Citizen Science Mikroplastik & Citizen Science: Wenn die Öffentlichkeit die Forschung lenkt

Dass die Vermüllung unserer Meere und die globale Verbreitung von Mikroplastik in den Ozeanen ein Problem ist, ist in der Öffentlichkeit bereits gut verankert. Dass dies auch für Süßwasser gilt weniger. Auch andere Wasserschadstoffe haben ihren Weg in die Öffentlichkeit noch nicht recht gefunden. Citizen Science könnte jedoch wesentlichen Einfluss auf Forschung und Politik nehmen, wie diese Beispiele in Teil 1 einer Artikelserie zum Thema Mikroplastik zeigen.

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In den letzten sechs Jahrzehnten haben wir 8,352 Milliarden Tonnen Kunststoffe hergestellt. Das meiste davon ist mittlerweile auf Mülldeponien gelandet oder direkt in unserer natürlichen Umwelt. Recycelt werden tatsächlich lediglich 9% des heute verwendeten Kunststoffs [1]. Jedes Jahr gelangen bis zu 12 Millionen Tonnen Plastik in unsere Ozeane. Dies entspricht einem Müllwagen pro Minute. Auch Plastikmüll auf den Straßen kann über Entwässerungsnetze oder Flüsse, die in sie münden, in den Ozean gelangen. Schätzungen zufolge tragen die großen Flüsse der Welt jährlich bis zu 2,41 Millionen Tonnen Plastik in das Meer, was rund 100.000 Müllwagen entspricht [2].

Wir (er)trinken in Plastik und was tun wir?

In Ländern der ganzen Welt wurden bereits winzige Plastikstücke im Trinkwasser gefunden. Wissenschaftler forschen nun intensiv nach deren Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit.

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Zahlreiche Leitungswasserproben aus mehr als einem Dutzend Nationen wurden von Wissenschaftlern für eine Untersuchung von Orb Media analysiert. Insgesamt waren 83% der Proben mit Kunststofffasern kontaminiert. Die USA hatten mit 94% die höchste Kontaminationsrate. Der Libanon und Indien hatten die nächsthöchsten Quoten. Die niedrigsten Kontaminationsraten haben die europäischen Länder, einschließlich Großbritannien, Deutschland und Frankreich – doch sie liegen bei immer noch 72%. Die durchschnittliche Anzahl der in jeder 500-ml-Probe gefundenen Fasern lag zwischen 4,8 in den USA und 1,9 in Europa [3].

Auch elf untersuchte Marken von Wasserflaschen aus der ganzen Welt, die an 19 Standorten in neun Ländern gekauft wurden, wurden auf Mikroplastik-Kontamination getestet. Von den insgesamt 259 verarbeiteten Flaschen zeigten 93% Anzeichen einer Mikroplastik-Kontamination im darin enthaltenen Wasser. Nach Berücksichtigung möglicher Hintergrundkontaminationen im Labor wurden durchschnittlich 10,4 mikroplastische Partikel mit einer Größe von mehr als 100 µm pro Liter verarbeitetem Wasser gefunden [4, 5].

Wissenschaft: Einfluss der Sichtbarkeit eines Problems

Kunststoffe sind eine Ursache für unsere globale Umweltverschmutzung. Schwebende Plastikkontinente in Ozeanen, Plastiktüten-fressende Schildkröten, verendete Wale mit Plastikmüll-Mägen sind Entdeckungen der letzten Jahre, die große mediale Verbreitung und Aufmerksamkeit erfahren haben.

Diese, auch unter dem Begriff „visuell wahrgenommene Umweltverschmutzung“ beschriebene Konfrontation mit Problemen liegt immer im Auge des jeweiligen Betrachters. Die Betrachter sind Menschen wie Sie und ich. Wir nehmen diese Art der Umweltverschmutzung als so genannte situative Umweltverschmutzung in den Medien wahr und reagieren hauptsächlich im Rahmen unserer aktuellen Gefühlslage: manchmal mit Entsetzen, Wut und Kopfschütteln, manchmal mit einem „Like“, manchmal auch mit Ignoranz und Ablehnung. Dieses Verhalten wird innerhalb der Citizen Science auch als Vorfühlen bezeichnet. Der Mensch übernimmt die Rolle eines Sensors, der auf Änderungen in seinem Umfeld reagiert.

