Die Internationale Organisation für Normung veröffentlichte im September 2023 eine der ersten international anerkannten Normen für die Untersuchung von Mikroplastik, die ISO 24187. Die Norm mit dem Titel „Grundsätze für die Analyse von Mikroplastik in der Umwelt“ soll die Harmonisierung in dem aufstrebenden Bereich der Mikroplastikanalyse vorantreiben.
Anstatt einen einzigen Ansatz für die Prüfung vorzuschlagen, listet ISO 24187 mehrere Analysemethoden auf und gibt allgemeine Leitlinien für Probenahme, Probenvorbereitung und Datenverarbeitung. Neben Umweltmatrizen können die Grundsätze auch auf andere Probenarten wie Trinkwasser und Lebensmittel angewendet werden.
Mikroplastik-Definition in ISO 24187
Die neue Norm definiert Mikroplastik als feste Kunststoffpartikel, die in Wasser unlöslich sind und mindestens eine Abmessung zwischen 1 μm und 1 000 μm aufweisen. Darüber hinaus definiert sie „großes Mikroplastik“ als feste, unlösliche Kunststoffpartikel mit einer Abmessung zwischen 1 mm und 5 mm.
Diese Unterscheidung zwischen Mikroplastik und „großem Mikroplastik“ ist keine gängige Praxis in diesem Bereich. So definieren beispielsweise die Chemie- und Umweltbehörden der EU und der USA Mikroplastik allgemein als Kunststoffpartikel mit einer Größe von weniger als 5 mm.1
Kategorisierung von Partikeln nach Größenbereichen
ISO 24187 enthält eine Tabelle, die Mikroplastikpartikel in sieben Größenbereiche einteilt und für jede Klasse die durchschnittliche Partikelgröße, Masse und Partikelanzahl pro 14,13 mg angibt. Die Klassifizierung zielt darauf ab, aussagekräftigere Wirkungsabschätzungen zu ermöglichen, indem die Unterschiede zwischen einer Probe mit einer großen Anzahl kleiner Partikel und einer Probe mit wenigen großen Partikeln berücksichtigt werden, die in Bezug auf die Masse als größere Menge erscheinen.
Tabelle 1: Partikelgrößenklassifizierung in ISO 241872
Partikelgrößenbereich (μm) | Mittlere Partikelgröße (μm) | Masse eines durchschnittlich großen kugelförmigen Partikels mit einer Dichte von 1 (mg) | Anzahl der Partikel pro 14,13 mg |
1 bis < 5 | 3 | 1,4 × 10E−8 | 1,0 × 10E9 |
5 bis < 10 | 7,5 | 2,2 × 10E−7 | 6,4 × 10E7 |
10 bis < 50 | 30 | 1,4 × 10E−5 | 1,0 × 10E6 |
50 bis < 100 | 75 | 2,2 × 10E−4 | 6,4 × 10E4 |
100 bis < 500 | 300 | 0,014 | 1.000 |
500 bis < 1.000 | 750 | 0,22 | 64 |
1.000 bis 5.000* | 3.000 | 14 | 1 |
* Partikel in diesem Größenbereich werden als „große Mikroplastikpartikel“ klassifiziert.
