De sedimenten in een boorkern (links) en een aantal microplastics uit de sedimenten (rechts) Jennifer Brandon/Scripps Institution of Oceanography

Explosie van plasticgebruik perfect te volgen in afzettingen op zeebodem

Het aantal plasticfragmenten in sedimentafzettingen is sinds het einde van de Tweede Wereldoorlog exponentieel gestegen, zo blijkt uit onderzoek in het Santa Barbara Basin in Californië. De sterke toename stemt overeen met een stijging van de wereldwijde plasticproductie en een toename van de kustbevolking in Californië tijdens die periode. Wetenschappers van het Scripps Institution of Oceanography in Californië onderzochten 200 jaar aan sedimenten en stellen sinds de jaren 1940 een exponentiële groei vast van de concentratie aan microplastics: een verdubbeling om de vijftien jaar.

“Deze studie toont aan dat onze plasticproductie bijna perfect gekopieerd wordt in ons archief van sedimenten”, zegt biologisch oceanograaf Jennifer Brandon, de hoofdauteur van de studie. “Onze liefde voor plastic wordt achtergelaten in ons fossielenbestand.”

De onderzoekers kozen het Santa Barbara Basin om naar plastic te zoeken dat begraven lag in de zeebodem, omdat de relatief kalme wateren en de bijna totale afwezigheid van zuurstof de ideale omstandigheden vormen om de sedimentlagen te bewaren. Elke halve centimeter staat er gelijk aan ongeveer twee jaar afzettingen. 

De wetenschappers verzamelden sedimenten die teruggaan tot 1834 in boorkernen. De meeste plasticsoorten werden al in de jaren 1920 uitgevonden, maar werden niet op commerciële schaal gebruikt tot na de Tweede Wereldoorlog. 

De boorkernen werden in 2010 verzameld in het Santa Barbara Basin vanop het onderzoeksschip Melville, dat intussen uit de vaart is genomen na 45 jaar van dienst. Jennifer Brandon/Scripps Institution of Oceanography

Vooral plasticvezels uit kledij

De onderzoekers vonden microplastics in vaste aantallen in alle lagen in hun boorkernen voor 1945, maar bijna al dat plastic bleek in werkelijkheid contaminatie bij het verwerken van de boorkernen. 

Het grootste deel van het plastic dat gevonden werd in al de sedimentlagen waren vezels uit kleding. Vezels werden voor het eerst in grote aantallen gevonden in sedimenten uit 1945, en hun aanwezigheid nam zo snel toe dat tegen 2010, het jaar waarin de stalen genomen werden, mensen 10 keer zoveel plastic in het basin dumpten als voor de Tweede Wereldoorlog.

De periode na de oorlog vertoont ook een grotere diversiteit aan plastics met onder meer fragmenten van plastic zakken en deeltjes plastic naast de vezels.   

Verschillende microscopische plastics uit de sedimenten: A) vezels, B) fragmenten, C) folies en D) kleine bolletjes. Brandon J. et al. in Science Advances

Een indicator voor het Antropoceen

De ontdekking biedt volgens de onderzoekers verdere ondersteuning voor het idee om plasticvervuiling als een definiërende indicator te gebruiken voor het Antropoceen: een nieuw geologische tijdperk dat zich kenmerkt door de ingrijpende menselijke impact op de aarde. De snelle opmars van het plastic na 1945 is een perfecte indicator voor een tijdvak in het Antropoceen dat wetenschappers “de Grote Versnelling” noemen.

Brandon legt de link met bekende tijdperken uit de geschiedenis. “We leren op school allemaal over het stenen en bronzen tijdperk, en het ijzertijdperk”, zegt ze in een interview met de Britse krant The Guardian. “Zal dit tijdperk bekendstaan als het plastic tijdperk? Het is een zorgwekkend idee dat onze generaties daardoor herinnerd zullen worden.”

De boorkernen werden verzameld in het Santa Barbara Basin halfweg tussen Santa Barbara op de kust en de Channel Islands. Lencer/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Schade aan de voedselketen

De nieuwe studie is de eerste in haar soort omdat ze de ophoping van plastic in de loop van de tijd onderzocht heeft op een plaats die de onderzoekers toelaat de materie zeer gedetailleerd te bestuderen. De studie is ook de laatste in een rij van studies die aantonen hoe indringend de plasticvervuiling in de oceanen wel is. 

Tien jaar nadat onderzoekers van Scripps de eerste schatting gemaakt hadden van de omvang van de plasticvervuiling op het oppervlak van de oceaan in de buurt van Hawaï, vond een andere studie van Scripps in juni van dit jaar microplastics op een diepte tot 1.000 meter voor de kust van Monterey in Californië. 

In april vond een Amerikaanse onderzoeker plastic zakken op de zeebodem in het diepste deel van de oceaan op aarde, de Marianentrog, die zo'n 11 kilometer onder de zeespiegel ligt. En in februari ontdekte een team onder leiding van de Britse Newcastle University plastic microvezels in de ingewanden van bijna drievierde van de organismen die verzameld werden in diepe oceaanbasins. 

De studie van Jennifer Brandon en haar team bevat geen analyse van de potentiële effecten die de microplastics zouden kunnen hebben op het leven in de oceanen, maar de onderzoekers verwijzen wel naar eerdere studies die aantonen dat het opnemen van plastic door mariene organismen fysieke schade kan veroorzaken die effecten heeft op de mariene voedselketen. 

De studie van Brandon en haar team, waartoe ook Scripps paleobioloog William Jones en biologisch oceanograaf Mark Ohman behoorden, is gepubliceerd in Science Advances. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van Scripps Institution of Oceanography en een persbericht van het persbureau IPS.   

Een röntgenopname van een boorkern met sedimentlagen. Bovenaan op de boorkern ligt een bacteriële mat van 1 tot 2 centimeter dik, wat erop wijst dat de sedimenten aan de oppervlakte intact zijn. Brandon J. et al. in Science Advances