Hurrikan Helene verursachte einen Mikroplastik-Anstieg in West-North-Carolina

Als Hurrikan Helene am 25. September 2024 in die südlichen Appalachen vordrang, entlud er 51 bis 76 Zentimeter Regen über steilem, gesättigtem Gelände und löste katastrophale Überschwemmungen in West-North-Carolina aus. Die sichtbaren Schäden – weggespülte Straßen, ausgewaschene Flussbetten, vertriebene Gemeinden – sind ausführlich dokumentiert. Neue Forschung beschreibt nun eine leisere Form von Trümmern, die der Sturm ebenfalls hinterließ: einen plötzlichen, messbaren Puls von Mikroplastikpartikeln, die sich auf Land und Wasser absetzten.

Laut einer in Integrated Environmental Assessment and Management veröffentlichten Studie war die Mikroplastik-Ablagerung an drei Überwachungsstandorten in West-North-Carolina während Helene drei- bis 22-mal höher als im Zeitraum vor dem Sturm. Der Befund liefert Wissenschaftlern einen ungewöhnlichen Vorher-Nachher-Einblick, wie ein einzelnes Extremwetterereignis mikroskopische Plastikverschmutzung über eine Region umverteilen kann.

Ein kurzer Sturm, ein erheblicher Jahresanteil

An einem der drei Überwachungsstandorte war der Beitrag von Helene zur Jahressumme auffällig. An der Highlands Biological Station, die an der Western Carolina University betrieben wird, machte der Sturm allein 18,8 % der jährlichen Mikroplastik-Ablagerung des Standorts aus – fast ein Fünftel der Ansammlung eines ganzen Jahres, abgeliefert innerhalb weniger Tage. Die beiden anderen Standorte verzeichneten kleinere, aber immer noch bemerkenswerte Anteile:

• Iron Duff, Haywood County: 4,2 % der jährlichen Mikroplastik-Ablagerung, die dem Sturm zuzuschreiben sind
• Coweeta Hydrologic Laboratory, Macon County: 4,6 % der jährlichen Mikroplastik-Ablagerung, die dem Sturm zuzuschreiben sind
• Highlands Biological Station, Western Carolina University: 18,8 % der jährlichen Mikroplastik-Ablagerung, die dem Sturm zuzuschreiben sind

Die große Spannweite dieser Zahlen ist selbst aufschlussreich. Die Mikroplastik-Ablagerung ist über eine Landschaft nicht gleichmäßig verteilt, und der Beitrag eines Sturms hängt stark von den lokalen Bedingungen ab – Topografie, Regenintensität, Landbedeckung und davon, was die umgebende Umwelt an losen Plastikpartikeln zu bieten hat. Die 18,8 % am Standort Highlands deuten darauf hin, dass einige Orte weit anfälliger für sturmbedingte Ablagerungen sind als andere.

Wie die Forscher den Anstieg erfassten

Das Team hatte nicht speziell vor, Hurrikan Helene zu untersuchen. Forscher der Virginia Tech, der Western Carolina University, der Highlands Biological Station und der University of North Carolina maßen bereits Mikroplastik in den Quellgebieten des Richland Creek Watershed und des Cullasaja River Basin und untersuchten zwei miteinander verbundene Fragen: Wie viele Mikroplastikpartikel werden durch diese Bäche transportiert, und wie viele treiben durch die Atmosphäre, bevor sie durch Regen oder Wind zu Boden gebracht werden.

Um diese Fragen zu beantworten, verfolgte das Team die Mikroplastik-Ansammlung an drei Standorten und trennte sorgfältig Partikel, die sich in Trockenperioden absetzten, von denen, die in Regenperioden abgelagert wurden. Da die Sammler bereits in Betrieb waren, als Helene eintraf, sammelten sie während des Sturms durchgehend weiter – und verwandelten ein laufendes Überwachungsprojekt in ein unbeabsichtigtes natürliches Experiment.

Trockene Ablagerung versus regengetriebene Ablagerung

Die Unterscheidung zwischen diesen beiden Wegen ist wichtig. Partikel, die sich an einem Überwachungsstandort an einem ruhigen Tag absetzen, spiegeln lokale und nahe lokale Quellen unter gewöhnlichen Bedingungen wider. Partikel, die mit starkem Regen ankommen, können viel weiter reisen und auf atmosphärischen Strömungen treiben, bevor sie durch Niederschlag aus der Luft ausgewaschen werden. Diese Unterscheidung ist zentral für die Interpretation der Helene-Daten: Der Anstieg während des Sturms war nicht einfach eine verstärkte Version der üblichen Hintergrundrate. Er stellte einen anderen Ablagerungsmechanismus dar, der in einem enorm größeren Maßstab wirkte.

