Die Verschmutzung der Meere
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WOR 7 Lebensgarant Ozean – nachhaltig nutzen, wirksam schützen | 2021

Ein Problem gigantischen Ausmaßes

Ein Problem gigantischen Ausmaßes - Abb. 5.3 nach Hund et al., 2020

Ein Problem gigantischen Ausmaßes

> Nach Schätzungen der Vereinten Nationen entsorgt der Mensch pro Jahr rund 400 Millionen Tonnen Schadstoffe im Meer. Spuren dieser steten Dauerbelastung sind mittlerweile in allen Regionen des Weltozeans zu finden – auf entlegenen Inseln und in den Polarregionen ebenso wie in den tiefsten Meeresgräben. Besonderen Schaden richten jene Stoffe an, die sich in der Nahrungskette anreichern – und auf diese Weise sowohl für die Meeresbewohner als auch für den Menschen zur echten Gefahr werden.

Verschmutzt bis in den letzten Winkel

Wie Wasser und Kohlenstoff wandern die meisten natürlichen Stoffe der Erde in riesigen Kreisläufen über unseren Planeten. Mal werden sie von fließendem Wasser verfrachtet, mal vom Wind. Ein anderes Mal nehmen Lebewesen sie auf und transportieren sie von einem Ort zum anderen. Oder aber geologische Prozesse sorgen dafür, dass bereits abgelagertes Material nach Jahrtausenden wieder zurück an die Oberfläche befördert wird. Die Tatsache, dass Materialien von Land in das Meer eingetragen werden, gehört demzufolge zum natürlichen Lauf der Dinge. Seit der Mensch jedoch die Erde bevölkert, Städte errichtet, weltumspannende Industrien aufbaut, intensiven Bergbau und Landwirtschaft betreibt und schätzungsweise 40 000 bis 60 000 verschiedene Chemikalien weltweit einsetzt, hat der Eintrag von Stoffen und Materialien in die Weltmeere massiv zugenommen.
6.1 > Wachstumsmarkt: Weltweit werden immer mehr Chemikalien verkauft. Nach Angaben der Vereinten Nationen werden die Umsätze des Sektors bis zum Jahr 2030 auf 6,6 Billionen US-Dollar anwachsen. Rund 70 Prozent aller Geschäfte mit Chemikalien werden dann in Asien getätigt.
Abb. 6.1 nach UNEP, 2019
Als Schadstoffe oder auch umweltgefährdende Stoffe werden dabei all jene Stoffe und Gemische bezeichnet, die selbst oder aber deren Umwandlungsprodukte geeignet sind, die Beschaffenheit von Wasser, Boden, Luft, Klima, Tieren, Pflanzen oder Mikroorganismen derart zu verändern, dass dadurch sofort oder später Gefahren für die Umwelt herbeigeführt werden. Diese Kriterien erfüllen mittlerweile viele in der Umwelt befindliche Stoffe: Experten des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (United Nations Environment Programme, UNEP) kommen in ihrem aktuellen globalen Umweltbericht (GEO-6) zu dem Schluss, dass Menschen nie zuvor in einer derart mit Schadstoffen belasteten Umwelt gelebt haben wie heute.
Die Verantwortung dafür trägt einzig und allein der Mensch: Noch immer gelangen pro Jahr bis zu 400 Mil­lionen Tonnen Schadstoffe in Seen, Flüsse und Meere – darunter Abertausende Chemikalien, Nährstoffe, Plastik, giftige Schwermetalle, Arzneimittel, Kosmetikprodukte, Krankheitserreger und vieles andere, was dem Menschen nutzt, frei in der Umwelt aber Schaden anrichten kann. Rund 80 Prozent dieser Schadstoffe stammen aus Quellen an Land; die restlichen Einträge erfolgen durch Fischerei, Seeschifffahrt, Bohrplattformen und Aquakultur, wobei die Entsorgung schädlicher Abfälle und anderer Stoffe im Meer bis auf wenige Ausnahmen durch die Londoner Konvention aus dem Jahr 1972 und durch ihre Ergänzung, das Londoner Protokoll aus dem Jahr 1996, verboten ist.
Der Weltbiodiversitätsrat IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services) listet die Verschmutzung mittlerweile als viert­stärksten Motor des Artensterbens in den Meeren. Noch zerstörerischer wirken allein der Klimawandel, direkte Ausbeutungsformen wie die Überfischung und die grundsätzlich veränderte Meeresnutzung. Darunter fallen zum Beispiel die Zerstörung der natürlichen Küstensysteme und Flussdeltas, der Ausbau der marinen Aquakultur sowie die ruinöse Grundnetzfischerei.
UNEP-Fachleute sprechen angesichts der hohen Schadstoffkonzentrationen an Land und in den Meeren von einer globalen Verschmutzungskrise, durch welche sich die Menschheit der eigenen Lebensgrundlage beraube. Schließlich könne nur eine gesunde Natur der wachsenden Zahl an Menschen ausreichend Nahrung, Trinkwasser und andere überlebenswichtige Services bieten. Weltweit sterben ­heute schon dreimal mehr Menschen an den Folgen von Umweltverschmutzung als an den gefährlichen Krankheiten AIDS, Malaria und Tuberkulose zusammen.

Zusatzinfo Die Londoner Konvention und ihr Protokoll Zusatzinfo öffnen

Der stete Eintrag von Umweltschadstoffen in die Ozeane ist auf die zunehmende Produktion und Verwendung dieser Stoffe an Land zurückzuführen. Rund um den Globus werden mit jedem Jahr mehr Düngemittel hergestellt und mehr Pflanzenschutzmittel (Pestizide) verwendet, um die Ernten zu steigern und die Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung mit Nahrungsmitteln, Pflanzenfasern, Tierfutter und Biokraftstoffen zu gewährleisten. Im Zeitraum von 2002 bis 2018 beispielsweise stieg die Menge der pro Hektar Ackerland verwendeten Pflanzenschutzmittel um 30 Prozent. Zeitgleich setzten die Landwirte weltweit zwischen 13 und 56 Prozent mehr Kunstdünger ein, um den Boden ihrer Äcker mit Stickstoff, Phosphor und Kalium anzureichern.
Haushaltsprodukte, Möbel und Elektrotechnik bestehen mittlerweile immer häufiger aus Plastik und enthalten eine Vielzahl umweltschädlicher Chemikalien. Je wohl­habender die Menschen sind, desto größer werden ihre Bedürfnisse und desto mehr konsumieren sie. Unsere auf Verbrauch angelegte Lebensweise aber lässt die Müllberge wachsen, während gleichzeitig vor allem die Menschen in den Industrienationen stetig mehr Medikamente einnehmen, um Volkskrankheiten wie Diabetes oder Kopf- und Rückenschmerzen zu behandeln. Und je mehr besorgniserregende Chemikalien gehandelt werden, desto höher ist die Unfallgefahr bei Transporten, die oftmals eine akute Belastung der Umwelt nach sich ziehen – sowohl an Land als auch im Meer.
Die Vielzahl an Verwendungszwecken der bekannten Schadstoffe zeigt: Nur ein bestimmter Anteil der heute als Umweltschadstoff bekannten Chemikalien war von Anfang an als Gift entwickelt worden, so zum Beispiel Pestizide. Viele sollten völlig andere Zwecke erfüllen und in erster Linie dem Wohl des Menschen dienen. Ihre schädliche Wirkung fiel erst auf, als diese Stoffe in zunehmendem Maß in die Flüsse, Seen und Meere gelangten, und Forschende den Zusammenhang mit Erkrankungen aquatischer Organismen erkannten.

Besorg­nis­erre­gende Chemikalien
Chemikalien weisen sehr unterschiedliche, sowohl die Physik als auch die Chemie betreffende (physikochemische) Eigenschaften auf und können verschiedene Auswirkungen auf Organismen haben. Besonders umweltgefährdend sind solche Stoffe, die in der Natur nicht abgebaut werden können (Langlebigkeit, Persistenz), sich in Organismen anreichern (Bioakkumulation) und giftig (Toxizität) wirken. Auch Stoffe mit hormonähnlicher Wirkung, sogenannte endokrine Disruptoren, fallen aufgrund ihrer problematischen Eigenschaften in die Kategorie „besorgniserregend“ und gelten somit als besonders

Prognosen zufolge wird der Verbrauch all dieser Chemikalien weiter steigen, obwohl bei vielen völlig unbekannt ist, ob und welche Schäden sie in der Umwelt anrichten können. Erschwerend kommt hinzu, dass über Verbote besonders schädlicher Stoffe immer erst dann nachgedacht wird, wenn sich erste drastische Umweltauswirkungen zeigen. Welche Mengen dieser Stoffe aber bis dahin bereits in die Seen, Flüsse und Meere gelangt sind und welche langfristigen Folgen diese nach sich ziehen werden, kann zu diesem Zeitpunkt meist niemand sagen. Fakt ist jedoch, dass die Schadstoffe vom Wind oder den Meeresströmungen in wirklich jeden Winkel des Welt­ozeans transportiert werden und somit auch die entlegensten oder unzugänglichsten Regionen erreichen.
Als Wissenschaftler vor einigen Jahren Tiefseeflohkrebse aus dem Marianengraben (tiefste Meeresrinne der Welt) auf Umweltschadstoffe hin untersuchten, stellten sie fest, dass die Tiere 50-mal stärker mit sogenannten persistenten organischen Schadstoffen (englisch: persis­tent organic pollutants, POPs) belastet waren als Krabben, welche die Forscher zum Vergleich im Mündungsgebiet eines der schmutzigsten Flüsse Chinas gefangen hatten. Ebenso hohe Vergiftungsraten wie bei den Flohkrebsen aus dem Marianengraben fanden sie nur bei Tieren aus der japanischen Suruga-Bucht – einer hoch industriali­sierten Küstenregion, in welcher früher im großen Stil Chemikalien mit chlororganischen Verbindungen (Chlorkohlenwasserstoffe) verwendet wurden. Mittlerweile sind zahlreiche dieser vor allem als Pflanzenschutz- oder Flammschutzmittel eingesetzten Chemikalien verboten.

