Pyrolyse-GC

Statuspapier Mikroplastik-Analytik

hannes.schritt@ecologic.eu — Mon, 28 Jun 2021 13:22:16 +0000

Statuspapier Mikroplastik-Analytik hannes.schritt… Mo, 06/28/2021 - 15:22

Titelbild

Beschreibung

Das Statuspapier fasst die Inhalte der Verbundprojekt-übergreifenden Diskussionen und Abstimmungen innerhalb des Querschnittsthemas (QST) "Analytik und Referenzmaterialien" des Forschungsschwerpunkts Plastik in der Umwelt zusammen. Die vorliegenden Verfahrensempfehlungen beruhen auf dem aktuellen Wissensstand zur Analytik von MP und richtet sich an Akteur*innen in der Wissenschaft als auch Anwender*innen in der Praxis.

Die vorliegende Fassung wurde aus dem Diskussionspapier (Link Dokument Stand Oktober 2018) entwickelt. Dieser kontinuierliche Entwicklungs- oder Erarbeitungsprozess wurde durch eine Reihe von Veranstaltungen zwischen 2018 und 2020 innerhalb des Forschungsschwerpunktes organisatorisch untermauert.

Motivation dieses Statuspapiers ist es, die im Forschungsschwerpunkt "Plastik in der Umwelt" verwendeten physikochemischen Untersuchungsverfahren zur Analytik von Mikroplastik zusammenzuführen. Dadurch sollen möglichst validierte Methoden und vergleichbare Ergebnisse in den verschiedenen Projekten für die jeweils spezifische Fragestellung erreicht werden – insbesondere für zukünftige Projekte. Am Ende soll ein möglichst einheitlicher Methodenpool für die relevanten Fragestellungen in Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung zur Verfügung stehen.

Weiterführende Links

Zum Statuspapier

Jahr

2020

Ergebnistyp

Diskussionspapiere & Statuspapiere

Zu zitieren als

Braun, Ulrike & Stein, Ulf & Schritt, Hannes & Altmann, Korinna & Bannick, Claus Gerhard & Becker, Roland & Bitter, Hajo & Bochow, Mathias & Dierkes, Georg & Enders, Kristina et al. (2020): Statuspapier im Rahmen des Forschungsschwerpunktes Plastik in der Umwelt. Mikroplastik-Analytik Probenahme, Probenaufbereitung und Detektionsverfahren.

Schlagworte

Abwasser

Analytik

Beprobung

Boden

Raman-Mikrospektroskopie

Publikationstyp

Diskussionspapier Mikroplastik-Analytik

hannes.schritt@ecologic.eu — Thu, 18 Oct 2018 13:03:04 +0000

Diskussionspapier Mikroplastik-Analytik hannes.schritt… Do, 10/18/2018 - 15:03

Untertitel

Probenahme, Probenaufbereitung und Detektionsverfahren

Titelbild

Beschreibung

Das vorliegende Diskussionspapier entstand auf Basis des Sachstandes und der Diskussionen im Forschungsschwerpunkt „Plastik in der Umwelt – Quellen • Senken • Lösungsansätze“ mit dem Ziel, die im Forschungsschwerpunkt verwendeten physikochemischen Untersuchungsverfahren, insbesondere zur Analytik von Mikroplastik, zusammenzuführen. Zum Erreichen dieses Zieles hat eine projektübergreifende Diskussion und Abstimmung stattgefunden, um so möglichst validierte Methoden und vergleichbare Ergebnisse in den verschiedenen Projekten für die jeweils spezifische Fragestellung zu erreichen. Das nun öffentlich zugängliche Diskussionspapier gibt den aktuellen Stand der Debatte innerhalb des Forschungsschwerpunktes wieder, welche zu einem möglichst einheitlichen Methodenpool für die relevanten Fragestellungen in Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung hinführen soll.

Die vorliegende, erste Version ist im Oktober 2018 erschienen. Im Laufe des Forschungsschwerpunkts wird das Diskussionspapier aktualisiert.

English Version

Anhänge

Diskussionspapier Mikroplastik-Analytik.pdf

Jahr

2018

Ergebnistyp

Diskussionspapiere & Statuspapiere

Schlagworte

Publikationstyp

PLAWES

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 09:29:04 +0000

PLAWES KALEH Mi, 12/20/2017 - 10:29

Mikroplastikkontamination im Modellsystem Weser – Nationalpark Wattenmeer: ein ökosystemübergreifender Ansatz

In PLAWES wird mit dem Modellsystem Weser- Nationalpark Wattenmeer weltweit erstmals und umfassend die Mikroplastikbelastung eines großen Flusseinzugsgebietes mit europäischer Dimension untersucht. PLAWES wird als Pionierstudie eine disziplin- und ökosystemübergreifende Analyse der Kontamination mit Mikroplastik (MP) von den Quellflüssen bis zur Nordsee durchführen, sowie dabei exemplarisch verschiedene punktuelle (Kläranlagen, Trennsysteme) und diffuse (Dränage, Atmosphäre) Quellen und Eintragspfade berücksichtigen. Die Erkenntnisse fließen in einen Modellierungsansatz zur Identifikation primärer Transportmechanismen und Akkumulationszonen ein. Ökosystemische Auswirkungen von MP im System Weser-Wattenmeer werden anhand der Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen in Biofilmen sowie aquatischen Invertebraten untersucht. Die Erkenntnisse dieser ökologisch besonders relevanten Aspekte werden verwendet, um das Umweltrisiko von MP für das Modellsystem abzuschätzen und in der Folge auf andere Systeme übertragbar zu machen. Zudem fließen die Ergebnisse in neue Lehrmaterialien, um eine Wissensplattform für Lehrer/innen, Schüler/innen und Eltern in Europa bereitzustellen. Daher wird PLAWES einzigartige Daten zur Auswirkung von MP auf ein großes europäisches Flusseinzugsgebiet und auf die Umwelt generieren. Dies wird nicht nur maßgebend für Entscheidungsträger und Stakeholder sein, sondern auch als Grundlage für wissenschaftsbasierte Lösungen dienen.

