Mikroplastik: Herausforderung für die Umweltanalytik

Mikroplastik misst maximal fünf Millimeter, nach unten gibt es keine Grenze. Da die winzigen Teilchen kaum auffallen, wurden sie als Umweltproblem lange übersehen. Vor einigen Jahren entdeckten Forscher die Kunststoffpartikel erst in den Ozeanen, dann in anderen Gewässern und schließlich in Böden und Ackerland. Neue analytische Methoden zum Nachweis von Mikroplastik zeigen das Ausmaß der Verschmutzung.

Achtlos in die Gegend geworfene Becher und sonstige Verpackungen aus Kunststoff sind ein Umweltproblem. Nicht weniger bedenklich aber ist die Belastung mit Mikroplastik, die der Mensch oft unbewusst freisetzt. Durch das Waschen von Fleecepullis und anderer Synthetikkleidung etwa gelangen Kunstfasern übers Abwasser in unsere Gewässer oder über den Klärschlamm aufs Ackerland. Eine weitere Quelle ist der Verkehr: Allein in Deutschland wird der Reifenabrieb auf über 40.000 Tonnen jährlich geschätzt. Mikroplastik entsteht zudem bei der Verwitterung von größeren Kunststoffobjekten wie Parkbänken aus Plastik und Landwirtschaftsfolien.

Der Nachweis von Kunststoffpartikeln in Gewässern und Böden ist eine Herausforderung, da sie leicht zu verwechseln sind mit natürlichen Feststoffen wie Quarz. Verdächtige Partikel lassen sich zwar per Pyrolyse-Gaschromatographie und Massenspektrometrie analysieren. Doch die Probenvorbereitung und die Messung, bei der die einzelnen Teilchen manuell ins Probenrohr gegeben werden, sind aufwendig.

Chemisches Imaging steigert den Durchsatz: Die Kombination aus Mikroskopie und Spektroskopie macht die gleichzeitige Bestimmung von Form, Größe und chemischer Zusammensetzung der Partikel möglich. Nach Filterung einer Wasserprobe beispielsweise analysieren FTIR-Mikroskope den Rückstand auf dem Filter. Man kann dafür entweder Messpunkte auf der Probe definieren und einzeln untersuchen oder einen Flächendetektor nutzen, der IR-Spektren von tausenden Teilchen in einem Durchlauf aufnimmt.

Ergänzend kommen Raman-Mikroskope zum Einsatz: Sie bieten eine höhere Auflösung und eignen sich daher für die Analyse von Teilchen bis in den unteren Mikrometerbereich. Mit der Raman-Mikroskopie gelingt sogar der Nachweis von Mikroplastik im Innern von Wasserflöhen und anderen kleinen Organismen. Eine auf der Raman-Spektroskopie basierende Online-Analytik von Mikroplastik in strömendem Trinkwasser befindet sich ebenfalls schon in der Entwicklung.