Eine Landschaft, bis zum Grundgestein ausgewaschen

Die physischen Spuren von Helene's Kraft in der Region sind noch immer roh. Am Upper Allen Creek im Waynesville Watershed Conservation Area wurde ein großer Teil des Bachbetts bis zum Grundgestein erodiert, wie in Feldaufnahmen von Nathaniel Barrett dokumentiert. Ein auf blanken Fels reduzierter Wasserlauf hat die Sediment-, Laubstreu- und biologischen Schichten verloren, die normalerweise Partikel einfangen und festhalten würden – eine Erinnerung daran, dass extreme Überschwemmungen nicht nur Material bewegen, sondern die aufnehmende Umwelt selbst umgestalten.

Überdenken, was als betroffene Zone gilt

Austin Gray, Biologe an der Virginia Tech, bezeichnete die Ergebnisse als erheblichen ökologischen Fußabdruck. Er wies darauf hin, dass Mikroplastik in terrestrische und aquatische Systeme abgelagert wird, wobei Sturmereignisse besonders intensive Ablagerungsepisoden darstellen. Seiner Ansicht nach erzwingt das Phänomen eine Neubewertung dessen, was eine betroffene Zone tatsächlich ist: Da die von einem Hurrikan abgelagerten Partikel aus Orten stammen können, die weit von ihrem Ablagerungsort entfernt sind, könnte das Ziehen einer Grenze um das vom Hochwasser betroffene Gebiet den tatsächlichen Umfang der Kontamination unterschätzen.

Diese Idee hat praktische Bedeutung dafür, wie Wissenschaftler Überwachungsprogramme gestalten und wie Gemeinden über die Umweltbewertung nach Katastrophen denken. Wenn ein Sturm fast ein Fünftel der jährlichen Mikroplastik-Ablagerung an einem Standort in wenigen Tagen konzentrieren kann, dann könnte eine Beprobung nur des offensichtlichen Hochwasserkorridors – oder nur das Warten auf die Rückkehr zu normalen Bedingungen – den wahren Fingerabdruck des Ereignisses verfehlen.

Eine Premiere für die US-Hurrikanforschung

Die Studie ist ebenso wegen ihres Zeitpunkts wie wegen ihrer Ergebnisse bemerkenswert. Laut dem Forschungsteam ist dies die erste in den USA durchgeführte Untersuchung zur Mikroplastik-Ablagerung vor, während und nach einem Hurrikan, und der Datensatz umfasst den gesamten Verlauf des Ereignisses statt einer einzelnen Momentaufnahme nach dem Sturm. Die Datenerhebung wurde noch wochenlang fortgesetzt, nachdem Helene durchgezogen war, sodass die Forscher verfolgen konnten, wie die Ablagerungsraten nachließen, als sich die Bedingungen stabilisierten.

Mehrere Einschränkungen sollten bedacht werden. Die Ergebnisse stammen von nur drei Standorten in einer einzigen Bergregion und beschreiben einen Sturm. Ablagerungsraten während eines Hurrikans lassen sich nicht direkt auf Küstengemeinden, städtische Wassereinzugsgebiete oder andere Sturmsysteme übertragen. Was die Studie jedoch etabliert, ist eine Methode und eine Basislinie: der Nachweis, dass bestehende Mikroplastik-Überwachungsnetzwerke Ereignisse in Hurrikan-Größenordnung erfassen können, wenn sie zufällig in Betrieb sind.

Warum es über einen einzelnen Sturm hinaus wichtig ist

Extremer Regen wird voraussichtlich ein prägendes Merkmal des Klimarisikos der Region bleiben, und jedes Ereignis kann Plastikverschmutzung potenziell über Böden, Bäche und Luft umverteilen. Zu verstehen, wie viel Material bewegt wird, woher es stammt und wie lange es in der Umwelt verbleibt, ist eine Voraussetzung für jede sinnvolle Minderungsstrategie.

Der Helene-Datensatz bietet eine frühe, konkrete Messung eines Prozesses, der bisher weitgehend abgeleitet statt beobachtet wurde. Indem gezeigt wird, dass ein Hurrikan fast ein Fünftel der jährlichen Mikroplastik-Fracht eines Standorts in Tagen ablagern kann, ordnet die Forschung Stürme als aktive Akteure im Plastikkreislauf neu ein – nicht nur als zerstörerische Ereignisse, die Infrastruktur beschädigen, sondern als Mechanismen, die verändern, wo Verschmutzung landet und wer sich damit befassen muss.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Phys.org. Lesen Sie den Originalartikel.