Arbeitsschwerpunkte

Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer
Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge
Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota
Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Arbeitspakete

AP 0 Management, Kommunikation und Dissemination

Ansprechpartner

Prof. Dr. Christian Laforsch, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Tierökologie I, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

AP 0 gewährleistet die gezielte und effiziente Unterstützung des Konsortiums bezüglich Projektmanagement, Kommunikation und Dissemination. AP 0 koordiniert sowohl die Öffentlichkeitsarbeit als auch die Verwertung der erzielten Ergebnisse sowie die Zusammenarbeit aller Projektpartner und steht daher im engen Austausch mit allen Projektbeteiligten. AP 0 koordiniert die Harmonisierung mit dem Verbundprojekt MicroCatch_Balt in Bezug auf Probennahme und Aufarbeitung, Modellierung, Öffentlichkeitsarbeit und Datenhinterlegung sowie darüber hinaus die Kommunikation mit den anderen Verbundprojekten.

AP 1 Mikroplastik im Modellsystem Weser- Wattenmeer

Ansprechpartner

Dr. Gunnar Gerdts, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Kurpromenade, 27498 Helgoland, E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Projektpartner

UBT, UOld

Kurzbeschreibung

Das Ziel von AP 1 war, das gesamte Flusssystem Weser bis in die Küstengewässer hinsichtlich der Belastung mit Mikroplastik (MP) zu untersuchen. Die finale Festlegung der exakten Probenahmestellen erfolgte unter Berücksichtigung der für RAUMIS-mGROWA-MePhos und „Gezeitenmodell“ (AP 3) notwendigen Real-Daten. Die gesamte Weser einschließlich Unterweser und Wattenmeer wurde hinsichtlich der Belastung mit MP im Rahmen von zwei Kampagnen zu verschiedenen Jahreszeiten mit unterschiedlicher Wasserführung der Weser untersucht.

AP 2 Eintragspfade – Punktquellen und diffuser Eintrag

Ansprechpartner

Prof. Dr. Andreas Held, Universität Bayreuth, Bay-CEER; Zweitaffiliation: Technische Universität Berlin, Fachgebiet Umweltchemie und Luftreinhaltung, Straße des 17. Juni 135, 10623 Berlin, E-Mail: held@tu-berlin.de

Projektpartner

AWI

Kurzbeschreibung

Ziel von AP 2 war eine exemplarische Betrachtung der Eintragspfade für Mikroplastik durch Untersuchung wichtiger Punktquellen wie Kläranlagen und Trennwasserkanalisationen sowie des diffusen Eintrags aus Dränagen und Atmosphäre. Dazu wurden ausgewählte Probenahmestellen im Wesereinzugsgebiet unter Berücksichtigung verschiedener Landschaftsräume und Landnutzungsarten charakterisiert. Der Fokus lag dabei auf der Quantifizierung der Eintragspfade von MP. Die Beprobung wurde mit den Probenahmekampagnen an der Weser synchronisiert.

AP 3 Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge

Ansprechpartner

Prof. Dr. Frank Wendland, Forschungszentrum Jülich IBG-3, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, E-Mail: f.wendland@fz-juelich.de

Projektpartner

TI, NLWKN

Kurzbeschreibung

Ziel war eine räumlich aufgelöste Quantifizierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge und die Ausweisung räumlicher Belastungsschwerpunkte und Akkumulationszonen innerhalb des Flusseinzugsgebietes und des Ästuars. Modelliert wurden die MP-Einträge aus unterschiedlichen Arten von diffusen Eintragspfaden und Punktquellen. Die Arbeiten bauen auf den Modellen mGROWA, MEPhos, RAUMIS, sowie einer Transportmodellierung unter Berücksichtigung der ästuarinen Hydro- und Sedimentdynamik auf. Im Rahmen des Vorhabens wurde die Modellkette zielgerichtet im Hinblick auf die MP-Eintragsmodellierung im Binnenland und die weitere Ausbreitung des MPs im Unterlauf, Ästuar und Küstenvorfeld weiterentwickelt.

AP 4 Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen und Biota

Ansprechpartner

Prof. Dr. Jörg Oehlmann, Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue-Straße 13, 60438 Frankfurt am Main, E-Mail: oehlmann@bio.uni-frankfurt.de

Projektpartner

AWI, UBT, UOld

Kurzbeschreibung

In AP 4 wurden die ökosystemischen Auswirkungen von MP auf das Modellsystem Weser-Wattenmeer anhand von den zwei ökologisch besonders relevanten Aspekten „Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen“ und „Interaktion mit aquatischen Invertebraten“ beschrieben.

Interaktion mit Pathogenen und Antibiotikaresistenzen:

Da Biofilme Orte erhöhten genetischen Austausches sind und unterhalb von Kläranlagen erhöhte Antibiotikaresistenzen auftreten, könnte Plastik nicht nur zur Dispersion von pathogenen Organismen, sondern auch von Resistenzgenen beitragen. Die Folgen eines solchen Transfers sind gegenwärtig noch nicht absehbar. Deshalb hat das AWI Kunststoffproben aus der Weser mit molekularen „microbial source tracking“ Techniken (DNA/ RNA-Arrays zum Nachweis von pathogenen Bakterien, Viren, Protozoen und Virulenz/Resistenzgenen) untersuch.