Schadstoffanreicherung in der Nahrungskette

Eine eindeutige Erklärung für die hohe Schadstoffbelas­tung der Tiefseeflohkrebse aus dem Marianengraben konnten die Wissenschaftler nicht liefern. Denkbar wäre aber eine sogenannte Bioakkumulation der Umweltgifte. Gemeint ist die Aufnahme eines Stoffes aus der Umwelt sowie seine anschließende Anreicherung in einem Organismus. Meereslebewesen nehmen die Chemikalien dabei nicht nur mit der Nahrung auf. Oft gelangen die Stoffe auch über die Haut oder über die Kiemen in den Organismus und lagern sich vor allem im Fettgewebe an. Diese Anreicherung wird möglich, weil sich die meisten der besorgniserregenden Stoffe zwar nicht im Wasser lösen, dafür aber gut in Fetten und Ölen. Fette wiederum sind wichtige Bausteine pflanzlicher und tierischer Zellen. Außerdem bilden Meeresbewohner Fettgewebe als Energiereserven für nahrungsarme Zeiten. Durch die Bioakkumulation von Schadstoffen aber werden Fettspeicher wie zum Beispiel der sogenannte Blubber von Walen und Robben zu wahren Giftspeichern.
Die Stärke der Bioakkumulation wird meist durch das Anreicherungsverhältnis der Chemikalie im Organismus im Vergleich zur Konzentration dieses Stoffes in der Umwelt angegeben. Nach Auskunft des deutschen Umweltbundesamtes wurden für einige stark akkumulierende Chemikalien Anreicherungsfaktoren bis zu 100 000 beobachtet. Das heißt, Tiere nehmen diese Chemikalien aus der Umwelt auf und können sie in ihrem Körper auf das bis zu 100 000-Fache der Umweltkonzentration anreichern.
Die Folgen sind mannigfaltig und von Art zu Art unterschiedlich. Die vielen Umweltgifte im Meer können:
  • Krankheiten wie Krebs auslösen,
  • zu Missbildungen führen,
  • hormonelle Veränderungen hervorrufen (beispielsweise weibliche Fische bilden männliche Geschlechtsteile aus) und damit die Fortpflanzung vieler Tierarten beeinflussen,
  • die Erbanlagen eines Tieres beschädigen oder genetische Mutationen hervorrufen,
  • Verhaltensänderungen verursachen,
  • häufig zum Tod des kontaminierten Meeresbewohners führen.
Besonders stark betroffen sind oftmals die Raubtiere an der Spitze der marinen Nahrungsnetze. Dazu zählen Haie, Zahnwale, Robben, Seevögel und auch wir Menschen, wenn wir mit Umweltschadstoffen stark belastete Fische oder Meeresfrüchte verspeisen. Diese hohe Gefährdung der Räuber ist darauf zurückzuführen, dass Umweltgifte in der Nahrungskette weitergegeben werden. Der stark mit Schadstoffen belastete Flohkrebs wird von einem kleinen Fisch gefressen; dieser wiederum endet im Magen eines Raubfisches und dieser wird am Ende von einem Schwertwal verspeist. Je öfter sich diese als Biomagnifikation bezeichnete Abfolge wiederholt, desto mehr Umweltgifte reichern sich bei diesem Beispiel im Körper des Schwertwales an und schädigen ihn.
6.2 > Der Tiefsee-Flohkrebs Eurythenes plasticus trägt das Wort „Plastik“ im Namen. Der Grund: Als Biologen die Art zum ersten Mal im Marianengraben fingen, fanden sie im Darm eines Krebses Fasern aus Poly­ethylenterephthalat (PET), ein Kunststoff, der zum Beispiel in Einwegtrinkflaschen und Sportkleidung enthalten ist.
Abb. 6.2 © BBDO/WWF
Rekordverdächtige Vergiftungsraten stellten europäische Wissenschaftler vor einigen Jahren fest, als sie Gewebeproben und Berichte zur Todesursache von mehr als 1000 Streifendelfinen (Stenella coeruleoalba), Großen Tümmlern (Tursiops truncatus) und Schwertwalen (Orcinus orca) untersuchten. Dabei gingen sie der Frage nach, wie stark die zum Großteil tot angeschwemmten Tiere (Kadaverfunde im Zeitraum von 1990 bis 2012) mit Umweltgiften wie Chlorkohlenwasserstoffe belastet waren. Zu dieser Stoffgruppe zählen unter anderem einige Pflanzenschutzmittel (zum Beispiel Lindan, DDT) und polychlorierte Biphenyle (Industriechemikalien). Die protokollierten Vergiftungsraten übertrafen alle bis dato gemessenen Höchstwerte für Meeressäuger, obwohl die Produktion und Verwendung der besagten Giftstoffe in den USA bereits im Jahr 1979 verboten worden war, in Großbritannien im Jahr 1981 und in den Mittelmeer­an­rainerstaaten im Jahr 1987.
Nach Aussage der Wissenschaftler ist die enorme Giftbelastung der Tiere ein Hauptgrund gewesen, warum viele von ihnen krank und von Parasiten befallen waren. Am stärksten vergiftet waren Delfine und Schwertwale aus dem Mittelmeer. Dieses Binnenmeer sei ein Vergiftungs-Hotspot und so stark mit Chlorkohlenwasserstoffen – hauptsächlich aus der Gruppe der polychlorierten Biphenyle (PCB) –, aber auch mit anderen Umweltgiften belas­tet, dass die Delfin- und Schwertwalbestände seit 50 Jahren zurückgehen, vor allem, weil die Wale aufgrund des Giftes unfruchtbar wurden und kaum noch Nachwuchs auf die Welt bringen.
Die sechs Weibchen der einzigen, zum Studienzeitpunkt noch existierenden Schwerwalfamilie im Mittelmeer beispielsweise hatten im Zeitraum von 1999 bis 2011 nur fünf Kälber geboren, die älter als ein Jahr wurden. Noch weniger Nachwuchs zeugte bis zur Veröffent­lichung der Studie im Jahr 2015 nur eine Gruppe von Schwertwalen, die regelmäßig vor der Nordwestküste Schottlands und im Westen Irlands gesichtet wurde. In den 19 Jahren, die Wissenschaftler diese Wale bis dahin beobachtet hatten, führten die Tiere nicht ein Junges mit sich, obwohl sowohl Schwertwalweibchen als auch -männchen der Gruppe angehörten

Abb. 6.3 Eduardo Leal

6.3 > Obwohl im vom Regenwald bewachsenen Norden Kolumbiens kaum Menschen leben, spült das Meer dort mit jedem Wellenschlag Abertausende Bruchstücke von Plastik an Land und verschmutzt den abgelegenen Küstenstreifen.

Schadstoffe im Meer

Meeresverschmutzung beginnt in acht von zehn Fällen an Land und kann nur gelegentlich auf eine Einzelquelle zurückgeführt werden (englisch: point source pollution). Zu solchen Einzelquellen gehören Chemie- oder Bergwerke, die Abfälle oder Abwässer in Flüsse oder direkt in das Meer einleiten; aber auch Schiffe, die sich vor einer Hafeneinfahrt ihres Abfalles entledigen. Als Einzelquellen gelten außerdem Klärwasseranlagen, die alle Abwässer einer Region sammeln, diese bis zu einem gewissen Grad klären und anschließend in einen Fluss oder direkt in das Meer einleiten. Hinzu kommen viele Gemeinden, die ihr Abwasser noch immer ungeklärt entsorgen, getreu dem alten Motto: Willst du Schmutz und Abfall loswerden, verteile sie im Meer.
Viel häufiger aber stammen die Umweltgifte im Meer aus diffusen Quellen. Das heißt, die Verursacher sind viele und in der Regel nicht eindeutig zu identifizieren. Hinzu kommt, dass Schadstoffe nicht nur durch direkte Einleitung ins Meer gelangen, sondern auch über die Luft oder durch Regenwasser eingetragen werden können.
An der US-Westküste haben Wissenschaftler erst vor Kurzem herausgefunden, dass eine Chemikalie, welche Autoreifen vor der Zersetzung durch Ozon schützt, dafür verantwortlich ist, dass nach starken Regenfällen bis zu 90 Prozent der in den Flussläufen schwimmenden Silberlachse (Oncorhynchus kisutch) sterben. Die Chemikalie ist im Reifenabrieb enthalten, der entsteht, wenn Autos über Asphalt fahren. Kommt sie dann mit Ozon in Kontakt, verändert sich ihre chemische Struktur derart, dass ein Gift entsteht. Wird der Reifenabrieb dann beim nächsten Regen von der Straße in die Flüsse gewaschen, entweicht das Gift aus dem Reifengummi und wirkt tödlich auf die Silberlachse.
6.4 > 80 Prozent der Schadstoffe im Meer stammen aus Quellen an Land. Experten unterscheiden zwischen Einzelquellen und diffusen Quellen. In die erste Kategorie fallen Fabriken oder Abwasserkläranlagen, die ihre Abwässer direkt in das Meer einleiten; in die zweite all jene Verursacher, welche Schadstoffe über Umwege in den Ozean eintragen.
Abb. 6.4 nach UNEP, 2019
Einmal ins Meer gelangt, verhalten sich die Umweltschadstoffe sehr unterschiedlich. Wasserunlösliche Stoffe wie zum Beispiel polychlorierte Biphenyle haften sich schnell an winzigen Tier- und Pflanzenresten an und sinken mit diesen zum Meeresboden – vorausgesetzt, die Partikel werden auf ihrem Weg in die Tiefe nicht von Mikroben zersetzt oder von Tieren gefressen. Andere Stoffe wie die hochgiftigen organischen Zinnverbindungen (unter anderem Tributylzinn, TBT), die lange in Schiffsanstrichen eingesetzt wurden, verdampfen leicht und können deshalb bei der Verdunstung von Wasser an der Meeresoberfläche in die Luft übergehen. Der Wind trägt sie dann davon – so lange, bis die Stoffe mit dem Wasserdampf kondensieren und anderswo niederregnen. Dabei werden die Stoffe jedoch nur umverteilt und nicht abgebaut.
Dieser Umstand und die Tatsache, dass Meeresströmungen Schadstoffe um den gesamten Globus verteilen können, macht den Eintrag von Schadstoffen in das Meer immer zu einem grenzübergreifenden und damit zu einem internationalen Problem. Lösungen erfordern daher eine internationale Zusammenarbeit sowie gemeinsame, ­koordinierte Maßnahmen.
Die relevantesten im Fokus der Umweltwissenschaften stehenden Schadstoffgruppen im Meer sind unter anderem folgende:
  • polychlorierte Biphenyle (PCB), Pestizide und andere Substanzgruppen, die unter dem Sammelbegriff persis­tente organische Schadstoffe (POPs) zusammengefasst werden,
  • Pharmazeutika (Arzneimittel) sowie Hormone und hormonähnliche Substanzen,
  • Schwermetalle,
  • polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe,
  • per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen,
  • radioaktive Substanzen,
  • Plastikmüll.
  • Kapitel
6.5 > Im Meeresgebiet zwischen der US-Metropole Los Angeles und der Insel Santa Catalina wurden im Zeitraum von 1930 bis 1972 im großen Stil Industrieabfälle in bis zu 900 Meter Tiefe versenkt, darunter Abertausende Fässer, gefüllt mit dem Insektengift DDT (Dichlordiphenyltrichlorethan). Sie sind der Grund dafür, dass sowohl der Meeresboden als auch alle höheren Lebewesen in dieser Region gefährlich hohe DDT-Konzentrationen aufweisen.
Abb. 6.5 David Valentine/ROV Jason

Persistente organische Schadstoffe

Unter dem Sammelbegriff „persistente organische Schadstoffe“ (englisch: persistent organic pollutants, POPs) wird eine große Gruppe organischer Chemikalien zusammengefasst, die Halogene wie Fluor, Chlor, Brom, Iod oder Astat enthalten können. Sie alle sind aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung in der Natur schwer abbaubar und somit sehr langlebig. POPs werden über weite Strecken transportiert, reichern sich an organischen Schwebstoffen im Wasser sowie im Fettgewebe von Organismen an und wirken auf Menschen und Tiere giftig. Selbst sehr geringe Mengen dieser Schadstoffe können Krebs auslösen. Sie schädigen das zentrale Nervensystem von Lebewesen, schwächen deren Immunsystem und führen zu Problemen bei der Fortpflanzung. Kinder, die früher mit POPs in Berührung gekommen sind, entwickelten sich deutlich schlechter als unbelastete Altersgenossen.
Fachleute unterscheiden zwei Arten persistenter organischer Schadstoffe. Die erste umfasst die synthetisch hergestellten POPs, welche früher für ganz unterschiedliche Zwecke eingesetzt wurden und auch heute noch vielfach Verwendung finden. Die giftigen Chemikalien wurden als Pflanzenschutzmittel versprüht, dienten als Brandverzögerer, Kühl- und Lösungsmittel und wurden bei der Herstellung von Lacken, Farben, Klebstoffen, Dichtungen, Kunststoffen und Dämmmaterialien (zum Beispiel Dämmstoffe aus Polystyrol) verwendet. In die zweite Kategorie gehören POPs, die auf unbeabsichtigte Art und Weise entstehen – etwa als Nebenprodukt verschiedener Verbrennungsprozesse.
Obwohl die verheerende Wirkung dieser Schadstoffgruppe bereits in den 1960er-Jahren bekannt wurde und die Herstellung einiger POPs schon in den 1980er-Jahren auf nationaler Ebene verboten wurde, begannen erst im Jahr 1997 Verhandlungen zu einem internationalen Abkommen, welches die Produktion und Verwendung dieser Schadstoffe eingrenzen sollte. Verabschiedet wurde das sogenannte Stockholmer Übereinkommen (englisch: Stockholm Convention) im Mai 2001; in Kraft trat es am 17. Mai 2004. Bis heute sind 184 Staaten dem Abkommen beigetreten.