Citizen Science – Was ist das eigentlich?

Viele Jahre lang gab es keine einheitliche, klare Definition, die den Begriff Citizen Science beschrieb. Es ist ein historisch gewachsener Begriff, der erst in den vergangenen Jahren zu einem Überbegriff geworden ist. Unter Citizen Science können auch Ansätze wie partizipative Wissenschaft, partizipative Aktionsforschung, partizipatives Monitoring, zivile Wissenschaft, zivile Wissenschaftler, Bürgerwissenschaftler oder Crowdsourcing-Wissenschaftler gezählt werden.

Es wurde viel darüber diskutiert, was der Begriff im Hinblick auf den Umfang abdecken sollte und wo er hingehörte. 2004 versuchte Bruce Lewenstein von der Cornell University eine dreiteilige Definition des Begriffs [6]:

• „die Beteiligung von Nichtwissenschaftlern an der Erhebung von Daten gemäß bestimmten wissenschaftlichen Protokollen sowie an der Verwendung und Interpretation dieser Daten;

• die Beteiligung von Nichtwissenschaftlern an echten Entscheidungen über politische Fragen, die technische oder wissenschaftliche Komponenten haben; und

• das Engagement von Forschern im demokratischen und politischen Prozess.“

Im Jahr 2013 schlug das „Green Paper on Citizen Science“ Folgendes vor: „Citizen Science bezieht sich auf die Beteiligung der Öffentlichkeit an wissenschaftlichen Forschungsaktivitäten, wenn die Bürger entweder mit ihren intellektuellen Bemühungen oder mit ihrem umgebenden Wissen oder mit ihren Werkzeugen und Ressourcen aktiv zur Wissenschaft beitragen“ [7]. Diese Definition wurde auch im Grünbuch zur Citizen-Science-Strategie 2020 für Deutschland aufgegriffen [8]. In seiner Aktualisierung vom Juni 2014 wurde der Begriff „Citizen Science“ offiziell in das Oxford Dictionary aufgenommen und wie folgt definiert: „Wissenschaftliche Arbeit, die von Angehörigen der Allgemeinheit durchgeführt wird, häufig in Zusammenarbeit mit professionellen Wissenschaftlern und wissenschaftlichen Einrichtungen oder unter deren Leitung.“

Innerhalb der Citizen Science wird auf die Fähigkeit eines jeden Menschen, Dinge zu interpretieren, aufgebaut (Stufe 1). Es gilt seine Position des Hinterfragenden und Kategorisierenden zu stärken (Stufe 2). Im Vordergrund steht noch nicht die in Stufe 3 partizipative Forschung und dem Nachgehen der Frage, wie es dazu kommt, dass etwas so ist, wie es ist. Es geht darum ein Problem zu erkennen, zu definieren und eine Datensammlung zu diesem Problem zu betreiben, um daraus in Stufe 4 in gemeinsamer Forschung, nicht nur Daten zu sammeln, sondern auch zu analysieren. Am Ende von Stufe 4 steht der Erkenntnisgewinn und die daraus abgeleitete Bestätigung des eigenen Standpunkts /-orts bezüglich eines Problems oder eine im Kontext der Ergebnisse als notwendig erachtete Veränderung des eigenen Habitus.

Für die partizipierende Bevölkerung ist es motivierend, zu erkennen und zu sehen, dass sie einen echten Beitrag zur Forschung leisten können. Es geht um das Engagement des Bürgers. Es geht darum, Wissen und Ansichten einzubringen, diese zu diskutieren, um vertieftes Fachwissen zu gewinnen, gleichzeitig aber auch Forschungsprozesse kennenzulernen. Die partnerschaftliche Zusammenarbeit, die Wertschätzung des Engagements und die Qualitätssicherung der von den Bürgern gesammelten Daten durch die Wissenschaftler sind von zentraler Bedeutung für Citizen Sciences.