Interaktion mit aquatischen Invertebraten:

Um Expositionsdaten zu generieren, wurden verschiedene Molluskenarten in situ in der Weser, im Tidebereich und Wattenmeer ausgebracht. Aufgenommenes MP wurde im Verdauungstrakt und in Gewebeproben untersucht und parallel mittels Pyrolyse-GC-MS und spektroskopischen Verfahren bestätigt. Historische Muschelproben (ab 1986) aus der Umweltprobenbank des Bundes (UBA) wurden mittels Pyrolyse-GC-MS untersucht. Die chronische Toxizität von MP wurde in Laborexperimenten mit Muscheln und Würmern charakterisiert. Verschiedene Polymere wurden in situ konditioniert und in chronischen Expositionsexperimenten toxikologisch charakterisiert.

AP 5 Bildungsmaßnahmen zur Schärfung des Bewusstseins in Bezug auf Plastikmüll

Ansprechpartner

Prof. Dr. Franz X. Bogner, Universität Bayreuth, Didaktik der Biologie, Universitätsstraße 30, 95447 Bayreuth, E-Mail: franz.bogner@uni-bayreuth.de

Projektpartner

AWI, UOld

Kurzbeschreibung

Das AP 5 hat neben der ethischen Bewertungskompetenz von Schüler*innen das vorhandene individuelle Umweltwissen einbezogen. Innovative Lehrmaterialien mit fundiertem Alltagsbezug wurden für ein holistisches Verständnis bzgl. der Belastung mit Plastik im Modellsystem bewertet und über ein Internet-Lehr-/Lernportal disseminiert. Innerhalb des Arbeitspaketes übernahm UBT die Bereitstellung einer Handreichung für Lehrer*innen und „Öffentlichkeitsarbeiter*innen“.

Koordinator

Prof. Dr. Christian Laforsch
Universität Bayreuth,
Lehrstuhl für Tierökologie I / UBT
Universitätsstraße 30
95447 Bayreuth
Tel.: +49 921 / 55-2651
E-Mail: christian.laforsch@uni-bayreuth.de

Dr. Gunnar Gerdts
Alfred-Wegener-Institut
Helmholtz-Zentrum für Polarund Meeresforschung / AWI
Kurpromenade
27498 Helgoland
Tel.: +49 4725 / 819-3245
E-Mail: gunnar.gerdts@awi.de

Website

www.bayceer.uni-bayreuth.de/PLAWES/

Partnerinstitutionen

Forschungsstelle Küste im Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz / NLWKN

Forschungszentrum Jülich / FZJ

Goethe-Universität Frankfurt / GU

Johann Heinrich von Thünen- Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei / TI-LR

Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres / UOld

Laufzeit

September 2017

April 2021

Schlagworte

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Grauwasser

Industrielle Emissionen

Informations- und Lehrmaterialien

Infrarot

Infrarot-Spektroskopie

Kläranlagen

Klärschlamm

Kommune

Kommunikationsstrategie

Mischwasserentlastung

Polyethylen mit hoher Dichte PE-HD

Polyethylenterephthalat (PET)

Polyvinylchlorid (PVC)

Probenahme

Probenaufreinigung

Pyrolyse-GC

Raman-Mikrospektroskopie

Umweltverträglichkeit

Vermeidung

Verminderungsmaßnahmen

Weser

Additive

Bodenwasser

Chronische Exposition

Rasterelektronenmikroskopie

Weichmacher

Projektblatt

Infoblatt_PLAWES_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinator

MicBin

KALEH — Wed, 20 Dec 2017 09:13:16 +0000

MicBin KALEH Mi, 12/20/2017 - 10:13

Mikroplastik in Binnengewässern – Untersuchung und Modellierung des Eintrags und Verbleibs im Donaugebiet als Grundlage für Maßnahmenplanungen

Im Rahmen des Projekts MicBin wurde erstmalig der Eintrag von Makro-, Meso- und insbesondere Mikroplastik (MP) für das deutsche Donaueinzugsgebiet mit Messkampagnen an den wesentlichen Donau-Zuflüssen bilanziert.

Durch Anwendung verschiedener, sich ergänzender Analysemethoden wurden Mikroplastikpartikel (Partikel < 5 mm) untersucht. Der Fokus lag dabei auf besonders kleinen, visuell nicht sichtbaren Partikeln mit einer Größe unter 300 μm, da für diese Partikel die Datengrundlage nach heutigem Erkenntnisstand noch sehr gering ist. Quellen, Senken, Transportprozesse sowie Fragmentierung von Plastik wurden über Frachten in separaten Stoffflussmodellen für Mikro- und Makroplastik abgebildet. Die Relevanz von bisher kaum beachteten Eintragspfaden wie landwirtschaftlichen Flächen oder atmosphärischer Deposition wurde durch gezielte, vereinheitlichte Probennahmen und ergänzende Laborexperimente geklärt.

Ergebnisse wurden in bestehende Modelle implementiert, die Modelle validiert und eine Plastikbilanz für das deutsche Donaueinzugsgebiet erstellt. Durch Szenarienanalysen wurde es möglich, Maßnahmen zur Reduktion der Plastikbelastung auf der Ebene ganzer Flusseinzugsgebiete zu identifizieren.

Arbeitsschwerpunkte

Eintragsbilanzierung von Makro-, Meso- und insbesondere Mikroplastik (MP) im deutschen Donaueinzugsgebiet durch einheitliche Probennahmekampagnen, Modellierung und ergänzende Laborversuche
Bilanzierung von bisher unberücksichtigten Quellen und Senken, wie zum Beispiel Eintrag von Kunststoffen durch die Landwirtschaft, atmosphärische Deposition von MP und Degradationsprozesse von Plastik in der Umwelt
Ableitung von Minimierungsstrategien

Arbeitspakete

AP 1 Koordination

Ansprechpartnerin

Dr. Nicole Zumbülte, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe, E-Mail: nicole.zumbuelte@tzw.de

Projektpartner

UOS, UniA, BfG, THK, LfU, BKV

Kurzbeschreibung

Das TZW übernahm die wissenschaftliche und allgemeine interne Abstimmung im Verbund, sorgte für den Austausch des Verbundes mit externen Partnern und Forschungsverbünden und war für die Öffentlichkeitsarbeit zuständig.

