Verfasst 15. Januar, 2018

Der Abschnitt "Mikroplastik in der menschlichen Ernährung" wurde am 27. Juli 2018 aktualisiert und um neueste Forschungsergebnisse ergänzt, insbesondere um die aktuelle politische Diskussion um Mikroplastik in einen verständlichen Gesamtkontext zu bringen.

Das Thema Mikroplastik hat inzwischen großes öffentliches Interesse erlangt. Neben Forschungseinrichtungen aus dem marinen Umfeld befassen sich nunmehr nicht nur zahlreiche Organisationen, Forschungsinstitute und Umweltverbände mit der Problematik der mikroskopisch kleinen Kunststoffteilchen, sondern inzwischen auch der Verbraucherschutz und die Politik.
Auch am Chemischen und Veterinäruntersuchungsamt Münsterland-Emscher-Lippe (CVUA-MEL) wird seit Ende 2015 in einer Kooperation mit der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster Mikroplastik untersucht. Im Fokus: Lebensmittel und Kosmetika. Die erste Studie zu Mikroplastik in Mineralwasser zeigt, dass uns das Thema direkter betrifft, als bisher angenommen.

Woher kommt Mikroplastik?

Ohne Kunststoff geht es nicht mehr. Diese Aussage ist unumstritten. Schaut man allein auf die alltäglichen Gebrauchsgegenstände, die uns umgeben, ist ein Auskommen ohne Plastik nicht mehr denkbar und auch nicht wünschenswert. Es entfällt jedoch insbesondere auf die Einwegprodukte der Verpackungsindustrie ein hoher Anteil der Gesamtplastikproduktion. Entsprechend groß und stetig wachsend ist der Anteil an Plastikmüll, der dieser Produktkategorie entstammt. Leider wird der Müll nicht immer einer geordneten Entsorgung zugeführt, sondern landet auch in der Umwelt und in den Weltmeeren. Im Jahr 2010 fanden schätzungsweise zwischen 4,8 und 12,7 Millionen Tonnen Plastikmüll ihren Weg in unsere Ozeane, ohne geeignete Gegenmaßnahmen könnte sich die Plastikmenge bis 2025 sogar verzehnfachen [1]. Unter natürlichen Bedingungen werden Kunststoffe kaum oder nur sehr langsam abgebaut. Einmal ins Meer gelangt, akkumulieren sie in der marinen Umwelt und sind so mittlerweile zu einem globalen Umweltproblem geworden.
Zerfallen diese Kunststoffprodukte durch chemisch-physikalische oder biologische Prozesse zu winzigen Polymerpartikeln (zwischen 5mm und 1 µm), ist die Rede von sekundärem Mikroplastik. Im Meer und in Fließ- und Küstengewässern fragmentiert so z.B. eine Plastiktüte durch den Einfluss von Wellenbewegung und UV-Strahlung zu vielen Millionen Mikroplastikpartikeln. Aber auch Reifenabrief und Fasern aus Kunststoffkleidung können zu sekundärem Mikroplastik gezählt werden. Zu diesen synthetischen Chemiefasern zählen z.B. Kleidung und Heimtextilien aus Polyester, Polyethylen und Elastan.

Daneben werden Kosmetikprodukten wie Zahnpasta, Duschgel oder Peelingprodukten gezielt Kunststoffpartikel in spezifischer Größe wegen ihres mechanischen Reinigungseffektes zugesetzt. Auch werden sie beispielsweise in Reinigungsmitteln, als Additive in Lacken und Farben, als Beschichtungsmittel für Textilien oder Zitrusfrüchte und als Abrasiva in Reinigungsstrahlern eingesetzt. Hier ist die Rede von primärem Mikroplastik, also definiert großen Kunststoffpartikeln die für verschiedenste Anwendungen hergestellt werden [2].

Wie gelangt Mikroplastik in die Umwelt und unsere Meere?

Neben dem direkten Eintragspfad von Mikroplastik durch Littering (s. Infobox), der die Hauptlast am Kunststoffmüll ausmacht, ist v.a. von primärem Mikroplastik aus kosmetischen Mitteln und sekundärem Mikroplastik aus Textilien, ein Eintrag über den Abwasserpfad in die Umwelt möglich. Die mikroskopisch kleinen synthetischen Abrasiva und Textilfasern werden über die Abwasserentsorgung in die Kanalisation geleitet und von den herkömmlichen Kläranlagen nur teilweise zurückgehalten. Ein Großteil gelangt über die Klärschlämme auf die landwirtschaftlichen Nutzflächen, wo sie kaum bzw. nur sehr langsam abgebaut werden. Weitere Eintragswege von Mikroplastik aus dem Abwassersystem können Mischwasser-Entlastungen und unbehandeltes Wasser aus der Trennkanalisation sein [2]. Neben der Verteilung von Mikroplastik über den Wasserweg ist auch eine Verteilung über die Luft möglich [3].

