TY - CONF A1 - Kittner, Maria T1 - Thermoanalytical methods for the optimisation of microplastic analysis in freshwater sediment samples N2 - Results of various thermoanalytical techniques are presented for the analysis of microplastics in sediment samples. The homogeneity and the representativness of samples war controlled, as well as steps of separation and microplastic detection by these techniques. T2 - MICRO CY - Lanzarote, Spain DA - 19.11.2018 KW - Water KW - Microplastics KW - Sampling KW - Sampling techniques PY - 2018 AN - OPUS4-47322 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 - CONF A1 - Kittner, Maria T1 - Small, everywhere and difficult to detect - Insights into the detection of microplastic particles in environmental samples using thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry N2 - As global demand for polymer products increases, so does the potential amount of leakage into the environment, known as macroplastic (> 1,000 µm) and microplastic particles (MP, 1 - 1,000 µm). To date, the environmental and health consequences are unclear and unpredictable, so robust MP monitoring data are needed to identify the sources, pathways and fate of these particles. Therefore, we developed the thermoanalytical method TED-GC/MS (thermal extraction desorption - gas chromatography/mass spectrometry), which uses polymer-specific thermal decomposition products for the detection of MP in environmental samples. It allows fast identification and the determination of MP mass contents, which is crucial for assessing of their potential effects and thus for legislation and monitoring. For a better understanding of the TED-GC/MS, this presentation will provide the first methodological insights into systematic assessments of TED-GC/MS performance for MP detection in different environmental model matrices. Results of MP determination from real samples will underline the presentation and aspects of practical application will be addressed. To harmonise the method, it is essential to assess different analytical performance parameters (e.g. recovery, signal quality or limit of detection, LOD) to ensure comparability of data. For this purpose, standard addition of different aquatic (e.g. suspended particulate matter, limnic sediment, activated sludge) and terrestrial samples (e.g. agricultural soil) were performed with non-biodegradable standard polymers (polyethylene, PE; polyethylene terephthalate, PET; polypropylene, PP; polymethyl methacrylate, PMMA; polystyrene, PS; styrene-butadiene rubber, SBR) as well as biodegradable polymers (polybutylene adipate terephthalate PBAT; polylactide, PLA) and analysed by TED-GC/MS. These results were then compared with the measurements of the neat polymers without matrix. T2 - SETAC Europe 2021 CY - Online meeting DA - 03.05.2021 KW - Matrix KW - Microplastic particles KW - Mass content KW - TED-GC/MS PY - 2021 AN - OPUS4-52660 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kittner, Maria A1 - Kerndorff, A. A1 - Ricking, M. A1 - Bednarz, M. A1 - Obermaier, N. A1 - Lukas, M. A1 - Asenova, M. A1 - Bordós, G. A1 - Eisentraut, Paul A1 - Hohenblum, P. A1 - Hudcova, H. A1 - Humer, F. A1 - István, T. G. A1 - Kirchner, M. A1 - Marushevska, O. A1 - Nemejcová, D. A1 - Oswald, P. A1 - Paunovic, M. A1 - Sengl, M. A1 - Slobodnik, J. A1 - Spanowsky, K. A1 - Tudorache, M. A1 - Wagensonner, H. A1 - Liska, I. A1 - Braun, U. A1 - Bannick, C. G. T1 - Microplastics in the Danube River Basin: A First Comprehensive Screening with a Harmonized Analytical Approach N2 - In this study, carried out within the Joint Danube Survey 4, a comprehensive microplastic screening in the water column within a large European river basin from its source to estuary, including major tributaries, was realized. The objective was to develop principles of a systematic and practicable microplastic monitoring strategy using