Frequently Asked Questions – Mikroplastik

1. Was ist Plastik und für was wird es eingesetzt?

Kunststoffe werden häufig auch umgangssprachlich als „Plastik“ bezeichnet. Wissenschaftlich korrekt wäre aber „synthetisch hergestellte Polymere“. Also Substanzen aus langen Molekülketten, die es auch in der Natur gibt. Bekannte Vertreter sind zum Beispiel Zucker oder Cellulose.
Kunststoffe sind ein wichtiger Wert- und Werkstoff, der heute in unserem Alltag allgegenwärtig geworden ist. Der Grund dafür sind einerseits ihre vielfältigen und flexiblen Materialeigenschaften. Diese haben eine Vielzahl von technische Innovationen zur Verbesserung der Ressourceneffizienz und Reduzierung des Energieverbrauchs überhaupt erst möglich gemacht. In vielen Fällen sind Kunststoffe aus Anwendungssicht oft anderen Werkstoffen vorzuziehen. Somit haben Sie neben den traditionellen Werkstoffen wie Holz, Stahl, Aluminium, usw. einen hohen Stellenwert.

2. Was ist Mikroplastik und wie entsteht es?

Es gibt noch einheitliche Definition von Mikroplastik. Aktuell bezeichnet man Partikel und Fasern aus Kunststoff als Mikroplastik, wenn sie kleiner als 5 mm und größer als 1 μm sind. Oft werden diese noch weiter in großes (1 – 5 mm) und kleines Mikroplastik (<1 mm) unterteilt, wobei die untere Grenze aktuell noch diskutiert wird (Braun et al. 2018, GESAMP 2015, Galgani et al. 2013). Letztere sind mit dem bloßen Auge meist nicht mehr zu erkennen. Mikroplastik ist Untersuchungsgegenstand im Projekt MiPAq das aktuell an der Technischen Universität München (TUM) durchgeführt wird.

Mikroplastik wird teilweise gezielt industriell hergestellt und dann als primäres Mikroplastik bezeichnet. Dazu gehören z.B. Partikel, die Haushaltsreinigern oder Kosmetika zugesetzt werden. Dabei kann es sich um kugelrundes Mikroplastik handeln, sogenannte Microbeads, oder um scharfkantige Partikel, die z.B. als Schleifmittel in Scheuermitteln oder Peelings eingesetzt werden.
Weiterhin werden Pellets oder Granulate als primäres Mikroplastik bezeichnet. Dabei handelt es sich um die Grundform, in der Kunststoffe industriell weiterverarbeitet werden, z.B. bei Spritzgussverfahren oder bei der Extrusion von Folien.

Im Gegensatz dazu handelt es sich bei sekundärem Mikroplastik um Fragmente, die erst in der Umwelt aus größeren Kunststoffteilen entstehen. Dabei spielen mechanische, chemische oder biologische Prozesse eine große Rolle. Einen wesentlichen Anteil hat dabei die UV-Strahlung, die Kunststoffe spröde und damit leicht zerbrechlich macht. Zusätzlich werden auch Fasern, die während des Waschens von Kleidungsstücken aus synthetischen Materialien freigesetzt werden und über Kläranlagen in aquatische Ökosysteme gelangen können, zu sekundärem Mikroplastik gezählt (Ivleva et al. 2017, Wendt-Potthoff et al. 2017). Eine weitere Quelle für Mikroplastik ist der Abrieb von Kunststoffprodukten der während der Lebensphase eines Produktes entsteht. Einen großen Anteil haben dabei Reifen, Bitumen im Asphalt, Sport- und Spielplätze, Schuhsohlen, Baustellen u.a. (Bertling et al. 2018).

3. Wo in der Umwelt gibt es Mikroplastik?

In den letzten Jahren wurde Mikroplastik weltweit in immer mehr Gewässern nachgewiesen und es ist davon auszugehen, dass Mikroplastik ubiquitär, also überall auf der Welt, vorhanden ist. Im Meer wird größerer Plastikmüll und auch Mikroplastik bis hinab in die Tiefsee vorgefunden. Seit 2013 ist bekannt, dass Mikroplastik auch in Süßgewässern, also in Flüssen und Seen vorkommt (u.a., Imhof et al. 2013). Dies wurde mittlerweile von einer Vielzahl von Studien bestätigt (Ivleva et al. 2017, Wendt-Potthoff et al. 2017). Außerdem deuten aktuelle Ergebnisse darauf hin, dass die Anzahl von Mikroplastik in der Umwelt mit sinkender Größe stark zunimmt (z.B., Imhof et al. 2016, Enders et al. 2015). Eine aktuelle Studie, die gemeinsam von einigen Bundesländern mit der Universität Bayreuth durchgeführt wurde, hat in Süd und Süd-West Deutschland Mikroplastik in der Wasseroberfläche aller untersuchten Flüssen und Seen nachgewiesen (Hess et al. 2018).