Im Meer angekommen, kann Mikroplastik aufgrund seiner geringen Größe bereits von marinen Kleinstlebewesen wie Zooplankton aufgenommen werden und in die Nahrungskette gelangen [4]. Doch auch Fische und größere Meereslebewesen verwechseln die winzigen Partikel mit Nahrung [5]:

Worin besteht die Gefahr für Organismen?

Aufgrund seiner Größe birgt Mikroplastik die Gefahr für viele marine Lebewesen mit Nahrung verwechselt zu werden. In Labor- und Feldstudien konnte gezeigt werden, dass Mikroplastik von Vögeln, Fischen, Schildkröten, Säugetieren und Wirbellosen aufgenommen wurde. Aber auch Plankton absorbiert die winzigen Polymerpartikel, wodurch eine Anreicherung in der Nahrungskette möglich wird. Es konnten einige subletale Effekte auf einzelne niedertrophische Organismen beobachtet werden, wie ein schlechterer Ernährungszustand, eine schlechtere Gesundheit oder ein reduziertes Wachstum und Überleben [6].
Neben dem physikalischen Effekt, den Mikroplastik auf marine Organismen haben kann, stellt es zudem ein langlebiges Transportvehikel für pathogene Mikroorganismen oder invasive Arten [7] (z.B. Algen), aber auch für Schadstoffe [8] dar: Aufgrund der unpolaren Eigenschaft können sich POPs (persistent organic pollutants, Schadstoffe wie PCBs oder Dioxine) an Mikroplastik anreichern und somit nach dessen Aufnahme zu einer Anreicherung im Organismus führen [9]. Selbst wenn die Plastikteilchen wieder ausgeschieden werden, könnten die Schadstoffe im Organismus verbleiben [10].

Mikroplastik in der menschlichen Ernährung?

Mikroplastik ist seit den 70ern ein wichtiges Thema im marinen Umweltschutz, hierzu gibt es die meisten Untersuchungen. Über das Vorkommen von Mikroplastik in Lebensmitteln existieren jedoch bisher nur wenige gesicherte Daten. Mikropartikel konnten in einigen Fischarten nachgewiesen werden [11-13], wobei sich diese Befunde hauptsächlich auf Magen- und Darminhalte beschränken, die meist nicht mit verzehrt werden [14]. Aber auch in anderen marinen Quellen konnten Plastikpartikel nachgewiesen werden, z.B. in Muscheln [15-17], Meersalz [18][19] und Fleur de Sel [20].

Die ersten Befunde aus dem Jahr 2013/14 bezüglich Mikroplastik in Honig, Bier und Zucker [21,22] (Liebezeit und Liebezeit 2013, 2014) wurden zwar aufgrund einer möglichen Kontamination durch z.B. Mikrofasern aus der Umgebungsluft angezweifelt [23], jedoch zeigen die enormen Anstrengungen die heute von Laboren unternommen werden müssen, dass selbst bei plastikfreiem Arbeiten unter extrem sauberen, reinraumartigen Bedingungen, kaum saubere Blindwerte („Nullwerte“) erreicht werden können. Sprich: es ist immer eine sehr geringe „Grundkontamination“ oder ein Hintergrundrauschen, selbst unter streng kontrollierten Bedingungen vorhanden.

Was das übertragen auf die Mikroplastikbelastung in einem üblichen Haushalt bedeutet, zeigt die neueste Studie von Catarino und Kollegen [24]. Hier wurde der Mikroplastikgehalt in Muscheln mit dem Mikroplastikgehalt, der allein durch den Raumluftstaub auf einen Teller fällt, verglichen. Fazit: der Plastikpartikelgehalt aus dem Muscheln ist verschwindend gering (123 Partikel/Jahr), im Vergleich zu dem, was durch die Luft auf jeder Mahlzeit landet (Dris formulierte in seinen Untersuchungen über die Mikroplastik-Belastung von Luft und Regenwasser den Begriff "Mikroplastik-Fallout" [3]). Mit der angewandten Methode wurden bis zu 114 Mikroplastikpartikel pro Mahlzeit nachgewiesen, hochgerechnet auf das Jahr kommt eine Menge von 13 731-68 415 Partikel zustande. Da in der Studie nur Fasern bis zu einer Länge von 200 µm analysiert wurden, können deutlich höhere Mengen im unteren µm-Bereich angenommen werden. Die Autoren fanden hauptsächlich Polyesterfasern und führten diese auf Textilienabrieb zurück.