sedimentation boxes for collection of suspended particulate matter followed by its subsequent analysis using thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry. In total, 18 sampling sites in the Danube River Basin were investigated. The obtained suspended particulate matter samples were subdivided into the fractions of >100 μm and <100 μm and subsequently analyzed for microplastic mass contents. The results showed that microplastics were detected in all samples, with polyethylene being the predominant polymer with maximum contents of 22.24 μg/mg, 3.23 μg/mg for polystyrene, 1.03 μg/mg for styrene-butadiene-rubber, and 0.45 μg/mg for polypropylene. Further, polymers such as different sorts of polyester, polyacrylates, polylactide, and natural rubber were not detected or below the detection limit. Additional investigations on possible interference of polyethylene signals by algae-derived fatty acids were assessed. In the context of targeted monitoring, repeated measurements provide more certainty in the interpretation of the results for the individual sites. Nevertheless, it can be stated that the chosen approach using an integrative sampling and determination of total plastic content proved to be successful. KW - Thermal extraction desorption-gas chromatography/mass spectrometry (TED-GC/MS), monitoring KW - Microplastics KW - River KW - Suspended particulate matter (SPM) KW - Sedimentation box (SB) PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-551444 DO - https://doi.org/10.1021/acsestwater.1c00439 VL - 2 IS - 7 SP - 1174 EP - 1181 PB - ACS Publications AN - OPUS4-55144 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kittner, Maria T1 - Beschleunigung und Hemmung - Komplexe Wechselwirkungen bei der Zersetzung von thermoplastischen PLA/PS-Blends unter realitätsnahen Umweltbedingungen N2 - Mit dem stetigen weltweiten Anstieg der Nachfrage nach Polymerprodukten nimmt auch die potenzielle Menge an Kunststoffabfällen in der Umwelt zu. Problematisch ist, dass viele der wirtschaftlich relevantesten Kunststoffe sehr lange brauchen, um in der Umwelt abzubauen, sich dort akkumulieren und in kritisch betrachtetes Makro- und Mikroplastik zu zerfallen. Auf der Grundlage des Vorsorgeprinzips fordert die Europäische Kommission daher die Entwicklung neuer polymerer Materialien, die diesem Problem der Persistenz entgegenwirken und unter natürlichen Umweltbedingungen schneller abgebaut werden können. 1,2 Um dieses Problem anzusprechen, wurden mittels additiver Fertigung Polymerblends aus photooxidationsempfindlichem Polystyrol (PS) und hydrolyseempfindlicher Polymilchsäure (PLA) hergestellt. Die Hypothese war, dass sich die beiden Thermoplaste aufgrund ihrer unterschiedlichen Abbauprozesse gegenseitig in ihrem Abbau unterstützen, wenn sie unter moderaten, realitätsnahen Umweltalterungsbedingungen (45 °C) abwechselnd der Photooxidation und Hydrolyse ausgesetzt werden. In der Praxis zeigten die Ergebnisse, dass die Degradation von PLA durch die Anwesenheit von PS deutlich beschleunigt worden ist – wohingegen die Degradation von PS gehemmt wurde. In diesem Vortrag werden die detaillierten Ergebnisse der Oberflächen- (ATR-FTIR, REM) und Bulk-Analysen (DSC, TGA, FTIR-Transmission, TED-GC/MS) der Blends sowie ergänzende Mikroplastik-Ergebnisse des umgebenden Wassermediums (TED-GC/MS) erörtert. T2 - 50. Jahrestagung der Gesellschaft für Umweltsimulation (GUS) CY - Online meeting DA - 23.03.2022 KW - Polymerblend KW - PLA KW - Hydrolyse KW - PS KW - Bewitterung KW - UV-Bestrahlung KW - TED-GC/MS KW - Wasser KW - Mikroplastik PY - 2022 AN - OPUS4-54544 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kittner, Maria A1 - Eisentraut, Paul A1 - Dittmann, Daniel A1 - Braun, Ulrike T1 - Decomposability versus detectability: First validation of TED‐GC/MS for microplastic detection in different environmental matrices N2 - A fast method