4. Wie gelangt Mikroplastik in die Umwelt?

Mikroplastik kann über vielfältige Wege in die Umwelt gelangen. Derzeit ist eine Quantifizierung der einzelnen Eintragspfade von Mikroplastik in Gewässer, sowie die Unterscheidung ob es sich um primäres oder sekundäres Mikroplastik handelt, kaum möglich. Der Hauptgrund ist, dass noch keine routinefähigen Analyseverfahren etabliert sind und die exakte Probenaufarbeitung sowie Probenanalyse mit dem aktuellen Stand der Technik noch sehr aufwendig ist (Siehe Fragen 9 und 10).

Betrachtet man das bisher in der der Umwelt nachgewiesene Mikroplastik, kann man davon ausgehen, dass sekundäres Mikroplastik die Hauptquelle darstellt. Damit also Mikroplastik, dass in der Umwelt durch Fragmentierung größerer Plastikmülls entstanden ist. Dieser gelangt unter anderem durch fehlerhafte Entsorgung in die Umwelt (Bertling et al. 2018, Hess et al. 2018, Essel et al. 2015).

Daneben gibt es weitere Eintragspfade, die ebenfalls einen großen Anteil an der Belastung mit Mikroplastik in Gewässern haben können. Dazu gehören auch Eintragspfade, die in Verantwortung der Industrie angegangen und reduziert oder abgestellt werden können. Zum Beispiel der Transportverlust von Pellets, die bei der Kunststoffherstellung und Verarbeitung verwendet werden, sowie Mikroplastik aus Kosmetika. Diese beiden Eintragsquellen sollten aber zunehmend weniger werden, da immer mehr Produzenten von Kunststoffen sich der Kampagne Zero-pellet Loss (PlasticsEurope 2015) anschließen und immer mehr Hersteller von Kosmetika auf den Zusatz von Mikroplastik freiwillig verzichten. Bei letzterem ist aber Vorsicht geboten, denn einige haben nur die Deklaration der Partikel geändert. Von der EU Kommission werden gerade verschiedene Verbote von Einwegprodukten aus Kunststoff und die Zugabe von Mikroplastik zu Kosmetika diskutiert (https://ec.europa.eu/germany/news/20180528-einwegplastik_de). Weiterführende Information hierzu finden sich beim Umweltbundesamt (https://www.um-weltbundesamt.de/tags/mikroplastik) oder unter der Kampagne BEAT THE MICROBEAD (www.beatthemicrobead.org).

Bei Betrachtung der Produktions- und Verkaufszahlen von Produkten aus denen Mikroplastik entstehen kann, werden jedoch auch andere Eintragspfade deutlich. Obwohl diese mengenmäßig einen großen Einfluss haben dürften, ist die Etablierung von Lösungen hier wesentlich komplexer. Dazu gehört der Abrieb von Kunststoffprodukten der während ihrer Lebensphase entsteht. Dazu werden Reifen, Bitumen im Asphalt, Sport- und Spielplätze, Schuhsohlen, Oberflächen von Booten oder Häuserfassaden (Lacke, Beschichtungen), Baustellen und einige weitere gezählt (Bertling et al. 2018). Genau wie synthetische Fasern, die beim Waschen von Kleidung entstehen, gelangt dieser Abrieb durch Abwässer und Mischwasserentlastungen in die Umwelt (Bertling et al. 2018, Miklos et al. 2016, Essel et al. 2015).

5. Können Kläranlagen Mikroplastik aus Abwasser herausfiltern?

Kläranlagen haben je nach Ausbaustufe eine relativ hohe Abtrennleistung für Mikroplastik. Zum Teil wird davon ausgegangen, dass über 98% der eingetragenen Partikel zurückgehalten werden können (Simon et al. 2018, Talvitie et al. 2017, Carr et al. 2016, Murphy et al. 2016, Talvitie et al. 2015). Eine effektive Abtrennung ist zum Beispiel bei der Sandfiltration, bei Membran-Bioreaktoren (Mintenig et al. 2017, Talvitie et al. 2017, Mintenig et al. 2014a) oder Scheiben-Tuchfiltern (Oldenburgisch-Ostfriesischer Wasserverband (OOWV) 2016) möglich. Damit sind Kläranlagen keine Quelle für Mikroplastik, sondern ein wertvolles Werkzeug um diese aus dem Abwasser zu entfernen. Das abgetrennte Mikroplastik wird dann zusammen mit dem Klärschlamm entsorgt. Je nach Verwendung des Klärschlamms kann das abgetrennte Mikroplastik auch wieder in die Umwelt gelangen. Aktuelle Studien zeigen jedoch auch, dass trotz der hohen Abtrennung über die Kläranlagen immer noch relativ große Mengen an Mikroplastik in die Gewässer gelangen (Talvitie et al. 2017, Carr et al. 2016, Murphy et al. 2016).

6. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Mikroplastikfunden in Deutschland und dem Kunststoffmüllproblem in den Weltmeeren?