Mikroplastik und öffentliche Wahrnehmung

Immer dann, wenn man etwas sieht, nimmt man es wahr. Bei Plastik und Mikroplastik oder insgesamt Müll sehen wir das Problem, wir fragen uns häufig, warum machen Menschen dies, aber die Reaktion, einen Müllbeutel zu zücken, um die herumliegenden Teile aufzusammeln, oder im Drogeriemarkt sehr bewusst die Mikroplastikfreien Kosmetika zu kaufen, bleibt aus. Die hohe Sichtbarkeit der makroplastischen Verschmutzung erhöht zwar einerseits die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit, doch die Handlungsoptionen (z.B. geeignete Abfallentsorgungssysteme, Recyclingkonzepte etc.) lassen andererseits sehr oft zu wünschen übrig.

Weniger sichtbar, aber in der öffentlichen Wahrnehmung bereits vorhanden, ist das Problem der Meeresverschmutzung durch Mikroplastik: Sowohl mikro- als auch nanoplastische Partikel werden in marinen Umgebungen (einschließlich Tiefwasserumgebungen) gefunden und haben aufgrund ihrer Größe und Zusammensetzung unterschiedliche Auswirkungen auf die Umwelt [9]. Während viele Arten von Kunststoffen in bestimmten maritimen Gebieten in erheblichen Mengen gefunden wurden, ist die Verbreitung und Auswirkung dieser Kunststoffe in Süßwassersystemen zwar gut erforscht [10, 11], jedoch in der Öffentlichkeit wenig bekannt.

Aufgrund dieser mangelnden Sichtbarkeit wurde das Problem in der Öffentlichkeit bisher kaum wahrgenommen oder diskutiert. Für politische Agenden und politische Maßnahmen ist es jedoch erforderlich, dass die Öffentlichkeit an dem Dialog teilnimmt bzw. diesen einfordert. Durch den Druck der Öffentlichkeit verändern sich Forschungsschwerpunkte und es werden Aktionspunkte gesetzt, die eine Verbesserung der Ausgangssituation ermöglichen – in unserem Fall sauberes Süßwasser.

Diesen Standpunkt vertritt auch das Team Wasser 3.0. In Aufklärungs- und Sensibilisierungskampagnen sowie Bildungstransfers werden Bürger in die Kommunikationsarbeit eingebunden. Transparenz in der eigenen Forschungsausrichtung und Grundlagen für Arbeiten im Bereich Citizen Sciences werden geschaffen.

Der Druck der Öffentlichkeit – ein Beispiel

Wie verändertes Bürgerbewusstsein politisches Handeln beeinflussen kann, wird am Beispiel des Umgangs mit Per- und Polyfluoralkylsubstanzen in den USA deutlich. Diese organisch-chemischen Verbindungen, zu denen Substanzen wie PFOA und PFOS gehören, werden häufig zur Herstellung von Teppichen, Textilien, Lebensmittelverpackungsmaterialien und Antihaft-Kochgeschirr verwendet und sind auch für die Brandbekämpfung auf Flugplätzen und in anderen industriellen Prozessen üblich. Hierbei handelt es sich um persistente synthetische Fluorchemikalien, die in der Umwelt nicht abgebaut werden und in den USA in der Trinkwasserversorgung gefunden wurden [12]. Innerhalb kurzer Zeit und mit dem Engagement von Wissenschaftlern, Sozialwissenschaftlern und der Öffentlichkeit, wurde die Verunreinigung von Trinkwasser durch PFOA und PFOS aus der Unsichtbarkeit zu einer Angelegenheit intensiven öffentlichen Engagements [13, 14].

In den USA waren die Auswirkungen auf die Gesundheit der EPA und der Industrie seit den frühen 1960er Jahren bekannt, sie blieben jedoch bei Konsum- und Industrieprodukten allgegenwärtig [15]. Diese Fluorchemikalien, insbesondere ihre Präsenz im Grundwasser und in der öffentlichen Wasserversorgung, sind durch verschiedene öffentliche Mechanismen an die Spitze der Umweltdebatten und des politischen Drucks in den USA gerückt [16]. Das veränderte öffentliche Bewusstsein über PFOA und PFAS in den USA führte zu dem dringend benötigten umwelt- und gesundheitssensibleren Umgang mit diesen Substanzen.

