TY - JOUR A1 - Lukas, M. A1 - Kittner, Maria A1 - Isernhinke, L. A1 - Altmann, Korinna A1 - Braun, U. T1 - A new concept for the ecotoxicological assessment of plastics under consideration of aging processes N2 - Microplastics are widely distributed in aquatic and terrestrial environments, but up to now less is known about (eco)toxicological impacts under realistic conditions. Research so far has focused mainly on impacts on organisms by fresh, single‐origin plastic fragments or beads. However, plastics found in the environment are complex in composition, this means different polymer types and sources, with and without additives and in all stages of age, and therefore, in a more or less advanced stage of degradation. For oxidized degradation products that might be released from plastic materials during aging, there is a lack of information on potentially adverse effects on aquatic biota. The latter is of particular interest as oxidized degradation products might become more water soluble due to higher polarity and are more bioavailable, therefore. The present study focused on plastic leachates of polystyrene (PS) and polylactic acid (PLA), which were derived from alternating stress by hydrolysis and ultraviolet (UV) radiation—representing a realistic scenario in the environment. Test specimens of PS, PLA, or a PLA/PS layer (each 50%) were alternately exposed to UV radiation for 5 days followed by hydrolysis for 2 days, for several weeks alternating. Ecotoxicological effects of the storage water (artificial freshwater) of the test specimens and additionally, in a second experimental setup, the effects of five potential polymer degradation products were detected by 72 h algae growth inhibition tests with Desmodesmus subspicatus. Results clearly indicate inhibitory effects on algae growth by contaminants in the storage water of stressed plastics with increasing growth inhibition of proceeding hydrolysis and UV stress times. Different polymers caused variable inhibitions of algae growth with stronger inhibitions by PS and less effects by PLA and the mixed layer of both. Moreover, not microplastic particles but the resulting dissolved degradation products after aging caused the ecotoxicological effects—with strong effects by the oxidized degradation products. The existing data highlight the relevance of plastic aging as a framework for microplastic ecotoxicity evaluation and allow a proof of concept. KW - Algae growth test KW - Ecotoxicology KW - Microplastic KW - Polystyrene KW - UV degradation KW - Weathering PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1002/appl.202200124 SN - 2702-4288 VL - 2 IS - 3 SP - 1 EP - 9 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-57510 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Braun, Ulrike A1 - Eisentraut, Paul A1 - Altmann, Korinna A1 - Kittner, Maria A1 - Dümichen, Erik A1 - Thaxton, K. A1 - Kleine-Benne, E. A1 - Anumol, T. T1 - Accelerated Determination of Microplastics in Environmental Samples Using Thermal Extraction Desorption-Gas Chromatography/Mass Spectrometry (TED-GC/MS) N2 - There is growing interest in quantifying microplastics in environmental samples. This application note presents a thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry (TED-GC/MS) method that is well suited to automation and increased sample throughput. The method is also able to detect all particle sizes in the sample as long as the limit of detection (LOD) is reached and allows analysis of larger samples of 15 to 25 mg or more. Samples were decomposed by thermogravimetric analysis (TGA), and the gaseous decomposition products were trapped on a solid-phase sorbent, followed by thermal desorption‑gas chromatography/mass spectrometry (TD-GC/MS) using an Agilent 5977B GC/MSD coupled to an Agilent 7890B GC. Target microplastic particle (MP) polymers were identified in environmental samples including surface water, finished compost, house dust, and drinking water. Quantification of MP polymers in environmental samples provided LODs of 0.06 to 2.2 μg, allowing the detection of MPs in trace amounts with sample weights of up to 1 g. Method repeatability was adequate for reliable quantification with RSDs of approximately 6 to 12%. KW - Environment KW - Microplastic particles KW - TED-GC/MS KW - Mass content KW - Thermoanalytical PY - 2020 VL - 2020 SP - 1 EP - 8 PB - Agilent Technologies Inc. CY - USA AN - OPUS4-51672 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kittner, Maria A1 - Altmann, Korinna A1 - Hamann, Sven A1 - Weyer, Rüdiger A1 - Kalbe, Ute T1 - Bewertung der Freisetzung von Mikroplastik aus Sportböden auf Kunststoffbasis - Abschlussbericht N2 - Die Europäische Kommission