Obwohl Deutschland ein funktionierendes Müllentsorgungs- und Wiederverwertungssystem hat, finden sich auch hier Kunststoffmüll und Mikroplastik in den Gewässern. Die Ergebnisse der in Deutschland (Hess et al. 2018), aber auch weltweit durchgeführten Studien (Dris et al. 2018, Wendt-Potthoff et al. 2017) deuten darauf hin, dass ein großer Anteil des eingetragenen Kunststoffabfalls durch unsachgemäße Entsorgung (sog. Littering) in die Umwelt gelangt. Dazu gehören große Kunststoffteile wie Tüten, Verpackungen, Baumaterialien, Teile von Sportgeräten oder kaputtes Kinderspielzeug. Einmal in der Umwelt fragmentieren sie zu Mikroplastik (sog. sekundäres Mikroplastik, siehe Frage 4). Somit gelangt ein wesentlicher Anteil des an Land produzierten und entsorgten Plastikmülls über Flüsse und Seen in das Meer und akkumuliert am Ende dort. Dazu kommt, Mikroplastik aus anderen Eintragsquellen die aktuell noch nicht genau beziffert werden können.

Natürlich kann man jetzt argumentieren, dass der meiste sichtbare Eintrag (Makroplastik) nicht aus hoch entwickelten Ländern wie Deutschland stammt, sondern aus aufstrebenden Ländern in Asien und Afrika, vor allem solchen ohne funktionierende Abfallentsorgung und Verwertung. Allerdings ist bei uns in Deutschland zum Beispiel der Verbrauch an Plastik (u.a. als Verpackung für Convenience Produkten) höher als in weniger entwickelten Ländern (Schüler 2016). Damit steigt auch bei uns das Risiko für Einträge in die Umwelt.

7. Was passiert mit den Plastikteilchen in der Umwelt?

Mikroplastik akkumuliert auf Grund der sehr guten chemischen Beständigkeit in der Umwelt. Die Abbauzeit für die meisten Kunststoffe wird auf mehrere hundert Jahre geschätzt (Harrison et al. 2018). Aktuell ist aber unbekannt, ob Teile davon zersetzt werden oder ob es nur in immer kleinere Partikel zerfällt. Die Abbauprozesse hängen stark von der Kunststoffsorte ab und ob die Teilchen starkem Sonnenlicht oder mechanischen Auswirkungen ausgesetzt sind. UV-Strahlung sorgt dafür, dass Plastik spröde wird und leichter zersplittert. Kunststoffe an der Oberfläche von Gewässern sind damit einer stärkeren UV-Strahlung ausgesetzt als in Sedimenten. Außerdem kommt es zur je nach Kunststoffsorte zu unterschiedlich starker Biodegradation u.a. durch anhaftenden Biofilm oder Organismen und durch mikrobiellen Abbau.
Die mögliche Folge ist eine zunehmende Belastung der Flüsse, Seen und Meere. Ob es dadurch zu Veränderungen der Gewässerökosysteme kommt ist der derzeit noch nicht bekannt, hat aber in den aktuell durchgeführten Forschungsprojekten eine hohe Priorität. Zudem besteht die Möglichkeit, dass Mikroplastik auf Grund seiner chemischen Struktur organische Substanzen anreichern und damit im Wasser als Magnet für Schadstoffe dienen kann. Speziell die sogenannten biodegradierbaren Kunststoffe, die einmal in der Umwelt einer starken Degradation ausgesetzt sind, werden im Projekt MiPAq unter die Lupe genommen.

8. Wird Mikroplastik von Tieren aufgenommen? Welche Auswirkungen kann das haben?

Eine Vielzahl unterschiedlicher Lebewesen mit ganz unterschiedlichen Ernährungsstrategien nehmen Mikroplastik auf. Darunter sind einige Organismen wie zum Beispiel Muscheln, Schnecken, Würmer, Wasserflöhe, Bachflohkrebse und viele andere, die als Nahrungsquelle für andere Tiere dienen. Über diesen Weg kann Mikroplastik möglicherweise auch im Nahrungsnetz weitergegeben und angereichert werden (Carbery et al. 2018, Rochman et al. 2017, Wendt-Potthoff et al. 2017, European Food and Safety Authority 2016, Setälä et al. 2014).

Die aktuellen Untersuchungsergebnisse zu den möglichen Auswirkungen sind auf Grund der hohen Komplexität der unterschiedlichen Kunststoffsorten und deren möglichen Zusatzstoffen noch sehr widersprüchlich. Zusätzlich existieren nur wenige zuverlässige Daten über das Vorkommen, Größe und Art des Mikroplastiks, die eine umweltrelevante Überprüfung ermöglichen (Wendt-Potthoff et al. 2017).
Diskutiert werden zum einen mechanische Einflüsse der Partikel und Fasern, da sie sich im Magen-Darm-Trakt anreichern und schlecht ausgeschieden werden können. Dabei können sie Schädigungen an empfindlichen Geweben hervorrufen.
Weitere Auswirkungen auf Organismen können durch die Kunststoffe an sich oder durch die Zusatzstoffe (Additive) hervorgerufen werden. Additive in Polymeren werden für bestimmte gewünschte/benötigte Eigenschaften (z.B. Weichmacher, UV-Schutz, Flammschutzmittel, etc.) oder für die Verarbeitbarkeit zugegeben (Gleitmittel) und können sich wieder aus dem Polymer lösen und direkt toxisch sein oder hormonähnliche Wirkungen besitzen.
Zusätzlich können Kunststoffe andere organische Schadstoffe adsorbieren und transportieren. Die Aufnahme, die Abgabe und die Wirkung dieser Substanzen und die dadurch möglicherweise entstehende erhöhte Belastung von Organismen ist ein dringlicher Forschungsgegenstand und wird im Rahmen von MiPAq untersucht.

