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Organisationseinheit der BAM
Die Präsenz von Mikroplastik in aquatischen Ökosystemen ist ein globales Problem und steht zunehmend im Fokus der Öffentlichkeit. In mehreren Studien konnten Anreicherungen hydrophober, organischer Schadstoffe an MP nachgewiesen werden. Der Einfluss des Alterungszustandes der MP-Partikel auf das Sorptionsverhalten von hydrophoben organischen Substanzen ist nicht hinreichend geklärt.
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des Sorptionsverhaltens von Schadstoffen mit Bedeutung für limnische Gewässer an künstlich gealterten Partikeln relevanter Polymere. Das Modell verwendete die Aromaten Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol (BTEX) sowie Etherverbindungen. Diese Substanzen sind oder waren Bestandteile in unterschiedlichen Kraftstoffen und finden sich daher in vielen aquatischen Ökosystemen weltweit. Als Sorbentien kamen teilkristallines Polypropylen (PP) und amorphes Polystyrol (PS) in Form von Industriepellets zum Einsatz. Die Pellets wurden jeweils sowohl unbehandelt als auch mittels UV-Bestrahlung künstlich gealtert verwendet und mikroskopisch sowie mittels XPS, FTIR und DSC charakterisiert. Die Alterung führte bei PS zu einer verringerten Sorptionskapazität, während bei PP keine Veränderung im Sorptionsverhalten beobachtet wurde.
Background: The ubiquitous occurrence of microplastic particles in marine and aquatic ecosystems was intensively investigated in the past decade. However, we know less about the presence, fate, and input paths of microplastic in terrestrial ecosystems. A possible entry path for microplastic into terrestrial ecosystems is the agricultural application of sewage sludge and solid bio-waste as fertilizers. Microplastic contained in sewage sludge also includes Polyethylene terephthalate (PET), which could originate as fiber from textile products or as a fragment from packaging products (foils, bottles, etc.). Information about microplastic content in such environmental samples is limited yet, as most of the used analytical methods are very time-consuming, regarding sample preparation and detection, require sophisticated analytical tools and eventually need high user knowledge.
Results: Here, we present a simple, specific tool for the analysis of PET microplastic particles based on alkaline extraction of PET from the environmental matrix and subsequent determination of the monomers, terephthalic acid, using liquid chromatography with UV detection (LC-UV). The applicability of the method is shown for different types of PET in several soil-related, terrestrial environmental samples, e.g., soil, sediment, compost, fermentation residues, but also sewage sludge, suspended particles from urban water management systems, and indoor dust. Recoveries for model samples are between 94.5 and 107.1%. Limit of determination and limit of quantification are absolute masses of 0.031 and 0.121 mg PET, respectively. In order to verify the measured mass contents of the environmental samples, a method comparison with thermal extraction-desorption-gas chromatography–mass spectrometry (TED-GC/MS) was conducted. Both methods deliver similar results and corroborated each other. PET mass contents in environmental samples range from values below LOQ in agriculture soil up to 57,000 mg kg−1 in dust samples.
Conclusions: We demonstrate the potential of an integral method based on chemical extraction for the Determination of PET mass contents in solid environmental samples. The method was successfully applied to various matrices and may serve as an analytical tool for further investigations of PET-based microplastic in terrestrial ecosystems.