Dies beinhaltete unter anderem die Organisation der Probennahmekampagnen und Probenverteilung auf die einzelnen Partner, Koordination der Probenanalytik, die Organisation von Projekttreffen zum Austausch zwischen den Verbundpartnern sowie die Pflege des wissenschaftlichen Austauschs mit anderen Konsortien und Projekten auf nationaler und internationaler Ebene.

AP 2 Analytik von Plastik in Umweltproben

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Ternes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, E-Mail: ternes@bafg.de

Projektpartner

LfU, TZW, UOS

Kurzbeschreibung

In diesem Arbeitspaket wurden mit drei sich ergänzenden Verfahren die Proben aus AP 3 und AP 4 analysiert. Ausgehend von einem hohen Probenaufkommen, wurden diese im Vorfeld von der BfG mithilfe eines effektiven Screeningverfahrens vorselektiert (geringer Probenvorbereitungsaufwand, Probenanalyse mittels Pyrolyse-Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie). Proben, deren Gehalte über einem noch zu definierenden Schwellenwert lagen, wurden einer deutlich aufwendigeren und genaueren Analyse mittels Raman- (TZW) und IR-Spektroskopie (LfU) unterzogen. Diese Verfahren lieferten detaillierte Informationen über Partikeleigenschaften (Konzentration, Größe, Polymerart und Form).

AP 3 Identifizierung von Einträgen / Quellen

Ansprechpartner

Dr. Korbinian Freier, Bayerisches Landesamt für Umwelt, Demollstr. 31, 82407 Wielenbach, E-Mail: korbinian.freier@lfu.bayern.de

Projektpartner

THK, BKV, UOS

Kurzbeschreibung

Zur Massenbilanzierung des punktuellen und diffusen Eintrags von Mikroplastik bedarf es im ersten Schritt einer Charakterisierung sämtlicher potentieller Quellen. Ziel von AP 3 war es deshalb, punkt- und flächenhafte Einträge in limnische Systeme zu untersuchen und zu quantifizieren. Die Ergebnisse flossen in AP 5 ein. Schwerpunkte waren die atmosphärische Deposition, linienhafte Einträge im Zusammenhang mit Littering, Kläranlagen, Deponiesickerwässer und die Verwitterung von Plastik.

AP 4 Transport, Verteilung und Verbleib: Prozessverständnis Wasser, Boden, Luft

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Ternes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, E-Mail: ternes@bafg.de

Projektpartner

BKV, LfU, UniA, TZW, UOS, THK

Kurzbeschreibung

Neben Senken wie Wasserkraftwerken, Böden und Grundwasser wurden in diesem AP Transport- und Umlagerungsprozesse von Mikroplastik und mögliche Zwischenspeicher für Mikroplastik wie landwirtschaftlich genutzte Böden oder Gewässerabschnitte mit geringer Strömung betrachtet. Außerdem wurden Abbau- und Zerkleinerungsprozesse von Plastik in Laborexperimenten untersucht. Senken bzw. Reservoire für MP wurden durch koordinierte Probennahmen im Gewässer und die Massenbilanzierung eines Gewässerabschnitts identifiziert. Die Ergebnisse von AP 4 flossen in die Modelle des AP 5 mit ein.

AP 5 Aufstellen von Bilanzen durch Modellierung und Ableitung von Maßnahmen

Ansprechpartner

Dr. Jörg Klasmeier, Universität Osnabrück, Institut für Umweltsystemforschung, Barbarastraße 12, 49078 Osnabrück, E-Mail: jklasmei@uos.de

Projektpartner

LfU, UniA, BKV, TZW

Kurzbeschreibung

Einträge in Gewässer wurden unter Berücksichtigung der verschiedenen Quellen und Senken bilanziert und eine Einschätzung der Gesamtfracht im Donau-Fluss-System ermöglicht. Dazu wurden prozessorientierte klein- bis mittelskalige Modelle für MP (UniA, UOS) und überregionale Modelle für MP sowie für Meso- und Makroplastik (BKV) mit den in den verschiedenen Arbeitspaketen gewonnenen experimentellen Daten und vorhandenen Daten zu Kläranlagen (LfU, UOS) gespeist. Aus den Ergebnissen aller Arbeitspakete erfolgte eine zusammenfassende Bewertung der Quellen und Senken mit Empfehlungen für Maßnahmen zur Reduzierung der Gewässerbelastung.

AP 6 Kommunikation

Ansprechpartnerin

Dr. Nicole Zumbülte, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe, E-Mail: nicole.zumbuelte@tzw.de

Projektpartner

LfU, THK

Kurzbeschreibung

Die MicBin Homepage informiert die Öffentlichkeit über Inhalte, Aktionen und Projektergebnisse. Zudem wurde projektbegleitend ein Kurzfilm erstellt und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Durch eine Müllsammelaktion am Gewässer und die Beteiligung der Projektpartner an den Deutschen Tagen für Nachhaltigkeit wurde eine Sensibilisierung der Bevölkerung für die Mikroplastik-Problematik erzielt. Stakeholder aus Forschung, Behörden und Wirtschaft wurden im Rahmen von Workshops informiert und einbezogen.

Fallstudien

Das Projekt MicBin konzentrierte sich auf die Bilanzierung des Eintrags von Makro-, Meso- und insbesondere Mikroplastik (MP) für das deutsche Donaueinzugsgebiet mit Messkampagnen an den wesentlichen Donau-Zuflüssen. Berücksichtigt wurden unter anderem auch landwirtschaftliche Einträge sowie Transport- und Verlagerungsprozesse.

