Das Team unter der Leitung des Umweltwissenschaftlers Dr. Anderson Abel de Souza Machado und des Biologen Prof. Dr. Matthias C. Rillig wies bereits in einer früheren Studie auf die Gefahr der Mikroplastikverschmutzung hin. Die neue Forschungsarbeit belegt nun erstmals experimentell die biophysikalischen Auswirkungen von Plastikpartikeln im Boden. Dafür wurde Erde in der Versuchsanordnung mit vier verschiedenen Mikroplastiktypen in steigenden Konzentrationen kontaminiert. Diese Erdproben lagerten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fünf Wochen lang unter natürlichen Bedingungen in einem Versuchsgarten der Freien Universität. Anschließend untersuchten sie den Boden und die Aktivität seiner Mikroben. Das Experiment zeigte, dass Plastikpartikel, insbesondere Polyesterfasern, Einfluss auf grundlegende Struktureigenschaften des Erdreichs und seine Wechselwirkung mit Wasser ausübten. Die sogenannte Lagerungsdichte des Bodens – sie gibt als Kenngröße an, wie dicht Bodenteilchen beieinanderliegen – wie auch die Bildung von Aggregaten, also Erdklumpen, wurden durch das Mikroplastik im Boden beeinträchtigt. Kunststoffpartikel vergrößerten oder verkleinerten die Porenräume der Erde und bestimmten so, wie viel Wasser der Boden aufnehmen konnte. Die Mikroorganismen in den Bodenproben waren dadurch gezwungen, sich an die neuen Umweltbedingungen anzupassen. Ihre Aktivität zeigte Anzeichen funktioneller Veränderungen.

Die Autorinnen und Autoren heben in Ihrem Forschungsartikel hervor, dass die Studie die erste ihrer Art sei. Deshalb könne man noch nicht zweifelsfrei ableiten, ob diese Veränderungen langfristig negative Auswirkungen auf das Erdreich und seine Ökosysteme haben werden. „Es ist womöglich zu früh, den kompletten Wirkmechanismus zu erklären und die genauen Folgen vorherzusagen, aber Tatsache ist, dass Mikroben die durch Mikroplastik verursachten Umweltveränderungen wahrnehmen und darauf reagieren“, erläutert Matthias Rillig.

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Polyesterfasern im Boden. © Machado AAS

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Studienergebnisse im Überblick. © Machado AAS

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Polyester-Fasern verändern die Erdstruktur und beeinflussen die Verklumpung des Erdreichs. (Quelle: Machado AAS)

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Schaubild: Grafische Zusammenfassung der Studienergebnisse. Jede Kontamination mit unterschiedlichen Plastikarten beeinflusst den Boden und seine Funktionen grundlegend – auch als Lebensraum für Mikroorganismen. (Quelle: Machado AAS, Journal „Environmental Science & Technology“)

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