Chlor­kohlen­wasser­stoffe
Die Massen­produktion von Chlorkohlen­wasser­stoffen (CKW) begann im Jahr 1929 und erreichte ihren Höhepunkt in den 1960er- bis 1970erJahren. Rund 97 Prozent der hergestellten CKW wurden auf der Nordhalbkugel eingesetzt, weshalb die Meere der Nordhemisphäre besonders stark mit diesen langlebigen Umweltgiften belastet sind. Ende der 1990er-Jahre schätzte man, dass sechs bis sieben Prozent der Gesamtproduktion zu diesem Zeitpunkt bereits am Meeresboden eingelagert waren.

Sein Vertragstext listet drei Schadstoffgruppen auf:
  • persistente organische Schadstoffe, die konsequent eliminiert werden sollen;
  • persistente organische Schadstoffe, deren Produktion und Verwendung begrenzt werden sollen;
  • persistente organische Schadstoffe, deren unbeabsichtigte Entstehung als Nebenprodukt verhindert werden soll.
Abfälle, die POPs enthalten oder damit kontaminiert sind, müssen dem Abkommen zufolge so entsorgt werden, dass die darin enthaltenen POPs zerstört oder unumkehrbar umgewandelt werden, sodass sie ihre schädlichen Eigenschaften verlieren.
Als das Abkommen im Jahr 2001 verabschiedet wurde, standen lediglich zwölf POPs, das sogenannte Dreckige Dutzend (Dirty Dozen) auf diesen Listen – darunter:
  • Pestizide (Pflanzenschutzmittel und Insektizide) wie Aldrin, Chlordan, DDT, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Mirex und Toxaphen;
  • Industriechemikalien wie Hexachlorbenzol und polychlorierte Biphenyle (PCBs) und
  • Nebenprodukte wie Dioxine und Furane.
Mit dem Abkommen wurde außerdem eine Experten­gruppe ins Leben gerufen, die sich jährlich trifft und Forschungsergebnisse über die Wirkungsweisen bislang ungelisteter POPs zusammenträgt und diese diskutiert. Werden diese Chemikalien als besorgniserregend – das heißt besonders gefährlich – eingestuft, gibt das Gremium Risikogutachten in Auftrag und schlägt den Mitgliedstaaten des Stockholmer Übereinkommens anschließend deren Listung vor, verbunden mit den jeweiligen Empfehlungen zur Abschaffung oder aber zu einer Begrenzung ihrer Produktion.
Seit Inkrafttreten des Stockholmer Übereinkommens sind Verbote für 19 weitere Schadstoffgruppen ausgesprochen worden. Die Arbeitsgrundlage der Expertengruppe hat sich in den zurückliegenden zwei Jahrzehnten jedoch deutlich verändert. Diskutierte das Gremium in den ersten Jahren seines Bestehens vor allem Pflanzenschutzmittel, deren Herstellung bereits von vielen Nationalstaaten verboten worden war, setzt es sich inzwischen vor allem mit neueren komplexen Industriechemikalien auseinander. Diese werden häufig noch in großen Mengen eingesetzt und besitzen demzufolge eine unmittelbare wirtschaftliche Bedeutung für viele Länder. Erschwerend kommt hinzu, dass diese Stoffe erst seit so kurzer Zeit im Einsatz sind, dass kaum ausreichend Daten und Erkenntnisse über mögliche Verteilungswege und Umweltauswirkungen zusammentragen werden können. Das genaue Schadens­potenzial wiederum wird in der Regel erst erkennbar, wenn es zu spät ist und bereits viel zu viele der Chemikalien in das Meer gelangt sind.
Trotzdem zeigen internationale Verbote den erwünschten Effekt: Die Konzentration jener POPs, die durch das Stockholmer Übereinkommen sowie durch natio­nale und supranationale Vereinbarungen verboten wurden, nimmt in den Meeren langsam ab.

Pharmazeutika (Arzneimittel)

