Desorption

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

Abwasser

Adsorption

Analysenmethodik

Alterungsprozesse

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