Methodenauswahl für die Mikroplastikanalyse
ISO 24187 betont die Notwendigkeit, die am besten geeignete Methode zur Mikroplastikprüfung je nach Ziel der Analyse auszuwählen. Typische Ziele umfassen beispielsweise die Bestimmung folgender Eigenschaften:
Im Probenmaterial enthaltene Polymertypen
Partikelanzahl insgesamt sowie nach Größenbereich und/oder Polymertyp
Massenanteil von Mikroplastik in Relation zur Probenmenge
Weitere qualitative Informationen, wie Partikelform, Morphologie und das Vorhandensein von Additiven
Die Norm spezifiziert mehrere Analysetechniken zum Nachweis von Mikroplastik. Ausgewählte Techniken und die Arten von Informationen, die mit ihnen gewonnen werden können, sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2: Übersicht ausgewählter Mikroplastik-Analysemethoden gemäß ISO 24187
Methode | Erhaltene Informationen | Kleinste nachweisbare Partikelgröße | Vorteile | Nachteile |
Anzahl der Partikel pro Größenbereich und Polymertyp | ~ 1 μm | + Erkennt eine Vielzahl von Kunststoffen + Keine Störung durch Wasser | - Keine direkte Quantifizierung - Fluoreszenz von anorganischen Materialien | |
Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (py-GC/MS) | Massenanteil nach Polymertyp | ~ 0,4 μm** | + Direkte Quantifizierung | - Keine Partikelgrößeninformationen - Begrenzte Fähigkeit zur Erkennung verschiedener Polymere |
Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR)* | Anzahl der Partikel nach Größenbereich und Polymertyp | ~ 5 bis 10 μm | + Erkennt eine Vielzahl von Kunststoffen + Keine Fluoreszenz von anorganischen Materialien | - Keine direkte Quantifizierung - Störung durch Wasser |
* Die Norm erwähnt auch ATR-FTIR und FPA-FTIR als mögliche FTIR-Konfigurationen
** Die Methode erkennt einzelne Partikel nicht direkt, jedoch kann durch Filtration die Gesamtmasse von Kunststoffpartikeln bestimmter Größenbereiche gemessen werden. Theoretisch gibt es keine untere Grenze für die Partikelgröße, in der Praxis werden bei der Probenvorbereitung jedoch Filter mit einer minimalen Porengröße von 0,4 µm verwendet.
Die oben beschriebenen Techniken sind diejenigen, die in kommerziellen Mikroplastiklaboren am häufigsten verfügbar sind. ISO 24187 erwähnt jedoch auch mehrere zusätzliche Techniken, darunter DSC, NIR, QCL-IR, TED-GC-MS sowie visuelle Sortierung mit Mikroskopie.
Ein praktisches Beispiel dafür, wie die Ergebnisse bei zwei der gängigsten Methoden unterschiedlich berichtet werden, finden Sie in den folgenden Beispielberichten:
Probenahme und Probenvorbereitung
ISO 24187 beschreibt mehrere grundlegende Prinzipien, die bei der Probenahme und Probenvorbereitung von Mikroplastik zu beachten sind. Dazu gehören:
Ein ausreichend großes Probenvolumen, um eine hinreichende Masse und/oder Anzahl von Partikeln zu untersuchen. Je geringer die erwartete Partikelanzahl, desto größer muss das benötigte Volumen sein.
Verwendung geeigneter Filtrationsprozesse und vorzugsweise Filterung von Partikeln gemäß den in Tabelle 1 angegebenen Größenbereichen. Alle Filtermaterialien sollten kunststofffrei sein.
Auswahl von Probenvorbereitungsverfahren (z. B. Trocknen, Mahlen und Zerkleinern), die die Kunststoffe in der Probe nicht beeinflussen. Wenn beispielsweise eine Trocknung durchgeführt wird, sollte die Temperatur in der Regel 40 °C nicht überschreiten.
Bestehende Umweltprobenahmestandards, wie die ISO-5667-Reihe für Wasser, Sediment und Schlamm, die ISO-23611-Reihe für Boden und die ISO-16000-Reihe für Luft, können als Grundlage für die Probenahme herangezogen werden, sollten jedoch bei Bedarf für die Mikroplastikanalyse angepasst werden.
Mikroplastik-Prüfung nach der Norm ISO 24187
Measurlabs bietet eine Reihe von Mikroplastik-Analysen mit Methoden an, die in der Norm ISO 24187 beschrieben sind, darunter Raman, FTIR und py-GC/MS. Neben Umweltproben können wir auch Verbraucherprodukte, Lebensmittel, biologische Proben wie Blut und andere spezielle Matrices analysieren. Relevante gesetzliche Anforderungen, wie die aktuelle REACH-Beschränkung für Mikroplastik, können bei der Erstellung des Testplans berücksichtigt werden.
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