Als Pharmazeutika oder Arzneimittel werden Chemika­lien bezeichnet, die gezielt vom Menschen entwickelt worden sind, um zum Beispiel auf Zellen einzuwirken, den Hormonspiegel eines Organismus zu beeinflussen oder zu steuern, wie ein Lebewesen Nährstoffe aufnimmt und verarbeitet. Unter Umständen regulieren Pharmazeutika sogar die Kommunikation zwischen Zellen. Um ihre volle Wirkung als Medikament zu entfalten, müssen vor allem oral eingenommene Arzneimittel den Darm erreichen, wo sie in den Blutkreislauf aufgenommen werden. Zuvor aber gilt es, die saure und damit zerstörerische Umgebung des Magens heil zu überstehen. Aus diesem Grund werden die meisten Wirkstoffe so aufgebaut, dass sie sehr widerstandsfähig sind und nur sehr langsam oder aber gar nicht zerfallen.
Gelangen diese widerstandsfähigen Wirkstoffe in die Umwelt, bezeichnet man sie als persistente pharmazeutische Schadstoffe (englisch: environmentally persistent pharmaceutical pollutants, EPPPs), von denen eine zunehmende Gefahr ausgeht. Die antibakterielle Wirkung von Antibiotika beispielsweise kann nämlich dazu führen, dass Bakterien und Keime Resistenzen gegenüber diesen Wirkstoffen entwickeln. Das heißt, bakterielle Krankheiten lassen sich dann nicht mehr mit diesen Antibiotika behandeln. Nach Angaben der Vereinten Nationen nimmt die Zahl wirkstoffresistenter Keime zu und stellt mittlerweile eine der größten Gesundheitsgefahren für uns Menschen dar.
6.6 > Bekannte Schmerzmittel wie Diclofenac, Ibuprofen und Paracetamol gehören zu jenen Arzneimitteln, die über Ausscheidungen des Menschen erst in das Abwasser, dann in die Flüsse und anschließend etwa in die Ostsee gelangen.
Abb. 6.6 nach UNESCO und HELCOM, 2017
Arzneimittel gelangen auf ganz unterschiedliche Weise in die Meere. Sie werden auf direktem Wege eingetragen, wenn Pharmaunternehmen, Krankenhäuser und die Gastronomie ihre Industrieabfälle oder mit Wirkstoffen und Desinfektionsmitteln belastete Abwässer ungeklärt in Flüsse und Meere einleiten. Überdies wird in marinen Aquakulturanlagen arzneimittelhaltiges Futter in den Käfigen verteilt. Pharmazeutika entweichen aber auch, wenn Menschen oder Tiere Medikamente zur Behandlung von Beschwerden oder Krankheiten einnehmen – und deren aktive Wirkstoffe über den Urin oder Kot wieder ausgeschieden werden. Im Falle der Nutztiere gelangen die Wirkstoffe dann versteckt in Mist oder Gülle auf die Felder und werden vom Regen in den nächsten Bachlauf gewaschen. Der Mensch dagegen entsorgt seine Fäkalien in der Regel über die Toilette. Abwasserkläranlagen, die im Anschluss die Wirkstoffe herausfiltern, gibt es immer noch viel zu wenige. Mehr als 80 Prozent des weltweit anfallenden Brauchwassers werden nach wie vor ungeklärt in die Umwelt entsorgt. Menschliche und tierische Fäkalien stellen demzufolge die Haupteintragsquelle von Arzneimitteln in Flüsse und Meere dar.
Experten des Umweltprogramms der Vereinten Natio­nen schätzen, dass weltweit rund 4000 verschiedene biologisch wirksame Stoffe in Arzneimitteln für Mensch und Tier zum Einsatz kommen – in verschreibungspflichtigen Medikamenten ebenso wie in frei erhältlichen Arzneimitteln. Kläranlagen filtern diese Wirkstoffe nur mit einer Erfolgsquote von 20 bis 80 Prozent aus dem Abwasser. Der Rest gelangt in Flüsse und Meere. Einer groben Schätzung zufolge entlassen allein die Kläranlagen im erweiterten Ostseeraum pro Jahr etwa 1800 Tonnen pharmazeutische Reststoffe in die Umwelt. Chinas längs­ter Fluss, der Jangtsekiang, trägt die Abwässer von mehr als 400 Millionen Menschen Richtung Meer, darin enthalten etwa 152 Tonnen Arzneimittel pro Jahr.
Die Belastung der Gewässer mit Pharmazeutika hat inzwischen solche Ausmaße angenommen, dass Wissenschaftler anhand von Wasserproben klare Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand einer Nation ziehen können. Bei einer groß angelegten Studie in den USA beispielsweise fanden Forschende im Zeitraum von 2014 bis 2017 insgesamt 111 verschiedene pharmazeutische Substanzen in Flussläufen; einige Wasserproben enthielten einen Mix aus bis zu 60 verschiedenen medizinischen Wirkstoffen. Am häufigsten identifizierten die Wissenschaftler dabei:
  • das in Tabak enthaltene Rauschmittel Nikotin;
  • das Diabetes- und Krebsmedikament Metformin, welches in den USA allein im Jahr 2016 etwa 81 Millionen Mal ärztlich verschrieben wurde und vom menschlichen Körper gewissermaßen in Reinform wieder über den Urin ausgeschieden wird;
  • das Aufputschmittel Koffein, enthalten unter anderem in Kaffee und Energydrinks;
  • das Betäubungsmittel Lidocain.
Nachweisen konnten die Fachleute außerdem pharmazeutische Stimmungsaufheller (Antidepressiva) und Antiallergiemittel, Letztere sogar in Konzentrationen, die mit den Jahreszeiten schwankten (Heuschnupfengefahr besonders hoch im Frühling).
Ähnliche Ergebnisse lieferte eine groß angelegte Studie zum Eintrag pharmazeutischer Wirkstoffe in die Ostsee, die 2017 veröffentlicht wurde. Hier führen jedoch schmerz- und entzündungshemmende Wirkstoffe wie Paracetamol, Ibuprofen und Diclofenac sowie Medikamente gegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Nervenleiden die Liste der am häufigsten detektierten Pharmazeutika an. Insgesamt konnten die Fachleute 167 verschiedene pharmazeutische Substanzen in der Ostsee nachweisen. Als Haupteintragsquelle identifizierten die Forschenden abermals menschliche und tierische Fäka­lien, deren pharmazeutische Inhaltsstoffe in den Kläran­lagen nur unzureichend herausgefiltert wurden. Von 118 medizinischen Wirkstoffen, deren Filterung die Wissenschaftler in verschiedenen Kläranlagen untersuchten, wurden nur neun zu mehr als 95 Prozent aus dem Abwasser entfernt. Bei nahezu der Hälfte der Wirkstoffe lag die Filterwirkung bei weniger als 50 Prozent.
Arzneimittel wie der Entzündungshemmer Diclofenac (Wirkstoff in Voltaren und anderen Schmerzmitteln) werden biologisch abgebaut und zerfallen, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Solche Pharmazeutika reichern sich vermutlich nicht in Organismen an. Kommen sie jedoch in hoher Konzentration in Gewässern vor, richten sie durchaus Schaden an. Diclofenac beispielsweise wird verdächtigt, die inneren Organe von Fischen zu beschädigen. Aus Laborversuchen mit dem Diabetesmittel Metformin weiß man, dass es Auswirkungen auf das Verhalten Siamesischer Kampffische (Betta splendens) hat und das Wachstum Japanischer Reisfische (Oryzias latipes) beeinflusst. Arzneistoffe mit hormoneller Wirkung, wie sie unter anderem in der Anti-Baby-Pille (zum Beispiel 17-alpha-Ethinylestradiol) vorkommen, führen schon bei geringen Konzentrationen zu Geschlechtsveränderungen bei Fischen und gefährden die Fortpflanzung und den Bestand ganzer Populationen
Einem besonderen Belastungsrisiko scheinen auch Muscheln ausgesetzt zu sein, die ja bekanntlich das Meerwasser filtrieren, um sich von darin enthaltenen Partikeln zu ernähren. Vor der Küste des US-Bundesstaates Kalifornien konnten Wissenschaftler das Antidepressivum Sertralin in etwa zwei von drei Muscheln nachweisen; im Golf von Bohai (China) enthielten 142 von 190 untersuchten Muscheln Antibiotika. Spuren von Arzneimitteln wurden aber auch in Kalmaren aus dem zentralen Pazifik, in Heringen aus dem Nordatlantik sowie in Haien aus dem östlichen zentralen Atlantik nachgewiesen. Diese Funde sprechen dafür, dass sich die pharmazeutischen Wirkstoffe im Nahrungsnetz angereichert hatten.
Besonders schwierig wird es, die Wirkungsweisen von Medikamenten im Meer nachzuweisen und auf einzelne Pharmazeutika zurückzuführen, wenn sie als Gemisch auftreten und sich gegebenenfalls in ihrer Wirkung verstärken. Beobachtungen einer solchen Mischtoxizität haben Forschende bereits bei Phytoplankton sowie bei einigen Süßwasserorganismen gemacht. Abschließend beantworten können Forschende die Frage nach der Wirkung von Medikamentencocktails im Meer jedoch noch nicht. Sie ist Gegenstand aktueller Forschung.
Die Wissenschaft steht außerdem vor der Herausforderung, dass sich viele Schadstoffe oft nur mit bestimmten Analysemethoden nachweisen lassen. Das heißt, die Forschenden müssen in der Regel vorher entscheiden, wonach sie suchen wollen. Sogenannte Screening-Studien, in denen alle bekannten Methoden zum Einsatz kommen, um herauszufinden, was im Meerwasser enthalten sein könnte, sind sehr aufwendig und daher eher selten. Hinzu kommt, dass der chemische Nachweis einer Substanz im Wasser allein noch keine Informationen über deren Wirkung auf die Meereslebewesen verrät. Dazu bedarf es weiterer Analysen, in denen der Einfluss auf die Organismen untersucht wird und die Wissenschaftler der Frage nachgehen, ob Tumore entstanden sind, sich Auswirkungen auf das Hormonsystem zeigen oder sich die Enzymaktivitäten von Lebewesen verändern.
Der ansteigende Verbrauch von Arzneimitteln sowie verbesserte Messmethoden haben in den zurückliegenden Jahrzehnten dazu geführt, dass Pharmazeutika mittlerweile vermehrt in der Umwelt nachgewiesen werden. Häufig kommen sie dabei in so hoher Konzentration vor, dass sie Schaden verursachen. Aus diesem Grund werden Arzneimittel von Fachleuten des Internationalen Chemikalienmanagements zu den neu aufkommenden Politikthemen (englisch: emerging policy issues) gezählt.
Nach Definition des Strategischen Ansatzes zum Internationalen Chemikalienmanagement (Strategic Approach to International Chemicals Management, SAICM) sind Arzneimittel in der Umwelt damit ein Thema, welches:
  • jegliche Phasen im Lebenszyklus einer Chemikalie betrifft,
  • generell noch nicht anerkannt wurde,
  • ungenügend behandelt wird,
  • dem neuesten Stand der Wissenschaft entspringt,
  • signifikante Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und Umwelt hat und
  • ein globales Problem darstellt.
Der SAICM wurde im Jahr 2006 ins Leben gerufen. Er stellt ein völkerrechtlich nicht bindendes politisches Rahmenwerk dar, welches das Ziel verfolgte, Akteure und Sektoren aus aller Welt zusammenzubringen, um ursprünglich bis zum Jahr 2020 eine globale Chemikalien­sicherheit zu erreichen – von der Herstellung über die Verwendung bis hin zur Entsorgung einer Chemikalie. Zu den Empfehlungen, die im Rahmen eines SAICM-Workshops zum Thema Arzneimittel in der Umwelt erarbeitet wurden, gehören:
  • die Entwicklung sogenannter nachhaltiger pharmazeutischer Wirkstoffe (darunter werden Wirkstoffe verstanden, die von Mensch und Tier besser aufgenommen werden und, sollten sie doch in die Umwelt gelangen, dort weniger Schaden anrichten, weil sie schneller abbaubar sind);
  • die Durchführung globaler Informationskampagnen über die schädlichen Folgen von Arzneimitteln in der Umwelt, verbunden mit Hinweisen zu einer sicheren Entsorgung;
  • der Aufbau weltweit funktionierender Rücknahme- und Entsorgungssysteme für abgelaufene oder nicht vollständig aufgebrauchte Arzneimittel, wodurch die illegale Entsorgung eingedämmt werden soll;
  • die Errichtung ausreichend großer Abwasserkläranlagen, wo diese noch fehlen – vor allem aber in den schnell wachsenden Millionenstädten der Welt, weil gerade deren Abwässer oft hohe Arzneimittelkonzentrationen aufweisen;
  • der Einsatz neuer, hocheffizienter Filtertechniken (4. Klärstufe) in vorhandenen Kläranlagen, um deren Reinigungsleistung zu erhöhen;
  • der Bau spezieller Kläranlagen an Einzelquellen wie Krankenhäusern;
  • eine strikte Trennung der Abwasserkanäle vom Regenwasser-Leitungssystem (auf diese Weise wird die Arzneimittelkonzentration im Abwasser nicht verdünnt, was es Kläranlagen erleichtert, die Schadstoffe herauszufiltern);
  • der Aufbau flächendeckender Mess- und Beobachtungssysteme sowie internationaler Datenbanken und Netzwerke, in denen Wissen geteilt und Schutzmaßnahmen gemeinsam geplant und umgesetzt werden.
6.7 > Analysen des Grund- und Oberflächenwassers zeigen: Je entwickelter eine Nation ist, desto mehr Spuren von Medikamenten finden sich in ihrer direkten Umwelt. In Deutschland, Spanien und den USA wurden bis zu 200 verschiedene Arzneimittel nachgewiesen.
Abb. 6.7 nach Aus der Beek et al., 2016
Die Europäische Union verpflichtet ihre Mitgliedstaaten in der EU-Wasserrahmenrichtlinie, Gewässer auf eine Belastung mit bestimmten Substanzen hin zu überprüfen. Diese politische Maßgabe in die Praxis umzusetzen, erweist sich jedoch häufig als schwierig, weil die vorgegebenen und notwendigen Nachweisgrenzen so niedrig sind, dass viele Labore nicht über die technischen Möglichkeiten verfügen, diese niedrigen Konzentrationen zu messen.