9. Wie wird Mikroplastik in Umwelt- und Lebensmittelproben nachgewiesen?

Da mehr natürliche Partikel in der Umwelt vorkommen als künstliche ist der Nachweis von Mikroplastik aus Umwelt- oder Lebensmittelproben eine große Herausforderung. Auf Grund ihrer Dichte schwimmen einige der Kunststoffe eher auf der Wasseroberfläche auf, andere sinken zum Grund eines Gewässers. Allerdings kann es durch Biofouling, also die Anlagerung von Bakterien, Algen oder anderen Organismen, zu Dichteänderungen und Verlagerungen kommen. Aus diesem Grund wird Mikroplastik an der Oberfläche von Gewässern (Seen, Flüsse, Meer) und im Sediment (Ufersediment, Bodensedimente) nachgewiesen.
Zur Probenahme in der Wassersäule werden Methoden mit Netzen unterschiedlicher Maschenweite (oft 300 μm) oder Filtersysteme (bis in den unteren μm-Bereich oder darunter) verwendet. Durch den großen Anteil von organischem Material in Umweltproben werden oft auch kleinere Partikel aufgefangen. Proben von Sedimenten werden mit Greifern oder Stechrohren entnommen und können so das gesamte Größenspektrum der Partikel abdecken (Wendt-Potthoff et al. 2017).

Für eine korrekte Identifizierung von Mikroplastik müssen zuerst möglichst alle natürlichen Partikel abgetrennt werden. Für Sand und Sedimentpartikel wird hier in der Regel auf die Dichtetrennung zurückgegriffen, bei der vergleichsweise schweres Material wie Kies oder Sand gut abgetrennt werden kann (Imhof et al. 2012, Prototyp im deutschen Museum in München). Organisches Material wie Pollen, Pflanzenteile, Insekten u.a. werden dann mit chemischen Reinigungsschritten entfernt. Hierbei ist aber die Wahl der Chemikalien von großer Bedeutung, da es einige gibt die auch bestimmte Kunststoffsorten angreifen. Eine Methode, die Kunststoffe nicht angreift und organisches Material gut abbaut, ist zum Beispiel der enzymatische Abbau. Dieser ist jedoch relativ langsam und sehr aufwendig (Löder et al. 2017).

Danach werden die Partikel je nach Größenklasse mit verschiedenen spektroskopischen Methoden analysiert (Ivleva et al. 2017, Wendt-Potthoff et al. 2017). Dabei erfolgt, neben der Bestimmung von Anzahl und Größe, auch eine Identifizierung von Kunststoffart und Form. Für Details hierzu siehe Frage 10.

10. Wie kann man Mikroplastik sicher identifizieren?

Mit Hilfe einer einfachen visuellen Identifizierung kann Mikroplastik in Umwelt-, Lebensmittel- und Getränkeproben nicht sicher identifiziert werden. Hierfür müssen die Proben vielmehr spektroskopisch und/oder massenspektrometrisch untersucht werden (Braun et al. 2018). So kann genau festgestellt werden, aus welchem Material die gefundenen Partikel bestehen und damit auch ob es sich überhaupt um Mikroplastik handelt. Daneben erfolgt bei spektroskopischen Methoden auch die Bestimmung von Anzahl, Form und Größe (Ivleva et al. 2017, Wendt-Potthoff et al. 2017, Imhof et al. 2016, Löder & Gerdts 2015). Gerne verwendete spektroskopische Methoden, die zerstörungsfrei Einzelpartikel oder mehrere Partikel auf Filtern untersuchen können, sind die Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie, die für Mikroplastik bis zu einer Größe von 10 – 20 μm angewendet werden kann (Löder et al. 2015) oder die Raman-Mikrospektroskopie, die sogar Partikel und Fasern bis zu 1 μm Größe und darunter erfassen kann (Ivleva et al. 2017, Imhof et al. 2016).
Daneben gibt es weitere Methoden die mit Hilfe thermischer Zersetzung und nachgeschalteter Gas- bzw. Massenspektrometrie die Analyse von Mikroplastik ermöglichen. Dazu gehören die Thermogravimetrie, die oft mit der Gaschromatographie-Massenspektrometrie gekoppelt wird (z.B. Dümichen et al. 2017) und ebenfalls eine Quantifizierung des Mikroplastiks ermöglicht. Mittels der Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie kann über Zerfallsprodukte auch in Mischungen die Polymerart der Partikel (z.B. Polyethylen, Polystyrol, etc.) bestimmt werden. Darüber hinaus ist eine Untersuchung der, bei der Herstellung zugesetzten, Additive (z.B. Weichmachern) möglich. Wird vor dem Pyrolyseprozess noch eine Thermodesorption durchgeführt, können zusätzlich adsorbierte Stoffe identifiziert und quantifiziert werden und damit die Schadstoffbeladung der Partikel beurteilt werden (Fischer & Scholz-Böttcher 2017, Wendt-Potthoff et al. 2017). Im Projekt MiPAq werden Analysen mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie, Raman-Mikrospektroskopie (Informationen dazu unter: https://www.hydrochemistry.tum.de/en/research/ramanmicro/projects/mipaq/) sowie TD-Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie durchgeführt.

