Untergrabene Wahrnehmung: 1 Liter Flaschenwasser enthält 240.000 Plastikpartikel

Studien haben bestätigt, dass für den menschlichen Körper schädliche Mikroplastikpartikel überall vorhanden sind: von Einweg-Pappbechern und Plastikflaschen über Muttermilch und Plazenta bis hin zur Arktis und dem Mount Everest.

Eine aktuelle Studie zeigt jedoch, dass die Anzahl der winzigen Plastikpartikel, die Menschen in der Vergangenheit beobachten konnten, im Vergleich zur tatsächlichen Situation vernachlässigbar ist – auf Grundlage neuer optischer Bildgebungstechnologie können Wissenschaftler Nanoplastik schneller und besser beobachten und so die Anzahl der „sichtbaren“ Plastikpartikel um das 10- bis 100-fache erhöhen .

Im Rahmen dieser Studie testeten Wissenschaftler drei beliebte Flaschenwassermarken auf dem US-Markt (die konkreten Marken wurden nicht bekannt gegeben) und die quantitativen Ergebnisse zeigten, dass jeder Liter Flaschenwasser mehr als 100.000 Plastikpartikel enthielt, die meisten davon waren Nanoplastik.

Bild: Hunderttausende bisher unsichtbare winzige Plastikpartikel in Flaschenwasser.

Die zugehörige Forschungsarbeit mit dem Titel „Rapid single-particle chemical imaging of nanoplastics by SRS microscopy“ wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Aufgrund des Mangels an effektiven Analysetechniken blieben die grundlegenden Erkenntnisse über Nanoplastik bisher lückenhaft. Diese Forschung soll die Wissenslücke zur Verschmutzung durch Nanoplastik schließen.

Es ist zu einem öffentlichen Thema geworden

Die weltweite Kunststoffproduktion liegt bei fast 400 Millionen Tonnen pro Jahr, mehr als 30 Millionen Tonnen werden jedes Jahr in Gewässer oder an Land gekippt und viele kunststoffhaltige Produkte, darunter auch synthetische Textilien, geben während des Gebrauchs ebenfalls Partikel ab.

Im Gegensatz zu natürlichen organischen Stoffen zerfallen die meisten Kunststoffe nicht in relativ harmlose Substanzen. Sie zerfallen einfach immer weiter in immer kleinere Partikel mit der gleichen chemischen Zusammensetzung. Abgesehen von einzelnen Molekülen gibt es theoretisch keine Begrenzung ihrer Größe.

Als Mikroplastik werden Kunststofffragmente mit einer Größe von 5 mm bis 1 Mikron bezeichnet, die entstehen, wenn Kunststoff in immer kleinere Stücke zerlegt wird. Wenn Menschen und andere Organismen diese Partikel aufnehmen, können sie unbekannte Auswirkungen auf die Gesundheit und die Ökosysteme haben . Frühere Studien haben bestätigt, dass jede Wasserflasche Tausende identifizierbare Mikroplastikfragmente enthält.

Plastik in Flaschenwasser wurde vor allem deshalb zu einem öffentlichen Thema, weil Wissenschaftler in einer Studie aus dem Jahr 2018 durchschnittlich 325 Partikel pro Liter Wasser entdeckten. Nachfolgende Studien haben diese Zahl verdoppelt. Wissenschaftler vermuten, dass die tatsächliche Menge weit höher ist als ihre Beobachtungen, doch zu Mikroplastik kleiner als 1 Mikrometer liegen bisher keine relevanten Forschungsergebnisse vor.

Nun hat ein Forschungsteam unter der Leitung der Columbia University eine verbesserte neue Technologie eingesetzt, die es den Menschen ermöglicht, die Produkte der weiteren Zersetzung von Mikroplastik – Nanoplastik (kleiner als 1 Mikrometer) – wirklich zu sehen.

Im Gegensatz zu Mikroplastik ist Nanoplastik viel kleiner und kann direkt über den Darm und die Lunge ins Blut gelangen und dann in Organe wie Herz und Gehirn übertragen werden. Sie können auch in Zellen eindringen und sogar über die Plazenta in den Körper eines ungeborenen Babys gelangen. Wissenschaftler möchten eine Reihe von Studien durchführen, um die möglichen Auswirkungen dieser Partikel auf verschiedene biologische Systeme zu verstehen.

„Man hat Methoden entwickelt, um Nanopartikel zu untersuchen, aber man wusste nicht, was man da sah“, sagte Naixin Qian, ein Doktorand im Fachbereich Chemie der Columbia-Universität und Hauptautor der Studie. Sie sagte, dass frühere Studien zwar allgemeine Schätzungen der Nanomasse liefern konnten, es ihnen jedoch größtenteils nicht gelang, einzelne Partikel zu zählen oder zu identifizieren, welche davon Kunststoffe und welche etwas anderes waren .

„Früher war dies Neuland, und Toxizitätsstudien beruhten lediglich auf Vermutungen über die Inhaltsstoffe“, sagte der Co-Autor Beizhan Yan, ein Umweltchemiker am Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University. „Diese Studie öffnet uns ein Fenster, das uns einen Blick in eine Welt ermöglicht, die uns bisher unzugänglich war.“

Vielleicht ist es mehr als nur diese

Im Rahmen dieser Arbeit haben Forscher erstmals Nanoplastikpartikel in Flaschenwasser identifiziert und gezählt. Sie fanden heraus, dass Flaschenwasser im Durchschnitt rund 240.000 nachweisbare Plastikfragmente pro Liter enthielt – eine Zahl, die 10-100 Mal höher ist als frühere Schätzungen, die auf größeren Größen basierten.