Schwermetalle

Schwermetalle sind natürlich vorkommende Bestandteile der Erdkruste, die zweierlei Wirkung entfalten. Einige von ihnen sind überlebenswichtig für nahezu alle Organismen auf der Welt, weil sie als sogenannte Spurenelemente essenziell wichtige Nährstoffe darstellen. Dazu zählen Eisen, Mangan, Molybdän, Kupfer und Zink. Andere Schwermetalle wie Blei, Cadmium und Quecksilber wiederum wirken giftig und schaden sowohl der Gesundheit des Menschen als auch der von Tieren.
In die Umwelt gelangen schädliche Schwermetalle auf ganz unterschiedliche Weise. Sie werden zum Beispiel beim Bergbau und bei bestimmten industriellen Prozessen wie der Herstellung von Plastik eingesetzt, befinden sich in Klärschlamm und Pflanzenschutzmitteln, die der Mensch ausbringt, werden in Batterien und vielerlei Messgeräten verbaut oder beim Autoverkehr und bei der Verbrennung von Kohle in die Atmosphäre geblasen. Letzteres ist ursächlich dafür, dass zum Beispiel die Quecksilberkonzentration in der Atmosphäre im zurückliegenden Jahrhundert um 300 bis 500 Prozent zugenommen hat. Das Meer erreichen diese Schadstoffe sowohl über die Flüsse und den Eintrag von Oberflächenwasser als auch über die Luft, wenn Regen die Schwermetalle aus der Atmosphäre wäscht und diese im Meer landen.
Fachleute gehen davon aus, dass bislang etwa die Hälfte des Quecksilbers, welches durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangt ist, von den Meeren aufgenommen wurde. Dafür sprechen die Ergebnisse einer Studie, wonach sich die Quecksilberkonzentration im Oberflächenwasser in den zurückliegenden 100 Jahren verdoppelt hat. Die Belastung in mittleren Wassertiefen ist um ein Viertel gestiegen, jene des Tiefenwassers um ein Zehntel. Die jeweiligen Unterschiede erklären die Forschenden mit der Zeit, die Partikel und das Meerwasser benötigen, um von der Oberfläche in entsprechende Tiefen zu wandern.
6.8 > Menschliche Aktivitäten wie Bergbau und die Verbrennung von Kohle führen seit dem 16. Jahrhundert zu einem kontinuierlichen Anstieg der Quecksilberfreisetzungen. Allein im Zeitraum von 1900 bis 2000 hat sich die Quecksilbermenge in der Atmosphäre mindestens verdreifacht – und mit ihr die Ablagerungen von Quecksilber an Land und im Ozean. Diese Abbildung zeigt die Quellen und Senken des giftigen Schwermetalles mit globalen Mengenangaben aus dem Jahr 2018.
Abb. 6.8 nach UNEP, 2019
Einmal im Meer angekommen, kann das Quecksilber dort von bestimmten Bakterienarten in Methylquecksilberverbindungen umgebaut werden. Diese metallorganischen Verbindungen sind sehr giftig, lösen sich in Fetten und sind somit in der Lage, sich in der Nahrungskette anzureichern. Zu den bekannten Folgeerscheinungen einer Methylquecksilbervergiftung bei Menschen zählen Schädigungen des Nervensystems, ein geschwächtes Immunsystem sowie Erkrankungen der Augen, der Lunge, der Leber, der Nieren, der Haut und der Herzmuskulatur.
Meeresbewohner sind in der Regel geringeren Quecksilberkonzentrationen ausgesetzt als Tiere in Seen und Flüssen. Dennoch haben Forschende in den zurückliegenden Jahrzehnten einen Anstieg der Methylquecksilberkonzentration in Meeresfischen beobachtet – etwa bei Arten aus dem Nordatlantik und den Gewässern westlich Grönlands. Fische aus dem Meer östlich Grönlands und aus der europäischen Arktis dagegen wiesen sinkende Konzentrationen von Methylquecksilber auf. Nichts­des­to­trotz kommen Experten des Umweltprogramms der Vereinten Nationen in ihrem aktuellen Quecksilber-Umweltbericht zu dem Schluss, dass die Quecksilberbelas­tung in aquatischen Nahrungsnetzen besorgniserregend hoch ist und eine Gefahr für die Gesundheit von Tier und Mensch darstellt. Der Klimawandel verstärkt dieses Risiko, indem sich zum Beispiel durch den temperaturbedingten Rückgang der Meereisbedeckung in der Arktis die Quecksilber-transportwege und -verteilungsmuster ändern und mancherorts mehr Quecksilber zu Methylquecksilber umgebaut wird, als dies früher der Fall war.
Angesichts dieser enormen Risiken und der weltweiten Verteilung von Quecksilber in der Atmosphäre, an Land sowie in den Meeren, hat sich die Staatengemeinschaft nach langjährigen Verhandlungen im Jahr 2013 auf ein internationales Abkommen zum Schutz der Umwelt und des Menschen vor Quecksilberemissionen verständigt. Benannt wurde diese Konvention nach der japanischen Küstenstadt Minamata. Dort hatte in den 1960er-Jahren eine Chemiefabrik über lange Zeit hinweg mit Quecksilber belastete Abwässer in das Meer entsorgt, sodass sich das Gift in den Meeresfischen anreicherte. Die Fische wiederum wurden von den Küstenbewohnern gefangen und verspeist. Mehr als 2200 Menschen erlitten infolgedessen eine Methylquecksilbervergiftung. Sie konnten zum Teil nicht mehr gehen, essen und stehen, weil ihr Nervensystem so schwer geschädigt worden war.
Die Minamata-Konvention trat am 16. August 2017 in Kraft. Sie ist für alle Mitgliedstaaten rechtlich bindend und wurde mittlerweile von 127 Ländern sowie der Europäischen Union unterschrieben und damit angenommen. Damit verpflichten sich die Nationen unter anderem:
  • keine neuen Quecksilberminen zu eröffnen und den Abbau in alten Minen einzustellen;
  • den Anteil von Quecksilber in vielen Produkten und Industrieprozessen zu reduzieren;
  • ein Mess- und Beobachtungssystem für Quecksilber­einträge in Atmosphäre, Erdreich und Gewässer zu installieren;
  • sicherzustellen, dass Quecksilber jederzeit sicher gelagert wird – auch dann, wenn die jeweiligen mit Quecksilber belasteten Geräte oder Produkte längst als Müll entsorgt wurden (Stichwort: Sondermüll).
Noch aber wirken sich die aus der Konvention resultierenden Regularien nicht auf die internationalen Märkte aus: Quecksilber wird in gleichbleibendem bis zunehmendem Maß abgebaut und gehandelt. Das heißt, die Produktion nimmt bislang nicht ab. Langfristig gehen Fachleute jedoch davon aus, dass sich aufgrund der Minamata-Konvention der Abbau und der Handel mit Quecksilber nachhaltig verändern werden.
6.9 > Luftaufnahme eines verschmutzten Flusslaufes in der Nähe der nigerianischen Hafenstadt Port Harcourt. Die Umwelt im Niger-delta ist durch die jahrzehntelange Ölförderung derart geschädigt, dass mögliche Säuberungs- und Aufräumarbeiten bis zu 30 Jahre dauern würden, schätzten Experten in einem 2011 veröffentlichten UNEP-Bericht.
Abb. 6.9 picture alliance/AP ­Photo/Sunday Alamba

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe

Als polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (englisch: polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs; deutsche Abkürzung oft auch PAK) wird eine Gruppe von mehr als hundert verschiedenen Chemikalien bezeichnet. Diese kommen zum einen in Kohle und Rohöl vor; zum anderen entstehen sie auch als Nebenprodukt bei der unvollständigen Verbrennung von Kohle, Erdöl, Erdgas, Holz, Müll und anderem organischen Material. Letzteres kann durchaus auf natürliche Weise geschehen – etwa bei Wald­bränden und Vulkanausbrüchen. Die meisten in der Umwelt vorkommenden PAHs allerdings sind bei industriellen Verbrennungsprozessen entstanden und somit auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen.
Viele dieser Kohlenwasserstoffe haben krebserregende, erbgutverändernde und fortpflanzungsgefährdende Eigenschaften, was vor allem im Fall jener PAHs zum Risiko wird, die in der Natur so gut wie nicht abgebaut werden und sich in Organismen anreichern können.
Die Mehrzahl der PAHs wird aus Erdöl gewonnen und als Weichmacher bei der Herstellung von Gummi und Kunststoffprodukten verwendet. Die Schadstoffe sind deshalb zum Beispiel in Badelatschen, Fahrradgriffen, Reifen, Mousepads, Spielzeugen, aber auch in Korrosionsanstrichen enthalten. In die Umwelt gelangen diese Schadstoffe vor allem durch Stäube, an die sie gebunden sind, sowie durch den Abrieb von Gummiprodukten wie Autoreifen. Diese Partikel lagern sich anschließend auf Land- und Gewässeroberflächen ab oder werden von Regenwasser in Flüsse und Meere gewaschen.
Große Mengen PAHs werden bei Ölleckagen oder aber Unfällen mit Öltankern in das Meer eingetragen und führen dann in der Regel zu einem Zusammenbruch der lokalen marinen Lebensgemeinschaften. Ein besonders drastisches Beispiel dafür ist das Nigerdelta in Nigeria, wo internationale Ölkonzerne seit dem Jahr 1958 Ölförder­anlagen betreiben. Nach Schätzungen von Umweltexperten sind bis zum Jahr 2006 etwa 1,5 Millionen Tonnen Öl und damit 3000 bis 105 000 Tonnen von giftigen PAHs in das Flussdelta gelangt – mit dramatischen Folgen für alles Leben im Wasser.
Um Mensch und Umwelt vor den schädlichen Folgen der PAHs zu schützen, verbietet die EU-Chemikalienverordnung REACH (Regulation concerning the Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals, Chemikalienverordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe) die Ab­gabe krebserzeugender, erbgutverändernder oder fortpflanzungsgefährdender Stoffe an Endverbraucher. Unter diese Regelung fallen auch acht PAH-Stoffe. Um den Eintrag von PAHs in die Umwelt zu minimieren, gelten für diese Schadstoffgruppe Regeln und Grenzwerte, die im POP-Protokoll für ferntransportierte grenzüberschreitende Luftverschmutzung, in der EG-POP-Verordnung sowie in der EU-Wasserrahmenrichtlinie festgeschrieben sind.

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen

Zur Gruppe der per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (englisch: per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS) gehören inzwischen mehr als 4700 Chemikalien, die aufgrund ihrer wasser-, schmutz- oder fettabweisenden Eigenschaften in zahllosen Produkten verwendet werden – so zum Beispiel in Outdoorkleidung, Kochgeschirr, Papier- und Druckerzeugnissen, Teppichen, Anstrichen und in Feuerlöschschäumen. Auch sie gelangen auf vielfältige Weise in die Umwelt: bei ihrer Herstellung, ihrer Weiterverarbeitung in Erzeugnissen, beim späteren Gebrauch in Produkten und schließlich bei der Entsorgung dieser. PFAS verteilen sich über die Luft, über Flüsse und über die Meere bis in entlegene Gebiete der Erde und sind wie viele andere Chemikalien kaum abbaubar. Zudem reichern sich einige dieser Chemikalien in Tieren, Pflanzen und im Menschen an und schädigen deren Gesundheit. Fachleute haben PFAS mittlerweile überall nachgewiesen: im Boden, in allen Meeren, in der Luft, in Pflanzen und Tieren sowie im menschlichen Blut, aber auch in der Muttermilch.
Die bekanntesten PFAS werden bereits seit den 1950er-Jahren hergestellt und verwendet. Seit einiger Zeit aber setzt die Industrie vor allem neue Formen dieser Schadstoffe ein, über deren Zusammensetzung und Umweltauswirkungen Forschende und Aufsichtsbehörden nur wenig oder keine Informationen haben. Mit chemischen Nachweisverfahren lassen sich nach Auskunft des deutschen Umweltbundesamtes etwa 40 PFAS bestimmen. Für die meisten anderen Chemikalien aus dieser Stoffgruppe liegen jedoch weder Informationen zur genauen chemischen Struktur noch analytische Methoden zum Nachweis vor, was eine Regulierung dieser Schadstoffgruppe enorm erschwert.
Einige PFAS fallen aufgrund ihrer besorgniserregenden Eigenschaften bereits unter die EU-Chemikalienverordnung REACH. Fachleute fordern jedoch weltweite Herstellungs- und Verwendungsverbote sowie die Entwicklung umweltfreundlicher Alternativen. Solche global geltenden Verbote sind zum Beispiel im Rahmen des Stockholmer Übereinkommens durchsetzbar. Dessen Expertengruppe hat vor Kurzem die PFAS-verwandte Perfluorhexansulfonsäure (PFHxS) zur Liste der verbotenen Substanzen hinzugefügt. Zeitgleich, so die Experten, müssten aber weitere PFAS in nationale und internatio­nale Mess- und Beobachtungsprogramme aufgenommen werden, um zu überprüfen, ob regulierende Maßnahmen die erwünschten Erfolge zeigen und die Umweltbelastung durch PFAS sinkt.

Abb. 6.10 picture alliance/AP Images

6.10 > Am 25. Juli 1946 zündeten die US-Amerikaner eine Atombombe im Bikiniatoll. Dampf, Wasser und ­radioaktive Partikel stiegen in einer riesigen Wolke aus dem Meer auf. Anschließend regnete das strahlende ­Gemisch auf die zahlreichen Militärschiffe nieder, die dem Nukleartest in unmittelbarer Nähe beiwohnten.

