Meeresmüll in der Ostsee: Ergebnisse, Probleme, Perspektiven

Meeresumwelt‐Symposium, 27.‐28.05. 2015, Hamburg
Meeresmüll in der Ostsee: Ergebnisse, Probleme, Perspektiven
Gerald Schernewski, Dennis Gräwe, Kristina Klesse, Claudia Weder, Sylvie Wesnigk,
Rutger van Meer, Viktorija Sabaliauskaite sowie weitere Helfer
Unterstützt im Rahmen der Projekte: Meeresmüllmonitoring (UBA) und MikrOMIK (Leibnizgemeinschaft)
Definitionen
Micro‐litter: <5 mm
According to United Nations1 marine litter (marine debris) "is any persistent,
manufactured or processed solid material discarded, disposed of or abandoned in the marine and coastal environment".
Meso‐Litter: 5 – 25 mm 1 United Nations Environment Programme, Regional Seas Programme
(2005): Marine litter : An analytical overview
Macro‐litter: >25 mm http://marinedebris.noaa.gov/info/plastic.html
Hintergrund
Marine Strategy Framework Directive (MSFD): Descriptors for a good status of the marine environment
Descriptor 10: Properties and quantities of marine litter do not cause harm to the coastal and marine environment. 10.1. Characteristics of litter in the marine and coastal environment  Trends in the amount of litter washed ashore and/or deposited on coastlines, including analysis of its composition, spatial distribution and, where possible, source (10.1.1)  Trends in the amount of litter in the water column (including floating at the surface) and deposited on the sea‐ floor, including analysis of its composition, spatial distribution and, where possible, source (10.1.2)  Trends in the amount, distribution and, where possible, composition of micro‐
particles (in particular micro‐ plastics) (10.1.3) 10.2. Impacts of litter on marine life  Trends in the amount and composition of litter ingested by marine animals (e.g. stomach analysis) (10.2.1). Auswirkungen auf Meeresorganismen in der Ostsee
Seevögel‐Totfunde & Untersuchung von Nestern
Analyse von (40) Kormoran‐Nestern (Heuwiese, Rügen)
hinsichtlich vorhandener Kunststoffe und assoziierter Mortalitätsraten.
Totfunde werden erfasst, wurden bisher aber nicht beobachtet.
Durch Meeresmüll systematisch geschädigte Vogelarten, die als MSRL‐Indikatoren dienen können, wurden bisher für die Ostsee nicht gefunden.
Untersuchungen zu Fischen und Zooplankton laufen.
Makromüll‐Strandmonitoring
Die OSPAR – Strandmonitoring‐Methodik
 4 Durchführungen pro Jahr (Frühjahr, Sommer, Herbst, Winter)
 Zählung der sichtbaren Partikel auf einem 100m Strandabschnitt
Guideline for Monitoring Marine Litter on the Beaches in the
OSPAR Maritime Area (2010)
Makromüll‐Strandmonitoring
11 groups (107 litter items); 100‐
metre survey:
• Plastic/polystyrene (48 items)
• Metal (15 items)
• Paper and cardboard (8 items)
• Wood (8 items)
• Sanitary waste (6 items)
• Cloth (6 items)
• Rubber (5 items)
• Glass (3 items)
• Pottery/ceramics (3 items)
• Medical waste (3 items)
• Faeces (2 items)
Guideline for Monitoring Marine Litter on the Beaches in the
OSPAR Maritime Area (2010)
5 groups (21 types) for items larger than 50 cm; 1 km survey:
• Plastic/polystyrene (9 items)
• Metal (2 items)
• Wood (4 items)
• Rubber (3 items)
• Cloth (3 items)
Makromüll‐Nordsee/Atlantik
OSPAR Monitoring Marine Beach Litter (2007):
Mittlere Anzahl vom Meeresmüll‐Teilen an Stränden
500
(pro 100 m Strand)
Makromüll‐Nordsee/Atlantik
OSPAR Pilot Project on Monitoring Marine Beach Litter (2007)
Zusammensetzung des Meeresmülls an Stränden
Makromüll – nördliche Ostsee
Zusammensetzung des Meeresmülls an Stränden
Source: MARLIN, 2013
Makromüll ‐ Ostsee
Quelle: MARLIN, 2013
Anzahl vom Meeresmüll‐Teilen an verschiedenen
Strandtypen
Anzahl /100 m
300
Stadtnah
Alle Strände
100
Siedlungsnah
Entlegen
5/2012 11/2013 Makromüll ‐ Deutsche Osteeküste
Ab 2013 Ausweitung des Monitorings auf insgesamt 30 Strände,
koordiniert durch das LUNG (Dennis Gräwe) und unterstützt im Rahmen eines UBA‐Projektes zum Meeremüll.
