Mikroplastik & Umwelt

 

Identifikation von Mikrokunststoffen in Umweltproben

Zwei Wissenschaftler sitzen vor einem Computer Urheberrecht: Peter Winandy

Mikroplastik wurde in verschiedenen Umweltmedien nachgewiesen, etwa in Meeren, Flüssen, Böden, Sedimenten, Schlämmen und Komposte. Sogar in weit von der menschlichen Zivilisation entfernten Eisproben wurden über atmosphärische Deposition Mikroplastikpartikel gemessen. Oft sind es nur wenige Partikel, die in einer sehr heterogenen und komplexen Matrix nachzuweisen sind. Hierzu muss zunächst eine repräsentative Probe mit einer ausreichenden Menge an Analyten entnommen werden. So sollten bei schwach belasteten Wässern wie Grundwasser oder Trinkwasser zwischen 0,5-5.000m3 Wasser auf einem Filter angereichert werden, um auch kleinste Mengen Mikroplastikpartikel nachweisen zu können. In stark feststoffhaltigen wässrigen Proben oder Feststoffen stellt die Isolierung der Mikroplastikpartikel aus einer viel größeren Menge an anderen organischen und anorganischen Feststoffpartikeln die größte Schwierigkeit dar.

Vor der Analytik ist das Ziel der geplanten Untersuchungen festzulegen. Stehen beispielsweise Bilanzen oder Frachten von Mikroplastik aus Kläranlagen oder in Gewässersedimenten im Mittelpunkt oder Messdaten für ökotoxikologische Untersuchungen? Des Weiteren muss die Frage nach der Dimension und Art der gewünschten Messergebnisse geklärt werden. Hier wird zwischen der Anzahl an Partikeln oder der Masse in einem Umweltmedium unterschieden. Das Umweltmedium und die zur Verfügung stehende Analytik bestimmen die Probenvorbereitung und das Probenvolumen vor der analytischen Untersuchung. Zu den Massenpolymeren, die häufig in der Umwelt nachgewiesen werden, gehören Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat und Polyamid.

In den Anfängen der Mikroplastikanalytik wurden ausschließlich manuelle mikroskopische Untersuchungen nach einer aufwendigen Probenvorbereitung beispielsweise durch Säuren, Laugen oder oxidierende Substanzen zur Matrixentfernung von organischem Material und anschließender Abtrennung der Mineralik, etwa Sande und Tone, durch Dichtetrennung angewandt. Diese Methode hat den Nachteil, dass das manuelle Auszählen oder die Identifikation von potenziellen Kunststofffragmenten anhand Farbe und Form subjektiv ist. Allerdings kann hier zwischen primärem Mikroplastik – etwa Pellets und Microbeads – und sekundärem Mikroplastik in Form von Fragmenten und Fasern unterschieden werden.

Am Lehrstuhl für Geologie, Geochemie und Lagerstätten des Erdöls und der Kohle und am Institut für Siedlungswasserwirtschaft werden spektroskopische, thermoanalytische und chemische Analysenmethoden zur Mikrokunststoffuntersuchung in Umweltproben angewandt. Mit den spektroskopischen Methoden kann neben der Partikelanzahl auch die Polymersorte bestimmt werden.

Weitere Infos finden sich im Wissenschaftsmagazin RWTH THEMEN zum Thema: „Plastik und Umwelt“. Professor Volker Linnemann vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Professor Jan-Claudius Schwarzbauer vom Lehrstuhl für Geologie, Geochemie und Lagerstätten des Erdöls und der Kohle zeigen in ihrem Text "Mikrokunststoffe in Umweltproben identifizieren" die Vor- und Nachteile der spektroskopischen, thermoanalytischen und chemischen Analyse auf.

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