Eine rein mikroskopische und damit visuelle Identifizierung ist für die zum Teil sehr kleinen Fasern und Partikel aufgrund der möglichen Verwechslung mit anderen natürlich vorkommenden Materialien nicht geeignet (Ivleva et al. 2017, Löder & Gerdts 2015, Hidalgo-Ruz et al. 2012). Auch das Anfärben mit Farbstoffen wie Bengalrosa oder Nilrot sowie die Schmelzprobe erlaubt keine eindeutige Unterscheidbarkeit zwischen natürlichen und künstlich hergestellten Partikeln und Fasern sondern kann nur als Hilfestellung bei einer etwaigen optischen Vorsortierung dienen (Lachenmeier et al. 2015, Löder & Gerdts 2015).

Da es in der Umwelt mehr natürliche als künstlich hergestellte Partikel und Fasern gibt und die spektroskopischen Methoden sehr aufwendig sind, müssen die Proben im Vorfeld aufgereinigt werden (siehe Frage 9). Auch diese Prozesse sind sehr aufwendig und aktuell noch nicht routinefähig oder harmonisiert, da hier noch ein enormer Forschungsbedarf besteht. Außerdem ist es bei der Probenvorbereitung im Labor äußerst wichtig, dass die Proben nicht verunreinigt werden. Zum Beispiel werden Laborgeräte und Laborkleidung aus Kunststoff vermieden, Laborgeräte so partikelrein gespült wie möglich oder es wird in Objektschutzwerkbänken (sog. Laminar-Flow Box) gearbeitet, die eine Kontamination der Proben reduzieren.
Da trotzdem nie ganz verhindert werden kann, dass fremde Partikel und Fasern in eine Probe eingetragen werden, muss stets eine Blindprobe mitgeführt werden. Das kann z.B. eine gleichgroße Menge partikelarmes Wasser sein, mit dem derselbe Prozess durchlaufen wird wie mit der Probe. Sollte in der Blindprobe genauso viel Mikroplastik derselben Polymersorte gefunden werden, wie in der richtigen Probe, muss davon ausgegangen werden, dass diese im Labor eingetragen wurden.
Zusätzlich werden die Ergebnisse stark durch die Vorgehensweise bei der Probenahme beeinflusst. Die Probenmenge und Probenanzahl müssen repräsentativ für die beprobten Medien sein und eine ausreichende Menge vom Analyt beinhalten (Braun et al. 2018). Wenn zum Beispiel 5 Liter Bier analysiert werden, ist die Wahrscheinlichkeit Mikroplastik zu detektieren größer als wenn nur ein 50stel davon, also 100 ml, analysiert werden. Ein weiterer Faktor kann die Hochrechnung von sehr kleinen Probenmengen auf größere Volumina sein, wenn z.B. von 1000 ml Bier nur 100 ml, 10 ml oder sogar nur 1 ml untersucht werden können. Es ist auch interessant, ob Proben einmalig oder mehrmals entnommen wurden. Denn solange nicht geklärt ist, wie Mikroplastik in die Nahrungsmittel gelangt, ist auch unklar, ob der Eintrag immer oder nur bei bestimmten Vorgängen stattfindet.

11. Kommt Mikroplastik auch in Lebensmitteln oder im Trinkwasser vor?

Es wurden bereits eine Vielzahl von Studien durchgeführt, in welchen Mikroplastik in Lebensmitteln oder Mineral- und Leitungswasser nachgewiesen werden sollte. Jedoch haben viele Studien nicht mit zuverlässigen Methoden gearbeitet (siehe Frage 10) und zum Teil sehr unterschiedliche Ergebnisse erhalten.
Da Mikroplastik in allen Ozeanen vorkommt, ist es nicht überraschend, dass Mikroplastik auch in Nahrungsmitteln aus dem Meer nachgewiesen wurde. Zum jetzigen Zeitpunkt sind zweifelsfreie Nachweise bei Meeresfrüchten (z.B. Catarino et al. 2018, Van Cauwenberghe & Janssen 2014), Fischen (Roch & Brinker 2017) und Meersalz (z.B. Penack 2018, Karami et al. 2017) dokumentiert. Die Aufnahme von Mikroplastik durch den Verzehr dieser Lebensmittel dürfte jedoch recht gering sein. Vor allem, da die Belastung durch Mikroplastik aus der Luft möglicherweise höher ausfällt (Catarino et al. 2018). Bei vielen Organismen, wie zum Beispiel bei den Fischen befindet sich Mikroplastik zudem häufig im Verdauungstrakt, der vor dem Verzehr entfernt wird (European Food and Safety Authority 2016).

Mikroplastik konnte in Studien, die mit validen Methoden gearbeitet haben, auch in Leitungswasser (Mintenig et al. 2014b) und Mineralwasser (u.a. aus PET-Mehrwegflaschen, Ossmann et al. 2018, Schymanski et al. 2018) nachgewiesen werden. Die Anzahl an nachgewiesenen Mikroplastikpartikeln in Leitungs- und Mineralwasser ist je nach Untersuchungsmethode und Probenmenge sehr unterschiedlich. Es handelt sich zudem stets um Stichproben, sodass unbekannt bleibt, ob die Mengen konstant sind oder ob Schwankungen aufgrund von Wasseraufbereitung, Maschinerie, Prozessen, etc. oder auf Grund der Analysemethoden auftreten. Im Projekt MiPAq werden ausgewählte Nahrungsmittel und Getränke auf Mikroplastik untersucht, um in dieser Angelegenheit Klarheit zu schaffen.

