Plastics (2): microplastics, het wordt overal gevonden

In de eerste plastic blog heb ik vooral gekeken naar de productie en het gebruik van plastic. De plastics blijken echter af te breken in macro (deeltjes groter dan 5 mm), micro (deeltjes kleiner dan 5 mm) en nano plastics (deeltjes kleiner dan 1 micrometer). Dit gebeurt doordat de plastics slijten en
uiteenvallen, als gevolg van water, zonlicht, wind en vorst.
Het zorgelijke over het uiteenvallen van de plastics is dat deze kleine plastic deeltjes overal gevonden worden. Waar zoal, daar wil ik in deze blog bij stil staan. Want in de afgelopen jaren zijn er nogal wat studies verschenen over waar afgebroken plastic gevonden wordt.

In de rivieren en langs de kust

Als aanvulling op de vorige blog: The Ocean Cleanup heeft als onderzoeksproject gekeken naar waar de grootste kans is dat plastic vervuiling vandaan komt. Hierbij hebben ze metingen, bevolking, plastic gebruik data etc. gecombineerd in een model om te voorspellen, waar de meeste vervuiling de oceaan moet uitkomen, de data middels een interactieve kaart is hier te zien en het nature-artikel is hier te lezen.

Bron: https://www.nature.com/articles/ncomms15611

Zoals ook al in de vorige blog was aangegeven is de conclusie van hun onderzoek, dat de top 20 van de meest vervuilende rivieren voornamelijk in Azie ligt en dat hier twee-derde van de vervuiling vandaan komt, terwijl dit 2,2% van het landoppervlak dekt, en maar 21% van de totale wereldbevolking.

Daar waar de voornaamste vervuiling komt van Azie, zegt dat niet dat bijvoorbeeld Europa niet bijdraagt aan de vervuiling. In 2018 is er een studie verschenen (nieuwsartikel), waarin de sedimenten van rivieren zijn onderzocht op microplastics. Hieruit blijkt dat het sediment van rivieren heel veel microplastics bevat, tot wel meer dan 500.000 microplastic deeltjes per m2 bodem gevonden.

Bron: https://interactive.guim.co.uk/uploader/embed/2018/03/microplastics-zip/giv-3902S96dvSxIlVSJ/

Een deel van het onderzoek focuste op een herhaling van de metingen na een jaar, oftewel na het winterseizoen waarin overstromingen waren opgetreden. Opvallend is dat na de overstromingen de plastic concentratie sterk was verandert, oftewel, heel veel microplastics worden bij een overstroming verplaatst naar verder benedenstrooms, en eindigen uiteindelijk in de zee. In onderstaande figuur zijn de linker plaatjes voor het overstromingsseizoen en de rechter plaatjes na het overstromingsseizoen; grote verschillen zijn te zien.

Bron: https://www.nature.com/articles/s41561-018-0080-1

Deze studie laat zien dat terwijl het ophalen en recyclen van plastic heel goed kan werken, dit niet betekent dat er dan geen plastic de zee in komt. De macro plastics zijn er inderdaad bijna niet meer, maar de microplastics zitten her en der, zijn niet goed zichtbaar en vinden hun weg uiteindelijk naar de zee.
Deze microplastics kunnen afgebroken oude plastics zijn, andere mogelijkheden zijn dat het microplastics zijn van dingen die we nu gebruiken:

• microplastics van synthetische kledingvezels die vrijkomen tijdens het draaien van een was in de wasmachine
• autobandenstof
• afbladderende verf van woningen, schepen en wegen
• alle microplastic deeltjes die in de lucht zitten
• microplastics die in allerhande cosmetische producten zitten (alle glitters in nagellak en foundations zijn plastics), zelfs oil of olaz antirimpelcreme bevat volgens Jeroen Davegos van de plastic soup foundation ongeveer 1,5 miljoen microplastic deeltjes van 1,6 tot 103 micrometer doorsnede.

In de oceanen

In 2015 is een studie verschenen van metingen van plastic deeltjes die in de oceanen zijn gemeten door aan de oppervlakte monsters te nemen, waarbij micro, meso en macro plastics worden gemeten. Onderstaande figuur laat uit deze studie binnen de gevaren routes de concentratie (g/km2) en het aantal deeltjes (#/km2) zien. Te zien is dat de concentratie en het aantal deeltjes sterk kan verschillen van plaats tot plaats (een factor 10.000.000).

