How to test for microplastics in water

Mikroplastik – definiert als kleine Plastikstücke, die in der Regel kleiner als 5 mm sind – ist allgegenwärtig in unserem täglichen Leben: Sie können in Alltagsprodukten, in unserer Nahrung gefunden werden und wurden sogar im Blut nachgewiesen. Trotz ihrer schleichenden Präsenz auf unserem Planeten ist derzeit nur wenig über die Auswirkungen von Mikroplastik auf Menschen und die Umwelt bekannt. Aber wir wissen, dass die Konzentrationen in den kommenden Jahren steigen werden. Dies macht Forschung unerlässlich, um die Auswirkungen, die die Exposition gegenüber Mikroplastik auf Menschen, Tiere und die Welt um uns herum haben wird, zu verstehen.

Methoden zum Nachweis von Mikroplastik im Wasser

Das Vorkommen von Mikroplastik im Wasser ist ein besonderes Interessensgebiet, das Sicherheitsbedenken nicht nur für unser Trinkwasser, sondern auch für die Schäden, die sie dem Meeresleben zufügen können, aufwirft. Bei der Identifizierung des Vorhandenseins und der Eigenschaften von Mikroplastik im Wasser werden derzeit zwei Hauptschritte häufig angewendet.

Zunächst hilft die Filtration, das Mikroplastik aus dem Wasser zu extrahieren. Die gewählte Porengröße des Filters hängt von der Größe der interessierenden Mikroplastik ab. Durch das Durchleiten eines bestimmten Wasservolumens durch den Filter werden die Kunststoffe gesammelt und sind bereit für die Analyse.

Optische Mikroskopie kann dann verwendet werden, um die Partikel zu betrachten und Informationen über deren Größe zu erhalten, während spektroskopische Techniken wie die Raman-Spektroskopie verwendet werden können, um den Polymertyp zu identifizieren. Lichtstreutechnologien, wie die Laserbeugung, können auch die Partikelgrößenanalyse in Suspension unterstützen.

Mit sowohl der Größe als auch der chemischen Identität der Partikel können wir ein vollständigeres Bild der vorhandenen Mikroplastik erhalten, herausfinden, woher sie stammen könnten und wo sie in unserer Umwelt enden könnten.

Warum die Größe der Mikroplastik-Partikel wichtig ist

Mikroplastik wird allgemein als Partikel im Größenbereich von 1 µm bis 5 mm klassifiziert, die zu Nanoplastik werden, wenn die Partikelgröße unter 1 µm liegt. Diese werden dann in zwei Haupttypen unterteilt. Primäres Mikroplastik sind solche, die in ihrer ursprünglichen Größe in die Umwelt gelangen, wie Fasern, die aus synthetischer Kleidung ausgewaschen werden. Sekundäres Mikroplastik entsteht durch die Zersetzung größerer Plastikgegenstände, wie Tüten oder Flaschen, die nicht ordnungsgemäß entsorgt wurden.

Beide Typen tragen substanzielle Mengen an Mikroplastik zur Umwelt bei, was es wichtig macht, beide Eintrittspunkte zu verstehen und zu minimieren. Die Größe des Partikels kann auch beeinflussen, wie es sich durch die Umwelt bewegt, beispielsweise in der Luft oder in der Strömung, wenn es sich im Wasser befindet. Wenn es einen Menschen oder ein Tier erreicht, kann die Größe beeinflussen, wie wahrscheinlich es ist, dass sie in den Organismus gelangen und wo im Körper sie enden könnten.

Vergleich von Analysetechniken

Derzeit gibt es eine große Vielfalt an Techniken zur Mikroplastikanalyse, was zu einem Aufruf nach größerer Standardisierung zwischen den Laboren geführt hat. Bei Malvern Panalytical sehen wir, dass die Kombination aus optischer Mikroskopie mit Raman-Spektroskopie ein gutes Verständnis der Größe und Form von Partikeln bietet, was bei der Vorhersage ihrer potenziellen Auswirkung hilfreich sein kann. Die Raman-Spektroskopie kann die vorhandenen Kunststofftypen identifizieren und so zwischen einer Mischung aus Polymeren wie PET, PVC und verschiedenen Polyolefinen wie PP und PE unterscheiden.

Während Infrarotspektroskopie und Raman-Spektroskopie beide weit verbreitet zur Charakterisierung von Mikroplastik verwendet werden, bietet die Raman-Spektroskopie einige Vorteile. Beispielsweise kann die Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie typischerweise Partikelgrößen bis zu 5-10 µm analysieren, während die Raman-Spektroskopie bis zu 1 µm erreicht und so viele weitere messbare Partikel freischaltet. Darüber hinaus unterstützt die Raman-Spektroskopie die Messung im Wasser.

Unabhängig von der gewählten Technik gibt es einige allgemeine Vorsichtsmaßnahmen im Labor, um Sicherheit zu gewährleisten und Kontamination zu vermeiden. Analysten sollten synthetische Kleidung und die Verwendung von Plastikausrüstung wie Bechern, Filtern und Pipetten vermeiden. Je nach Ursprung der Wasserprobe kann es auch erforderlich sein, einige Vorbehandlungsschritte durchzuführen, um Verunreinigungen wie organische Stoffe zu entfernen.

Schließen der Wissenslücke

Malvern Panalytical ist Mitglied des in den Niederlanden ansässigen MOMENTUM-Projekts, das viele Bereiche der Mikroplastikforschung und -expertise zusammengebracht hat. Infolgedessen haben sie kürzlich eine Roadmap veröffentlicht, die Lösungen zur Minimierung der gesundheitlichen Auswirkungen der Exposition gegenüber Mikroplastik vorschlägt. 

Im Rahmen dessen hat das MOMENTUM-Projekt versucht, „Mikroplastik-Pässe“ für ihre in Toxikologiestudien verwendeten Proben zu erstellen. Malvern Panalytical hat dazu beigetragen, indem es die Laserbeugung mit dem Mastersizer 3000+-Instrument verwendet hat, um schnelle Partikelgrößenverteilungsanalysen an diesen Proben durchzuführen. Auch die Röntgenfluoreszenz-Technologie (XRF) wurde mit dem Epsilon 4 eingesetzt, um schnelle und genaue Identifikation der atomaren Zusammensetzung der Proben bereitzustellen.

Eine weitere leistungsstarke Technologie, die zur Verfügung steht, ist der Morphologi 4-ID, der automatisierte Bildanalyse mit Raman-Spektroskopie kombiniert, um Partikelgröße, Form- und chemische Identifikationsinformationen in einer Messung zu liefern. Morphologisch-geführte Raman-Spektroskopie (MDRS) bietet Informationen über sowohl die einzelnen Mikroplastikpartikel als auch die Probe als Ganzes.

Diese Techniken und Technologien tragen zu einem besseren Verständnis bei, wie Mikroplastik im Wasser die menschliche und ökologische Gesundheit beeinflussen kann. Aber es gibt noch viel zu tun. Wenn Sie das Potenzial für Mikroplastikanalysen mit den Instrumenten von Malvern Panalytical erkunden möchten, kontaktieren Sie unsere Experten noch heute.

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