for microplastic detection is thermal extraction desorption‐gas chromatography/mass spectrometry (TED‐GC/MS), which uses polymer‐specific thermal decomposition products as marker compounds to determine polymer mass contents in environmental samples. So far, matrix impacts of different environmental matrices on TED‐GC/MS performance had not yet been assessed systematically. Therefore, three solid freshwater matrices representing different aquatic bodies with varying organic matter contents were spiked with a total of eight polymers. Additionally, for the first time, the two biodegradable polymers polybutylene adipate terephthalate (PBAT) and polylactide (PLA) were analysed using TED‐GC/MS. The methodological focus of this work was on detectability, quality of signal formation as well as realisation of quantification procedures and determination of the limit of detection (LOD) values. Overall, TED‐GC/MS allowed the unambiguous detection of the environmentally most relevant polymers analysed, even at low mass contents: 0.02 wt% for polystyrene (PS), 0.04 wt% for the tyre component styrene butadiene rubber (SBR) and 0.2 wt% for polypropylene (PP), polyethylene (PE) and PBAT. Further, all obtained LOD values were increased in all matrices compared to the neat polymer without matrix. The LOD of the standard polymers were increased similarly (PS: 0.21–0.34 μg, SBR: 0.27–0.38 μg, PP: 0.32–0.36 μg, PMMA: 0.64–1.30 μg, PET: 0.90–1.37 μg, PE: 3.80–6.99 μg) and their decompositions by radical scission processes were not significantly influenced by the matrices. In contrast, matrixspecific LOD increases of both biodegradable polymers PBAT (LOD: 1.41–7.18 μg) and PLA (0.84–20.46 μg) were observed, probably due to their hetero‐functional character and interactions with the matrices. In conclusion, the TED‐GC/MS performance is not solely determined by the type of the polymers but also by the composition of the matrix. KW - TED-GC/MS KW - Microplastic KW - Freshwater matrices KW - Gas chromatography KW - Mass spectrometry PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1002/appl.202200089 SN - 2702-4288 VL - 2 IS - 3 SP - 1 EP - 12 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-57419 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 - CONF A1 - Kittner, Maria T1 - Bewertung der Freisetzung von Mikroplastik aus Sportböden auf Kunststoffbasis N2 - Projektvorstellung "Bewertung der Freisetzung von Mikroplastik aus Sportböden auf Kunststoffbasis": Motivation, Konzept, Umsetzung, erste analytische Ergebnisse der TED-GC/MS T2 - 24. Projekttage der Zukunft Bau Forschungsförderung CY - Bonn, Germany DA - 13.06.2023 KW - Mikroplastik KW - TED-GC/MS KW - Kunststoffrasen KW - Lysimeter KW - Beschleunigte Alterung PY - 2023 AN - OPUS4-58441 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kittner, Maria T1 - Bewertung der Freisetzung von Mikroplastik aus Sportböden auf Kunststoffbasis N2 - Projektvorstellung "Bewertung der Freisetzung von Mikroplastik aus Sportböden auf Kunststoffbasis": Konzept, Umsetzung, erste Mikroplastik-Ergebnisse. T2 - Projektbegleitkreissitzung des Projektes "Ermittlung und Minderung von Mikroplastik- und Schadstoffemissionen von Kunststoffrasen-Sportplätzen (MiMiK)“ CY - Sittensen, Germany DA - 25.09.2023 KW - Mikroplastik KW - TED-GC/MS KW - Kunststoffrasen KW - Lysimeter KW - Beschleunigte Alterung PY - 2023 AN - OPUS4-58442 LA - deu 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 - TY - CONF A1 - Kittner, Maria T1 - Assessment of Microplastic Emissions from Artificial Turf Sports Pitches N2 - Following the recommendation of the European Chemicals Agency, on 25 September 2023 the European Commission passed a comprehensive new regulation to reduce emissions of microplastics (MP) into the environment, which includes the sale and use of intentionally added MP.1,2 This also applies to the application of synthetic rubber granulate infill in artificial turf systems and will ultimately have an impact on recreational sports. In Germany, rubber granulate made of ethylene-propylene-diene-monomer rubber (EPDM) is currently predominantly used. So far, there is no sufficient database for estimating MP emissions from artificial turf pitches into the environment and thus their relevance as a source of MP pollution.3 This topic is controversially discussed due to the complexity of sampling and analytics. To close this research gap, this project has the goal to determine mass balances for the emissions of MP from artificial turf pitches to allow an estimation of the amount of MP released per artificial turf pitch and year. Within this study, MP emissions of three artificial turf scenarios at different time states (unaged, artificially aged and real-time aged) are compared: the past (old turf: fossil based, synthetic infill), present (most commonly installed in Europe: fossil based, EPDM infill), and the future (turf with recycled gras fibres, no synthetic infill). To simulate the outdoor weathering during the lifespan of an artificial turf of approx. 15 years, brand-new artificial turf and EPDM rubber granulate were accelerated aged by means of UV weathering and mechanical stress. Potential MP emissions into surface and groundwater are simulated by lysimeter and shake experiments. MP mass contents are subsequently determined by Thermal Extraction Desorption Gas Chromatography/Mass Spectrometry. Using special microfilter crucibles allows the estimation of the particle sizes of the emitted MP, which is a fundamental requirement for an assessment of potential health hazards for humans. T2 - SETAC 2024 CY - Seville, Spain DA - 05.05.2024 KW - Mikroplastik KW - TED-GC/MS KW - Lysimeter KW - PAK KW - Schwermetalle PY - 2024 AN - OPUS4-60014 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kittner, Maria T1 - Bewertung der Freisetzung von Mikroplastik aus Sportböden auf Kunststoffbasis N2 - Es handelt sich hierbei um die Abschluss-Präsentation des Projektes "Bewertung der Freisetzung von Mikroplastik aus Sportböden auf Kunststoffbasis", die am 28.11.24 vor dem Drittmittelgeber Zukunft Bau Forschungsförderung im Rahmen der 28. Projekttage der Bauforschung präsentiert wurde. Der 30-minütige Vortrag gliederte sich in die Kapitel Forschungsbedarf, Konzept, Ergebnisse und Take Home-Messages des Projektes. T2 - 28. Projekttage der Zukunft Bau Forschungsförderung CY - Online meeting DA - 26.11.2024 KW - Mikroplastik KW - TED-GC/MS KW - Kunststoffrasen KW - PAK KW - Schwermetalle KW - Mikroplastik Eluat Lysimeter PY - 2024 AN - OPUS4-61815 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kittner, Maria T1 - Development of a new Lysimeter System to assess Microplastic, PAH & Heavy Metal Emissions from Artificial Turf Sports Pitches N2 - Since September 2023, the European Commission introduced a new regulation to reduce emissions of microplastics (MP) into the environment, including the sale and use of intentionally added MP. Therein, the use of synthetic rubber granules in artificial turf is explicitly mentioned and banned for future use. Additionally, abrasions of grass fibres and other turf components are also considered as MP sources. Artificial turf pitches are multi component systems: e. g. grass fibres made of polyethylene (PE), synthetic infill made of ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM), carpet backing of polypropylene (PP) glued with polyurethane (PU), winding yarn of polyethylene terephthalate or elastic layer of Styrene-butadiene rubber (SBR) bound with PU. While the ban has great impact on recreational sports, there is so far no sufficient data to estimate the MP emissions from artificial turf sports pitches into the environment and thus their relevance as a source of MP pollution. To close this gap, three artificial turf scenarios in different ageing states (unaged, artificially aged and aged in real time) were analysed in this study: the past (old turf: fossil based, synthetic infill), present (most commonly installed in Germany: fossil based, synthetic infill) and future (turf with recycled grass fibres, no synthetic infill). To simulate outdoor weathering during the service life of approx. 15 years, accelerated ageing by UV weathering and mechanical stress was carried out. The newly developed and in-house manufactured Microplastic Eluate Lysimeter (MEL) simulates contaminant transfer into the groundwater and allows the simultaneous sampling for MP and dissolved contaminants, like polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) or heavy metals (HM). MP mass contents were analysed using smart microfilter crucibles (mesh size: 5 µm) and Thermal Extraction Desorption Gas Chromatography/Mass Spectrometry and PAH and HM concentrations were determined using Gas Chromatography/Mass Spectrometry or Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy, respectively. T2 - MICRO2024: Plastic Pollution from Micro to Nano CY - Arrecife, Spain DA - 23.09.2024 KW - Microplastics Eluate Lysimeter KW - Microplastics KW - Heavy Metals KW - PAH KW - TED-GC/MS PY - 2024 AN - OPUS4-61160 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kittner, Maria T1 - Contaminant Emissions from Artificial Turf Sports Pitches - Simultaneous sampling for Microplastics, PAH and Heavy Metals N2 - In September 2023, the European Commission introduced a new regulation to reduce microplastic (MP) emissions into the environment, including the sale and use of intentionally added (large) MP < 5 mm (ISO/TR 21960: 2020). This explicitly applies to the use of synthetic rubber granulate infill in artificial turf installations, which are complex multi-component systems consisting of multiple synthetic polymers (Fig. 1). In addition, abrasions of synthetic grass fibres and other turf components are also considered as MP sources. Although this has a major impact on public recreational sports, there is so far no sufficient data to estimate the MP emissions from artificial turf sports pitches into the environment and thus their relevance as a source of MP pollution. To close this gap, this study compared environmental contaminant emissions of three artificial turf scenarios at different ageing states (unaged, artificially and real-time aged): the past (old turf: fossil based, synthetic infill), present (most commonly installed in Germany: fossil based, EPDM infill) and future (turf with recycled grass fibres, no synthetic infill). Accelerated ageing by UV weathering and mechanical stress was carried out to simulate the outdoor weathering during the lifespan of approx. 15 years. MP emissions and released environmentally relevant contaminants posing a risk to the groundwater were simultaneously sampled using the newly developed Microplastic Eluate Lysimeter manufactured at BAM (Fig. 2). MP contents were analysed using smart microfilter crucibles (mesh size: 5 μm) with subsequent MP detection by TED-GC/MS. Additionally, concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons were determined using GC/MS and heavy metals using ICP-AES. T2 - 22nd European Symposium on Polymer Spectroscopy (ESOPS) CY - Berlin, Germany DA - 08.09.2024 KW - Microplastics Eluate Lysimeter KW - Microplastics KW - TED-GC/MS KW - Heavy Metals KW - PAH PY - 2024 AN - OPUS4-61013 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Kittner, Maria T1 - Entwicklung eines Konzeptes zur verbesserten Abbaubarkeit von Polymeren unter realitätsnahen Umweltbedingungen N2 - Das Ziel dieses Grundlagenforschungsprojektes war, die Abbaubarkeit syntheti-scher Polymere unter realitätsnahen Umweltbedingungen durch eine Mischung bzw. Blend eines Hydrolyse- mit einem Oxidations-empfindlichen Polymer zu verbessern, während er unter Nutzungsbedingungen stabil sein sollte. Die Arbeits-hypothese war, dass sich die Polymere gegenseitig in ihrem Abbau beschleunigen, wenn sie der alternierenden Wechselbeanspruchung aus UV-Strahlung und hydrolytischer Beanspruchung ausgesetzt sind. Hierfür wurden vier Blends aus Polylactid (PLA) und Polystyrol (PS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) in unterschiedlichen Mischverhältnissen und Phasenstrukturen mittels additiver Fertigung hergestellt. Die Blends wurden über acht Wochen bei 45 °C mittels alternierender Wechselbeanspruchung aus je fünf Tagen UV-Bestrahlung und zwei Tagen hydrolytischer Beanspruchung beschleunigt gealtert. Für eine Basis-charakterisierung und als Vergleichsgrundlage wurden zusätzlich die Ausgangs-polymere PLA, PS und PMMA jeweils einzeln der hydrolytischen Beanspruchung, UV-Beanspruchung und alternierenden Wechselbeanspruchung unterzogen. Neben der Bestimmung der physiko-chemischen Effekte auf Prüfkörperoberflächen und Bulk wurden erstmalig auch die Wassermedien auf Mikroplastikgehalte und ökotoxikologische Wirkungen analysiert. Die Ergebnisse ergaben, dass reines PLA kaum degradierte, aber der PLA-Abbau sowohl durch Mischung mit PS als auch PMMA verstärkt wurde. Entgegen der Hypothese wurde dadurch allerdings sowohl die Degradation von PS als auch von PMMA gehemmt. Es konnte gezeigt werden, dass sich PS und PMMA im Blend mit PLA durch radikalische Depolymerisation abbauten und die dabei entstehenden Radikale die PLA-Hydrolyse beschleunigten, was wiederum den Abbau der PS- und PMMA-Phasen verlangsamte. Die Ergebnisse zeigten, dass bei dem PLA/PS-Schichtblend (PLA/PS-50) der höchste PS-Gehalt von 50 % den stärksten Effekt auf den PLA-Abbau hatte. Insgesamt war allerdings selbst in diesem Fall die PLA-Degradation nach achtwöchiger Beanspruchung als gering einzustufen. Der totale Masseverlust von PLA/PS-50 entsprach nach achtwöchiger Wechselbeanspruchung -2,6 ± 0,2 mg absolut bzw. ca. -1,5 ± 0,1 % der Prüfkörpermasse, wovon 0,001 % in partikuläres Mikroplastik fragmentierte (PLA: 0,2 – 2,7 μg/g; PS: 3,0 – 3,4 μg/g). Folglich war der größte Teil des Masseverlustes der Prüfkörper auf die Bildung gelöster und/oder gasförmiger Degradationsprodukte zurückzuführen. Ferner zeigten ökotoxikologische Untersuchungen der wechselbeanspruchten Wassermedien von PLA/PS-50 eine zunehmende Hemmung des Algenwachstums der Grünalge Desmodesmus subspicatus, die nach sechs Wochen Wechsel-beanspruchung zu 100 % Hemmung und nach acht Wochen zu einem Absterben der eingesetzten Algenzellen führte. Ergänzende Algenwachstumshemmungstests mit 2 Prüfkörpern der Ausgangspolymere PLA und PS zeigten, dass dies nicht auf der Bildung von partikulärem Mikroplastik, sondern gelösten PS-Degradations-produkten basierte, wie z. B. Benzaldehyd oder Benzoesäure. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass nur eine geringe Beschleunigung des PLA-Abbaus bei gleichzeitiger Hemmung des PS- bzw. PMMA-Abbaus stattfand - und das auch erst bei hohen PS- bzw. PMMA-Gehalten. Weiterführende Experimente zeigten, dass dies speziell für PS höchst bedenklich und nicht empfehlenswert ist, da es abhängig von der Konzentration der gelösten PS-Degradationsprodukte zu starken ökotoxikologischen Effekten kommen kann, die von der Hemmung des Algen-wachstums bis zum Algenabsterben reichen können. Folglich konnte die Arbeits-hypothese nur sehr eingeschränkt verifiziert werden und ist mit den hier untersuchten Polymeren als nicht zielführend einzuschätzen. KW - Polymer KW - Blend KW - Microplastik KW - Degradation KW - Umweltsimulation PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-609879 DO - https://doi.org/10.14279/depositonce-21006 SP - 1 EP - 109 PB - Depostit Once CY - Berlin AN - OPUS4-60987 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 - 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 -