12. Was bedeutet das für den Menschen? Ist Mikroplastik gefährlich?

Grundsätzlich kann man inzwischen sagen, dass Mikroplastik allgegenwärtig vorhanden ist; auch in der Luft befinden sich neben natürlichen Teilchen wie Pollen, Pilzsporen und Saharastaub menschenverursachte Partikel wie Staub, Ruß und Mikroplastik (Catarino et al. 2018, Dris et al. 2017). Dadurch ist es wahrscheinlich, dass man mit Mikroplastik aus der Nahrung oder der Atemluft in Kontakt kommt. In wie fern Mikroplastik aufgenommen wird oder aber wie Staub in den Schleimhäuten der Atemwege zurückgehalten bzw. den Magen-Darm Trakt passiert und wieder ausgeschieden wird, ist derzeit noch unbekannt (Gasperi et al. 2018). Dies dürfte stark von der Mikroplastikkonzentration in der Luft, den Nahrungsmitteln, der Ernährungsweise und sonstigen Lebensbedingungen, sowie der Größe der Partikel abhängen (Catarino et al. 2018, Gasperi et al. 2018).
Trotz ersten Erkenntnissen ist eine Risikobewertung von potentiell in Lebensmitteln vorkommenden Mikropartikeln derzeit nicht möglich, da bislang nicht genug Daten zur Exposition und zur Toxizität vorliegen (European Food and Safety Authority 2016). Ergebnisse aus Tierversuchen sind nicht ohne Weiteres auf den Menschen übertragbar.

13. Was kann jeder tun?

Um die Umwelt nicht mit noch mehr Plastikmüll zu belasten, muss dieser unbedingt zuverlässig erfasst und fachgerecht entsorgt werden. Deutschland ist Vorreiter in Sachen Recycling: viele Gemeinden sammeln die anfallenden Wertstoffe ein oder bieten den Gelben Sack bzw. die Gelbe Tonne (Duales System) an. Der Grundsatz Reduce-Reuse-Recycle (dt. Reduzieren – Wiederverwenden – Weiterverwerten) ist heute aktueller denn je: viele Menschen bemühen sich, weniger Müll zu erzeugen oder finden kreative Ideen, um daraus Neues zu schaffen („Upcycling“) und diese Ansätze sollten weiter gefördert und unterstützt werden.
Grundsätzlich ist der globale Ansatz der Kreislaufwirtschaft ein weiterer wichtiger Weg, um Rohstoffen so effektiv wie möglich einzusetzen und entstehenden Müll bestmöglich und sinnvoll zu verwerten. Alle Verbraucher sind aufgefordert, die Produktreste nach dem Gebrauch (inklusiv der Verpackung) gemäß den lokalen Vorschriften zu entsorgen und Recyclingsystemen zuzuführen. Gleichzeitig sollten die Hersteller schon bei der Planung und Herstellung eines Produktes den gesamten Produktlebenszyklus im Blick haben und einen Austausch von Teilen, die Reparatur und am Ende die einfache Trennung und Wiederverwertung der verwendeten Rohstoffe ermöglichen und so einfach wie möglich gestalten.

Produkte die primäre Mikroplastikpartikel enthalten sollten vermieden werden. Dazu hat der BUND 2015 einen Einkaufsratgeber herausgegeben, in dem Kosmetikprodukte, die Mikroplastik enthalten, aufgelistet sind. Darin sind auch Abkürzungen aus den Inhaltsstoffangaben aufgeführt, hinter denen sich Kunststoffe verbergen. Die meisten Hersteller verzichten inzwischen auf Mikroplastik in ihren Produkten.

Informationen dazu unter: https://www.bund.net/fileadmin/user_upload_bund/publikationen/meere/
meere_mikroplastik_einkaufsfuehrer.pdf

14. Was wird im Projekt MiPAq an der Technischen Universität München untersucht?

Bei dem von der Bayrischen Forschungsstiftung geförderten Projekt Mikropartikel in der aquatischen Umwelt und in Lebensmitteln – sind biologisch abbaubare Polymere eine denkbare Lösung für das „Mikroplastik-Problem“? (MiPAq) liegt die umfassende Charakterisierung von Mikropartikeln (5 mm – 1 μm) in der aquatischen Umwelt und in Lebensmitteln im Fokus. Dabei werden der Eintrag, das Verhalten und die Effekte einschließlich der Bilanzierung und Optionen zur technischen Minderung berücksichtigt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf einer Gesamtbetrachtung aller Partikel, speziell der Gegenüberstellung von Partikelfraktionen aus biologisch abbaubaren (Kunststoff-)Materialien, konventionellen, nicht abbaubaren Kunststoffen sowie natürlichen (an)organischen Partikeln.

