Het zoutgehalte van het water vermindert het risico dat schadelijke bacteriën via microplastics uit het zoete water in de zee terechtkomen.

Nummer 617: Een onderzoek naar bacteriën op microplastics in negen Europese rivieren toont aan dat het zoutgehalte als barrière fungeert en voorkomt dat schadelijke bacteriën grote afstanden afleggen via plastic afval. 

Microplastics vormen een groeiende wereldwijde zorg, en er wordt veel onderzoek gedaan naar hun verspreiding in het milieu en de mogelijke effecten ervan op ecosystemen en de menselijke gezondheid. Een aspect van plastic afval dat mogelijk gezondheidseffecten heeft, is de aanwezigheid van biofilms – een laag micro-organismen die zich ophoopt op het oppervlak. Wanneer plastic in water terechtkomt, kan het over grote afstanden worden getransporteerd, waarbij de microbengemeenschap in de 'plastisfeer' met zich mee wordt genomen.  

Ondanks deze zorgen zijn er nog steeds hiaten in het onderzoek naar de manier waarop deze microbiële gemeenschap verandert onder invloed van omgevingsstressoren, wanneer deze zich via zoet water naar de zee verplaatst, en in hoeverre ziekteverwekkers die mogelijk schadelijk zijn voor de gezondheid van mens en dier, zich nestelen in plastic dat zich in water bevindt.  

Franse onderzoekers begonnen aan een zeven maanden durende missie op een boot die negen grote Europese rivieren, waaronder de Seine en de Rijn, bevoer, van de zee naar een punt stroomopwaarts van de eerste dichtbevolkte stad aan elke rivier. Ze namen watermonsters op vier of vijf punten langs een zoutgehaltegradiënt in de rivieren en namen vervolgens submonsters om nutriënten, fijnstof en de bacteriële diversiteit te analyseren. Ze verzamelden ook microplastics met een speciaal net en analyseerden deze om de soorten in de plastisfeer, hun virulentie en hun vermogen om biofilms te vormen, te identificeren.  

Om de bacteriële kolonisatie van microplastics in diezelfde wateren te onderzoeken, plaatste een groep op het land een maand voor aankomst van de boot ongerepte polyethyleen-, polyoxymethyleen- en nylonnetten in beveiligde cilindrische kooiconstructies. Een maand later verzamelden de wetenschappers op de boot deze.  

Het team verwijderde alle microplastics in het onderzoek met behulp van alcohol en een vlamgesteriliseerde pincet en bevroor ze vervolgens onmiddellijk in vloeibare stikstof tot de DNA-extractie, om besmettingsrisico's te voorkomen. Ze voerden DNA-sequentieanalyse uit op alle bemonsterde bacteriën en gebruikten een infraroodspectrometer om de samenstelling van de gesorteerde microplastics die ze terugvonden te analyseren. Ze bekeken de bacteriegemeenschappen in elke rivier afzonderlijk, met bijzondere aandacht voor de kolonisatie van mogelijk schadelijke soorten, zoals soorten die giftige algenbloei, ziekte bij mensen en schimmels kunnen veroorzaken.  

Uit hun analyses bleek dat de bacteriegemeenschappen op microplastics duidelijk verschilden van de vrijlevende bacteriën en de bacteriën die vastzitten aan organische deeltjes in het omringende water.  

Cruciaal is dat hun gegevens ook verschillende microplasticgemeenschappen in zoet water en in zee aan het licht brachten, waarbij de estuaria van beide verschilden. Microplastics in zee vertoonden een significant lagere rijkdom, gelijkmatigheid en diversiteit in hun bacteriële gemeenschappen dan die in rivieren. Ze identificeerden de potentiële pathogene geslachten Aeromonas, Acidovorax, Arcobacter en Prevotella in zoetwatermonsters, maar niet in de zee; terwijl Vibrio¹ was de dominante ziekteverwekker in de zee. Ze vonden geen overdracht van ziekteverwekkers tussen de twee.  

Dit bewijsmateriaal benadrukte wat de wetenschappers omschreven als een ‘sterke selectiedruk die wordt uitgeoefend tussen zoetwater- en mariene omgevingen’, wat een beperking vormt voor de verspreiding van micro-organismen van zoet water naar de zee als onderdeel van de plastisfeer.  

De potentiële risico's van bacteriën die op microplastics reizen, werden onderstreept door het team dat de ziekteverwekker registreerde Shewanella verrotting voor het eerst op microplastics, uitsluitend in rivierwater. Hoewel zeldzaam, S. rottende Kan mensen infecteren en ziekten van darmen, huid en weke delen veroorzaken. De in het onderzoek geïdentificeerde zoutbarrière suggereert echter dat de kans dat dergelijke ziekteverwekkers van rivieren naar zee reizen, laag is.  

De in het onderzoek gebruikte benaderingen hebben microplastics teruggewonnen die normaal gesproken in waterlopen te verwachten zijn, met polyethyleen als dominante component, goed voor 45% van de gevonden deeltjes, en polypropyleen als tweede meest teruggewonnen component, met 12%. De onderzoekers ontdekten dat de chemische samenstelling van polymeren geen significante invloed had op de plasticisfeergemeenschap, hoewel eerder onderzoek een verband suggereerde.²De onderzoekers opperden dat dit mogelijk te wijten is aan het feit dat de studies zich richtten op kolonisatie op de lange termijn, in plaats van op het rechtstreeks bemonsteren van monsters uit de omgeving.  

Het probleem van microplastics als extra habitat en vector voor de overdracht van ziekteverwekkers is een wereldwijd probleem van belang. De Europese Unie pakt plastic- en microplasticvervuiling aan in diverse milieu-, chemische en sectorale beleidslijnen, waaronder de Registratie, Evaluatie, Autorisatie en Restrictie van Chemische Stoffen (REACH) met betrekking tot synthetische polymeermicrodeeltjes. Kaderrichtlijn mariene strategie en Kaderrichtlijn WaterDe jurisdictie van laatstgenoemde over oppervlaktewateren, zowel landinwaarts als in overgangsgebieden, betekent dat het nieuwe werk relevante kennis oplevert over biofilms en de potentiële risico's daarvan. 

De studie vult kennislacunes op in het tot nu toe beperkte en gefragmenteerde onderzoek naar microbiële gemeenschappen op microplastics, rekening houdend met verschillende ruimtelijke locaties. Aanvullend onderzoek dat verder kijkt dan bacteriën, naar groepen zoals virussen en eencellige organismen, evenals onderzoek naar getijdenafhankelijke veranderingen, zou toekomstig beleid ten aanzien van plasticvervuiling, waterkwaliteit en gezondheid verder kunnen helpen vormgeven.  

Notes 

1. Dit zoutwatertolerante geslacht omvat de soorten Vibrio cholerae – die cholera veroorzaakt – en V. parahaemolyticus – die gastro-enteritis kunnen veroorzaken. 

2. Bijvoorbeeld: Pinto M, Langer TM, Hüffer T, Hofmann T, Herndl GJ. (2019) De samenstelling van bacteriële gemeenschappen geassocieerd met plastic biofilms verschilt tussen verschillende polymeren en stadia van biofilmopvolging. PLoS ONE 14(6): e0217165. 

Deel dit artikel: