6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
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Die zunehmenden Nachweise von Kunststoffen in verschiedenen Umweltmedien erfahren in den letzten Jahren weltweit ein zunehmendes wissenschaftliches, gesellschaftliches und politisches Interesse. Besondere Aufmerksamkeit erfahren Kunststoffpartikel von 1-1.000 µm sogenanntes Mikroplastik. Es wurde mittlerweile in Wasser, Böden, Luft und Biota nachgewiesen. Obwohl die Wirkungen auf die natürlichen Umweltfunktionen noch unklar sind und kontrovers diskutiert werden, ist allein durch die ubiquitäre Präsenz eine systematische Erfassung von Eintragsquellen und Verbleib der Partikel über alle Umweltmedien notwendig, um Maßnahmen zur Reduktion der Einträge zu veranlassen.
Für eine zuverlässige Erfassung sind medienübergreifende Verfahren zu entwickeln, welche die drei analytischen Schritte, Probennahme, Probenaufbereitung und Detektion beinhalten. Die Verfahren adressieren unterschiedliche Zielgruppen, welche verschiedene analytische Informationen fordern. Für die akademische Bewertung werden Verfahren mit hohem analytischen Aufwand favorisiert, welche möglichst detaillierte Information über Partikelsorte, -größe, -zahl und -oberflächenbeschaffenheit geben. Im Gegensatz dazu, fordern Anwender aus der Praxis schnelle und einfache Monitoring Verfahren, welche die Bestimmung eines Massengehaltes, bzw. eines Grenzwertes zulassen. Allen ist gemeinsam, dass ein hoher interdisziplinärer Anspruch besteht, der sowohl technische Voraussetzungen zur repräsentativen Probennahme und die Limitationen von Detektionsverfahren berücksichtigt, als auch die Fachkompetenz von Biologen, Umweltwissenschaften, Analytiker und Polymerwissenschaftler einschließt.
Verfahren zum Mikroplastiknachweis müssen auch verschieden Proben mit sehr unterschiedlichen Gehalten an natürlicher Matrix gerecht werden. So müssen allein für Wasser Verfahren entwickelt werden, die Mikroplastik verschiedener Form (sphärische Partikel, komplexe Bruchstücke, Fasern) aus Medien mit sehr variablen Partikelanteil (u.a. Trinkwasser, Oberflächenwasser, Abwasser) repräsentativ erfassen sowie schnell und kostengünstig sind – einschließlich der notwendigen Probenaufbereitung. Die jeweiligen Detektionsverfahren müssen z.B. einzelne Partikel oder integrale Gehalte über drei Dekadenklassen für thermoplastische und insbesondere auch elastomere Partikelsorten erfassen können.
Due to the favorable properties of polymers, their production and thus their input into the environment has increased significantly in recent decades. Currently, FTIR or Raman spectroscopy are mainly applied for the analysis of microplastic particles (MP) in environmental samples. However, these methods have great difficulties in determining metrologically traceable MP values, especially with regard to the limiting values, as preferred in regulation. Therefore, we developed a systematic and fast thermoanalytical method called TED-GC-MS (thermal extraction desorption gas chromatography mass spectrometry), which determines mass contents. Now the current goal is the determination of its process parameters.
This poster illustrates the theoretical requirements for MP analysis (left side) and contrast them with the current state of research (right side).Unexpected practical problems are presented and the relatively new method is discussed concerning the quality requirements of well-established methods such as LC-or GC-MS.
Im Vortrag wird die Problematik Mikroplastik eingeführt und ein Probenset aus dem Mittelmeer mit ersten Ergebnissen besprochen. Die Alterung von Polymeren im Umweltkontext sowie Möglichkeiten der Analyse von Polymeralterungsfortschritten werden diskutiert. Die thermoanalytische Methode mit Zersetzungsgasanalytik (TED-GC-MS) wird eingeführt und deren Einsatzmöglichkeiten in der Thematik umrissen.