Informationen dazu finden Sie auf der Projekt-Webseite. Darüberhinausgehende Fragen beantworten gerne die Projektkoordinatoren oder leiten diese an die jeweiligen Spezialisten weiter.

Literatur

Bertling, Bertling, Hamann. 2018. Kunststoffe in der Umwelt: Mikro- und Makroplastik, Ursachen, Mengen, Umweltschicksale, Wirkungen Lösungsansätze, Empfehlungen; Kurzfassung der Konsortialstudie. Fraunhofer UMSICHT Oberhausen.

Braun, Jekel, Gerdts, Ivleva, Reiber. 2018. Eckpunkte Papier "Sachstand Analytik und Referenzmaterialien". BMBF Forschungsschwerpunkt "Plastik in der Umwelt".

Carbery, O'Connor, Palanisami. 2018. Trophic transfer of microplastics and mixed contaminants in the marine food web and implications for human health. Environment International 115: 400-409.

Carr, Liu, Tesoro. 2016. Transport and fate of microplastic particles in wastewater treatment plants. Water Research 91: 174-182.

Catarino, Macchia, Sanderson, Thompson, Henry. 2018. Low levels of microplastics (MP) in wild mussels indicate that MP ingestion by humans is minimal compared to exposure via household fibres fallout during a meal. Environmental Pollution 237: 675-684.

Dris, Gesperi, Mirande, Mandin, Guerrouache, Langlois, Tassin. 2017. A first overview of textile fibers, including microplastics, in indoor and outdoor environments. Environmental Pollution 221: 453-458.

Dris, Imhof, Löder, Gasperi, Laforsch, Tassin. 2018. Chapter 3 - Microplastic Contamination in Freshwater Systems: Methodological Challenges, Occurrence and Sources. Pages 51-93 in Zeng Eddy Y., ed. Microplastic Contamination in Aquatic Environments, Elsevier.

Dümichen, Eisentraut, Bannick, Barthel, Senz, Braun. 2017. Fast identification of microplastics in complex environmental samples by a thermal degradation method. Chemosphere 174: 572-584.

Enders, Lenz, Stedmon, Nielsen. 2015. Abundance, size and polymer composition of marine microplastics ≥ 10 μm in the Atlantic Ocean and their modelled vertical distribution. Marine Pollution Bulletin 100(1): 70-81.

Essel, Engel, Carus, Ahrens. 2015. Quellen für Mikroplastik mit Relevanz für den Meeresschutz in Deutschland. Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt.

European Food and Safety Authority. 2016. Presence of microplastics and nanoplastics in food, with particular focus on seafood. EFSA Journal 14(6): e04501.

Fischer & Scholz-Böttcher. 2017. Simultaneous Trace Identification and Quantification of Common Types of Microplastics in Environmental Samples by Pyrolysis-Gas Chromatography–Mass Spectrometry. Environmental Science & Technology 51(9): 5052-5060.

Galgani, Hanke, Werner, De Vrees. 2013. Marine litter within the European Marine Strategy Framework Directive. ICES Journal of Marine Science: Journal du Conseil 70(6): 1055-1064.

Gasperi, Wright, Dris, Collard, Mandin, Guerrouache, Langlois, Kelly, Tassin. 2018. Microplastics in air: Are we breathing it in? Current Opinion in Environmental Science & Health 1: 1-5.

GESAMP. 2015. Sources, fate and effects of microplastics in the marine environment: A global assessment. IMO/FAO/UNESCO-IOC/UNIDO/WMO/IAEA/UN/UNEP/UNDP Joint Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Environmental Protection.

Harrison, Boardman, O'Callaghan, Delort, Song. 2018. Biodegradability standards for carrier bags and plastic films in aquatic environments: A critical review. Royal Society Open Science 5(5).

Hess, Diehl, Mayer, Rahm, Reifenhäuser, Stark, Schwaiger. 2018. Mikroplastik in Binnengewässern Süd- und Westdeutschlands. Teil 1: Kunsttsoffpartikel in der oberflächennahen Wasserphase. Karlsruhe, Augsburg, Wiesbaden, Recklinghausen, Mainz: Bundesländerübergreifende Untersuchungen in Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Nordrhein-Westfahlen und Rheinland-Pfalz.

Hidalgo-Ruz, Gutow, Thompson, Thiel. 2012. Microplastics in the marine environment: A review of the methods used for identification and quantification. Environmental Science & Technology 6(46): 3060–3075.

Imhof, Schmid, Niessner, Ivleva, Laforsch. 2012. A novel highly efficient method for the separation and quantification of plastic particles in sediments of aquatic environments. Limnol. Oceanogr.: Methods 10: 524–537.

Imhof, Ivleva, Schmid, Niessner, Laforsch. 2013. Contamination of beach sediments of a subalpine lake with microplastic particles. Current Biology 23(19): R867-R868.

Imhof, Laforsch, Wiesheu, Schmid, Anger, Niessner, Ivleva. 2016. Pigments and plastic in limnetic ecosystems: A qualitative and quantitative study on microparticles of different size classes. Water Research 98: 64-74.

Ivleva, Wiesheu, Niessner. 2017. Microplastic in Aquatic Ecosystems. Angewandte Chemie International Edition 56(7): 1720-1739.