Die Entdeckung wurde durch eine neue Methode namens stimulierte Raman-Streumikroskopie ermöglicht, bei der zwei gleichzeitig abgefeuerte Laser verwendet werden, um eine Probe zu untersuchen und dabei bestimmte Moleküle zur Resonanz zu bringen. Miterfinder der Methode ist Wei Min, ein Biophysiker an der Columbia University und Mitautor des Artikels.

Abbildung | Nachweis von Mikro-Nanoplastik in Flaschenwasser: Probenvorbereitung, SRS-Bildgebung und Datenanalyse.

Darüber hinaus erstellten die Forscher für sieben gängige Kunststoffe einen datengesteuerten Algorithmus zur Interpretation der Versuchsergebnisse. Sie testeten drei beliebte Flaschenwassermarken auf dem US-Markt und analysierten Plastikpartikel mit einem Durchmesser von nur 100 Nanometern.

Sie fanden zwischen 110.000 und 370.000 Plastikpartikel pro Liter Flaschenwasser, davon 90 Prozent Nanoplastik und der Rest Mikroplastik . Sie ermittelten außerdem, um welche der sieben spezifischen Kunststoffarten es sich bei den Partikeln handelte, und kartierten deren Formen, was für die biomedizinische Forschung wertvoll ist.

Abbildung | Statistische Analyse der Partikelgröße und -form jedes Kunststoffpolymers in Flaschenwasser.

Ein gängiger Kunststoff ist Polyethylenterephthalat (PET) , das Material, aus dem die meisten Wasserflaschen hergestellt werden. Wenn Wasserflaschen zusammengedrückt oder erhitzt werden, kann PET abbrechen und zusammen mit den Ablagerungen ins Wasser gelangen. Eine aktuelle Studie hat gezeigt, dass beim wiederholten Öffnen und Schließen von Wasserflaschenverschlüssen auch viele Partikel ins Wasser gelangen können.

Allerdings ist Polyamid (eine Art Nylonmaterial) häufiger als PET . Yan sagte, dies rühre wahrscheinlich von den Plastikfiltern her, die zur Reinigung des Flaschenwassers verwendet würden. Zu den weiteren häufig gefundenen Kunststoffen zählen Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polymethylmethacrylat. Allesamt Materialien, die in verschiedenen industriellen Prozessen verwendet werden.

Noch beunruhigender ist, dass diese sieben Kunststoffarten nur etwa 10 Prozent aller in den Proben gefundenen Nanopartikel ausmachten. sie hatten keine Ahnung, was der Rest war . Handelt es sich dabei um Nanoplastik, könnten sich in jedem Liter Wasser zig Millionen Partikel befinden. Diese Partikel könnten aber auch praktisch alles Mögliche sein, was darauf schließen lässt, dass scheinbar einfache Wasserproben tatsächlich eine komplexe Partikelzusammensetzung enthalten.

Je kleiner es ist, desto leichter kann es in unseren Körper eindringen

Die Forscher arbeiten derzeit daran, den Umfang ihrer Forschung über Flaschenwasser hinaus auszuweiten.

„Die Welt der Nanoplastik ist riesig und muss weiter erforscht werden“, sagte Min. Er wies darauf hin, dass Nanoplastik massemäßig weitaus kleiner sei als Mikroplastik, aber „es kommt nicht auf die Größe an, sondern auf die Menge. Denn je kleiner etwas ist, desto leichter kann es in unseren Körper gelangen .“

Das Team plant außerdem, Leitungswasser zu untersuchen, das ebenfalls Mikroplastik enthält, wenn auch in weitaus geringerem Umfang als Flaschenwasser.

Yan arbeitet unterdessen an einem Projekt zur Untersuchung von Mikro- und Nanoplastik, das beim Wäschewaschen im Abwasser landet. Er schätzt, dass pro 4,5 Kilogramm Wäsche Millionen von Partikeln entstehen, die aus den synthetischen Materialien stammen, aus denen viele Kleidungsstücke bestehen. Sie entwickeln einen Filter, der die Verschmutzung durch gewerbliche und private Waschmaschinen reduzieren könnte.

Eine frühere Studie zeigte, dass Indigo-Denim-Mikrofasern, die in Jeans vorkommen, in großen Mengen im Abwasser vorhanden sind und in abgelegenen arktischen Meeresablagerungen aufgetaucht sind. Daten aus einer anderen Studie zeigten, dass weltweit jedes Jahr etwa 176.500 Tonnen synthetischer Mikrofasern, hauptsächlich Nylon und Polyester, in die terrestrische Umwelt gelangen.

Das Team plant außerdem, Schneepartikel zu testen, die von britischen Mitarbeitern während einer Wanderung durch die Westantarktis gesammelt wurden. Sie arbeiten außerdem mit Umweltgesundheitsexperten zusammen, um Nanoplastik in verschiedenen Geweben des menschlichen Körpers zu messen und seine Auswirkungen auf die Entwicklung und das Nervensystem zu untersuchen.

„Es ist nicht völlig unerwartet, so viel von diesem Zeug zu finden“, sagte Qian. „ Der Schlüssel liegt darin, dass die Zahl umso größer ist, je kleiner das Objekt ist. “

Referenzlinks:

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2300582121