Radioaktive Substanzen

Der Ozean enthält von Natur aus viele radioaktive Elemente – gemeint sind Ausgangsstoffe, deren Atomkerne instabil sind (auch Radionuklide genannt), sodass sie zerfallen oder sich umwandeln und die dabei frei werdende Energie in Form unterschiedlicher Strahlung an die Umwelt abgeben. Ein Teil dieser radioaktiven Elemente entsteht im Zuge geologischer Prozesse, etwa bei der Verwitterung von Gesteinen oder wenn kosmische Strahlung auf die Erde trifft. Zu ihnen gehören zum Beispiel Kalium-40, ein Radionuklid des chemischen Elementes Kalium. Kaliumvorkommen auf der Erde bestehen zu etwa 0,0117 Prozent aus Kalium-40, das für die schwache natürliche Radioaktivität des Alkalimetalls verantwortlich ist.
Kalium-40 ist das am häufigsten im Meer vorkommende radioaktive Nuklid. Es stellt aufgrund seiner geringen Strahlung jedoch keine Gefahr für Meeresbewohner oder den Menschen dar. Anders sieht es aus bei radioaktiven Substanzen, die infolge menschlicher Aktivitäten in hoher Dosis freigesetzt werden und in die Meere gelangen. Deren Strahlendosis kann nämlich für Mensch und Tier tödlich sein, weil sie die Zellen von Lebewesen zerstört. Menschen, die hoher radioaktiver Strahlung ausgesetzt waren, erkranken zudem häufiger an Krebs. Ein besonders hohes Strahlungsrisiko besteht:
  • bei Atomwaffentests und -einsätzen,
  • bei Unfällen in Atomkraftwerken,
  • wenn radioaktiv verseuchtes Kühl- oder Abwasser aus Kraftwerken oder atomaren Wiederaufbereitungsanlagen in das Meer geleitet wird,
  • wenn radioaktive Abfälle im Ozean entsorgt werden,
  • wenn Strahlung aus atomar betriebenen Schiffen und U-Booten austritt oder aber
  • in Medizin und Industrie zum Einsatz kommt und über Umwege ins Meer gelangt.
6.11 > Vergleicht man die Menge natürlich vorkommender Radio- nuklide im Ozean mit der Menge des vom Menschen freigesetz- ten Cäsium-137, fällt Letzteres deutlich kleiner aus.
Abb. 6.11 nach Buesseler, 2014
Der größte Eintrag radioaktiver Substanzen in die Ozeane ist bislang auf Atomwaffentests zurückzuführen. Im Zeitraum von 1945 bis 2017 wurden weltweit mehr als 2000 atomare Sprengköpfe gezündet. Anfangs fanden diese Tests noch überirdisch statt. Weil jedoch bei jeder dieser Explo­sio­nen große Mengen von radioaktivem Staub entstanden, die anschließend in vielen Teilen der Welt als radioaktiver Niederschlag herabrieselten, verlegte man die Sprengungen ab den 1960er-Jahren unter die Erde. Nichtsdestotrotz gelangten mit dem radioaktiven Niederschlag eine Vielzahl strahlender Substanzen in den Weltozean – darunter gesundheitsschädliche Radionuklide wie Cäsium-137, Strontium-90, Plutonium- und Americium-Isotope sowie weniger bedenkliche Substanzen wie Tritium, Kohlenstoff-14, Technetium-99 und Iod-129.
Die meisten dieser Substanzen lösen sich im Wasser oder werden durch dieses verdünnt. Das heißt, Meeresströmungen und -wirbel verteilen die radioaktiven Nuklide im Meer und reduzieren auf diese Weise die von ihnen ausgehende Strahlendosis. Der stetig fortschreitende Zerfall der instabilen Atomkerne trägt zusätzlich dazu bei, dass die Strahlungsaktivität der Substanzen mit der Zeit abnimmt und damit auch das von ihnen ausgehende Gesundheits­risiko (Stichwort: Halbwertszeit).
Bei Atomwaffentests und Unfällen in Atomkraftwerken entweicht vor allem radioaktives Cäsium-137, welches bei der Kernspaltung in Kernreaktoren entsteht und eine Halbwertszeit von 30 Jahren hat. Im Zuge des Tsunami- und Reaktorunglückes im japanischen Fukushima im März 2011 beispielsweise gelangte Cäsium-137 sowohl über die Luft (radioaktiver Staub) in den Pazifischen ­Ozean als auch über das ins Meer laufende Grund-, Kühl- und Löschwasser. Infolgedessen stieg die Strahlenbelastung des Meeres direkt vor der Küste Fukushimas innerhalb kurzer Zeit von zwei auf mehr als 50 Millionen Becquerel pro Kubikmeter Wasser. Nur zum Vergleich: Die Weltgesundheitsorganisation empfiehlt, Trinkwasser mit einer Strahlenbelastung von mehr als 10 000 Becquerel pro Kubikmeter nicht mehr zu verwenden.
6.12 > Im Gegensatz zum Insektizid DDT reichern sich gesundheitsschädliche Radionuklide wie Cäsium-137 nur in einem geringen Maß im Nahrungsnetz des Meeres an.
Abb. 6.12 nach Benitez-Nelson et al., 2018

Becquerel
Radioaktive Strahlung wird in der Einheit Becquerel gemessen, benannt nach dem französischen Physiker Antoine Henri Becquerel. Sie gibt an, wie viele Atomkerne pro Sekunde zerfallen. Ein Becquerel entspricht dabei jener Energiemenge, die freigesetzt wird, wenn ein Atomkern zerfällt.

Im Meer angekommen, verdünnte und durchmischte die vor Japans Ostküste fließende Strömung Kuroshio die radioaktiven Wassermassen mit dem restlichen Meerwasser. Dieser Prozess führte dazu, dass die Cäsium-137-Belas­tung der Küstengewässer deutlich zurückging, bereits einen Monat nachdem das meiste radioaktiv verseuchte Wasser in den Pazifik gelangt war. Zeitgleich aber stieg die Cäsium-Belastung fernab der Küste. Die Radionuklide wanderten mit der Hauptströmung Richtung Nord­amerika und erreichten dessen Westküste zwei bis vier Jahre nach dem eigentlichen Reaktorunglück. Noch im März 2019 berichteten Forschende von erhöhten Cäsium-Werten in den Gewässern Hawaiis sowie entlang der kanadischen und US-amerikanischen Pazifikküste. Die Werte an sich aber waren mit weniger als zehn Becquerel extrem niedrig und kaum besorgniserregend.
Ein Teil des Cäsium-137 aber haftete sich bereits in den Küstengewässern Fukushimas an Partikel an, die im Oberflächenwasser trieben, und sank mit ihnen zum Meeresboden. Dort wurden die strahlenden Partikel entweder von Bodenbewohnern gefressen, in den Sedimenten eingelagert oder aber von Tiefenströmungen verwirbelt und abtransportiert – unter Umständen sogar über Strecken von bis zu hundert Kilometern. Radionuklide gelangen aber auch über Umwege in die Tiefsee – etwa in Kotballen von Fischen, Krill und anderen Meereslebewesen, die sie zuvor über das Wasser oder über die Nahrung aufgenommen hatten. Fressen Fische oder Kleinkrebse die mit Cäsium-137 belasteten Partikel, werden die instabilen Atome überraschend schnell biologisch abgebaut. So halbiert sich die Strahlungsaktivität des Cäsiums im Körpergewebe von Fischen innerhalb von 50 Tagen – vorausgesetzt, die Tiere verlassen das verstrahlte Gebiet und sind keiner weiteren Strahlenbelastung ausgesetzt. Diese Tatsache erklärt auch, warum Thunfische, die zur Zeit des Reaktorunglückes vor der Küste Japans auf Futtersuche gegangen und anschließend Richtung Nordamerika geschwommen waren, bereits wenige Monate später eine 15- bis 30-fach geringere Cäsium-Belastung aufwiesen als Fischarten, die vor der Küste Japan verblieben waren.
Letztere wiederum waren auch ein Jahr nach dem Unglück noch so stark mit Cäsium-137 belastet, dass die Strahlungswerte bei mehr als der Hälfte der untersuchten Fische weit über dem erlaubten Maximum lagen – vermutlich auch, weil weiterhin radioaktiv verseuchtes Wasser von Land ins Meer lief. Mit der Zeit aber nahm die Strahlungsbelastung ab, sodass Japans Fischereikontrolleure bei Stichproben im April 2015 erstmals keine erhöhten Messwerte mehr nachweisen konnten. Glücklicherweise reichert sich Cäsium auch kaum in Nahrungsnetzen an, sodass auf lange Sicht keine zusätzliche Gefahr für Delfine, Haie und andere Meeresräuber bestand.
Im Frühjahr 2021 verkündete Tepco, die Betreiberfirma des Atomkraftwerkes Fukushima, dass sie 1,24 Millionen Tonnen radioaktiv verseuchtes Kühl- und Grundwasser, welches bislang in mehr als 1000 großen Tanks an Land lagert, in den kommenden Jahren in das Meer entsorgen wird. Das Wasser sei zuvor dekontaminiert worden, heißt es von Betreiberseite. Unklar ist jedoch, wie zuverlässig diese Dekontaminierung funktioniert hat und welche radioaktiven Stoffe noch im Wasser enthalten sind. Tepco hatte jahrelang beteuert, das Wasser in den Tanks enthalte nur Tritium, eine radioaktive Form des Wasserstoffes, von der weniger Gesundheitsrisiken ausgingen als von anderen Radionukliden. Im Oktober 2018 aber musste Tepco zugeben, dass sich weitere radioaktive und für die Umwelt schädliche Stoffe im Wasser befinden. Welche aber, das hat Tepco bis heute nicht klar und offen kommuniziert. Fachleuten fällt es deshalb schwer, abzuschätzen, welche Umweltauswirkungen eine Einleitung dieser Wassermassen nach sich ziehen wird.

Abb. 6.13 © Justin Hofman

6.13 > Ein Seepferdchen klammert sich vor der Küste Indonesiens an ein Wattestäbchen – im Jahr 2017 ging dieses Foto um die Welt, denn es versinnbildlicht die Verschmutzung der Meere durch den Menschen.

Plastikmüll im Meer

Die Verschmutzung mit Müll ist für viele Menschen das offensichtlichste Umweltproblem der Meere. Angeschwemmter Abfall am Strand verdirbt jedes Urlaubsgefühl; Foto- und Videoaufnahmen von Schildkröten mit Plas­tiktüten im Maul oder von Seepferdchen, die sich an Reinigungsstäbchen klammern, werden millionenfach in sozialen Netzwerken geteilt.
Rund drei Viertel des Mülls im Meer besteht aus Kunststoffen, umgangssprachlich auch als Plastik bezeichnet. Diese Stoffgruppe umfasst eine Reihe verschiedener Werkstoffe, die aus kohlenstoffbasierten Makromolekülen, sogenannten Polymeren, bestehen. Mehr als 90 Prozent der bekannten Kunststoffe werden aus Erdöl hergestellt, enthalten abhängig von ihrem Verwendungszweck jedoch eine Vielzahl weiterer Chemikalien, darunter zum Beispiel Weichmacher, Lösungs- und Härtungsmittel.
Es gibt mittlerweile eine Reihe biologisch abbaubarer Plastikarten, die in industriellem Maßstab hergestellt und eingesetzt werden. Der überwiegende Teil der Kunststoffe aber ist konventioneller Art und braucht mehrere Jahrhunderte, um auf natürliche Weise zersetzt zu werden. Gelangen solche konventionellen Kunststoffe auf Müllhalden oder werden sie in der Umwelt entsorgt, verschwinden sie nicht. Im Gegenteil: Sie sammeln sich an – und das in ausuferndem Maß.
Kunststoffe sind vielseitig einsetzbar und günstig ­herzustellen, weshalb die weltweite Produktion in den zurückliegenden 70 Jahren stark angestiegen ist. Wurden im Jahr 1950 noch 1,5 Millionen Tonnen Kunststoff hergestellt, waren es 2019 rund 368 Millionen Tonnen pro Jahr, also das 245-Fache. Hinzu kommen pro Jahr noch mehr als 380 Millionen Tonnen synthetische Harze und Fasern, die in der Textilherstellung eingesetzt werden und gesondert gezählt werden. Sollte sich dieser Siegeszug fortsetzen, dürfte die jährliche Kunststoffproduktion im Jahr 2050 die Zwei-Milliarden-Tonnen-Marke erreichen, wobei Harze und Fasern in dieser Kalkulation noch nicht einmal mit eingeschlossen sind.
Obwohl es mittlerweile vor allem in Europa eine Reihe von Maßnahmen gibt, Kunststoffe zu recyceln und wiederzuverwerten, wird der größte Teil des Plastiks weiterhin als Müll entsorgt, vielerorts auch auf unangebrachte Weise, sodass die Menge an Kunststoffen, die in die Meere eingetragen wird, stetig steigt. Aktuellen Schätzungen zufolge enden jährlich zwischen 8,2 und 12,2 Millionen Tonnen Kunststoff im Meer. Diese Menge entspricht etwa drei Prozent der Gesamtproduktion. Bezieht man Bäche, Seen und Flüsse in die Berechnung mit ein, landen neuer Forschung zufolge etwa elf Prozent des produzierten Plastikmülls in Gewässern; im Jahr 2016 waren das zwischen 19 und 23 Millionen Tonnen Kunststoff.
Was mit dem Plastik im Meer geschieht und vor allem welche Auswirkungen diese Verschmutzung auf die Gesundheit der Meereslebewesen und des Menschen hat, erschließt sich der Wissenschaft jedoch nur langsam. Einigkeit herrscht mittlerweile darüber, dass die Plastikverschmutzung der Meere eine global ernstzunehmende Gefahr für Mensch und Tier darstellt, weil sich Lebewesen in dem treibenden Müll verfangen können, aber auch weil die Kunststoffstücke und -partikel gefressen oder aufgenommen werden und sich zudem chemische Schadstoffe an ihnen anhaften und anreichern.
6.14 > Der kunststoffproduzierenden Industrie wird ein gigantisches Wachstum vorausgesagt. Im Jahr 2013 produzierte der Sektor noch 250 Millionen Tonnen Kunststoff pro Jahr (Karte), vier Jahre später waren es bereits 350 Millionen Tonnen. Sollte diese Entwicklung voranschreiten, werden es im Jahr 2050 rund zwei Milliarden Tonnen sein.
Abb. 6.14 nach UNEP, 2019
Fachleute einer UN-Expertengruppe zu Müll im Meer und Mikroplastik kommen in ihrer neuesten Analyse sogar zu dem Schluss, dass Kunststoffe nicht nur den größten Anteil am Meeresmüll ausmachen, sondern im Vergleich zu allen anderen Materialien auch am langlebigsten sind und den größten Schaden anrichten. Schätzungen zufolge büßen die Ozeane infolge der Plastikverschmutzung pro Jahr Leistungen und Funktionen in einem Wert von 500 bis 2500 Milliarden US-Dollar ein.
Kunststoffe gelangen auf ganz unterschiedlichen Wegen ins Meer. Die größten Mengen werden jedoch über zwei Hauptpfade eingetragen:
  • als deutlich sichtbarer Plastikabfall (Makroplastik), den der Mensch absichtlich oder unabsichtlich in der Umwelt entsorgt und der von Wind oder Flüssen in den Ozean getragen wird (dazu gehören auch im Meer entsorgte oder verloren gegangene Fischernetze, die sogenannten Geisternetze);
  • als mit bloßem Auge kaum zu erkennende Mikroplas­tikpartikel, die entweder bewusst in Produkten eingesetzt werden (so zum Beispiel in Kosmetikerzeugnissen wie Duschgel und Zahnpasta) oder als unbeabsichtigte Nebenprodukte entstehen. Zu Letzteren zählen vor allem der Reifenabrieb im Straßenverkehr sowie Plastikfasern, die sich beim Waschen synthetischer Kleidung lösen.
Als „Mikroplastik“ werden Kunststoffteilchen mit einer Größe von weniger als fünf Millimetern bezeichnet. Fachleute unterscheiden Mikroplastik, welches bereits als Mikro­partikel in das Meer gelangt ist, und solches, das Überreste einstiger größerer Kunststoffstücke darstellt. Diese zerfallen nämlich, wenn sie Sonne und Meerwasser ausgesetzt sind, in immer kleinere Teilchen – bis hin zu Nanopartikeln mit einer Größe von weniger als einem Mikrometer.
Das Hauptproblem dabei ist: Je weiter ein Kunststoff zerbricht, desto mehr Oberfläche bieten die entstehenden Einzelteile und desto mehr im Kunststoff enthaltene Gifte und Zusatzstoffe können über diese Oberfläche in die Umwelt entweichen. Wissenschaftler sprechen deshalb von einer Giftschuld, die wir Menschen bei der Plastik­nutzung eingehen. Das heißt, Kunststoffe, die wir heute entsorgen, werden erst im Lauf der Zeit ihre volle giftige Umweltwirkung entfalten.
6.15 > Weil Kunststoffe ihre Gift- und Zusatzstoffe nur langsam an die Umwelt abgeben, verzögert sich deren volle schädliche Wirkung. Forschende sprechen deshalb von einer Giftschuld, die wir Menschen mit dem Gebrauch erdölbasierter Kunststoffe eingehen.
Abb. 6.15 nach Rillig et al., 2021
Im Meer treibendes Makroplastik stammt häufig direkt aus den Küstenregionen, vor allem aus Küstenstaaten, in denen es noch keine ausreichend organisierte Abfallentsorgung gibt. Mikroplastikpartikel dagegen können auch aus küstenfernen Regionen stammen. Über das Abwasser gelangen sie in die Flüsse ebenso wie über das Regenwasser, welches Reifenabrieb von den Straßen wäscht. Ein Teil der Partikel wird zudem über die Luft ­eingetragen. Addiert man die Menge aller eingetrage­nen Mikroplastikpartikel, macht ihr Gewicht mittlerweile 15 Prozent der ins Meer verfrachteten Kunststoffe aus.
Plastik ist mittlerweile in allen Meeresregionen und in allen Wassertiefen zu finden, selbst im Meereis der Arktis. Je nach Form, Größe, Dichte, Gewicht und Algenbewuchs treiben die Kunststoffstücke an der Wasseroberfläche, in der Wassersäule oder sinken in die Tiefe.
Wohin treibender Plastikmüll verfrachtet wird und ob er sich irgendwo ansammelt, bestimmen in erster Linie die Meeresströmungen an der Wasseroberfläche sowie Wasserbewegungen durch Gezeiten, Sturmfluten oder aber Flüsse, die in die Meere münden. Computermodellierungen zufolge konzentriert sich der Plastikmüll im Meer in vielen natürlich auftretenden Meereswirbeln, vor allem aber in den fünf subtropischen Wirbeln der Ozeane. Wer jedoch glaubt, dass der Müll in diesen Regionen so dicht treibt, dass er sich einfach einfangen ließe, der irrt. Auch in den sogenannten Müllstrudeln der Meere (garbage patch­es) reichern sich vor allem Mikroplastikpartikel an, die mit bloßem Auge nur schwer zu erkennen sind.
6.16 > Viele Abfälle im Meer bauen sich nur langsam ab. Besonders haltbar sind Kunststoffprodukte oder Fischleinen aus Nylon. Zwar zerbrechen viele Plastikteile in immer kleiner werdende Stückchen. Bis diese ganz abgebaut sind, vergehen aber unter Umständen Jahrhunderte (Schätzwerte).
bb. 6.16 maribus

Die verheerenden Folgen von Müll im Meer

Die Plastikverschmutzung der Meere hat dramatische Ausmaße angenommen und schadet Mensch und Tierwelt auf direkte und indirekte Weise. Von Plastik verstopfte Flussmündungen und Meeresbuchten sind eine Brutstätte für Krankheiten und mindern die Lebensqualität und die Verdienstmöglichkeiten in vielen Küstenstädten. Touristen meiden solche verdreckten Orte; Fischer machen in der Müllsuppe kaum noch einen Fang; Küstengemeinden in Urlaubsregionen müssen inzwischen viel Geld ausgeben, um ihre Strände sauber zu halten. Infolge der weltweiten Plastikbelastung der Meere verbuchen allein der globale Tourismussektor, die Fischerei und die Schifffahrt jährlich Kosten und Einnahmeausfälle in einer Gesamt­höhe von mindestens 13 Milliarden US-Dollar.
Die Tier- und Pflanzenwelt der Meere leidet auf unterschiedliche Weise unter der Müllverschmutzung. Probleme entstehen dadurch, dass:
  • sich Lebewesen im Plastikmüll oder in entsorgten Fischernetzen und -leinen verfangen und sterben, sofern es ihnen nicht gelingt, sich wieder zu befreien;
  • Meeresorganismen Kunststoffreste für Beute halten, diese fressen und anschließend mit vollem Magen verhungern – oder aber die Giftstoffe aufnehmen, die aus dem Kunststoff austreten beziehungsweise sich während der Zeit im Meer an diesem angereichert haben;
  • Raubtiere des Meeres Beutetiere verspeisen, die ihrerseits Plastik im Verdauungstrakt hatten und den Kunststoff auf diese Weise aufnehmen;
  • sich vor allem kleinere Meeresorganismen auf treibendem Müll festsetzen, mit ihm über weite Strecken verdriften und möglicherweise anderenorts als fremde Arten einwandern;
  • Müll oder Treibnetze marine Lebensräume zerstören, indem sie sich dort ansammeln;
  • chemische Schadstoffe aus den Kunststoffen austreten und ihre schädliche Wirkung im Meer entfalten.
6.17 > Ein Pottwal hat sich in einem Geisternetz verfangen und kämpft sich mit letzter Kraft an die Wasseroberfläche, um zu atmen. Nachdem dieses Foto entstand, tauchte das Tier ab und wurde trotz intensiver Suche nie wieder gesehen.
Abb. 6.17 Rafael Fernández Caballero
Forschende haben bislang mindestens 700 marine Arten identifiziert, deren Leben in Gefahr gerät, wenn sie mit Plastikmüll in Berührung kommen. Für die meisten von ihnen stellen dabei größere Kunststoffteile (Tüten, Netze, Flaschen etc.) das größte Risiko dar. Mittlerweile gibt es aber auch klare Belege dafür, dass eine Vielzahl von Meeres­organismen Mikroplastikpartikel aufnehmen, darunter Meeressäuger, Seevögel, Fische und Zooplanktonarten am Anfang der Nahrungsnetze. Ob die Mikroplas­tikpartikel jedoch auch in den Blutkreislauf und später in das Muskelgewebe des jeweiligen Tieres gelangen, hängt von der Anatomie und Funktionsweise seines Verdauungstraktes ab. Bei Experimenten mit Wolfsbarschen beispielsweise zeigte sich, dass die Speisefische nahezu alle gefressenen Mikroplastikpartikel über den Kot wieder ausschieden. Die Gefahr, dass Menschen Kunststoffpartikel aufnehmen, wenn sie Filets dieser Fischart essen, ist demnach äußerst gering.
Dennoch besteht dringender Handlungsbedarf: Ändert die Menschheit ihren Verbrauch und Umgang mit Kunststoffen nicht grundlegend, werden Schätzungen zufolge im Jahr 2040 bis zu 29 Millionen Tonnen Kunststoffmüll pro Jahr in den Ozeanen enden. Diese Menge würde ausreichen, um auf jedem Meter Küstenlinie der Welt 50 Kilogramm Plastikmüll abzuladen. Für Mikroplas­tikpartikel, so zeigt neue Forschung, ist der Ozean mittlerweile keine Endstation mehr. Stattdessen wandern die winzigen Plastikteilchen in riesigen Kreisläufen durch alle Ebenen des Systems Erde und sind mittlerweile in der Luft ebenso sicher nachzuweisen wie im Erdreich und in den Tiefen der Ozeane.
6.18 > Mikroplastik-partikel wandern inzwischen in einem großen Kreislauf durch die einzelnen Komponenten des Systems Erde und sind daher überall zu finden – in der Luft, im Boden, in den Gewässern und in allen Nahrungsnetzen.
Abb. 6.18 nach Rochman und Hoellein, 2020

Zusatzinfo Munitionsbelastete Gebiete im Meer: Kampf gegen die giftigen Altlasten des Krieges Zusatzinfo öffnen