Koordinator

Dr. Nicole Zumbülte
DVGW Deutscher Verein des Gas und Wasserfaches e. V. – Technisch-wissenschaftlicher Verein – Bonn
TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser,
Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit
Karlsruher Straße 84
76139 Karlsruhe

Website

www.micbin.de

Partnerinstitutionen

DVGW-Technologiezentrum Wasser / TZW

Universität Osnabrück / UOS

Universität Augsburg / UniA

Bundesanstalt für Gewässerkunde / BfG

Technische Hochschule Köln, STEPs / THK

Bayerisches Landesamt für Umwelt / LfU

BKV GmbH / BKV

Laufzeit

Oktober 2017

März 2021

Schlagworte

Mikroplastik

Eintragspfade

Modellierung

Minimierungsstrategien

Infrarot-Spektroskopie

Projektblatt

Infoblatt_MicBin_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinatorin

SubμTrack

KALEH — Tue, 19 Dec 2017 15:21:00 +0000

SubμTrack KALEH Di, 12/19/2017 - 16:21

Tracking von (Sub)Mikroplastik unterschiedlicher Identität – Innovative Analysetools für die toxikologische und prozesstechnische Bewertung

Die zur Analytik von Mikroplastik in Umweltmatrices verfügbaren Methoden sind derzeit v.a. für Partikel im Größenbereich von 1 μm bis 5 mm ausgelegt. Kleinere Partikel unterhalb 1 μm wurden bisher kaum erfasst. Diese sind jedoch im Gegensatz zu größeren Partikeln zellgängig und besitzen aufgrund ihrer im Verhältnis größeren Oberfläche ein höheres Potenzial zur Adsorption von Schadstoffen. Aufgrund ihrer höheren ökotoxikologischen Relevanz lag der Fokus von SubμTrack auf Plastikpartikeln zwischen 50 nm bis 100 μm. Dafür mussten der bisher verfügbare Detektionsbereich erweitert und neue Verfahren zur Probennahme, Probenaufbereitung und Analytik entwickelt werden. Einen weiteren Schwerpunkt des Vorhabens bildeten die möglichen Auswirkungen der Submikro-Plastikpartikel auf die aquatische Umwelt und auf die menschliche Gesundheit. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden durch die Bewertung der sozialen, politischen und rechtlichen Dimensionen des Plastikeintrags in die Umwelt ergänzt. Durch die Analyse der Problemwahrnehmung und möglicher Handlungsstrategien wurden Grundlagen für aktive gesellschaftliche Veränderungsprozesse gelegt. Die Ergebnisse wurden zudem hinsichtlich ihrer Implementierbarkeit in Rechtsetzung, Normung und hinsichtlich ihrer Relevanz für freiwillige Maßnahmen geprüft.

Arbeitsschwerpunkte

Charakterisierung von Partikeln und Abgleich mit Referenzmaterialien
Auswirkungen auf die aquatische Umwelt und auf die menschliche Gesundheit
Soziale, politische und rechtliche Dimensionen von Plastikeintrag in die Umwelt

Arbeitspakete

AP 0 Organisation, Koordination und Öffentlichkeitsarbeit

Ansprechpartner/innen

Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes, Technische Universität München, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft, Am Coulombwall 3, 85748 Garching, E-Mail: jdrewes@tum.de

Projektpartner

TUM-IWC, TUM-LTI, TUM-LAS, TUM-MCTS, IGOE, LfU, UBA, IUTA, Postnova Analytics GmbH, BS-Partikel GmbH

Kurzbeschreibung

Die Organisation und Koordination umfasste neben der Abstimmung und dem Abgleich der Ergebnisse und Produkte innerhalb des Konsortiums vor allem auch die Koordination der Aktivitäten mit Partnern außerhalb des Projektes. Das Ziel war die nachhaltige Implementierung der analytischen Techniken, der Wirkungsergebnisse und der Handlungsanweisungen möglichst harmonisierter Strategien in enger Abstimmung und unter Einbindung von nationalen und internationalen Schlüsselinstitutionen. Die Öffentlichkeitsarbeit wurde schwerpunktmäßig von TUM-SWW koordiniert und durch die Partner unterschiedlicher Ausrichtung weitreichend und wirksam umgesetzt.

AP 1 Auswahl und Herstellung von Referenzpartikeln

Ansprechpartner/innen

Dr. Carmen Nickel, Dr. Jochen Türk, Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V., Bliersheimer Str. 58- 60, 47229 Duisburg, E-Mail: nickel@iuta.de; tuerk@ iuta.de

Projektpartner

LfU, BS-Partikel GmbH

Kurzbeschreibung

Zusammen mit den Partnern von BS-Partikel und den Leitenden der experimentellen APs 2–5 wurden die benötigten Referenzpartikel identifiziert. Dabei spielten vor allem die Partikelgröße, das Material, die Markierung und die Verfügbarkeit eine wichtige Rolle. Die Auswahl der Referenzpartikel erfolgte innerhalb der Anfangsphase des Projektes, um genügend Vorlauf zu haben, die Partikel zu Beginn der Versuche herzustellen bzw. zu beschaffen. Von den Partnern BS-Partikel und IUTA wurden dann die entsprechenden Partikel bereitgestellt

AP 2 Umfassende Analytik von Mikroplastikpartikeln

Ansprechpartner/innen

Prof. Dr. Martin Elsner, Dr. Natalia P. Ivleva, Technische Universität München, Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie; Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie, Marchionistrasse 17, 81377 München, E-Mail: natalia. ivleva@ch.tum.de

Projektpartner

Postnova Analytics GmbH, BS-Partikel GmbH, TUMSWW, TUM-LTI, LfU, IUTA

Kurzbeschreibung

Es wurden innovative und bewährte analytische Nachweisverfahren (inkl. Probenahme, Aufbereitung, Identifizierung, Quantifizierung) für Mikroplastik (1 μm – 5 mm) ermittelt und mit Referenzmaterialien im Submikrobereich getestet. Hierfür dienten die erfolgreichsten Techniken des seit 2016 laufenden Projektes MiWa als Ausgangspunkt; Standardmethoden aus diesem Projekt wurden eingebunden und verglichen. Der direkte Kontakt zu Akteuren des MiWa-Projektes war durch Partner des Konsortiums (TUM-IWC und UBA) gewährleistet.

