Na alarmerende berichten over microplasticvervuiling in oceanen en stranden, de wereldwijde wetenschappelijke gemeenschap heeft haar aandacht op dit gebied geïntensiveerd. Onderzoekers hebben sindsdien overal bewijs gevonden van besmetting met microplastics - in onze meren en rivieren, dranken en voedselvoorraden. Dr. Natalia Ivleva, een onderzoeker aan de Technische Universiteit van München (TUM), heeft nieuwe analysemethoden ontwikkeld voor de identificatie en kwantificering van microplastic. In dit gesprek, ze deelt haar laatste bevindingen.

Wat is microplastic precies?

Volgens de huidige definities microplastic is elk stuk plastic dat vijf millimeter groot is tot één micrometer, dat is een duizendste van een millimeter. Plastic deeltjes die kleiner zijn - van één micrometer tot 100 nanometer - worden gedefinieerd als submicroplastic. Deeltjes onder de 100 nm worden nanoplastic genoemd. Onderzoeken tonen aan, dat de meeste plastic deeltjes afmetingen hebben in het lagere micrometerbereik.

Zowel microplastics als nanoplastics worden meestal gevormd door de afbraak van grotere stukken plastic, bijvoorbeeld van boodschappentassen tot slijtage van autobanden of het wassen van een kledingstuk van microvezel. En aangezien sommige fabrikanten nog steeds microplastics toevoegen aan producten voor persoonlijke verzorging, zoals tandpasta en scrubs, zijn ze een bron van microplasticvervuiling, te.

Waarom moeten we ons zorgen maken over microplasticvervuiling?

Werkelijk, het is nog niet helemaal duidelijk hoe gevaarlijk microplastics zijn voor levende organismen. Wat bekend is:waterorganismen en andere soorten, inclusief mensen, microplastic deeltjes kan absorberen. Maar dat alleen is geen bewijs voor toxiciteit. Echter, we hebben ook vastgesteld dat kleinere deeltjes het vermogen zouden kunnen hebben om te worden geabsorbeerd in bepaalde soorten lichaamsweefsel van waterorganismen.

Elk jaar, mensen produceren wereldwijd ongeveer 400 miljoen ton plastic. Een aanzienlijk deel van dit plastic komt als zwerfvuil in het milieu terecht, en de meeste soorten plastic hebben honderden jaren nodig om volledig te worden afgebroken.

Het resultaat? In de komende decennia zullen we zullen waarschijnlijk te maken krijgen met een enorme toename van de hoeveelheid microplasticvervuiling in het milieu. We weten allemaal dat zelfs inerte en niet-toxische stoffen onvoorziene effecten kunnen hebben zodra ze een bepaald concentratieniveau in het milieu bereiken.

Waarom weten we niet meer over de effecten van microplasticvervuiling?

Vroegtijdig, toen onderzoekers zich voor het eerst realiseerden dat microplastic in het milieu terechtkwam als gevolg van menselijke activiteit, optische methoden werden gebruikt om plastic te onderscheiden van andere deeltjes in een bepaald monster. Helaas, deze methode is niet erg betrouwbaar. Als je naar een deeltje kijkt dat kleiner is dan een millimeter, het is moeilijk te onderscheiden of het een zandkorrel of een stuk plastic is. Ze lijken erg op elkaar in die maat.

Een mooi voorbeeld hiervan:onder auspiciën van het onderzoeksproject "MiWa, " gefinancierd door het Duitse federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF), we deden een chemische analyse van ongeveer 3, 000 deeltjes uit een watermonster uit de Elbe. We stelden vast dat slechts één op de duizend deeltjes in het monster echt plastic was.

Naast kalksteen en andere minerale deeltjes, het watermonster bevatte ook veel organisch materiaal. Daarom is het van het grootste belang om betrouwbare en gestandaardiseerde analysemethoden te ontwikkelen, anders er is geen manier om verschillende steekproefwaarden nauwkeurig met elkaar te vergelijken.

Ik wil hier benadrukken dat we het hebben over extreem lage concentraties microplastics in de monsters die we hebben geanalyseerd - waarvan we zouden verwachten dat ze een navenant klein effect zouden hebben op de gezondheid van een levend organisme. In sommige experimenten die testen op hoge concentraties microplastic, negatieve effecten zijn gemeten, terwijl in andere er zijn geen negatieve effecten gevonden.

Dit onderzoek staat nog in de kinderschoenen - wat niet betekent dat we een afwachtende houding moeten aannemen. Als we kijken naar de langzame snelheid waarmee plastic degradeert, het is een dringende prioriteit voor ons om strategieën te vinden om de hoeveelheid plastic afval die we produceren in de eerste plaats te verminderen.