Fehmarn (NABU)
Darss (IOW/EUCC)
Kägsdorf (IOW/EUCC)
Makromüll ‐ Deutsche Osteeküste
Kägsdorf (3 km westlich von Kühlungsborn)
250
63
200
Others
100
50
0
Plastic
8
21
42
26
15
35
6
19
15
03.07.14
28.08.14
15.09.14
145
22
28
33
15
14
37
16.10.14
21.11.14
12.12.14
250
Paper
400 m 200
Plastic
150
Others
100
50
0
03.07.14
28.08.14
15.09.14
16.10.14
21.11.14
12.12.14
250
500 m 200
150
Paper
Plastic
Others
100
50
0
03.07.14
28.08.14
15.09.14
16.10.14
21.11.14
12.12.14
Entfernung zum Strandzugang 49
150
Paper
300 m Makromüll ‐ Deutsche Osteeküste
Kägsdorf (mit Parallele) 250
Paper
200
66
Plastic
150
53
100
21
43
50
0
48
47
35
21
03.07.14
24
27
27
113
85
Others
28
96
35
12
43
16.10.14
12.12.14
Erste Eindrücke:
‐ Sehr hohe Variabilität zwischen den 5 Parallelen in Kägsdorf
‐ Kleinräumige Gradienten deuten sich an (Entfernung zu Zugängen)
Was sind die Usachen für die ‐ Monatliche Beprobung
liefert wesentlich höhere Zahlen, die Intervalle (verglichen mit der Nordsee) können aber kaum eingehalten werden = keinen Mehrwert
geringen Partikelzahlen?
‐ Probleme durch Baustoffe in Kägsdorf (Küstenrückgang)
Modellsimulationen zur Drift von Müll
Szenario: Emissionen durch Schiffsverkehr
Szenario: Lokale Emissionen in Badeorten
Januar 2009, U.Gräwe, IOW
Ergebnisse:
 Treibender Meeresmüll hat nur eine kurze Aufenthaltszeit in der Ostsee (Tage)
 Schiffsemissionen betreffen vor allem Skandinavien  Lokale Emissionsquellen und kleinräumiger Transport scheinen in der Ostsee zu dominieren.
 Badeorte scheinen die zentralen Emittenten für die meisten Meeresmüll‐Fraktionen an der südlichen Küste zu sein. Makromüll ‐ Fazit
 Es sind kaum geeignete abgelegene Strände an der Ostsee vorhanden, die nicht durch lokalen Tourismus und Standmüllsammlungen beeinflusst sind.  Die hohen kleinräumigen Variabilitäten erlauben keine Hochrechungen auf die deutsche Ostseeküste.  Die starke zeitliche Variabilität erlaubt nur bei hoher Aggregation Aussagen
zu zeitlichen Trends.
 Methodische Aspekte beeinflussen die Ergebnisse massiv (Durchführung vor
Ort, Personal, Berechnung von Volumen, Gewicht, Anzahl).
 Die aktuellen Makromüll‐Erfassungsansätze sind fragwürdig hinsichtlich Bewertung von Meeresumwelt‐Qualität.
Makromüll scheint in der Ostsee nur sehr begrenzt als MSRL‐Indikator geeignet zu sein....
ist Mikromüll (‐plastik) die Lösung?
