BIOPHYLM

Mikroplastik (MP) sind kleine Kunststoffteile zwischen 1 μm und 5 mm Größe, die in der Umwelt als Folge der Kunststoffverschmutzung vorkommen. Deren allgegenwärtiges Vorkommen im Wasser ist zu einer großen Bedrohung für die Ökosysteme geworden. Wenn MP in die Meeres- und Süßwasserumwelt gelangen, kommen sie mit organischem Material, Nährstoffen und Mikroorganismen wie Bakterien, Algen und Pilzen in Kontakt. Schon bald sammeln sich diese Mikroorganismen auf der Oberfläche der Kunststoffpartikel und bilden Kolonien, die allmählich eine komplexe biologische Schicht, den so genannten Biofilm, bilden. Dieser Prozess kann die ökologischen Risiken von MP beeinträchtigen und zu einer erhöhten antimikrobiellen Resistenz beitragen. Er kann auch die physikalischen und chemischen Eigenschaften von MP verändern, was wiederum Einfluss darauf haben kann, wie sich diese Partikel in Wasser und Ökosysteme bewegen, z.B. ob sie schwimmen oder sinken (Sinkverhalten) und wie weit sie sich von ihrer Freisetzungsquelle entfernen können (ökologischer Transport). Unser Verständnis des Einflusses von Biofilmen auf den Transport von MP in der aquatischen Umwelt ist gering, was weitere Forschungen zu den Wechselwirkungen zwischen Mikroben und MP rechtfertigt. BIOPHYLM zielt darauf ab, die physikalisch-chemischen Veränderungen von MP während der Biofilmbildung zu untersuchen, wobei der Schwerpunkt auf der Partikelgröße, der Dichte und der Oberflächenmorphologie liegt, um unser Wissen darüber zu erweitern, wie Biofilme die Mobilität der Partikel beeinflussen und so zu besser informierten Modellen des MP-Transports in der Umwelt beitragen. Zu diesem Zweck werden MP-Partikel dem Flusswasser von Donaukanal in Wien ausgesetzt und biophysikalische, kolloidale und Hochdurchsatz-Sequenzierungsansätze zur Untersuchung von Mikroben-Kunststoff-Interaktionen, zur Messung des Biofilmwachstums und zur Bewertung der Partikelmobilität und des Sinkverhaltens angewandt. Das Projekt wird sich auf einen weniger untersuchten, aber dennoch wichtigen Aspekt konzentrieren, nämlich auf das untere Ende des MP-Größenbereichs zwischen 1-100 μm. Darüber hinaus wird BIOPHYLM versuchen, das Wachstum von Biofilmen und die Mobilität von MP-Partikeln in Echtzeit zu messen, indem es die digitale holografische Mikroskopie einsetzt, eine bahnbrechende Technologie, die kürzlich von BOKU-Forschern entwickelt wurde. Durch die Verknüpfung der Daten aus den einzelnen Techniken möchte BIOPHYLM ein ganzheitliches Bild der Interaktionen zwischen MP und Mikroben erhalten und wichtige Wissenslücken schließen, die unser Verständnis der Rolle des Biofilms beim MP-Transport verbessern und somit eine wissenschaftlich fundierte Risikobewertung von Kunststoffpartikeln in der aquatischen Umwelt unterstützen.