AP 3 Untersuchungen zu Alterung, Ad- und Desorption organischer Spurenstoffe auf Referenzpartikeln

Ansprechpartner/innen

Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes, Technische Universität München, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft, Am Coulombwall 3, 85748 Garching, E-Mail: jdrewes@tum.de

Projektpartner

LfU

Kurzbeschreibung

Die in der Methodenvalidierung eingesetzten Partikel wurden systematischen Alterungsprozessen und Biofilmwachstum unterworfen. Des Weiteren wurden diese Partikel und besonders deren (resultierende) unterschiedliche Oberflächen auf ihre Ad- bzw. Desorptionseigenschaften für organische Moleküle hin untersucht. Für die Analytik wurden u.a. Adsorptions- und Desorptionskinetiken mittels TD-(Pyrolyse)-GC-MS und LC-MS/MS untersucht. Experimente mit den gealterten Partikeln wurden in sogenannten Batch-Ansätzen durchgeführt, aber auch in Laborkläranlagen, die am LfU betrieben werden. Sämtliche Proben wurden bei Bedarf auch in den biologischen Systemen aus AP 5 eingesetzt.

AP 4 Untersuchungen zu Eintragspfaden und prozesstechnische Bewertung

Ansprechpartner

Dr. Korbinian Freier, Bayerisches Landesamt für Umwelt, Demollstraße 31, 82407 Wielenbach, E-Mail: korbinian.freier@lfu.bayern.de

Projektpartner

TUM-SWW, IUTA

Kurzbeschreibung

Mit Hilfe der in AP 2 entwickelten und validierten Methoden wurden zunächst in Laborkläranlagen beim Partner LfU mit Referenzpartikeln reale Szenarien nachgestellt und der Verbleib der Partikel im System untersucht. Parallel hierzu wurden Untersuchungen an verschiedenen Messstellen in realen Kläranlagen durchgeführt. Die Probennahme von Wasserproben erfolgte für Mikroschadstoffe zertifiziert vom IUTA. Eine Erweiterung der vorhandenen Probennahmetechniken auf die Fragestellung Mikroschadstoffe wurde angestrebt. Abschließend erfolgte mit den anderen Partnern des Projektes und basierend auf den zu erwartenden Ergebnissen eine prozesstechnische Bewertung.

AP 5 Auswirkung auf aquatische Umwelt und menschliche Gesundheit

Ansprechpartner

Prof. Dr. Michael Pfaffl, Technische Universität München, Lehrstuhl für Tierphysiologie und Immunologie, Weihenstephaner Berg 3, 85354 Freising, E-Mail: michael.pfaffl@wzw.tum.de

Projektpartner

TAM-LAS, IGOE

Kurzbeschreibung

Für eine möglichst ganzheitliche (öko-)toxikologische Bewertung wurden potenziell negative Effekte von Submikropartikeln auf unterschiedlichen biologischen Organisationsebenen untersucht und einander gegenübergestellt. Dies beinhaltete den Einsatz von Modellsystemen in vivo zur Effektermittlung auf mikrobielle Diversität, Lebensgemeinschaften und trophische Strukturen und Funktionen sowie zur Ermittlung von Stressreaktionen auf höherer organismischer Ebene. In vitro-Modelle erweiterten diesen Ansatz zur Effektermittlung auf zellulärer und molekularer Ebene, um ein mechanistisches Verständnis partikelinduzierter Stressreaktionen zu schaffen und potentielle Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit ableiten zu können.

AP 6 Soziale, politische und rechtliche Dimensionen

Ansprechpartnerin

Prof. Dr. Ruth Müller, Technische Universität München, Professur für Wissenschafts- und Technologiepolitik, Augustenstraße 46, 80333 München, E-Mail: ruth.mueller@tum.de

Projektpartner

UBA

Kurzbeschreibung

Am TUM-MCTS wurden mittels qualitativer sozialwissenschaftlicher Methoden gegenwärtige Problemwahrnehmungen und Bewältigungsstrategien in Bezug auf Plastikpartikel in der Umwelt in Gesellschaft und Politik analysiert. Im Fokus stand dabei die Wahrnehmung der spezifischen ökotoxikologischen Relevanz von Submikropartikeln. Das UBA führte ein Screening der relevanten Rechtsakte auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene durch. Dabei ging die Betrachtung über den reinen Medienbezug (Wasser, Boden und Luft) und damit verbundene mögliche Transportpfade hinaus. Insbesondere der rechtlich undefinierte Bereich zwischen Nano- (Grenze: 100 nm) und Mikroplastik (häufig angegebene Grenze: 1 μm) war von besonderem Interesse.

Koordinator

Prof. Dr.-Ing. Jörg E. Drewes
Technische Universität
München, Lehrstuhl für
Siedlungswasserwirtschaft /
TUM-SWW
Am Coulombwall 3
85748 Garching
Tel.: +49 89 2891 3701 bzw. -3718
E-Mail: jdrewes@tum.de