Mikromüll /‐plastik in der Meeresumwelt
Konzentrationen in der Meeresumwelt
Oberfäche: Wassersäule: Strände: Sedimente (Wattenmeer)
0,022 ‐ 8654 m−3
0,014 – 12,51 m−3
185 ‐ 80000 m−3
18000 ‐125000 m−3
Aktuell fragwürde Daten aufgrund methodischer Probleme
Probenbehandlung
 Filtration
 Dichte Trennung (Micro‐ Plastic Sediment Separator)  Oxidation
 Visuelle Sortierung
A. Hentzsch/C. Laudan
Chemische Analyse
 Dichtetrennung mit nach‐
folgender CHN Analyse
 Pyrolyse‐GC/MS  FTIR Spektroskopie
 Raman Spektroskopie
Zusammenstellung von S. Oberbeckmann
Mikro‐ und Meso‐Müll an Stränden
Kann die große Mikro‐ Fraktion (2‐5 mm) und Mesomüll (5‐25 mm) an Stränden eine Alternative sein?
Methoden zur Erfassung von Mikro‐ (2‐5mm) und Meso‐ (5‐25mm) Müll an Stränden, erste Ergebnisse und kritische Evaluierung
1. Strand‐Stechrohrmethode
2. 9 m² Strand‐Monitoring
3. 10 m² Flutsaum‐Monitoring
1. Strand‐Stechrohr‐Methode
12 (24) Kerne (10cm Länge, 8 cm Durchmesser) pro Strand; Siebung mit 5 mm Maschenweite und Trocknung bei 60° über 3 Tage für FT‐IR Messung (Markus Schulz) Das Volumen der Stechzylinder beträgt 0,5 l. Bei Probenahme an 12 Standorten pro Strand ergibt sich ein Volumen von 6 l. Ziel: Überprüfung der Eignung für die Erfassung von Mikro‐ (2‐5mm) und Meso‐ (5‐
25mm) Müll
Fazit: Selbst an hoch‐belasteten Ständen werden mit der Methode selten Partikel (1‐5 mm) gefunden, weshalb sie als ungeeignet angesehen werden muss. 2. 9 m² Standmonitoring: Methodik







Erfassung von Mikro‐ (2‐5mm) und Meso‐ (5‐25mm) Müll
Probevolumen: 270 l Sand (9 m²* 3 cm)
Analyse der Partikel im Labor (Vergrößerungsglas)
Unterscheidung in 5 Kategorien (Plastik, Glas, Metall, Papier, Anderes)
Vollständige Methodenbeschreibung mit Felderfassungsblatt EXCEL‐Datenerfassungsblatt und Datenbank
Test an insgesamt ca. 25 Stränden in Deutschland und Litauen
2. 9 m² Standmonitoring: Methodik
Erfassung von Mikro‐ (2‐5mm) und Meso‐ (5‐25mm) Müll
1
2
3
4
2. 9 m² Strandmonitoring: Ergebnisse
Beispiel: Badestrand in Mönkebude (18 m breit) am Stettiner Haff 8/2014
Sampling lines
Numb. of
spot/square
1 (1st)
Tidal zone
2 (2nd)
3 (3rd)
4 (1st)
Middle section 5 (2nd)
6 (3rd)
7 (1st)
Upper beach
8 (2nd)
9 (3rd)
Summe: micro (2‐5 mm)
meso (5‐
25 mm)
macro
Total 3
1
27
1
10
2
21
4
1
4
14
6
7
1
31 (3,5/m²) 14 (1,5/m²)
Hochrechnung: > 6.000 Teile Mikro‐ und > 2.500 Teile Mesomüll pro 100 m Strand
Davon 70 % Plastik sowie ca. 1.800 Zigarettenkippen
2. 9 m² Strandmonitoring: Ergebnisse
Beispiel: Warnemünde Strand 150 m breit, 7/2014
Sampling Numb. of
lines
spot/square
Tidal zone
Middle sectio
Upper beach
Summe: 1 (1st)
2 (2nd)
3 (3rd)
4 (1st)
5 (2nd)
6 (3rd)
7 (1st)
8 (2nd)
9 (3rd)
micro (2‐5 mm)
meso (5‐
25 mm)
>2,5 cm
2
1
3
2
2
10
5
2
1
2
1
1
1
1
2
Total unit
8
20
9
1
4 (0.4/m²) 26 (3/m²)
Hochrechnung: >6.000 Teile Mikro‐ & >40.000 Teile Mesomüll pro 100 m Strand, davon 30 % Plastik sowie >8.000 Zigarettenkippen
2. 9 m² Strandmonitoring: Ergebnisse
Mikromüll (2‐5 mm) in Warnemünde und Umgebung