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Mittlerweile adressieren viele Forscher auch das Problem der (Mikro-)Plastikverschmutzung nicht nur im wissenschaftlichen Kontext, sondern vermehrt zielen sie auch auf die gesellschaftliche Wahrnehmung ab. Es wird klarer kommuniziert, dass die Verunreinigungen von Süßwasser durch (Mikro-)Plastik und deren umwelt- und gesundheitsrelevanten Auswirkungen eine ebenso stärkere Präsenz im öffentlichen Raum und die Einbindung von Nicht-Wissenschaftlern und Bürgern benötigen [17].

Wissenschaftliche Öffentlichkeitsarbeit kann ein Weg zur Einbeziehung der Bürger sein, ein wichtiger Schritt, um politische Veränderungen und Maßnahmen zu bewirken. Mikroplastik im Süßwasser ist ein an sich komplexes Thema. Die Verunreinigungen sind sind teilweise nur schwer mit bloßem Auge sichtbar, haben vielerlei Ursachen und die Auswirkungen sind nicht direkt erkennbar oder spürbar. Probleme in der öffentlichen Wahrnehmung zu visualisieren, zum Nachdenken anzuregen oder dagegen zu mobilisieren ist desto schwieriger je abstrakter und wenig sichtbar diese sind [18]. Daher ist es nicht unkompliziert, den Großteil der Ansammlung von Süßwasser-Mikroplastik zu adressieren, da dies die Bereiche Industrieverpackung und -reinigung, die Entsorgung von Gewerbe und Behörden, die Bekleidungsindustrie sowie das Verhalten und die Wahl des Verbrauchers umfasst. In Abhängigkeit von dem Frischwasserkörper entsteht eine signifikante Menge an Mikroplastik-Verunreinigung aus den folgenden Punkten:

• Abbau von Einwegkunststoff, wie Verpackungsmaterial;

• industrielle Schleifmittel und

• Abbau bestimmter synthetischer Bekleidungsfasern beim Waschen [19].

Strategien zur Senkung des Mikroplastikanteils im Süßwasser fallen mit der Verringerung der Kunststoffverschmutzung im Allgemeinen zusammen und reichen „von Wiederverwendung, umweltfreundlicher Chemie, Recyclingkonzepten, verbesserter Abfallbewirtschaftung, standardisierter Kennzeichnung, Schulung, Reinigungsprogrammen und nachhaltigem Konsum“ [20].

Angesichts der Komplexität und der Unsicherheit der Wissenschaft zu diesem Zeitpunkt und der Anzahl der betroffenen Sektoren sollte jegliches Engagement der Öffentlichkeit zu Zwecken der Bildung, kollaborativen Diskussion und politischen Änderungen genutzt werden. Citizen Science, die als Konsenskonferenzen und Diskussionsforen durchgeführt wird, kann Katalysator für mehr Engagement und Aktionen der Öffentlichkeit sein.

Darüber hinaus ist die Wahrnehmung öffentlicher Risiken in Bezug auf die Ansammlung von Plastikverschmutzung in der Meeresumwelt relativ gut entwickelt. Das Süßwasserverunreinigungsproblem könnte möglicherweise darauf aufbauen. Citizen Science schafft als integrativer und partizipativer Ansatz eine Atmosphäre der Transparenz und Bürgerlichkeit bei aufkommenden Umweltproblemen. Er hat das Potenzial sowohl Wissenschaftlern als auch politischen Entscheidungsträgern, Empfehlungen für den Weg zur Verringerung der Mikroplastik-Kontamination im Süßwasser zu geben.

Literatur:

[1] Statista (2019) https://www.statista.com/statistics/282732/global-production-of-plastics-since-1950/

[2] Jambeck JR, Geyer R, Wilcox C., Siegler TR, Perryman M, Andrady A, Narayan R, Law KL, (2015) Plastic waste inputs from land into the ocean. In: Science. 347, 2015, S. 768–771.

[3] OrbMedia (2017), https://orbmedia.org/stories/Invisibles_plastics

[4] Mason (2018)

[5] Mintenig SM., Löder MGJ, Primpke S, Gerdts G. Low numbers of microplastics detected in drinking water from ground water sources (2019) Science of The Total Environment, Volume 648, 15 January 2019, Pages 631-635, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.08.178.