Karami, Golieskardi, Choo, Larat, Galloway, Salamantinia. 2017. The presence of microplastics in commercial salts from different countries. Scientific Reports 7(46173).

Lachenmeier, Kocareva, Noack, Kuballa. 2015. Microplastic identification in German beer – an artefact of laboratory contamination? Deutsche Lebensmittel-Rundschau: Zeitschrift für Lebensmittelkunde und Lebensmittelrecht 111: 437-440.

Löder & Gerdts. 2015. Methodology used for the detection and identification of microplastics—A critical appraisal. Pages 201-227 in Bergmann, Gutow, Klages, eds. Marine Anthropogenic Litter, Springer International Publishing.

Löder, Kuczera, Mintenig, Lorenz, Gerdts. 2015. Focal plane array detector-based micro-Fourier-transform infrared imaging for the analysis of microplastics in environmental samples. Environmental Chemistry 12(5): 563-581.

Löder, Imhof, Ladehoff, Löschel, Lorenz, Mintenig, Piehl, Primpke, Schrank, Laforsch, Gerdts. 2017. Enzymatic purification of microplastics in environmental samples. Environmental Science & Technology.

Miklos, Obermaier, Jekel. 2016. Mikroplastik: Entwicklung eines Umweltbewertungskonzepts.

Mintenig, Int-Veen, Löder, Gerdts. 2014a. Mikroplastik in ausgewählten Kläranlagen des Oldenburgisch-Ostfriesischen Wasserverbandes (OOWV) in Niedersachsen. Niedersächsicher Lanbdesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN).

Mintenig, Löder, Gerdts. 2014b. Mikroplastik in Trinkwasser. Untersuchungen im Trinkwasserversorgungsgebiet des Oldenburgisch-Ostfriesischen Wasserverbandes (OOWV) in Niedersachsen. Probenanalyse mittels Mikro-FTIR Spektroskopie. Helgoland: Alfred-Wegener Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI).

Mintenig, Int-Veen, Löder, Primpke, Gerdts. 2017. Identification of microplastic in effluents of waste water treatment plants using focal plane array-based micro-Fourier-transform infrared imaging. Water Research 108: 365-372.

Murphy, Ewins, Carbonnier, Quinn. 2016. Wastewater Treatment Works (WwTW) as a Source of Microplastics in the Aquatic Environment. Environmental Science & Technology 50(11): 5800-5808.

Oldenburgisch-Ostfriesischer Wasserverband (OOWV). 2016. Mikroplastik in den Kläranlagen Holdorf und Oldenburg.

Ossmann, Sarau, Holtmannspotter, Pischetsrieder, Christiansen, Dicke. 2018. Small-sized microplastics and pigmented particles in bottled mineral water. Water Research 141: 307-316.

Penack. 2018. Fleur de Sel: Plastik in Meersalz nachgewiesen in NDR, ed. Markt: NDR.

PlasticsEurope. 2015. Plastics - the Facts 2015 - An analysis of European plastics production, demand and waste data.

Roch & Brinker. 2017. Rapid and Efficient Method for the Detection of Microplastic in the Gastrointestinal Tract of Fishes. Environmental Science & Technology 51(8): 4522-4530.

Rochman, Parnis, Browne, Serrato, Reiner, Robson, Young, Diamond, Teh. 2017. Direct and indirect effects of different types of microplastics on freshwater prey (Corbicula fluminea) and their predator (Acipenser transmontanus). PLoS ONE 12(11): e0187664.

Schüler. 2016. Aufkommen und Verwertung von Verpackungsabfällen in Deutschland im Jahr 2015.

Schymanski, Goldbeck, Humpf, Fürst. 2018. Analysis of microplastics in water by micro-Raman spectroscopy: Release of plastic particles from different packaging into mineral water. Water Res 129: 154-162.

Setälä, Fleming-Lehtinen, Lehtiniemi. 2014. Ingestion and transfer of microplastics in the planktonic food web. Environ Pollut 185: 77-83.

Simon, van Alst, Vollertsen. 2018. Quantification of microplastic mass and removal rates at wastewater treatment plants applying Focal Plane Array (FPA)-based Fourier Transform Infrared (FT-IR) imaging. Water Research 142: 1-9.

Talvitie, Heinonen, Pääkkönen, Vahtera, Mikola, Setälä, Vahala. 2015. Do wastewater treatment plants act as a potential point source of microplastics? Preliminary study in the coastal Gulf of Finland, Baltic Sea. Water Science and Technology 72(9): 1495.

Talvitie, Mikola, Koistinen, Setälä. 2017. Solutions to microplastic pollution – Removal of microplastics from wastewater effluent with advanced wastewater treatment technologies. Water Research 123: 401-407.

Van Cauwenberghe & Janssen. 2014. Microplastics in bivalves cultured for human consumption. Environmental Pollution 193: 65-70.

Wendt-Potthoff, Imhof, Wagner, Primpke, Fischer, Scholz-Böttcher, Laforsch. 2017. Mikroplastik in Binnengewässern. Handbuch Angewandte Limnologie: Grundlagen - Gewässerbelastung - Restaurierung - Aquatische Ökotoxikologie - Bewertung - Gewässerschutz, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

Stand 02.11.2018