hat 2023 ein Verbot zum bewussten Austrag von Mikroplastik (MP) in die Umwelt beschlossen, das auch für die Verwendung von synthetischen Gummi-Granulaten (v. a. EPDM) in Sportböden gilt. In Deutschland gibt es laut DFB ca. 5100 Kunstrasenplätze. In der EU beläuft sich die Anzahl laut ECHA auf 13,000 Kunstrasen- und 47,000 Bolzplätze, Tendenz steigend. Das Hauptziel des Projektes war es daher, eine Massenbilanz für die Freisetzung von MP zu erstellen, um so eine Schätzung des MP-Austrags pro Kunstrasenplatz und Jahr zu ermöglichen. Dafür werden die MP-Emissionen von drei Kunstrasenszenarien in verschiedenen Zuständen (ungealtert, künstlich gealtert und in Echtzeit gealtert) verglichen: die Vergangenheit (Kunstrasen: fossilbasiert, EPDM-Füllung), die Gegenwart (der in Europa am häufigsten installierte Rasen) und die Zukunft (Rasen mit recycelten Grasfasern, keine synthetische Füllung sondern z.B. Quarzsand oder Korkschrott). Dazu werden fabrikneue Kunststoffrasen und EPDM-Granulat unter Laborbedingungen beschleunigt gealtert, um die Freiland-Beanspruchung eines Kunststoffrasens in circa 15 Jahren abzubilden. Die Verwendung spezieller Mikrofiltertiegel in Lysimeter-Experimenten ermöglicht die Abschätzung der Partikelgrößen des emittierten MP, was eine Grundbedingung für die Bewertung einer potenziellen Gesundheitsgefährdung für Menschen ist. Ergänzend wurden weitere umweltrelevante Schadstoffausträge aus den Kunststoffrasen quantifiziert. KW - Mikroplastik KW - Kunststoffrasen KW - Schadstoffe KW - Bewitterung KW - Lysimeter PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-633114 DO - https://doi.org/10.26272/opus4-63311 N1 - Das Projekt wurde gefördert vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Auftrag des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB) aus Mitteln des Innovationsprogramms Zukunft Bau. Aktenzeichen: FKZ 10.08.18.7-22.02. Projektlaufzeit: 09.2022 bis 03.2025. SP - 1 EP - 75 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-63311 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kittner, Maria A1 - Bauer, Vanessa A1 - Altmann, Korinna A1 - Kraft, Oliver A1 - Nordmann, Thomas A1 - Kalbe, Ute T1 - Mikroplastik-Austrage aus Kunststoffrasenplatzen ins Grundwasser N2 - Sportplätze aus Kunststoffrasen haben sich im Breitensport etabliert, weshalb ihre Anzahl jährlich zunimmt. Dabei werden Umwelt- und Gesundheitsrisiken, insbesondere durch Mikroplastik-Austräge, kontrovers diskutiert. Um die ungenügende Datenlage zur Menge des Austrages an Mikroplastik zu verbessern, haben sich zwei individuelle Studien mit dieser Forschungsfrage mit Fokus auf den Boden-Grundwasser-Pfad befasst, deren Ergebnisse hier erstmalig gemeinsam vorgestellt werden. Die erste Studie simulierte unter Laborbedingungen Mikroplastik-Emissionen von drei Kunststoffrasen-Szenarien in unterschiedlichen Alterungszuständen und analysierte thermoanalytisch. Die zweite Studie untersuchte Grundwasser-Proben von zwei Realsportplätzen, die 1 m unter dem Grundwasserspiegel entnommen und spektroskopisch untersucht wurden. Dies ermöglicht erstmalig einen Vergleich von Mikroplastik-Austrägen über das Sickerwasser in verschiedenen Bodentiefen. Die Labor-Ergebnisse ergaben je nach Alterungszustand des Kunststoffrasenplatzes Mikroplastik-Emissionen zwischen < 0,1 μg/L und 26,8 μg/L in 30 cm Bodentiefe. Wohingegen in den Grundwasser-Proben der Realsportplätze ab 4 m Bodentiefe keine Kunststoffrasen-Partikel detektiert wurden. Dies deutet darauf hin, dass vermehrt Mikroplastik durch Alterung aus Kunststoffrasen entsteht und im Sickerwasser ausgetragen wird, aber der Boden Mikroplastik- Partikel ≥ 5 μm durch Filtrationseffekte zurückhält, sodass diese im Grundwasser nicht nachweisbar waren. KW - Kunststoffrasen, Alterung, Mikroplastik, Elution, Schadstoffe PY - 2025 DO - https://doi.org/10.37307/j.1868-7741.2025.04.05 SN - 1868-7741 VL - 30 IS - 4 SP - 156 EP - 161 PB - Erich Schmidt Verlag GmbH & Co. KG AN - OPUS4-65098 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kittner, Maria A1 - Coesfeld, Bianca A1 - Schlau, Sven A1 - Werischak, Thomas A1 - Altmann, Korinna A1 - Kalbe, Ute T1 - Simultaneous sampling for microplastics and environmental contaminants from artificial turf: development of a new integrated microplastics eluate lysimeter N2 - To get a better understanding of potentially harmful contaminant emissions from soils or materials into the environment, politics demand practical and holistic sampling concepts for environmental samples such as leachates containing polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) or heavy metals, and hazardous particulate matter like microplastics (MP). Of particular concern are