Eine in Frontiers of Environmental Science & Engineering veröffentlichte Studie zeigt, dass Nanoplastik – Plastikpartikel kleiner als 100 Nanometer – die Emissionen von Methan und Lachgas in Feuchtgebietsökosystemen erheblich erhöhen kann. Die Studie, online verfügbar unter https://doi.org/10.1007/s11783-025-2066-8, zeigt, wie diese neuartigen Schadstoffe die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Boden stören und mikrobielle Gemeinschaften so verändern, dass sie die Produktion von Treibhausgasen begünstigen.
Die von Forschern der Tsinghua-Universität und kooperierenden Institutionen durchgeführte Studie nutzte kontrollierte Feuchtgebiets-Simulationen mit Schilfpflanzen, um die Auswirkungen von Polystyrol-Nanoplastik zu untersuchen. Die Forscher fügten dem Boden steigende Konzentrationen von Nanoplastik hinzu und überwachten die Treibhausgasemissionen über einen Zeitraum. Ihre Ergebnisse zeigten, dass Nanoplastik die Methanemissionen um 20 % bis fast 100 % erhöhte, während die Lachgasemissionen bei höheren Konzentrationen etwa doppelt so hoch waren. Diese Effekte verstärkten sich mit zunehmender Pflanzenreife und steigenden Umgebungstemperaturen.
Mechanistische Analysen ergaben, dass Nanoplastik das Pflanzenwachstum hemmte, den Chlorophyllgehalt reduzierte und die antioxidativen Abwehrkräfte schwächte, wodurch die Photosynthese und Stressresistenz beeinträchtigt wurden. Entscheidend ist, dass Nanoplastik die Sauerstoffabgabe aus den Pflanzenwurzeln verringerte, wodurch in der Rhizosphäre mehr anaerobe Bedingungen entstanden. Diese Veränderung begünstigte methanproduzierende Mikroorganismen und verstärkte Denitrifikationsprozesse, die für die Lachgasbildung verantwortlich sind. Metagenomische Analysen zeigten eine erhöhte Häufigkeit von Genen, die an der acetoklastischen Methanogenese und Denitrifikationswegen beteiligt sind, insbesondere in Rhizosphärenböden.
Gleichzeitig veränderte Nanoplastik die Zusammensetzung der Wurzelexsudate und erhöhte die Freisetzung von L-Phenylalanin drastisch – eine Verbindung, die in Substrate umgewandelt werden kann, die die Methanproduktion antreiben. Obwohl auch einige methanoxidierende und lachgasverbrauchende Mikroben zunahmen, war ihre Aktivität nicht ausreichend, um die erhöhte Treibhausgasproduktion auszugleichen. Der korrespondierende Autor merkte an, dass Nanoplastik nicht nur passive Schadstoffe sind, sondern aktive Regulatoren von Ökosystemprozessen, die durch mehrere miteinander verbundene Wege Bedingungen schaffen, die die Treibhausgasproduktion stark begünstigen.
Die Implikationen dieser Ergebnisse sind bedeutsam für die Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels. Feuchtgebiete spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des globalen Klimas, indem sie Kohlenstoff speichern, und werden weithin als naturbasierte Lösungen für die Kohlenstoffbindung anerkannt. Die Kontamination mit Nanoplastik könnte jedoch ihr Klimaschutzpotenzial untergraben, indem sie Feuchtgebiete von Kohlenstoffsenken zu bedeutenden Emissionsquellen umwandelt. Methan und Lachgas gehören zu den wirksamsten Treibhausgasen, deren Erwärmungspotenzial weit über dem von Kohlendioxid liegt.
Da sich Nanoplastik durch den Abbau größerer Kunststoffe schnell in aquatischen und terrestrischen Umgebungen ansammelt, sind seine ökologischen Folgen noch wenig verstanden. Diese Forschung beleuchtet einen übersehenen Weg, über den die Plastikverschmutzung den Klimawandel beschleunigen könnte, und deutet darauf hin, dass die Plastikverschmutzung zum Klimawandel auf Weisen beitragen könnte, die in aktuellen Treibhausgasmodellen nicht berücksichtigt werden. Die Studie unterstreicht die Dringlichkeit, die Plastikverschmutzung an der Quelle zu kontrollieren, da die fortschreitende Anreicherung von Nanoplastik die Treibhausgasemissionen in empfindlichen Ökosystemen weltweit verstärken könnte. Die Einbeziehung von Nanoplastik in Umweltrisikobewertungen und Treibhausgasinventare könnte daher für genaue Klimamodelle und wirksame Eindämmungsstrategien entscheidend sein.
