In Zusammenarbeit mit:
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Wie wir die Giftigkeit von Mikro- und Nanoplastik auf Ökosysteme besser bewerten
Text: NADJA NEUMANN
Für die meisten Schadstoffe gibt es Standardverfahren um ihre Risiken für natürliche Ökosysteme zu bewerten, nicht jedoch für Mikro- und Nanoplastik. Mit Beteiligung des IGB entwickelten Forschende nun eine neue Methode, mit der sich die Giftigkeit dieser Substanzen auf Boden- und Gewässerökosysteme standardisiert bewerten lässt.
Für diejenigen, die lieber hören, statt lesen
DownloadDie Ökotoxizität von Substanzen wird in der Regel nach festgelegten Verfahren in sogenannten “Expositionsexperimenten” durchgeführt. Darin werden Organismen verschiedenen Substanzen unter möglichst realitätsnahen Umweltbedingungen ausgesetzt. Bisherige Studien zur Giftigkeit von Mikro- und Nanoplastik verwenden dazu handelsübliche kugelförmige Partikel, doch in der Natur kommen Kunststoffpartikel in unterschiedlichsten Formen, Größen und chemischen Zusammensetzungen vor. „Jede dieser Eigenschaften kann ihr dynamisches Verhalten und ihre Giftigkeit beeinflussen und sollte bei der Bewertung potentieller Risiken berücksichtigt werden“, sagt Dr. Fazel A. Monikh, Erstautor der Studie und Wissenschaftler am IGB. Außerdem wurden die bisherigen Methoden für Chemikalien entwickelt, die sich auflösen oder stabile Mischungen bilden. Kunststoffpartikel hingegen lösen sich nicht auf und zeigen auch keine regelmäßige Durchmischung in der Flüssigkeit in der sie schwimmen.
Die spezifischen Eigenschaften von Mikro- und Nanoplastik werden nun berücksichtigt
Die Forschenden beschreiben ihr neues Verfahren nun in der Fachzeitschrift Nature Protocols. Darin stellen sie auch eine Methode vor, um realistische Mikro- und Nanopartikel für Experimente künstlich herzustellen. Eine Einschränkung gibt es jedoch: Das neuen Verfahren funktioniert nur unter kontrollierten Bedingungen im Labor, sowie in Meso- oder Makrokosmen. Für Studien unter Feldbedingungen ist es nicht geeignet. Die Anwendungszwecke sind dennoch vielfältig, erklärt Fazel A. Monikh: „Das neue Verfahren ist eine wichtige Grundlage für Forschende in der Ökotoxikologie, um die Dosis-Wirkungs-Beziehungen nach der Exposition von Organismen gegenüber Mikro- und Nanoplastik zu verstehen. Die Industrie hingegen kann nun sicherere Kunststoffe entwickeln, die Giftigkeit ihrer Kunststoffe besser einschätzen und regulatorische Anforderungen besser erfüllen.“
Kleiner ist nicht gleich weniger giftig
Das neue Verfahren berücksichtigt auch die Unterschiede zwischen Mikro- und Nanoplastik. Nanokunststoffe sind in Größe und Form mit großen Proteinen vergleichbar. Daher verhalten sie sich von Natur aus anders als Mikroplastik und sind möglicherweise in der Lage, in Zellen einzudringen. Außerdem befindet sich ein größerer Anteil der Moleküle in Nanoplastik auf der Oberfläche der Partikel, was die Wechselwirkungen mit Zellbestandteilen erhöhen kann. „Es ist daher wichtig, die Unterschiede zwischen Mikroplastik und Nanoplastik zu berücksichtigen, wenn die Giftigkeit der Partikel untersucht wird“, sagt Hans Peter Grossart, IGB-Forscher und Mitautor der Studie.
Weiterführende Informationen
Publikation
Abdolahpur Monikh, F., Baun, A., Hartmann, N.B. et al. Exposure protocol for ecotoxicity testing of microplastics and nanoplastics. Nature Protocols (2023). https://doi.org/10.1038/s41596-023-00886-9
