Mikroplastikanalyse

Mikroplastikanalyse

Mikroplastik sind synthetische Verbindungen mit hohem Molekulargewicht, die zu Kunststoffpartikeln kleiner als 5 mm mikronisiert wurden. Solche Materialien weisen eine geringe biologische Abbaurate auf und verbleiben daher größtenteils in der Umwelt und beeinträchtigen den menschlichen Körper, der in der Nahrungskette der Endverbraucher ist.

Mikroplastikanalyse

Die chemischen Bestandteile von Mikroplastik in der Umwelt sind vielfältig und umfassen Polymere wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyethylenterephthalat, Polyvinylchlorid und Polyvinylalkohol. Mikroplastik kommt in Form von Stücken, Folien, Fasern und Schaum vor.

Der Mensch ist Mikroplastik vor allem durch die Nutzung verschiedener Kunststoffprodukte ausgesetzt, z. B.: Kunststoffverpackungsbehälter, zerfallende Kunststoffmaterialien, Fischernetze, Textilien und Körperpflegeprodukte sowie durch Kontakt mit Farbsplittern, die in die Umwelt (d. h. Luft, Wasser, Meerwasser und Boden) gelangen. Daher können Menschen durch direkte Einnahme, direkten Kontakt und Einatmen Mikroplastik ausgesetzt sein.

Mikroplastik ist allgegenwärtig und die Menschen sind ihm auf vielfältige Weise ausgesetzt. Um die Toxizität und die schädlichen Auswirkungen einer solchen Exposition auf den Menschen beurteilen zu können, sind verschiedene Expositions- und Toxizitätsbewertungen erforderlich.

Mikroplastik ist so klein, dass es fast unmöglich ist, es einzusammeln, sobald es in das Ökosystem gelangt. Aus diesem Grund erlassen Länder auf der ganzen Welt Vorschriften zum Umgang mit primären Mikroplastikpartikeln. So ergreifen die Länder der Europäischen Union beispielsweise verschiedene Maßnahmen, um Kunststoffe zu recyceln, biologisch abbaubare Kunststoffe zu entwickeln, Schadstoffe in Kunststoffen abzutrennen und die Entstehung von Meeresmüll zu verhindern.

Der von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) veröffentlichte Standard „ISO 24187 Grundsätze für die Analyse von Mikroplastik in der Umwelt“ beschreibt die Grundsätze, die bei der Analyse von Mikroplastik in verschiedenen Umweltmatrizes befolgt werden müssen. Hierzu zählen unter anderem der Einsatz spezieller Geräte zur eindeutigen Partikelgrößenklassifizierung von Kunststoffen, die Probenahme, die Probenaufbereitung sowie die Ermittlung repräsentativer Probenmengen.

Der Zweck dieser Norm besteht darin, Mindestanforderungen festzulegen, bis spezifische Normen für unterschiedliche Situationen verfügbar sind. Dies ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Entwicklung spezifischer Standards auf konsistenter Basis erfolgt und ein Vergleich oder eine Korrelation der Ergebnisse möglich ist. Anforderungen an Überwachungsmaßnahmen sind in dieser Norm allerdings nicht enthalten.

Für die Zwecke dieser Norm gelten zusätzlich zu den in „ISO 472 Kunststoffe – Begriffe“ angegebenen Begriffen und Definitionen die folgenden Definitionen:

  • Als großes Mikroplastik gelten alle wasserunlöslichen festen Kunststoffpartikel mit einer Größe zwischen 1 und 5 mm. Mikroplastik kann verschiedene Formen annehmen. Im Allgemeinen stellt ein großes Mikroplastikobjekt einen aus Kunststoff bestehenden Gegenstand oder einen Teil eines Endbenutzerprodukts oder ein Fragment des entsprechenden Gegenstands dar.
  • Als Mikroplastik bezeichnet man alle wasserunlöslichen festen Kunststoffpartikel mit einer Größe zwischen 1 µm und 1 mm. Das primäre Mikroplastikobjekt stellt ein Partikel dar, das Endverbraucherprodukten wie beispielsweise Kosmetika, Beschichtungen und Farben absichtlich zugesetzt wird. Auch sekundäre Mikroplastikobjekte können Bestandteil des Untersuchungsgegenstandes sein. Mikroplastik hat regelmäßige und unregelmäßige Formen. Die definierte Größe bezieht sich auf die längste Länge des Partikels.
  • Additive sind Substanzen, die zur Verarbeitung von Kunststoffen oder zur Veränderung der Endanwendungseigenschaften von Kunststoffen verwendet werden. Wichtige Zusatzstoffe wie Füll- oder Verstärkungsstoffe, Weichmacher und Flammschutzmittel sind in der Norm ISO 1043 definiert.