Website

https://www.wasser.tum.de/submuetrack/startseite/

Partnerinstitutionen

Technische Universität München

Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie / TUM-IWC

Lehrstuhl für Tierphysiologie und Immunologie / TUM-LTI

Lehrstuhl für Aquatische Systembiologie / TUM-LAS

Professur für Wissenschafts- und Technologiepolitik / TUM-MCTS

Helmholtz Zentrum München, Institut für Grundwasserökologie / IGOE

Bayerisches Landesamt für Umwelt / LfU

Umweltbundesamt / UBA

Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. / IUTA

Postnova Analytics GmbH

BS-Partikel GmbH

Laufzeit

September 2017

Juni 2021

Schlagworte

Infrarot-Spektroskopie

Raman-Mikrospektroskopie

Nanoplastik

Rasterelektronenmikroskopie

Feldflussfraktionierung

Lichtstreuung

farbige Partikel

Gesellschaftliche Wahrnehmung

Medien

Projektblatt

Infoblatt_Subtrack_2018_p.pdf

Koordinator label

Koordinator

PLASTRAT

KALEH — Tue, 19 Dec 2017 14:34:18 +0000

PLASTRAT KALEH Di, 12/19/2017 - 15:34

Lösungsstrategien zur Verminderung von Einträgen von urbanem Plastik in limnische Systeme

Verbindendes Element aller Untersuchungen in PLASTRAT war die Entwicklung von Lösungsstrategien zur nachhaltigen Begrenzung der Ausbreitung von Plastikrückständen in der aquatischen Umwelt auf technischer, umweltwissenschaftlicher und sozial-ökologischer Ebene mit dem Ziel der gemeinsamen Entwicklung eines multikriteriellen Bewertungsansatzes zur Umweltverträglichkeit von unterschiedlich beschaffenen Kunststofftypen. Zudem wurde daraus ein Gütesiegel für die praktische Anwendung entwickelt. Schwerpunkte bildeten die Analyse und Bewertung der Degradationsstufen verschiedener Kunststoffarten sowie Leaching, Adsorption und Desorption in verschiedenen Abwasserbehandlungsstufen, die Wirkungen von unterschiedlichen Plastikspezies (in unterschiedlichen Degradationsstufen) und deren Additiven auf wasserlebende Organismen limnischer Systeme sowie eine Risiko-Charakterisierung der humantoxikologischen Wirkung von Mikroplastik auf den Konsumenten von Trinkwasser. Im Fokus standen ferner die Quantifizierung und das technische Verminderungspotential (z. B. Einsatz Membrantechnologie) von Plastikemissionen im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft einschließlich der Klärschlamm-/Gärrestbehandlung unter Berücksichtigung geeigneter Probenahme-, Aufbereitungs- und Analyseverfahren. Zudem erfolgten Untersuchungen zur gesellschaftlichen Relevanz, d. h. wie mit Plastik in deutschen Haushalten umgegangen wird, welche Anforderungen der Konsument an Kunststoffe stellt, welche Möglichkeiten der Nutzung von Ersatzstoffen bestehen sowie die Auswirkungen, die sich daraus für Handel, Logistik und Konsumenten ergeben.

Arbeitsschwerpunkte

Ermittlung und Bewertung von Mikroplastik- Eintragspfaden in limnische Systeme
Untersuchung und Bewertung technischer Maßnahmen zur Mikroplastikelimination
Probenahmestrategien zur weitergehenden Aufbereitung und Analyse von Mikroplastik
Probenaufbereitung zur Analyse von Mikroplastik
Identifizierung und Quantifizierung von Mikroplastik in allen Proben
Automatisierung der Partikelerkennung, Messung und Identifizierung mittels Datenbanken
Ad-/Desorption von Schadstoffen an Mikroplastik
Degradation und Leaching bei Polymeren unterschiedlicher Gruppen
Ökotoxikologische Untersuchungen freigesetzter Substanzen aus Mikroplastik
Humantoxikologische Untersuchungen freigesetzter Substanzen aus Mikroplastik
Gefährdungsanalyse Trinkwasser
Untersuchung der gesellschaftlichen Relevanz
Entwicklung eines multikriteriellen Bewertungssystems
Entwicklung eines Gütesiegels durch einen begleitenden Stakeholderdialog

Arbeitspakete

AP K Koordination und Kommunikation

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Christian Schaum, apl. Prof. Dr.-Ing. Steffen Krause, Universität der Bundeswehr München, Institut für Wasserwesen, Professur Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik, Werner-Heisenberg-Weg 39, 85577 Neubiberg, E-Mail: swa@unibw.de

Kurzbeschreibung

Neben den Aufgaben der allgemeinen wissenschaftlichen Projektleitung wurden auch die Aufgabenbereiche der internen Kommunikation zwischen den Verbundpartnern sowie die Kommunikation nach außen (Steigerung der Wahrnehmung des Projekts in der Öffentlichkeit) abgedeckt. Dies beinhaltete u. a. einheitliche Vorgaben für Öffentlichkeitsarbeit durch einzelne Verbundpartner und im Gesamtkonsortium, Organisation und Durchführung von Treffen im Gesamtverbund, die Überwachung des Arbeitsfortschritts, das Dokumentenmanagement sowie die Koordination der assoziierten Partner.

AP 1 Mikroplastik im urbanen Wasserkreislauf

Ansprechpartner

Projektpartner

UF, IWW, BfG, ISOE, TUDA, IOW, IPF, a2i, inge

Kurzbeschreibung

In Abstimmung mit allen Verbundpartnern wurden Basisdaten und Definitionen für PLASTRAT festgelegt. Dies betrifft die Definition der Ober- und Untergrenze der Teilchengröße für die zu betrachtenden Mikroplastikteilchen, die Auswahl konkreter Kunststoffspezies aus den Kategorien konventionelle Kunststoffe, Recyclate und biobasierte bzw. bioabbaubare Polymere sowie Vorarbeiten für die Auswahl bzw. Festlegung geeigneter Standorte für Untersuchungen der AP 2 und 3 unter Berücksichtigung der in AP 5 betrachteten Produkte. Zudem erfolgten die Vorbereitung der Stakeholder- Analyse und eine tiefergehende Grundlagenermittlung zur Bewertung und Gütesiegelentwicklung.

