niemann, vom Königlich Niederländischen Institut für Meeresforschung.
Nach Ansicht des Forschungsteams ist das Ausmaß der Nanoplastik-Kontamination im Meer ein Grund zur Besorgnis. „Es ist bereits bekannt, dass Nanoplastik tief in unseren Körper eindringen kann. Sogar im Gehirngewebe wurde es nachgewiesen“, sagt Niemann. „Da wir nun wissen, dass diese Nanopartikel im Ozean allgegenwärtig sind, ist es auch offensichtlich, dass sie das gesamte Ökosystem durchdringen – von Bakterien und anderen Mikroorganismen bis hin zu Fischen und Top-Prädatoren wie uns Menschen.“ Welche Folgen dies für die marine Lebenswelt hat, muss nun erforscht werden. Gleichzeitig plädieren die Forschenden auch für eine effektivere Bekämpfung der Plastikflut: „Das Nanoplastik, das bereits im Meer ist, lässt sich nie wieder entfernen“, sagt Niemann. „Eine wichtige Botschaft unserer Studie ist daher: Wir müssen zumindest die weitere Verschmutzung unserer Umwelt mit Plastik verhindern.“
Quelle: Sophie ten Hietbrink (Universität Utrecht) et al. Nature, doi: 10.1038/s41586-025-09218-1