Bron: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/10/12/124006

Verschillende initiatieven proberen deze data aan te vullen met data van afgelegen plekken.
Zo worden binnen de Volvo Ocean jaarlijks watermonsters genomen door de zeilboten in de oceanen waar ze zeilen om hier extra datapunten aan toe te voegen (dit doen ze als onderdeel van het United Nations Environment’s ‘Clean Seas programma). Opvallend is dat zelfs op het meest afgelegen stukje oceaan (zogeheten point nemo), wat 1400 zeemijlen van het dichtstbijzijnde stukje land ligt, nog ongeveer 26 microplastic deeltjes per m3 water werden gevonden. Ook het global plastic initiative verzamelt watermonsters van over de hele wereld. 

Op basis van alle metingen in de oceanen en aanvullende modelleringen van zeestromingen zijn de plastic garbage patches gedefinieerd, vijf zones in de oceanen waar het plastic samenkomt en waar dus de plastic vervuiling het hoogste is. The Ocean Cleanup wil op deze garbage patches gaan focussen.

Bron: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/7/4/044040

Deze onderzoeken focussen op het oppervlak van de oceanen. Helaas worden plastics ook onder het wateroppervlak aangetroffen. Recentelijk is er onderzoek naar plastics uitgevoerd in de diepste trog van onze planeet, de Marina Trog (nieuwsartikel).
Het choquerende is dat zelfs in deze trog tussen ongeveer 2.500 en 10.000 m diepte er 2 tot 13 stukjes plastic per liter water werden gevonden, en ook op de bodem van de trog (tussen ongeveer 5.000 en 11.000 m diepte) werd in het sediment plastic gevonden (0,27 tot 6,2 deeltjes per gram sediment). Dus zelfs de diepste plek van onze oceanen bevatten plastic.
Deze studie uit 2018 bevat een overzicht van alle studies die gedaan zijn naar microplastic, welke concentraties worden ze in het strandwater, strand sediment, rivieren etc. Voor de liefhebber van getallen, een absolute aanrader!

In de lucht van stedelijk gebied

De microplastics zijn zodanig licht dat ze ook in de lucht zitten. Een studie uit 2018 schatte dat wij in huis gedurende maaltijden ongeveer 13.731 tot 68.415 deeltjes/jaar/persoon binnenkrijgen als gevolg van het neerdalen van microplastic deeltjes.
Bij andere studie uit 2016, uitgevoerd in de omgeving van Parijs werd gemeten dat er per dag tussen 2 en 355 deeltjes/m2/dag, en gemiddeld 53 (in de buitenwijken van Parijs) tot 110 (in het centrum van Parijs) deeltjes/m2/dag neerdaalden, 19.000 tot 40.000 deeltjes/ m2/jaar. Deeltjes analyse liet zien dat hiervan 29% deeltjes zijn die gemaakt zijn in de petrochemische industrie. 71% van de deeltjes zijn dus andere deeltjes dan microplastics. Het aantal microplastics is dus ongeveer 5.500 tot 11.500 deeltjes/m2/jaar. Dit is opvallend lager dan het aantal deeltjes wat de studie uit 2018 aangaf dat wij binnenkrijgen, terwijl een bord eten veel kleiner is dan een m2. Mogelijk dat binnenshuis er veel meer deeltjes rond dwarrelen (van onze kleding etc.) dan buitenshuis.
Een vergelijkbare studie uit 2016 uitgevoerd in Dongguan in China. Hierbij is het aantal neerdalende microplastic deeltjes gepubliceerd, niet het totaal aantal deeltjes. Het aantal neerdalende microplastic deeltjes varieerde tussen 175 en 313 deeltjes/m2/dag (of 64.000 tot 114.000 deeltjes/m2/jaar), wat behoorlijk hoger is dan de studie in Parijs liet zien.

In de bergen

Als plastic deeltjes in de lucht van steden zitten, waar komen ze dan uiteindelijk terecht, hoever worden deze deeltjes verplaatst? In april 2019 werd een artikel in Nature gepubliceerd over hoeveel plastics in een afgelegen gebied in de Pyreneen waren gevonden (artikel, nieuwsbericht). Het onderzoek vond plaats in een zeer afgelegen plek in het zuiden van Frankrijk op ongeveer 15 km van de Spaanse grens; binnen een straal van 95 km van de onderzoekslocatie bevinden zich geen plaatsen met meer dan 25.000 inwoners.

