De mens heeft grote invloed op de chemische samenstelling van kustwateren

Het internationale onderzoek, geleid door de University of California, Riverside (UCR), analyseerde zeewatermonsters die in tien jaar tijd zijn verzameld in kustgebieden van de Stille, Atlantische en Indische Oceaan. NIOZ-biogeochemici Andreas Haas en Lisa Schellenberg verzamelden en analyseerden de gegevens uit Curaçao en de Caribische Nederlanden. Ze hebben ook een deel van de gegevens uit Mo'orea, Frans-Polynesië, meegenomen.

De onderzoekers verwachtten dat pesticiden en geneesmiddelen de hoogste concentraties mensgerelateerde chemicaliën zouden vormen. Maar het onderzoek liet zien dat industriële verbindingen – uit bijvoorbeeld kunststoffen, smeermiddelen en consumentenproducten – het zogeheten 'antropogene chemische signaal' in de oceaan domineren.

Grotendeels onzichtbare menselijke voetafdruk

Industriële chemicaliën, waarvan er vele zelden worden gemonitord, bleken veel overvloediger en wijdverspreider dan eerder aangenomen. Daniel Petras, universitair docent biochemie aan de Universiteit van Californië: "Al decennialang volgen wetenschappers het plastic afval dat op het oceaanoppervlak drijft en meten ze stijgende temperaturen die wijzen op klimaatverandering. Maar er is nog een andere, grotendeels onzichtbare menselijke voetafdruk in zee opgebouwd: duizenden synthetische chemicaliën. Zelfs op plekken die we als relatief ongerept beschouwen, vonden we duidelijke chemische sporen van menselijke activiteit. De omvang van deze invloed was verrassend."

Van landbouw tot toerisme

Volgens Petras vertoonden zelfs afgelegen koraalrifsystemen, vaak gezien als een van de meest ongerepte mariene omgevingen, duidelijke chemische sporen van menselijke activiteit in de buurt – van landbouw- en kustontwikkeling tot toerisme. In datasets uit kustgebieden liepen de mediane signaalniveaus van door de mens gemaakte organische moleculen op tot 20 procent, vergeleken met de laagste waarden van ongeveer 0,5 procent in de open oceaan. In extreme gevallen, zoals riviermondingen met onbehandeld of slecht gezuiverd afvalwater, overschreed dat percentage de 50 procent. Alle monsters bij elkaar genomen, vormden 248 door de mens afkomstige verbindingen een mediaan van ongeveer 2 procent van het totale gedetecteerde signaal.

Een onbekende rol

Sommige van de door de mens gemaakte verbindingen zitten op de grens tussen traditionele organische moleculen en nanoplastics, waardoor de scheidslijn tussen chemische vervuiling en plasticvervuiling vervaagt. Deze chemicaliën dragen volgens de onderzoekers aanzienlijk bij aan de voorraad organisch materiaal in de oceaan. Dat betekent dat ze mogelijk een onbekende rol spelen in de koolstofcyclus en de ecosysteemfunctie van de zee. De onderzoekers ontdekten ook dat antropogene chemicaliën tot ver van de kustlijn in stand blijven. Zelfs meer dan 20 kilometer uit de kust waren door de mens afkomstige verbindingen goed voor ongeveer 1 procent van de gedetecteerde organische stof. Op wereldschaal is dat een enorme hoeveelheid materiaal.

Een belangrijke innovatie

De studie vormt een van de meest uitgebreide chemische meta-analyses van kustwateren tot nu toe, waarbij gebruik is gemaakt van monsters die voor veel verschillende onderzoeksdoeleinden zijn verzameld, waaronder de gezondheid van koraalriffen, algenbloei en de koolstofcyclus.

Een belangrijke innovatie die het onderzoeksteam gebruikte, was de combinatie van consistente, zogeheten hoge-resolutie massaspectrometriemethoden, in meerdere laboratoria. Ook schaalbare computationele tools, ontwikkeld door Mingxun Wang, informaticus aan de University of California, waren belangrijk. Met die gereedschappen kon de groep duizenden monsters uit verschillende, niet-gerelateerde studies combineren en analyseren als een enkele, uniforme dataset.

Samenwerkingspartners over de hele wereld en open wetenschap

"Dit werk was alleen mogelijk dankzij de inspanningen van onze samenwerkingspartners over de hele wereld, en open wetenschap", zegt Petras. "Door onze gegevens openbaar te maken, hopen we het onderzoek te versnellen en een vollediger begrip van de chemische impact van de mens op de oceaan mogelijk te maken." Alle gegevens uit het onderzoek zijn openbaar beschikbaar, waardoor andere onderzoekers de resultaten opnieuw kunnen analyseren of nieuwe datasets kunnen integreren, zodra deze beschikbaar komen.

Een eerste overzicht

Ondanks de omvang van de dataset erkennen de onderzoekers dat grote delen van de wereld nog onvoldoende zijn onderzocht. De gegevens waren sterk geconcentreerd in Noord-Amerika en Europa, met beperkte dekking op het zuidelijk halfrond en vrijwel geen vertegenwoordiging van regio's zoals Zuidoost-Azië, India en Australië. Deze analyse biedt een eerste overzicht; aanvullende gedetailleerde, gerichte analyses blijven nodig. Verder zijn de effecten van de cumulatieve chemische concentraties en hun ecologische gevolgen op de lange termijn nog grotendeels onbekend.

Onze dagelijkse activiteiten dragen bij aan chemische stoffen

De bevindingen benadrukken ook een bredere, vaak over het hoofd geziene realiteit: door dagelijkse activiteiten, zoals autorijden, schoonmaken, het gebruik van voedselverpakkingen en persoonlijke verzorging, ontstaan chemische stoffen waarvan we de effecten niet beseffen. Weggespoeld via afvoeren of meegevoerd door regenwater, verplaatsen ze zich via rivieren en afvalwatersystemen en komen ze uiteindelijk in de oceaan terecht.

Meer informatie

• Lees het Engelstalige artikel Widespread presence of anthropogenic compounds in marine dissolved organic matter.

Tekst: Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ)
Beeld: NIOZ (leadfoto: filtratie-opstelling in Mo'orea, die is gebruikt voor analyse van zeewatermonsters)