In twee dagen tijd liet orkaan Helene een hoeveelheid microplastics achter die gelijk was aan 18,8% van alle afzettingen die gedurende het jaar werden gemeten in het Highlands Biological Station, in de bergen van North Carolina. Op dezelfde dagen steeg de snelheid waarmee deze deeltjes uit de atmosfeer vielen tot 22,7 keer vergeleken met eerdere niveaus. En de locatie ligt op bijna 1.200 meter boven zeeniveau, midden in de zuidelijke Appalachen.
Helene had categorie 4 bereikt voordat ze op 26 september 2024 in Florida landde, en trok vervolgens naar het noorden en veroorzaakte catastrofale regenval en overstromingen in de Appalachen, zoals gereconstrueerd in het officiële rapport van het National Hurricane Center. Toen de storm echter in het westen van Noord-Carolina aankwam, waren er al maanden drie instrumenten aanwezig om op te vangen wat uit de lucht viel. Een zeer wetenschappelijk nuttig toeval.
Onderzoekers van Virginia Tech, Western Carolina University en andere instellingen konden zo de voorgaande periode, de dagen van de orkaan en de daaropvolgende weken met elkaar vergelijken. De studie gepubliceerd op Geïntegreerde milieubeoordeling en -beheer is volgens de auteurs de eerste in de Verenigde Staten die de atmosferische afzetting van microplastics op meerdere locaties vóór, tijdens en na een orkaan volgt.
In twee dagen bijna een vijfde van het jaartotaal
De drie meetlocaties waren Iron Duff, Coweeta Hydrologic Laboratory en Highlands Biological Station, allemaal in het Blue Ridge Mountains-gebied. Tijdens Helene was de gemiddelde snelheid van microplasticafzetting 8,1 keer hoger in Iron Duff, 3,4 keer hoger in Coweeta en 22,7 keer hoger in Highlands vergeleken met de niveaus die vóór de storm werden gemeten.
In de Hooglanden, de natste plek, vielen tijdens de orkaan tussen de 1.779 en 2.743 deeltjes per vierkante meter per dag. Vergeleken met de gehele observatieperiode vertegenwoordigen de transporten tijdens de dagen van Helene 18,8% van het jaartotaal. In Iron Duff bedroeg het aandeel 4,2%, in Coweeta 4,6%.
Dit zijn percentages die op slechts drie locaties zijn gemeten en beschrijven niet alles wat er langs het pad van de orkaan is gebeurd. Ze laten echter zien hoe snel een extreme weersgebeurtenis de plasticafzetting kan veranderen, zelfs in berglandschappen ver van de dichtste stedelijke gebieden.
De onderzoekers vonden vooral vezels. Na Helene vormden ze 88,5% van de deeltjes bij Iron Duff, 94,4% bij Coweeta en 100% van de deeltjes die bij Highlands werden geïdentificeerd. Op een subset van 258 deeltjes geanalyseerd met Raman-spectroscopie werden meer dan 30 soorten polymeren herkend, waaronder polyamide of nylon, polystyreen, PET, polypropyleen en polyethyleen.
Regen en wind hebben de reis van plastic veranderd
Microplastics hoeven niet noodzakelijkerwijs in de buurt te zijn van de plek waar ze worden verzameld. Ze kunnen worden opgetild, door de lucht gedragen en veel verder vallen. Uit de in het onderzoek gebruikte modellen blijkt dat tijdens Helene ook het pad van de luchtmassa’s in de richting van de drie locaties was veranderd.
Voor en na de orkaan kwam de lucht op lagere hoogten over het algemeen uit het noordoosten en passeerde de Atlantische Oceaan nabij Nova Scotia. Tijdens de storm kwam het uit de Golf van Mexico en het Caribisch gebied. Hierdoor kunnen we geen enkele vezel aan een specifieke plaats toeschrijven: hij reconstrueert het traject van de lucht, niet de geboorteakte van elk stuk plastic.
Regen en wind lijken samen te werken. In statistische modellen is neerslag de belangrijkste factor voor natte depositie, terwijl windsnelheid vooral doorweegt op droge depositie. Het water onderschept de zwevende deeltjes en brengt ze naar de grond; de wind kan ze weer van het oppervlak tillen en ze in beweging houden.
Vooral in de brongebieden is de consequentie delicaat. Deeltjes die op de bodem, de vegetatie en kleine bergstromen worden afgezet, kunnen riviersystemen binnendringen en stroomafwaarts verder gaan. Kortom: de afstand tot wegen en grote steden biedt veel minder isolatie dan het landschap doet vermoeden.
Plastic bleef ook na Helene vallen
Een van de meest merkwaardige waarnemingen deed zich voor toen de orkaan al verdwenen was. Tussen 30 september en 30 oktober 2024 bleef de gemiddelde depositie van microplastic 3,8 keer hoger dan het eerdere niveau in de Hooglanden en 4,4 keer in Coweeta. Bij Iron Duff viel het echter.
Het verschil had letterlijk in de bomen terecht kunnen komen. Coweeta had ongeveer 90,8% boombedekking in het gebied rond de monsternemer en Highlands 52,7%; Iron Duff slechts 14,7%. De auteurs veronderstellen dat een deel van de door de storm getransporteerde microplastics mogelijk op de bladeren is blijven zitten en vervolgens in de daaropvolgende dagen door de wind in beweging is gebracht.
Voorlopig blijft het een hypothese. De onderzoekers hebben de microplastics op de bladeren niet direct gemeten en geven deze stap aan als een van de zaken die in toekomstig onderzoek moeten worden geverifieerd. Zelfs de geografische uitbreiding van het werk vereist voorzichtigheid: er waren drie locaties en de regionale extrapolatie die door de modellen werd geconstrueerd, wordt door de auteurs zelf gedefinieerd als een schatting van de orde van grootte, en niet als een precieze telling.
Dan is er nog een materiëlere grens. De gebruikte instrumenten konden niet alle kleinere deeltjes onderscheppen: de schattingen van de afzetting worden daarom als conservatief beschouwd. Het onderzoek meet ook waar en hoeveel plastic er is gevallen; er wordt niet vastgesteld welke effecten het heeft gehad op de natuur, ecosystemen of de menselijke gezondheid.
Helene stak in slechts een paar dagen de Appalachen over. Verzamelaars die al waren ingeschakeld, registreerden in hetzelfde interval een scherpe stijging van de hoeveelheid plastic vezels en fragmenten. Zelfs kleinere werden echter buiten beschouwing gelaten.