Bron: https://www.researchgate.net/publication/332424156_Atmospheric_transport_and_deposition_of_microplastics_in_a_remote_mountain_catchment/figures

Gedurende 5 maanden werd dagelijks de atmosferische depositie geanalyseerd. Dagelijks daalden er gemiddeld 365 deeltjes neer op elke vierkante meter, telden ze in het lab. Waarvan ongeveer 249 microplastic deeltjes, 44 plastic vezels en 73 dunne plastic plaatjes. Het overgrote deel daarvan bestond uit de stoffen polystyreen en polyetheen, beide veel gebruikt in plastic tassen, isolatie- of verpakkingsmateriaal en in plastic voorwerpen die bedoeld zijn voor eenmalig gebruik. Ook polypropyleen-deeltjes kwamen voor, in de vorm van microvezels, vooral afkomstig van kleding.

Bron: https://www.researchgate.net/publication/332424156_Atmospheric_transport_and_deposition_of_microplastics_in_a_remote_mountain_catchment
a en b: deeltjes verdeling per groep en cumulatief over de verschillende maanden; c: lengte van de vezels; d: diameter van de deeltjes

Deze studie laat zien dat, terwijl dit gebied zeer afgelegen ligt, er toch veel plastic depositie is. Opvallend hierbij is dat de depositie vergelijkbaar is met het aantal deeltjes in China en veel hoger is dan het aantal deeltjes dan dat in Parijs neerdaalt.

In de regen en de sneeuw

Wetenschappers hebben sneeuwmonsters genomen in onder meer Bremen, Beieren, de Zwitserse Alpen en op drijvend ijs tussen Groenland en Spitsbergen. De resultaten hebben ze in augustus 2019 gepubliceerd (nieuwsartikel 1, nieuwsartikel 2, publicatie).

Bron: https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaax1157

Het aantal deeltjes in de sneeuw per liter smeltwater varieerde sterk per locatie. In het poolgebied varieerde dit tussen 0 en 14.000 deeltjes per liter smeltwater en tot wel 10.000 vezels per liter smeltwater.
In Spitsbergen waren er niet al te veel microplastics in de sneeuw aanwezig, maar zaten er relatief wel veel vezels in de sneeuw. Heligoland was relatief sterk vervuild met microplastics en met vezels. In Beieren was de sneeuw echter het meeste vervuild met plastic: tot wel 150.000 deeltjes per liter sneeuw en ongeveer 3.000 vezels per liter sneeuw.
Dankzij een geavanceerde microscoop konden de wetenschappers ook de kleinste deeltjes analyseren. Van alle deeltjes was 80 procent kleiner dan 25 micrometer en 98% kleiner dan 100 micrometer (een micrometer is een duizendste deel van een millimeter).

Bron: https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaax1157

Dit onderzoek laat zien dat via wind en hoge luchtstromen plastic werkelijk overal terecht kan komen, zelfs op veel afgelegener plekken dan in de Pyreneen.

In Denver in de VS heeft de USGS een onderzoek gedaan naar plastics in de neerslag (artikel, nieuwsbericht, nieuwsbericht). In 90% van de monsters werden microplastics gevonden. Als de bron van deze microplastics wordt vooral gedacht aan plastics die afbreken tot microplastics en hun weg de lucht in vinden.

In de bodem

Wereldwijd wordt er veel plastic gebruikt in de landbouw, voor drainage, voor drip irrigatie en als mulching materiaal. Met de beschikbaarheid van grote tractoren kan alles onder de grond worden geploegd, waarmee het niet meer zichtbaar is. Dit betekent echter niet dat het verdwenen is, het plastic wordt misschien in kleinere stukjes gesneden, maar de micro en mesoplastics zitten nog steeds in de grond.

