Micro- en nanoplastics in zee gevaarlijker dan gedacht

Plastic afval vormt een groeiend mondiaal probleem. Niet alleen vanwege de ‘plastic soup’ die in de oceanen ronddobbert, maar vanwege de microplastics en plastic nanodeeltjes die in het leefmilieu en in voedselketens terechtkomen. Dit kan uiteindelijk ook gevaar opleveren voor de mens.

Het gebruik en de aanschaf van plastic artikelen is in onze samenleving niet meer dan normaal. De wereldwijde productie van plastic groeit per jaar gestaag met vier procent. De laatste jaren echter wordt duidelijk dat sommige plastic artikelen leiden tot een gigantisch afval- en milieuprobleem. Want een deel van al dat plastic komt uiteindelijk terecht in zee en oceaan. Daar verzamelt het zich, bijeengedreven door subtropische cirkelstromen, in drijvende vuilnisbelten. De hoge gehalten aan plastic afval vormt een laag van soms tien meter dik onder het wateroppervlak. Volgens sommige onderzoekers is de hoeveelheid plastic in de Noordelijke Stille Oceaan de afgelopen veertig jaar honderdvoudig toegenomen. Het is nagenoeg overal in de natuur aanwezig, in alle milieucompartimenten inclusief diepzee en Arctische wateren.

Plastic is een materiaal dat niet afbreekt op natuurlijke wijze. Grotere plastic deeltjes kunnen door vissen, vogels en andere dieren voor voedsel worden aangezien en het maag darmkanaal verstoppen met als gevolg een verminderde conditie of zelfs de hongerdood. Maar daarmee is nog niet alles gezegd. Plastic valt namelijk in de loop van de tijd uiteen in steeds kleine fragmenten. Dit gebeurt door de werking van UV-straling en mechanische krachten (golfslag en dergelijke). Zo ontstaan op de lange duur microscopisch kleine microplastics (< 5 mm) en ultrafijne nano-deeltjes plastic van miljoenste millimeters. Maar het blijft plastic.

Hormoonverstorende-, neurotoxische- en andere nadelige effecten

Plastic is een materiaal dat bij opname in het organisme gevolgen kan hebben voor de gezondheid van mens en dier. Hoewel synthetische polymeren als zodanig chemisch inerte macromoleculen zijn, zit er in kunststof producten bijna altijd een mengsel van polymeermateriaal met verschillende additieven en rest monomeren die uit kunnen logen. Hieronder vallen stoffen waarvan hormoonverstorende, neurotoxische of andere nadelige effecten bekend zijn, zoals ftalaten (weekmakers), surfactanten, vlamvertragers en bisfenol A. Bovendien kunnen plastics verontreinigende stoffen opnemen uit het watermilieu die een extra chemisch gevaar vormen voor de gezondheid van zeedieren.

In zeediersoorten van diverse trofische niveaus zijn microplastics aangetroffen en de mogelijke effecten daarvan worden momenteel nader onderzocht. Uit experimenteel onderzoek blijkt dat gezondheidseffecten kunnen optreden bij verschillende soorten organismen, inclusief de mens, wanneer zij microplastics in hun weefsels en/of lichaamsvochten opnemen. Het betreft zowel de gevolgen van het plastic zelf, als de toxische stoffen die uit het plastic vrijkomen, en zo in organismen en de voedselketen terecht kunnen komen.

Steeds meer microplastics die in het zeemilieu

Kleine plastic deeltjes (zogenaamde engineered microplastics) worden de laatste jaren ook nog eens steeds vaker toegepast in cosmetica- en verzorgingsproducten, zoals scrubcreme, lipgloss en tandpasta. Deze komen, na gebruik, terecht in het riool en via het oppervlaktewater uiteindelijk in het zeemilieu. Voorbeelden van andere bronnen van dit soort (primaire) microplastics zijn: straalapparatuur, autobanden, reinigingsmiddelen, lijm en verf (polymeren) en medicijnen. Ook worden nog kleinere plastic deeltjes (zogenaamde engineered nanoplastics) gebruikt in bijvoorbeeld cosmeticaproducten, in verven en lakken, micro-elektronica, auto’s en vliegtuigen.

Voor zover we nu in kunnen schatten bevat het gezuiverde afvalwater van rioolwaterzuiveringsinstallaties gemiddeld een hoeveelheid van 50 microplastics (>10 micrometer en <5 mm) per liter. Dat is in totaal een gemiddelde hoeveelheid van 0,3 miljard microplastics per dag. Het zuiveringsslib van de rioolwaterzuivering wordt doorgaans gebruikt als meststof of als bodemverbeteraar in de landbouw (37%). Tegenwoordig is dit slib echter sterk verontreinigd met microplastics. Deze vloeien bij regen van het veld af en komen terecht in het oppervlaktewater en uiteindelijk in zee.

