Druckansicht der Internetadresse:

Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften

Sonderforschungsbereich 1357 Mikroplastik

Seite drucken

B-Projekte

​Verhalten und Migration in und zwischen Umweltkompartimenten

B01: Physikalisch-chemische Gesetzmäßigkeiten der Wechselwirkungen an und mit Mikroplastik-Partikeln in wässriger Lösung

MP-Partikel mit Größen im unteren Mikrometer- und Submikrometer-Bereich stellen kolloidale Systeme dar, deren Oberflächenkräfte und Adsorptionsverhalten den Transport sowohl in aquatischen als auch terrestrischen Umgebungen bestimmt. Das zentrale Ziel dieses TP ist die Untersuchung der zugrundeliegenden Oberflächeneigenschaften von MP-Partikeln und deren Änderung durch Adsorption von natürlichen kolloidalen Inhaltsstoffen bei Exposition in limnischen Umgebungen. Aufgrund der Komplexität dieser Systeme sollen unsere Studien anhand von Modellsystemen mit repräsentativen Bestandteilen wie Eisen- und Aluminiumhydroxiden sowie Humin- und Fulvosäuren durchgeführt werden. Die Oberflächeneigenschaften und deren Änderungen werden anhand nasschemischer und kolloidchemischer Techniken bestimmt und mit der lokalen Grenzflächenstruktur aus Festkörper-NMR-spektroskopischen Experimenten und der direkten Messung von Wechselwirkungskräften mit dem Rasterkraftmikroskop korreliert. So erarbeiten wir, ein umfassendes Verständnis für die zugrundeliegenden Adsorptionsprozesse, und damit die Grundlage für eine Modellierung des Aggregations- und Transportverhaltens von MP im geochemischen Milieu.


B02: Verhalten und Transport von Mikroplastik in der strömungsarmen Wassersäule

Ziel des Projektes B02 ist, die Wechselwirkungen zwischen physikalischen, biogeochemischen und biologischen Einflüssen auf Transport, Sedimentation und Verteilung von MP in stehenden Gewässern zu verstehen. Neben Faktoren, die die Eigenschaften der Wassersäule definieren, wie z. B. Wasserchemismus, Turbulenzen, Dichtegradienten, Schichtung und Schwebstoffgehalt wird auch der Einfluss der physikalisch-chemischen Eigenschaften von definiertem Modell-MP während des Aufenthaltes in der Wassersäule (Partikelgröße, Kunststofftyp, Form, Oberflächenchemismus), die mikrobielle Besiedlung und Biofilmbildung sowie der organismische Transport von MP in der Wassersäule untersucht um deren Einfluss auf das Transportverhaltnen von MP zu verstehen. Diese Kombination aus modellhaften Labor-, und kontrollierten Mesokosmenstudien sowie hydrodynamischer Modellierung wird ein wissenschaftlich fundiertes Verständnis des MP-Transports in stehenden Gewässern ermöglichen.


B03: Verhalten von Mikroplastik im System Fließgewässer - Grundwasser

Fließgewässer gelten als Haupteintragspfad von Mikroplastik (MP) in marine Ökosysteme. Allerdings ist über das Transportverhalten und den Verbleib von MP in Flüssen und Bächen nur sehr wenig bekannt. Ebenso bestehen große Wissenslücken bezüglich der Migration von MP an der Schnittstelle zwischen Oberflächenströmung und der hyporheischen Zone (HZ, Grenzzone zwischen Fließgewässern und angrenzenden Grundwasserleitern), sowie der Mobilität von MP innerhalb der HZ. In B03 wollen wir das hydrodynamische Transportverhalten von MP in fluvialen Systemen einschließlich der HZ erforschen. Darüber hinaus soll auch der Einfluss biotischer Tranportmechanismen auf das Sedimentationsverhalten von MP erforscht werden.  In der ersten Phase des SFB wollen wir diesen Themenbereich zunächst für einfache Modellsysteme untersuchen.


B04: Partikelaustausch an der Luft-Wasser-Grenzfläche

Fällt ein Regentropfen auf eine Wasseroberfläche oder platzt dort eine Gasblase, so wird in einem komplizierten strömungsmechanischen Prozess eine Vielzahl kleinster Tröpfchen produziert und in die Luft geschleudert. Diese Tröpfchen können ursprünglich im Wasser vorhandene Mikroplastikpartikel in die Luft übertragen. Da sowohl Regen als auch platzende Gasblasen in natürlichen und technischen Systemen wie Ozeanen, Pfützen oder Kläranlagen extrem häufige Ereignisse sind, liegt hier ein potenziell hochrelevanter Migrationspfad von Mikroplastik aus der Hydro- in die Atmosphäre vor. Dieser Prozess soll im vorliegenden Projekt durch eine Kombination aus Modell-Experimenten und Computersimulationen im Detail untersucht und verstanden werden.


B05: Verhalten von Mikroplastik im System Landoberfläche-Atmosphäre und gegliedertem Gelände

Mikroplastik wird zwischen Land- und Wasseroberflächen und der Atmosphäre ausgetauscht und kann luftgetragen über weite Strecken transportiert werden, bevor die Mikroplastikpartikel wieder aus der Atmosphäre entfernt und abgelagert werden. Obwohl diese Transportprozesse für die Verteilung und die wirksamen Abbaumechanismen von Mikroplastik sehr wichtig sind, gibt es bislang keine systematischen Untersuchungen zum atmosphärischen Transport von Mikroplastik. Der luftgetragene Transport von Mikroplastik wird im vorliegenden Teilprojekt in einem Windkanal als idealisiertem Modellsystem experimentell untersucht und mit einem strömungsauflösenden Transportmodell numerisch simuliert, um die grundlegenden Prozesse verstehen und quantifizieren zu können.


B06: Verhalten und Transport von Mikroplastik in gestörten und ungestörten Böden

Die Kontamination von Ökosystemen durch Mikroplastik (MP) wurde bislang vor allem für aquatische Systeme beschrieben. Inzwischen ist allerdings bekannt, dass auch Böden davon betroffen sind. Das Ziel dieses Teilprojekts ist es, ein grundlegendes mechanistisches Verständnis von Verhalten und Transport von MP-Partikeln in Böden in Abhängigkeit von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Kunststoffe zu erlangen. In dieser Phase des SFBs konzentrieren wir uns auf die Modellsysteme „Durchflusszelle“, „Bodensäule“ und „Bodenkasten“ und untersuchen die Teilaspekte (I) Transport von MP in porösen Medien und Böden, (II) Transport, Erosion und Deposition von MP an Bodenoberflächen und (III) Detektion, Quantifizierung und Visualisierung von MP in Böden. In (I) und (III) berücksichtigen wir zudem die Rolle von Bodenorganismen für Transport und Verteilung von MP-Partikeln in Böden. Das in diesem Teilprojekt gewonnene mechanistische Verständnis zum Verhalten und Transport von MP-Partikeln ist für eine wissenschaftlich fundierte Bewertung der Umweltrisiken von MP existierender Massenkunststoffe im Ökosystem Boden unerlässlich.


Verantwortlich für die Redaktion: Dr.rer.nat. Melanie Pöhlmann

Facebook Twitter Youtube-Kanal Instagram LinkedIn Blog Kontakt