AP 2 Degradation und stoffliche Dynamik

Ansprechpartner

apl. Prof. Dr. Thomas Ternes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, E-Mail: ternes@bafg.de

Projektpartner

BfG, UniBwM, TUDa

Kurzbeschreibung

Das Umweltverhalten von biobasierten, synthetischen und recycelten Kunststoffsorten wurde analysiert. Dabei wurden nicht nur die ursprünglichen, sondern auch künstlich gealterte Materialien betrachtet. Analysiert wurde die Freisetzung von Schadstoffen (Oligomere, Additive und deren Transformationsprodukte) in Abhängigkeit von der Polymerart und dem Degradationsgrad. Des Weiteren wurden Unterschiede in der Adsorption/Desorption von Umweltchemikalien für verschiedene Polymerarten sowie die Rolle von Kläranlagen in Bezug auf die Schadstofffracht von Mikroplastik (An- oder Abreicherung) untersucht.

AP 3 Eintragspfade und Elimination

Ansprechpartner

Projektpartner

UniBwM, a2i, inge, IPF, IOW

Kurzbeschreibung

Verschiedene Eintragspfade von Mikroplastik in limnische Systeme wurden untersucht; mit Schwerpunkt auf der Analyse und Bewertung des abwasserwirtschaftlichen Systems sowie der Maßnahmenentwicklung und -bewertung vorhandener bzw. im Projektverlauf modifizierter oder entwickelter Maßnahmen in Bezug auf den Mikroplastikrückhalt (z. B. Membrantechnik). Kernbereiche bildeten die Regen- und Mischwasserentlastung, die Begutachtung und Bewertung des Gesamtsystems Kläranlage sowie eine Analyse von Klärschlamm, Gärrest und Kompost als mögliche Mikroplastik-Senken. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Entwicklung/Auswahl geeigneter Aufbereitungs- und Analyseverfahren.

AP 4 Wirkungs- und Gefährdungsanalyse

Ansprechpartner/innen

Prof. Dr. Jörg Oehlmann, Dr. Ulrike Schulte- Oehlmann, Goethe-Universität Frankfurt am Main, Max-von-Laue-Straße 13, 60438 Frankfurt, E-Mail: oehlmann@bio.uni-frankfurt.de

Projektpartner

IWW

Kurzbeschreibung

Im Rahmen von vergleichenden Analysen wurden biobasierte, synthetische und recycelte Kunststoffe in unterschiedlichen Degradationsstufen sowie deren Additive und von ihnen ad-/desorbierte Substanzen mit diversen human- und ökotoxikologischen Verfahren hinsichtlich ihrer Wirkung überprüft. Die Resultate dienen der Ableitung von Schwellenwerten und Umweltqualitätszielen, die einen Beitrag zur Gefährdungsanalyse und Bewertung der unterschiedlichen Kunststoffspezies im Hinblick auf ihre Relevanz und Umweltverträglichkeit für das limnische Milieu liefern. Ergänzt wurden die experimentellen Untersuchungen durch eine Gefährdungsanalyse des Trinkwassersystems.

AP 5 Gesellschaftliche Relevanz

Ansprechpartner

Dr. Immanuel Stieß, ISOE - Institut für sozial-ökologische Forschung, Hamburger Allee 4, 60486 Frankfurt, E-Mail: stiess@isoe.de

Kurzbeschreibung

Die gesellschaftliche Wahrnehmung, Nutzung und Entsorgung von kunststoffbasierten Produkten wurde analysiert und die Möglichkeiten, Voraussetzungen und Hemmnisse für nachhaltigere Konsum- und Entsorgungspraktiken wurden untersucht. Im Fokus stehen Anwendungen im Non-Food-Bereich, Hygieneartikel, Bekleidung und Hundekotbeutel, deren nicht fachgerechte oder informelle Entsorgung zu Einträgen von Mikroplastik in limnische Systeme führen und dort negative Auswirkungen auf Organismen und aquatische Ökosysteme haben kann. Die Analyse der Wahrnehmung von Umweltrisiken und produktspezifischer Nutzungs- und Entsorgungspraktiken erfolgte über qualitative Exploration und standardisierte Erhebungen.

AP 6 Bewertungssystem/Gütesiegel

Ansprechpartner/innen

Kristina Wencki, IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH, Moritzstraße 26, 45476 Mülheim an der Ruhr, E-Mail: k.wencki@iww-online.de

Projektpartner

ISOE, UniBwM, UF, BfG

Kurzbeschreibung

Projektübergreifend wurde ein multikriterielles Bewertungssystem für Kunststoffe bezüglich ihrer Umweltverträglichkeit für limnische Systeme entwickelt. Gleichzeitig wurde die Identifizierung der Bewertungskriterien genutzt, um den Diskurs in der Praxis für ein Gütesiegel, welches diese Umweltverträglichkeit ausweist, anzustoßen. Hierzu wurde ein Stakeholderdialog durchgeführt. Neben der Zusammenführung der Ergebnisse aus den vorangegangenen Arbeitspaketen konntehierdurch ein maßgeblicher Beitrag zum Transfer der neu gewonnen Erkenntnisse in die Wissenschaft und Praxis geleistet werden.

Koordinator

Prof. Dr.-Ing. Christian Schaum und
apl. Prof. Dr.-Ing. Steffen Krause
Universität der Bundeswehr München / UBM
Institut für Wasserwesen
Professur Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik
Werner-Heisenberg-Weg 39
85577 Neubiberg
Tel.: + 49 89-6004-2061
bzw. -2698 /-3849
E-Mail: swa@unibw.de

Website

http://www.plastrat.org

Partnerinstitutionen

Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt / UF

ISOE - Institut für sozial-ökologische Forschung / ISOE

IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH/ IWW

Bundesanstalt für Gewässerkunde / BfG

aquadrat ingenieure GmbH / a2i

Technische Universität Darmstadt – Institut IWAR / TUDa

inge GmbH / inge

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V./IPF

Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde/IOW