Mikroplastik ist ein Begriff, der mit verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften einhergeht, wie etwa Form, Größe (Bereich), Polymertyp, Vorhandensein von Zusatzstoffen, Vorhandensein von Füllstoffen, Abbaustatus und so weiter. Die Menge an Mikroplastik in einer bestimmten Matrix kann auf verschiedene Weise gemessen werden, z. B. als Anzahl (Partikel) oder Massengehalt oder als Verhältnis zur Probenmenge.

Eine schematische Darstellung der Zusammenhänge der Mikroplastikanalyse zeigt die in der Norm angegebene Abbildung.

Alle analytischen Schritte (Probenahme, Probenvorbereitung, Detektion) sollten unter kunststofffreien oder kunststoffarmen Betriebsbedingungen durchgeführt werden. Hierzu gehört unter anderem der Verzicht auf herkömmliche Kunststoffprodukte (z. B. Tuben, Behälter). Kontaminationen, insbesondere Kreuzkontaminationen, müssen verhindert werden. Der Benutzer sollte nach Möglichkeit auf die Verwendung von Kunststoffgeräten verzichten. Stattdessen sollten Alternativen aus Metall, Glas oder Keramik zum Einsatz kommen. Ausnahmsweise und nach Nachweis durch Tests können auch nicht nachweisbare bzw. nicht bewertbare Kunststoffarten verwendet werden. Außerdem sollte darauf geachtet werden, dass die persönliche Schutzausrüstung, wie etwa Laborkittel oder Handschuhe, aus nicht-synthetischem Material oder aus Materialien besteht, die die Analysen nicht beeinträchtigen. Für jeden Analyseschritt sollten Wiederfindungstests durchgeführt werden.

Die Probenverarbeitung sollte möglichst in Laminar-Flow-Boxen im Labor oder in Reinräumen erfolgen, insbesondere während der Probenvorbereitung und Partikelzahlbestimmung. Ob eine Hygiene der Proben notwendig ist, sollte vorab geklärt werden. Die Sterilisation ist eine Standardempfehlung für die Analyse trockener Proben aus Abwasser, Klärschlamm und organischen Abfällen. Es können verschiedene Methoden angewendet werden, die jedoch jeweils einen spezifischen Einfluss auf die Integrität der Mikroplastikpartikel in der Probe haben:

  • Dampfsterilisation: Gefahr des Schmelzens von Mikroplastik (z. B. PE, PP).
  • Strahlensterilisation (Gamma-, Betastrahlung, UV-Strahlung): Gefahr der Zerstörung der Polymerstruktur (Auftrennung der Polymerketten und Oxidation).
  • Chemische Sterilisation: Risiko einer chemischen Veränderung der Polymerstruktur oder der Oberfläche der Partikel.

Relevante Informationen zu Messbedingungen und Kontrollprozessen (Qualitätsbewertung und Qualitätskontrolle) sollten aufgezeichnet werden, einschließlich aller analytischen Schritte. Für allgemeine Qualitätskontrollmaßnahmen in Laboren sollte die Norm ISO/IEC 17025 und für Vergleichstests die Norm ISO 13528 befolgt werden.

Unsere Organisation verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen im Bereich Wissenschaft und Technologie weltweit aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. Zu den zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die für Unternehmen in verschiedenen Branchen durchgeführt werden, gehören auch Dienstleistungen zur Analyse von Mikroplastik.

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