Bron: https://www.researchgate.net/publication/291140103_The_geological_cycle_of_plastics_and_their_use_as_a_stratigraphic_indicator_of_the_Anthropocene

Een artikel uit 2018 beschrijft een onderzoek naar de vervuiling van landbouwgrond rond Shanghai. Hieruit kwam naar voren dat er gemiddeld 78 en 62 microplastic deeltjes/kg bodem zitten in respectievelijk de ondiepe en diepere delen van de bodem. De deeltjes bovenin zijn ook groter dan onderin.
Hoewel in Nederland plastic sheet mulching niet heel veel wordt toegepast, komen ook hier plastics voor in de bodem. Een bron hiervan blijkt compost te zijn. Om het organisch stofgehalte in de bodem te verhogen voegen veel agrariers en mensen met een volkstuin compost toe. Het blijkt echter dat compost best veel microplastics kan bevatten. Want afbreekbare plastics blijken uiteindelijk toch net iets langer nodig te hebben om te composteren dan dat compost mag composteren. Gevolg: het afbreekbare plastic is nog niet afgebroken en wordt met de compost uitgestrooid.

Conclusie

Plastics zijn een menselijke uitvinding die sinds de jaren 50 van de 20e eeuw steeds grootschaliger worden toegepast. De grote plastics dingen zijn zichtbaar en kunnen worden opgeruimd en waar mogelijk gerecycled. De heel kleine plastics, de microplastics, zijn echter veel ongrijpbaarder. Onduidelijk is wanneer ze waar zijn, omdat je ze niet kunt zien. Ze komen echter overal vandaan, van de autobanden, van onze synthetische kleding, van onze huidcremes, van verven etc.
Onderzoeken laten echter zien dat ze ondertussen ook overal op onze planeet kunnen worden teruggevonden: in de lucht van onze steden, in de bodem, in de sneeuw, in rivieren, in de bergen, op de polen, tot zelfs het meest afgelegen stukje zee (nemo point) en de diepste trog van onze planeet. De mens heeft werkelijk invloed op onze planeet, en we leven inderdaad in het antropoceen: het tijdperk van de menselijke invloed.

Bronnen en verder lezen:

- https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaax1157
- https://bigthink.com/surprising-science/microplastics-rainwater
- https://decorrespondent.nl/9703/er-zit-plastic-in-de-lucht-in-je-poep-en-nu-ook-in-noordpoolsneeuw-hoe-erg-is-deze-grauwsluier-van-microplastics-over-de-aarde/
- https://www.geochemicalperspectivesletters.org/article1829
- https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/10/12/124006
- https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1177/0734242X18785730
- https://www.nature.com/articles/ncomms15611
- https://www.nature.com/articles/s41561-018-0080-1
- https://www.nature.com/articles/s41561-019-0335-5
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28918553
- https://www.nhnieuws.nl/zoek/compost%20plastic
- https://nos.nl/nieuwsuur/artikel/2303877-microplastics-lijken-gevaarlijker-dan-tot-nu-toe-gedacht.html
- https://www.nrc.nl/nieuws/2019/04/16/microplastic-in-de-ongerepte-bergen-a3957089
- https://orbmedia.org/stories/Invisibles_plastics/
- https://www.plasticsoupfoundation.org/
https://pubs.usgs.gov/of/2019/1048/ofr20191048.pdf
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749117344445
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0025326X16300066
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213305416300029
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749118317901
- https://www.theguardian.com/environment/2018/mar/12/microplastic-pollution-in-oceans-is-far-greater-than-thought-say-scientists
- https://www.theguardian.com/environment/shortcuts/2018/may/18/point-nemo-is-the-most-remote-oceanic-spot-yet-its-still-awash-with-plastic
- https://www.theguardian.com/environment/2018/dec/20/plastic-pollution-mariana-trench-deepest-point-ocean
- https://www.theguardian.com/environment/2019/aug/14/microplastics-found-at-profuse-levels-in-snow-from-arctic-to-alps-contamination
- https://www.theguardian.com/us-news/2019/aug/12/raining-plastic-colorado-usgs-microplastics
- https://theoceancleanup.com/sources/
- https://www.volkskrant.nl/wetenschap/onderzoekers-vinden-microplastics-in-de-sneeuw-op-de-noordpool-die-daar-door-de-lucht-zijn-gekomen~b2e58cb9/
- https://www.volkskrant.nl/columns-opinie/de-risico-s-van-microplastics-hoe-kleiner-hoe-gevaarlijker~b321c0f2/

Plastic 1b                 Plastic 3