This dissertation systematically studied two emerging terrestrial microplastic pollutants, paint microplastics (MPs) and tire wear particles (TWPs), using innovative methodological approaches and comprehensive ecological assessments. Firstly, our research revealed a remarkably high concentration of paint MPs in urban soils, reaching up to 2.9 × 10⁷ particles per kilogram. Through chemical characterization of their polymeric constituents, we confirmed that these paint particles qualify as microplastics. This result represents the highest microplastic concentration reported in soils to date and highlights a clear vertical distribution pattern, with concentrations decreasing with increasing soil depth. Subsequent ecological evaluations demonstrated that paint MPs, especially those containing heavy metals, significantly affect soil physicochemical properties, microbial activity, and nutrient cycling. Their presence was associated with elevated soil pH and an enhancement of water-stable aggregate stability. Furthermore, the results underscored the influence of different polymeric compositions on particle size distribution and soil respiration dynamics. In addition, our research showed that soil storage conditions influence the observed ecological effects of TWPs, emphasizing the need for standardized experimental protocols to ensure comparability across studies. Moreover, the ecological effects of TWPs varied with environmental context, being modulated by soil properties and land-use intensity. These findings highlight the context-dependent nature of microplastic impacts in terrestrial ecosystems. Overall, this dissertation advances the field of terrestrial microplastic research through methodological innovation, ecological risk assessment, and the analysis of environmental modulators.
Diese Dissertation untersucht systematisch zwei neuartige terrestrische Mikroplastikschadstoffe (MPs), nämlich Lackmikroplastik und Reifenabriebspartikel (TWPs), anhand innovativer methodischer Ansätze und umfassender ökologischer Bewertungen. Unsere Forschung wies eine bemerkenswert hohe Konzentration von Lack-MPs in städtischen Böden nach, die bis zu 2,9 × 10⁷ Partikel pro Kilogramm erreichte. Durch die chemische Charakterisierung ihrer polymeren Bestandteile wurde bestätigt, dass diese Partikel Mikroplastik darstellen. Dies stellt die bisher höchste dokumentierte Konzentration in Böden dar und zeigt ein klares vertikales Verteilungsmuster mit abnehmenden Werten in tieferen Bodenschichten. Ökologische Untersuchungen ergaben, dass Lack-MPs, insbesondere solche mit Schwermetallen, die physikochemischen Bodeneigenschaften, die mikrobielle Aktivität und den Nährstoffkreislauf beeinflussen. Sie erhöhten den pH-Wert und führten zum mehr wasserstabilen Aggregate. Zudem beeinflussten unterschiedliche Polymer-Zusammensetzungen die Partikelgrößenverteilung und die Bodenatmung. Unsere Ergebnisse zeigen außerdem, dass Lagerungsbedingungen die ökologischen Effekte von TWPs beeinflussen, was die Notwendigkeit standardisierter Protokolle für die Vergleichbarkeit unterstreicht. Die Auswirkungen von TWPs variieren je nach Umweltkontext und werden durch Bodeneigenschaften sowie Landnutzungsintensität moduliert. Insgesamt leistet diese Dissertation einen wichtigen Beitrag zur terrestrischen Mikroplastikforschung durch methodische Innovationen, ökologische Risikoanalysen und die Untersuchung umweltbezogener Einflussfaktoren.