[6] Lewenstein, BV What does citizen science accomplish? (2004), Cornell University, https://hdl.handle.net/1813/37362

[7] Gordienko, Y (2013). Green Paper on Citizen Science. SOCIENTIZE Consortium, 2013

[8] Bonn, A., Richter, A., Vohland, K., Pettibone, L., Brandt, M., Feldmann, R., Goebel, C., Grefe, C., Hecker, S., Hennen, L., Hofer, H., Kiefer, S., Klotz, S., Kluttig, T., Krause, J., Küsel, K., Liedtke, C., Mahla, A., Neumeier, V., PremkeKraus, M., Rillig, M. C., Röller, O., Schäffler, L., Schmalzbauer, B., Schneidewind, U., Schumann, A., Settele, J., Tochtermann, K., Tockner, K., Vogel, J., Volkmann, W., von Unger, H., Walter, D., Weisskopf, M., Wirth, C., Witt, T., Wolst, D. & D. Ziegler (2016): Grünbuch Citizen Science Strategie 2020 für Deutschland. Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig, Leipzig, Museum für Naturkunde Berlin, Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung (MfN), Berlin-Brandenburgisches Institut für Biodiversitätsforschung (BBIB), Berlin.

[9] Jamieson AJ, Brooks LSR, Reid WDK, Piertney SB, Narayanaswamy BE, Linley TD (2019) Microplastics and synthetic particles ingested by deep-sea amphipods in six of the deepest marine ecosystems on earth. R Soc Open Sci 6:180667. https://doi.org/10.1098/rsos.180667

[10} Eerkes-Medrano D, Thompson RC, Aldridge DC (2015) Microplastics in freshwater systems: a review of the emerging threats, identification of knowledge gaps and prioritisation of research needs. Water Res 75:63–82. https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.02.012

[11] Li J, Liu H, Paul Chen J (2018) Microplastics in freshwater systems: a review on occurrence, environmental effects, and methods for microplastics detection. Water Res 137:362–374. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.12.056

[12] Andrews D (2019) Report: Up to 110 million Americans could have PFAS-contaminated drinking water

[13] Cordner A, De La Rosa VY, Schaider LA et al (2019a) Guideline levels for PFOA and PFOS in drinking water: the role of scientific uncertainty, risk assessment decisions, and social factors. J Expo Sci Environ Epidemiol 29:157–171. https://doi.org/10.1038/s41370-018-0099-9

[14] Cordner A, De La Rosa VY, Schaider LA et al (2019b) Correction: guideline levels for PFOA and PFOS in drinking water: the role of scientific uncertainty, risk assessment decisions, and social factors. J Expo Sci Environ Epidemiol. https://doi.org/10.1038/s41370-019-0134-5

[15] Richter L, Cordner A, Brown P (2018) Non-stick science: sixty years of research and (in)action on fluorinated compounds. Soc Stud Sci 48:691–714. https://doi.org/10.1177/0306312718799960

[16] Bruton TA, Blum A (2017) Proposal for coordinated health research in PFAS-contaminated communities in the United States. Environ Health 16:120. https://doi.org/10.1186/s12940-017-0321-6

[17] Frickel S, Gibbon S, Howard J, Kempner J, Ottinger G, Hess DJ (2010) Undone science: charting social movement and civil society challenges to research agenda setting. Sci Technol Hum Values 35:444–473. https://doi.org/10.1177/0162243909345836

[18] Syberg K, Hansen SF, Christensen TB, Khan FR (2018) Risk perception of plastic pollution: importance of stakeholder involvement and citizen science. In: Wagner M, Lambert S (eds) Freshwater microplastics. Springer International Publishing, Cham, pp 203–221.

[19] Dris R, Imhof H, Sanchez W, Gasperi J, Galgani F, Tassin B, Laforsch C (2015) Beyond the ocean: contamination of freshwater ecosystems with (micro-)plastic particles. Environ Chem 12:539. https://doi.org/10.1071/EN14172

[20] Kramm J, Völker C (2018) Understanding the risks of microplastics: a social-ecological risk perspective. In: Wagner M, Lambert S (eds) Freshwater microplastics. Springer International Publishing, Cham, pp 223–237.

* Dr. K. Schuhen: Wasser 3.0, 76187 Karlsruhe, E-Mail: schuhen@wasserdreinull.de

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