Welke methoden worden gebruikt om microplastic deeltjes te detecteren en te identificeren?

Afhankelijk van welke vragen je stelt, er worden momenteel verschillende methoden gebruikt om monsters op microplastic te analyseren. Bijvoorbeeld, thermische analyse gecombineerd met gaschromatografie en massaspectrometrie wordt gebruikt om de hoeveelheid en soorten plastic deeltjes en additieven te bepalen die aanwezig kunnen zijn. Maar deze methoden kunnen niet worden gebruikt om deeltjesgroottes te bepalen.

Spectroscopische methoden kunnen worden gebruikt om zowel de chemische vingerafdruk als de grootte en vorm van microplastische deeltjes te bepalen. En infraroodmicrospectroscopie kan zelfs worden gebruikt om deeltjes tot een grootte van 20 micrometer automatisch te analyseren.

Aan het TUM Instituut voor Hydrochemie, we gebruiken voornamelijk Raman-microscopische analyse in ons onderzoek. Raman is een niet-destructieve spectroscopische methode die het mogelijk maakt om zowel een kenmerkende spectrumanalyse uit te voeren als een betrouwbare deeltjesidentificatie te vergemakkelijken. Met behulp van deze methode, we kunnen bepalen of een deeltje is gemaakt van synthetische polymeren, of dat het een natuurlijke stof is, zoals cellulose of kwarts.

Aanvullend, deze methode stelt ons in staat om het type kunststof in een monster nauwkeurig te bepalen. En de kracht van een Raman-spectrometer koppelen aan een gewone optische microscoop, we kunnen deeltjes analyseren tot op een micrometer of zelfs kleiner. Het resultaat:we hebben de mogelijkheid om het aantal deeltjes duidelijk te definiëren, het bereik van deeltjesgroottes en de polymeertypes van de microplastics in een bepaald monster.

We hebben de aanwezigheid van microplastische deeltjes in het spijsverteringskanaal van watervlooien kunnen bevestigen. Verder, in een project gefinancierd door het Beierse ministerie van Milieu en Consumentenbescherming, we hebben ontdekt dat mosselen vooral kleine microplastische deeltjes opnemen - afzettingen die we door hun hele lichaam hebben gevonden.

Wat zijn de volgende stappen in je onderzoek?

Om representatieve en statistisch betrouwbare conclusies te trekken over het niveau van microplastische verontreiniging in een bepaald monster, we zullen veel deeltjes per monster moeten analyseren. Daarom werken we momenteel ook aan de automatisering van op Raman gebaseerde methoden in het project "MiPAq, " die wordt gefinancierd door de Beierse Onderzoeksstichting (BFS).

Naarmate plastic deeltjes in het milieu worden afgebroken tot steeds kleinere afmetingen, ze vertonen een steeds groter potentieel voor milieutoxiciteit. Daarom werkt ons instituut samen met andere TUM-leerstoelen om nauwkeuriger methoden te ontwikkelen voor het analyseren van zeer kleine deeltjes binnen het BMBF-gefinancierde "SubμTrack"-project.

Eerst, we zullen voldoende vergelijkbare monsterresultaten moeten verzamelen - met behulp van gestandaardiseerde analysemethoden - die ons zullen laten zien hoeveel microplastic of nanoplastic er daadwerkelijk in een bepaald monster aanwezig is. Alleen dan kunnen we beginnen met het analyseren van de negatieve effecten die kunnen worden veroorzaakt door een bepaald niveau van microplastische of nanoplastische verontreiniging in het milieu, of bij mensen en andere soorten. Ook zullen onderzoekers moeten bepalen welke soorten, deeltjesgroottes en -vormen – en vooral welke concentraties microplastics en nanoplastics – welke toxische effecten hebben.

Zou je aanraden om in de toekomst alle plasticproductie te verbieden?

Absoluut niet - plastic is een ongelooflijk veelzijdig materiaal en heeft veel voordelen ten opzichte van andere materialen. Dat gezegd hebbende, is het voor ons van het grootste belang om de hoeveelheid plastic die we in het milieu brengen drastisch te verminderen. En het zijn niet alleen de bedrijven die plastic produceren die hiervoor de enige verantwoordelijkheid en last moeten dragen - het is ook aan ons als consumenten om meer verantwoordelijk te worden in hoe we gebruiken, hergebruik, plastic recyclen en in de toekomst weggooien.