Anzahl der Partikel pro m²
Graal‐Müritz
0.2
0.3
3 mm
0.1
0.1
0.6
Börgerende
0.7
0.1
Warnemünde
0.9
Hohe Düne
0.4
2. 9 m² Strandmonitoring: Evaluierung
+
+
+
+
+
+
+_
_
_
_
Kostengünstige & schnelle Methode (90 min. bei 2 Personen)
Geringe Einarbeitungszeit & mit Freiwilligen möglich
Reproduzierbare Ergebnisse & geringe Fehleranfälligkeit
Robust gegenüber Störungen (Strandreinigung, Sturm, Hochwasser etc)
An allen Stränden mit feinem Sand (belasted & unbelasted) anwendbar
Erfassung langfristiger Akkkumulation dadurch genügen mehrjährige Probenahmen
Räumliche Belastungsgradienten werden abgebildet Schwierige Quellenzuordnung und kaum ein Indikator für Meeresbelastung
Hohe räumliche und zeitliche Varibilität, verlässliche
Hochrechungen nur an belasteten Stränden möglich
Schwierige Identifikation und Zuordnung von Kleinstpartikeln
Erfasst nur eine begrenzte Größenfraktion Fazit: Aktuell verlässlichste Monitoringmethode
für Müll am Strand
3. 10 m² Flutsaummonitoring:
Methodik
5
Erfassung von Mikro‐ (2‐5mm) und Meso‐ (5‐
25mm) Müll
1
3
2
4
6
3. 10 m² Flutsaummonitoring: Ergebnisse
Beispiel: Warnemünde, 02/2015 nach Hochwasser
Spalte1
microlitter
mesolitter
macrolitter
Total
cigarettes
plastic
0
150
134
paper
13
55
53
405
metal
0
15
21
36
glass
0
3
4
7
others
0
2
0
2
Total
0
2
2
4
Hochrechnung: ca. 130 Teile Mikro‐ und 2200 Teile Mesomüll pro 100 m Flutsaum
13
227
214
454
3. 10 m² Flutsaummonitoring: Ergebnisse
Beispiel: Rostock, IGA‐Park Strand, nach Hochwasser
Hochrechnung: ca. 200.000 Teile Mikromüll (2‐5 mm) pro 100 m Flutsaum
3. 10 m² Flutsaummonitoring: Evaluierung
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
Kostengünstige & schnelle Methode (60 min. bei 2 Personen)
Geringe Einarbeitungszeit & mit Freiwilligen möglich
Reproduzierbare Ergebnisse & geringe
Fehleranfälligkeit
Robust gegenüber Störungen (Strandreinigung)
An allen Sandstränden (belasted & unbelasted) anwendbar
Erfassung aktueller Belastung
Eindeutige Quellenzuordnung und Indikator für Meeresbelastung
Hohe räumliche und zeitliche Varibilität
dadurch keine Hochrechungen möglich
Stark von Tiede, Wind und kleinräumiger
Exposition abhängig
Häufig geringe Anzahl von Partikeln
Fazit: Sinnvolle Ergänzungsmethode bei Ereignissen (Stürme, Emissionen)
Herausforderungen
Makromüll – Methodenverbesserung und Überprüfung der Monitoringstandorte.
Weiterentwicklung von Methoden zur Quellenanalyse.
Modellbasierte Analyse zu Beziehungen zwischen Quellen und Senken, um Vermeidungsstrategien zu entwickeln.
Entwicklung von ergänzenden/alternativen Methoden zum Strandmonitoring. Analyse der quantitativen Beziehungen zwischen Makro‐, Meso‐, große und kleine Mikromüllfraktionen.
Weiterentwicklung und Standardisierung von Mikrolitter‐
Methoden.
Meeresumwelt‐Symposium, 27.‐28.05. 2015, Hamburg
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Unterstützt im Rahmen der Projekte: Meeresmüllmonitoring (UBA) und MikrOMIK (Leibnizgemeinschaft)

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