MP emissions from artificial turf sports pitches. So far, there has been only very limited data on MP mass emissions from artificial turf potentially posing a risk to the groundwater and no sampling device that allowed simultaneous sampling for dissolved and particulate contaminants. In this study, a novel integrative microplastics eluate lysimeter was developed to determine contaminant emissions from three artificial turf systems at different ageing states (fabric-new, artificially aged, real-time aged). For the accelerated ageing, all environmental simulation parameters were based on Central German conditions and simulated outdoor stress during the turf service lifespan of 15 years. MP masses from eluates were analysed using thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry, PAH concentrations using gas chromatography/mass spectrometry and heavy metals using inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy. Results showed that no PAH or heavy metal concentrations from the seepage water were above German legal limits for alternative granular construction materials considering soil and groundwater protection. Furthermore, it was found that only minimal MP emissions were released from new turf systems into the seepage water (< 1 mg/m2). Ageing of the artificial turf increased MP formation, especially from rubber infill and grass fibres, which are then carried into the seepage water. The highest total MP emissions over a simulated turf lifespan of 15 years were detected in two real-time aged turf systems ranging from 136.4–252.5 mg/m2. Considerably less total MP emissions were detected in accelerated aged artificial turf systems, one of which contained a synthetic rubber infill (5.4–8.0 mg/m2) and one without rubber infill (0.2–5.3 mg/m2). In summary, it was demonstrated that the newly developed MEL generated reliable and reproducible data and has thus proven itself as an integrated, straightforward and automated sampling device for simultaneous monitoring of particulate and dissolved pollutant emissions from simple soil matrices. KW - Lysimeter KW - Microplastics KW - Artificial turf KW - Thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry KW - TED-GC/MS KW - Polycyclic aromatic hydrocarbons KW - PAH KW - Heavy metals KW - Soil samples PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-645301 DO - https://doi.org/10.1186/s12302-025-01235-1 SN - 2190-4715 VL - 37 IS - 1 SP - 1 EP - 15 PB - Springer Open AN - OPUS4-64530 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kittner, Maria A1 - Kalbe, Ute A1 - Altmann, Korinna T1 - Freisetzung von Mikroplastik aus Sportböden N2 - Die Europäische Kommission hat 2023 ein Verbot zum bewussten Austrag von Mikroplastik (MP) in die Umwelt beschlossen, das auch für die Verwendung von synthetischen Gummi-Granulaten (v. a. EPDM) in Sportböden gilt. In Deutschland gibt es laut DFB ca. 5100 Kunstrasenplätze. In der EU beläuft sich die Anzahl laut ECHA auf 13,000 Kunstrasen- und 47,000 Bolzplätze, Tendenz steigend. Das Hauptziel des Projektes ist daher, eine Massenbilanz für die Freisetzung von MP zu erstellen, um so eine Schätzung des MP-Austrags pro Kunstrasenplatz und Jahr zu ermöglichen. Dafür werden die MP-Emissionen von drei Kunstrasenszenarien in verschiedenen Zuständen (ungealtert, künstlich gealtert und in Echtzeit gealtert) verglichen: die Vergangenheit (Kunstrasen: fossilbasiert, EPDM-Füllung), die Gegenwart (der in Europa am häufigsten installierte Rasen) und die Zukunft (Rasen mit recycelten Grasfasern, keine synthetische Füllung sondern z.B. Quarzsand oder Korkschrott). Dazu werden fabrikneue Kunststoffrasen und EPDM-Granulat unter Laborbedingungen beschleunigt gealtert, um die Freiland-Beanspruchung eines Kunststoffrasens in circa 15 Jahren abzubilden. Die Verwendung spezieller Mikrofiltertiegel in Lysimeter-Experimenten ermöglicht die Abschätzung der Partikelgrößen des emittierten MP, was eine Grundbedingung für die Bewertung einer potenziellen Gesundheitsgefährdung für Menschen ist. Ergänzend werden weitere umweltrelevante Schadstoffausträge aus den Kunststoffrasen quantifiziert und so mögliche Transportpfade überprüft. Um in Zukunft den Anforderungen des Kreislaufwirtschaftsgesetzes zu entsprechen, sollen in diesem Projekt zudem Erkenntnisse zur Rückführbarkeit von Gummi-Granulaten und Altrasen in den Rohstoffkreislauf gewonnen werden KW - Mikroplastik KW - TED-GC/MS KW - Kunststoffrasen KW - PAK KW - Schwermetalle PY - 2024 UR - https://www.zukunftbau.de/neue-meldung/zukunft-bau-journal-2024 SP - 9 EP - 9 PB - Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) CY - Bonn AN - OPUS4-61823 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -