Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme eines Mikroplastikpartikels (Ursprung: Mülltüte)
Quelle: BAM
Mikroplastik-Partikel werden in der öffentlichen Wahrnehmung als gesundheitsbedenklich angesehen und haben eine hohe mediale Aufmerksamkeit. Die Wissenschaft hat daher die Aufgabe, die kleinen Partikel, welche überwiegend durch natürliche Bewitterung und anschließender Fragmentierung von unsachgemäß entsorgten Kunststoff-Produkten (z.B. Getränkeflaschen, Plastikbecher, Mülltüten) entstehen, in all seinen Formen (rund, eckig, Fasern) und Größen (1-1000 µm) auf mögliche Risiken zu untersuchen, um so langfristige Schäden der Flora und Fauna abzuwenden. Wichtig ist dabei zunächst das Vorkommen in der Natur zu verstehen, um so mögliche Eintrittspfade beseitigen zu können.
Plastik besteht meist zu einem hohen Anteil aus Polymeren (langkettigen Kohlenwasserstoffen) und nur geringen Anteilen an Zusatzstoffen, wie z.B. Farbpigmenten oder UV-Stabilisatoren. Diese Polymere lassen sich mit bildgebenden, mikroskopischen Verfahren gekoppelt mit Spektroskopie eindeutig in ihrer Identität, Größe und Gestalt abbilden. Eine weitere Möglichkeit bilden die thermoanalytischen Verfahren, bei denen eine Probe so weit erhitzt wird, dass sich die Partikel zersetzen. Anhand der Zersetzungsprodukte lässt sich die Plastikart sowie die Masse eindeutig bestimmen. Beide Verfahrensgruppen haben sich in den letzten Jahren fest etabliert, so dass es seit Kurzem erste internationale Standards (ISO 16094-2 und ISO/FDIS 16094-3) für den Nachweis gibt.
Herausfordernd ist jedoch die genaue Messung der Partikelanzahl oder -masse, da sich die festen kleinen Partikel mit einer sehr stark variierenden Größenverteilung und -gestalt in Wasser, Boden oder Luftproben sehr ungleichmäßig verteilen und es zusätzlich viele natürliche Partikel in gleicher Größe gibt. Die Mikroplastik-Partikel müssen daher zunächst sorgfältig, möglichst ohne jegliche Änderung ihrer eigenen Anzahl oder Größe, von den natürlichen Partikeln abgetrennt werden. All das führt dazu, dass es große Unterschiede von Labor zu Labor in der Partikelanzahl und -masse gibt. Die BAM entwickelt Mikroplastik-Referenzmaterialien mit bekannten Partikelanzahlen- und massen, um Vergleichsmessungen zu ermöglichen und so die Probenvorbereitungs- und Messverfahren bewerten und optimieren zu können.
Im Rahmen der hier vorgestellten Publikation wurde von der BAM ein Internationaler Vergleichsversuch mit 85 Teilnehmenden aus aller Welt durchgeführt. Die Arbeit wurde von der EU innerhalb Horizon Europe (965367) unter dem Dach von VAMAS (TWA45) gefördert.
Interlaboratory Comparison Reveals State of the Art in Microplastic Detection and Quantification Methods
Dmitri Ciornii, Vasile-Dan Hodoroaba, Volker Wachtendorf, Petra Fengler, Korinna Altmann
Analytical Chemistry, 2025