Mikroplastik bezeichnet winzige Kunststoffpartikel mit einem Durchmesser von weniger als fünf Millimetern. Unter dem Mikroskop offenbart sich eine große Vielfalt an Formen, Größen und Oberflächenstrukturen – abhängig von Materialtyp, Herkunft und Abbauprozessen. Die Partikel können kugelförmig, länglich oder unregelmäßig geformt sein, mit glatten, rauen oder strukturierten Oberflächen.

Grundsätzlich wird zwischen zwei Haupttypen unterschieden:

• Primäres Mikroplastik wird gezielt in kleiner Größe produziert, etwa als Mikrokügelchen in Kosmetika oder Mikrofasern aus synthetischen Textilien. Diese Partikel sind meist regelmäßig geformt und messen wenige Mikrometer bis einige Millimeter. Ihre Farbe variiert je nach Kunststoffart.

• Sekundäres Mikroplastik entsteht durch den Zerfall größerer Kunststoffprodukte – beispielsweise Verpackungen, Flaschen oder Tüten – infolge von Witterungseinflüssen, UV-Strahlung oder mechanischer Beanspruchung. Die daraus resultierenden Fragmente treten in unterschiedlichsten Formen auf: als gezackte Bruchstücke, dünne Filme oder lange Fasern.

Zunehmend rückt auch Nanoplastik in den Fokus der Forschung – Partikel mit einer Größe von unter einem Mikrometer. Sie entstehen häufig durch den weiteren Zerfall von Mikroplastik und sind aufgrund ihrer geringen Dimensionen mit herkömmlichen Lichtmikroskopen kaum sichtbar. Für ihre Identifikation sind hochauflösende Verfahren wie die Elektronenmikroskopie erforderlich.

Die enorme Bandbreite an Formen, Größen und Materialien macht die Identifikation und Quantifizierung von Mikroplastik zu einer komplexen Aufgabe. Daher entwickeln Forschende kontinuierlich neue Methoden, um diese Partikel präziser zu erkennen und ihre Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit besser zu verstehen.

Bei hoher mikroskopischer Vergrößerung lassen sich Mikroplastikpartikel anhand charakteristischer optischer Eigenschaften identifizieren. Sie erscheinen als Fragmente, Fasern oder Kügelchen – oft unregelmäßig geformt und in unterschiedlichen Farben wie transparent, weiß, blau oder bunt.

Während primäres Mikroplastik meist eine einheitliche Struktur aufweist, zeigt sekundäres Mikroplastik eine größere Vielfalt an Formen und Oberflächenbeschaffenheiten. Manche Partikel wirken glatt, andere weisen Risse, Kanten oder raue Strukturen auf.

Ein weiterer Aspekt: Mikroplastik kann in der Umwelt mit anderen Substanzen interagieren. So lagern sich häufig Algen, Bakterien oder andere organische Materialien auf den Partikeln ab. Dadurch verändert sich ihr Erscheinungsbild – sie treten dann nicht mehr als einzelne Partikel, sondern als Aggregate oder Cluster auf, was die Analyse zusätzlich erschwert.

Die mikroskopische Untersuchung liefert dennoch wertvolle Hinweise auf Herkunft, Verbreitung und potenzielle Risiken von Mikroplastik – sowohl für Ökosysteme als auch für den Menschen.

Die mikroskopische Analyse von Mikroplastik basiert häufig auf der Untersuchung morphologischer Merkmale. Je nach Ursprung und Materialtyp lassen sich verschiedene Formen unterscheiden:

• Fragmente: Diese unregelmäßig geformten Partikel mit scharfen oder gezackten Kanten entstehen durch mechanischen Abrieb oder den Zerfall größerer Kunststoffteile. Sie sind häufig das Ergebnis von Witterungseinflüssen, UV-Strahlung oder physikalischer Beanspruchung.

• Fasern: Lange, dünne Kunststofffäden stammen meist aus synthetischen Textilien wie Polyester oder Nylon. Sie gelangen beim Waschen oder durch Abrieb in die Umwelt und können sich leicht über Wassersysteme verbreiten.

• Mikrokügelchen: Diese kugelförmigen oder leicht unregelmäßigen Partikel werden gezielt in Produkten wie Peelings oder Zahnpasta eingesetzt. Sie bestehen häufig aus Polyethylen oder Polypropylen und sind aufgrund ihrer Form unter dem Mikroskop gut erkennbar.

Zunehmend rückt auch Nanoplastik in den Fokus der Forschung – Partikel mit einer Größe von unter einem Mikrometer. Aufgrund ihrer geringen Dimensionen sind sie mit konventionellen Lichtmikroskopen kaum sichtbar. Für ihre Identifikation sind hochauflösende Verfahren wie die Elektronenmikroskopie erforderlich. Nanoplastik kann in verschiedenen Formen auftreten, darunter Kugeln, Stäbchen oder winzige Fragmente.

Die morphologische Analyse liefert wichtige Hinweise auf die Herkunft und Verbreitung von Mikroplastik. Sie ist ein zentraler Bestandteil der Umweltforschung und trägt dazu bei, potenzielle Risiken für Ökosysteme und die menschliche Gesundheit besser zu verstehen.

Der Nachweis von Mikroplastik im Wasser ist ein komplexer, mehrstufiger Prozess, der sowohl physikalische als auch chemische Analyseverfahren umfasst. Hier ist ein Überblick über die gängigen Schritte und Methoden:

🧪 2. Aufbereitung der Probe

• Ziel: Organisches Material entfernen, Mikroplastik isolieren.
• Typische Schritte:
  • Filtration oder Zentrifugation
  • Oxidation organischer Bestandteile (z. B. mit Wasserstoffperoxid)
  • Dichte-Trennung mit gesättigten Salzlösungen (z. B. NaCl, ZnCl₂), da Kunststoffe meist leichter als Wasser sind

🔍 3. Mikroskopische Analyse

• Lichtmikroskopie: Erste Sichtung, Größen- und Formbestimmung
• Stereomikroskopie: Für größere Partikel (ab ca. 300 µm)
• Elektronenmikroskopie (SEM): Für sehr kleine Partikel oder Nanoplastik

🧬 4. Chemische Identifikation

Um sicherzustellen, dass es sich tatsächlich um Kunststoff handelt, werden spektroskopische Verfahren eingesetzt:

• FTIR-Spektroskopie (Fourier-Transform-Infrarot)
  → Identifiziert Kunststofftypen anhand ihrer Infrarot-Absorptionsmuster
  → Besonders geeignet für Partikel > 20 µm

• Raman-Spektroskopie
  → Liefert Informationen über die molekulare Struktur
  → Auch für kleinere Partikel geeignet, aber empfindlicher gegenüber Störungen

• Pyrolyse-GC/MS (Gaschromatographie/Massenspektrometrie)
  → Zersetzt die Probe thermisch und analysiert die entstehenden Gase
  → Sehr präzise, aber zerstörend

📊 5. Quantifizierung und Klassifizierung

• Anzahl, Größe, Form und Farbe der Partikel werden dokumentiert.
• Häufige Klassifizierungen: Fragmente, Fasern, Pellets, Filme, Schaumstoffe

🧠 Zusätzliche Entwicklungen

• Automatisierte Bildanalyse und KI-gestützte Klassifizierung werden zunehmend eingesetzt.
• Nanoplastik-Nachweis ist besonders herausfordernd und erfordert hochauflösende Verfahren wie AFM oder Nano-FTIR.