Uit veldonderzoek in de Noordzee blijkt dat er 0,2 tot 1,6 deeltjes per m3 zeewater ronddrijven. Deze deeltjes variëren in grootte van 5 mm tot 0,7 micrometer. De meeste microplastics zinken uiteindelijk naar de bodem waar ze ophopen. Van het materiaal dat zich afzet aan de kust bevat 1 kilo drooggewicht sediment gemiddeld 100 tot 3600 deeltjes microplastics. Van alle zeevissen heeft 7 procent plastic in zijn maag. Alle tot nu toe onderzochte mosselen, oesters en krabben hebben plastic deeltjes in hun spijsverteringsstelsel of lichaam. Zelfs in plankton worden microplastics aangetroffen. Dit alles blijft niet zonder gevolgen. Het leidt tot, verstopping, afname van groei, celschade en ontstekingen. Bovendien worden toxische stoffen, exoten en ziekteverwekkers op deze wijze verspreid.

Steeds meer onafbreekbare deeltjes in het milieu

De huidige stand van zaken: er komen steeds meer microplastics (en nanoplastics) in het leefmilieu terecht. Deze kleine en ultrafijne plastic deeltjes zijn nagenoeg onafbreekbaar en accumuleren daardoor in het milieu en in voedselketens. Over de ernst en omvang van de risico’s en gevolgen van de huidige concentraties micro- en nanoplastics in het watermilieu voor de ecologie is nog weinig bekend.

En de mens? Loopt de gezondheid van de mens gevaar? Dat is nog een open vraag. We kunnen daar slechts naar gissen. Neem als voorbeeld de Noordzeemossel. In 2012 werd hier onderzoek naar gedaan door de Universiteit van Gent. Daarbij werd 1 deeltje microplastics gevonden per gram (nat). In 2013 deed het Instituut voor Milieuvraagstukken van de Vrije Universiteit eveneens een onderzoek naar microplastics bij de Noordzeemossel en zij troffen 19 – 105 deeltjes per gram (droog) aan. We worden dus blootgesteld aan microplastics door het eten van bijvoorbeeld schelpdieren. In welke mate de plastic deeltjes uiteindelijk in ons lichaam terecht zullen komen of in welke mate zij schade toebrengen is nog onduidelijk.

Inschatten van de risico’s is complexe en tijdrovende zaak

Wetenschappers proberen een inschatting te maken van de risico’s voor zeedieren en de mens. Het gaat daarbij om specifieke vorm, afmeting en andere eigenschappen van de polymeer deeltjes, veilige gehaltes en de effecten ervan. Maar vanwege de veelvoud aan soorten polymeren en het ontbreken van goede meetapparatuur is dit een complexe zaak en kost dit tijd.

Hoe kunnen we het tij keren?

• Kennisvergroting (onderzoek). Naast bronnen, accumulatiegebieden en milieu-effecten, ook onderzoek naar de risico’s voor volksgezondheid;
• Beter afvalbeheer en meer hergebruiken en recycling van plastic afval (circulaire economie);
• Herstel van de habitats van dieren en het opruimen van plastic zwerfafval;
• Schakel over op milieuvriendelijke vezels in textiel;
• Betere communicatie tussen industrieel ontwerpers en milieuwetenschappers;
• Internationaal beleid. Het is niet alleen een probleem van Nederland!

En, belangrijk: vervang waar mogelijk niet-afbreekbare polymeer ingrediënten door niet-toxische, bio-afbreekbare ingrediënten.  Ook is het belangrijk om burgers bewust te maken. Zo is er bijvoorbeeld een internationale campagne tegen plastics in cosmetica gaande: “Beat the microbead”. Bewustwording kan leiden tot gedragsverandering. Hopelijk dat dit bijdraagt aan een beter milieu. Zolang echter een groot deel van de scheepvaart zijn vuilniszakken nog regelmatig direct overboord gooit, is er nog volop reden om somber te zijn –en bezorgd.

Dick Vethaak is professor ecotoxicologie van delta- en kustwateren aan het Instituut voor Milieuvraagstukken (IVM) van de VU Amsterdam en is specialist op het gebied van waterkwaliteit bij wetenschappelijk instituut Deltares. Bovenstaande tekst is een samenvatting van een publiekslezing gehouden bij het ScienceCafé Leiden op 8 april 2014.