Ein Flickenteppich an Vorschriften

Angesichts der drastischen Auswirkungen der Plastikverschmutzung an Land und im Meer wird mittlerweile auf vielen Ebenen nach Lösungen gesucht. 108 Staaten und die Europäische Kommission traten im Jahr 1995 dem Global Programme of Action for the Protection of the Marine Environment from Land-based Activities (GPA) bei, in dessen Rahmen Regierungen Maßnahmen zum Schutz der Meere vor Müll, Überdüngung und verdreckten Abwässern diskutieren. Im Jahr 2012 riefen die Vereinten ­Nationen zudem die Globale Partnerschaft zu Meeresmüll (Glob­al Partnership on Marine Litter, GPML) ins Leben – eine internationale Wissens- und Kooperationsplattform, der Akteure aus Politik, Wissenschaft, Industrie und Zivilgesellschaft beitreten können.
Die Umweltversammlung der Vereinten Nationen (United Nations Environment Assembly, UNEA) hat bislang vier Resolutionen zu Mikroplastik und Müll im Meer verabschiedet und im Jahr 2017 die Einberufung einer UNEA-Expertengruppe zu diesem Thema beschlossen. Diese soll innovative Handlungsoptionen auf natio­naler, überregionaler und internationaler Ebene identi­fizieren, deren Machbarkeit bewerten und erkunden, welche Umstände die verschiedenen Akteure bislang noch daran hindern, die Plastikflut effektiv zu bekämpfen.
Außerdem beschlossen die Regierungen der 20 größten Industrienationen im Jahr 2019, den Eintrag neuen Plastikmülls in die Meere bis zum Jahr 2050 auf Null zu reduzieren. Gelingen soll dieser Plan durch die Einführung einer Kreislaufwirtschaft für kohlenstoff-basierte Kunststoffe, ein verbessertes Abfallmanagement sowie die Entwicklung neuer, weniger umweltschädlicher Materialien. Mit dieser Zielsetzung rücken die Industrienationen auch von der jahrzehntelangen politischen Strategie ab, die Plastikverschmutzung der Umwelt als ein reines Konsumentenproblem zu betrachten – und die eigentliche Ursache, nämlich die Herstellung und viel­seitige Verwendung langlebiger Kunststoffe, völlig außen vor zu lassen.
Auf überregionaler Ebene sind Vorschriften zum Umgang mit Mülleinträgen von Land mittlerweile in einer Reihe regionaler Meeresschutzabkommen festgeschrieben – so zum Beispiel in der Karibik (Cartagena-Konven­tion), im Mittelmeerraum (Barcelona-Konvention), im westlichen Afrika (Abidjan-Konvention) und im westlichen Indischen Ozean (Nairobi-Konvention). Die Verantwortlichen für den Ostseeraum (HELCOM-Konvention), den Nordostatlantik (OSPAR-Konvention) und die Meere Ost­asiens haben sich sogar auf konkrete Pläne einigen können, mit denen sie Mülleinträge in die jeweiligen Gewässer verhindern oder aber bekämpfen wollen. Zehn regionale Meeresabkommen verbieten zudem Schiffs- und Plattformbesatzungen, Plastikmüll im Meer zu entsorgen, und folgen damit einem internationalen Verbot, festgeschrieben im MARPOL-Abkommen, dem Internationalen Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe. Fachleute geben jedoch zu bedenken, dass regionalen Meeresinitiativen häufig das Geld, die personellen Kapazitäten sowie die Kontakte zur örtlichen Wirtschaft fehlen, um die eigenen Vorschriften und Beschlüsse auch flächendeckend und zudem wirkungsvoll durchzusetzen.
Auf nationaler Ebene ergreifen Staaten zunehmend Maßnahmen, um die Umweltverschmutzung durch Plas­tik einzudämmen oder aber gänzlich zu verhindern. Viele dieser Maßnahmen zielen darauf ab, die Nutzung von Einweg-Plastikprodukten wie Tüten oder Geschirr zu unterbinden, sei es durch Verkaufsverbote oder durch hohe Steuern auf die Produkte. Durch den Ausbruch der Coronapandemie zu Beginn 2020 sind jedoch viele dieser Bemühungen zum Stillstand gekommen. Aus Angst vor Ansteckung werden weltweit wieder mehr Lebensmittel in Kunststoff verpackt, Getränke nur noch in Einwegbechern verkauft und generell wieder mehr Einweggeschirr ausgegeben.
6.20 > Ein elfjähriges Mädchen sammelt Plastikabfälle auf Jakartas größer Müllhalde. Offene Abfallberge wie dieser verursachen vielerlei Umweltprobleme. Methan entweicht in die Atmosphäre, giftiges Sickerwasser in den Untergrund. Der Wind weht zudem alles davon, was nicht schwer genug ist, um liegen zu bleiben.
Abb. 6.20 Ulet Ifansasti/Getty Images
Auch viele andere elementare Fragen sind weiterhin ungelöst. Eine der größten Herausforderungen lautet, weltweit funktionierende Abfallentsorgungssysteme aufzubauen. In vielen Staaten sind noch immer viel zu wenig Haushalte an lokale Müllentsorgungssysteme angeschlossen. Ohne einen solchen Anschluss jedoch können entsorgte Kunststoffprodukte weder eingesammelt noch ­wiederverwertet werden. Forschende haben dazu Hochrechnungen durchgeführt: Sollte es bis zum Jahr 2040 gelingen, allen im Privatsektor anfallenden Kunststoffmüll ordnungsgemäß zu entsorgen, müssten bereits seit dem Jahr 2020 pro Woche mehr als eine Million Haushalte neu an die Müllabfuhr angeschlossen werden. Eine Mammutaufgabe, die enorme Investitionen verlangt.

Experten sehen außerdem den dringenden Bedarf, dass:
  • die wissenschaftlichen Beobachtungssysteme zur Müllverschmutzung verbessert werden, um zu erfahren, wo und über welche Wege Abfälle in die Umwelt gelangen;
  • umweltfreundliche Alternativen für alle nicht biologisch abbaubaren Kunststoffarten entwickelt werden;
  • Produzenten die Verantwortung dafür übernehmen, dass die von ihnen hergestellten Produkte am Ende recycelt und ihre Bestandteile der Kreislaufwirtschaft wieder zugeführt werden;
  • unser Wirtschaftssystem grundlegend transformiert wird, sodass es die Kriterien einer nachhaltigen Entwicklung erfüllen kann. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass jeder einzelne Verbraucher sein Konsumverhalten ebenfalls grundlegend ändert.
Parallel zu diesen Entwicklungen auf politischer Ebene gibt es mittlerweile eine Vielzahl an Initiativen der Wirtschaft und Zivilgesellschaft. Dazu gehören:

Weltweite Müllsammel-Aktionen an Stränden und Flussläufen

Eine der bekanntesten Initiativen ist der Tag der Küstenreinigung (International Coastal Cleanup Day), den die US-amerikanische Umweltschutzorganisation Ocean Conservancy seit mehr als 30 Jahren im September durchführt. Im Jahr 2019 reinigten die Meeresschützer und ihre Partnerorganisationen weltweit fast 40 000 Kilometer Küstenlinie und sammelten 9,4 Millionen Kilogramm Müll ein, darunter vor allem Lebensmittelverpackungen, Zigarettenstummel, Plastikflaschen und Plastiktrinkhalme.

Die Entwicklung neuer Technologien zur Müllsammlung und -entsorgung

Eine Vielzahl kleiner Start-up-Unternehmen entwickelt mittlerweile diverse neue Technologien, mit denen sich Kunststoffe aus dem Meer entfernen und bestenfalls gewinnbringend weiterverarbeiten lassen. Die Palette möglicher Lösungen reicht von riesigen Plastikbarrieren, die an der Meeresoberfläche treibenden Müll einfangen sollen, über Müll-Sammelboote mit großen Förderbändern bis hin zu Wasser-Filteranlagen und autonomen Müll-Robotern, die in Hafenbecken patrouillieren und Treibgut einsammeln.

Initiativen zum Ausbau der Kreislaufwirtschaft

Auch Industrie und Wirtschaft werden inzwischen aktiv. Mehr als 500 Unternehmen und Organisationen sind ­beispielsweise dem sogenannten New Plastics Economy Global Commitment beigetreten, einer weltweiten Initia­tive der Ellen-MacArthur-Stiftung und des Umweltprogramms der Vereinten Nationen. Gemeinsam wollen die Unterzeichner den Kunststoffanteil in der Verpackungs­industrie deutlich reduzieren, auf unnötige Verpackungen verzichten und gezielt auf eine geschlossene Kreislaufwirtschaft hinarbeiten, sodass Kunststoffe, die für Ver­packungszwecke eingesetzt werden, niemals als Müll ­entsorgt werden müssen.
Fortschritte gebe es vor allem bei der Wiederverwendung recycelter Kunststoffe im Verpackungssektor, schreiben die Initiatoren in ihrem Jahresbericht 2020. Noch immer aber ließen sich viele der verwendeten Kunststoffe in einem viel zu geringen Maß recyceln. Darüber hinaus sei die Zahl der weltweit verkauften Einweg-Kunststoff­artikel noch immer viel zu hoch.
Auch aus diesem Grund fordern Wissenschaftler und eine Reihe von Regierungen ein internationales Abkommen zur Eindämmung der Plastikverschmutzung unseres Planeten, mit klaren gemeinsamen Zielvorgaben und Selbstverpflichtungen aller Nationen. Die Europäische Kommission und weitere hochrangige politische Institu­tionen unterstützen diese Forderung. Auf internationaler Ebene werden bereits seit dem Jahr 2019 Vorgespräche dazu geführt, wie ein solches Abkommen aussehen müsste. Kritiker entgegnen, dass die langfristigen Verhandlungen für ein solches Abkommen dem Kampf gegen Plastikmüll eher schaden, weil sie viele Akteure davon abhalten, sofort wirkungsvolle Maßnahmen in die Realität umzusetzen.
Die Umweltversammlung der Vereinten Nationen befürwortet daher einen Doppelansatz: Während ihre Expertengruppe ergründet, ob ein internationales Abkommen zielführend wäre und welche Leitlinien es setzen müsste, sollen sich Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft darauf konzentrieren, existierende nationale Regelungen umzusetzen, eine Kreislaufwirtschaft einzuführen, das Problembewusstsein in der Bevölkerung zu schärfen sowie die Forschung zum Thema Plastik im Meer auszubauen. Fakt ist nämlich zweierlei: Erstens gibt es für das riesige Plastikproblem der Menschheit nicht die eine richtige Lösung. Stattdessen wird eine Vielzahl an Maßnahmen gebraucht. Zweitens drängt die Zeit. Solang wir Menschen weiter so agieren wie bisher, wird die Plastikverschmutzung des Ozeans stark ansteigen, mit drastischen Konsequenzen für die Gesundheit all jener, die im Meer leben und von ihm profitieren. Textende
6.21 > Die internationale Staatengemeinschaft versucht, durch eine Reihe rechtlich bindender Abkommen den Umgang mit Chemikalien und Abfällen weltweit zu regulieren. Die folgende Tabelle listet die bedeutendsten Übereinkommen, beschreibt kurz deren Ziele sowie nennt die Zahl der betroffenen Substanzen und ­Unterzeichnerstaaten.
Tab. 6.21 nach UNEP, 2019

 

Tab. 6.21 nach UNEP, 2019

 

Tab. 6.21 nach UNEP, 2019