Eine wissenschaftlich umfassende Risikoanalyse im Sinne des vorbeugenden gesundheitlichen Verbraucherschutzes gibt es bisher nicht [25].

Bezüglich Fisch und Meeresfrüchten geht die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) von einer geringen zusätzlichen Gesamtbelastung gegenüber Zusatzstoffen und Kontaminanten durch das aufgenommene Mikroplastik aus [14]. Da toxikologische oder toxikokinetische Daten nicht ausreichend vorliegen, wird empfohlen, analytische Methoden weiter zu entwickeln und zu standardisieren. Für die Untersuchung von Vorkommen, Identität und Quantität in Lebensmitteln, als auch von Effekten der Lebensmittelverarbeitung, sollte insbesondere für den Mikroplastikanteil der untere Mikrometerbereich (< 150 µm) betrachtet werden. Weiterhin empfiehlt die EFSA Daten über toxikologische Auswirkungen von Mikro- und Nanoplastik auf den menschlichen Verdauungstrakt zu generieren.

Untersuchung von Mikroplastik am CVUA-MEL

Aufgrund dieser schlechten Datenlage wurde das Projekt „Mikroplastik in Lebensmitteln, Futtermitteln und Kosmetika“ am Chemischen und Veterinäruntersuchungsamt Münsterland-Emscher-Lippe (CVUA-MEL) in Kooperation mit der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster ins Leben gerufen.
Für die Untersuchungen wurde ein Single Particle Explorer der Fa. rap.ID (Berlin) angeschafft. Das Gerät macht sich die Eigenschaft zu Nutze, dass Gold ein schlechter Raman-Emittierer ist. Um die Partikel bestmöglich sichtbar zu machen, werden die goldbeschichteten Polycarbonat-Filter im Dunkelfeld mit 20-facher Vergrößerung zuerst gescannt. Danach ermittelt der Rechner Anzahl, Größe und Morphologie der Partikel, die dann von einem Raman-Laser (532 nm) mit voreingestellter Intensität und Dauer beschossen werden. Nach der automatisierten Messung ist es möglich, alle gezählten Partikel mit dem Laser erneut mit beliebiger Intensität und Dauer zu beschießen, um aussagekräftigere Spektren zu erhalten. Der Abgleich der erhaltenen Raman-Spektren mit einer Datenbank lässt Aussagen über die Identität der analysierten Partikel zu.

Mikroplastik in Mineralwasser – ein generelles Problem?

Als erstes wurde eine Methode zur Bestimmung von Mikroplastik in Mineralwasser entwickelt. Diese Bestimmungsmethode ist trotz anfänglicher erheblicher Blindwertprobleme nunmehr fertiggestellt. In der Studie wurden 38 Mineralwässer in Einweg- und Mehrweg-PET-Flaschen, in Glasflaschen und in Getränkepackungen untersucht.

Ergebnisse der Studie – Mikroplastikbelastungen unterschiedlich hoch

Es wurden Mineralwässer aus 22 verschiedenen Mehrwegflaschen und Einwegflaschen aus PET untersucht, 3 Getränkekartons und 9 verschiedenen Glasflaschen. Dabei wurde in allen Verpackungsarten Mikroplastik im kleinen (50-500 µm) und sehr kleinen (1-50 µm) Größenbereich gefunden. Ca. 80 % aller identifizierten Partikel gehörten dem kleinsten untersuchten Größenbereich von 5-20 µm an (siehe Abb. 1 rechts). Dieser Größenbereich kann bisher nur mit der hier verwendeten Raman-Mikrospektroskopie abgedeckt werden.

In Abb. 3 sind die durchschnittlichen Mikroplastikgehalte in allen 4 untersuchten Mineralwasserverpackungen dargestellt. In Mehrwegflaschen beträgt er 118 ± 88 Mikroplastikpartikel/L (MPP/L). In Einwegflaschen wurden lediglich 14 ± 14 MPP/L und in Getränkekartons sogar nur 11 ± 8 MPP/L gefunden. Im Gegensatz zu den Mehrwegflaschen unterscheiden sich diese Gehalte damit statistisch nicht signifikant von den Blindwerten (14 ± 13 MPP/L). Überraschend war der hohe Mikroplastikgehalt einiger Glasflaschen, wobei innerhalb der einzelnen Flaschen z.T. erhebliche Unterschiede festgestellt wurden.

Die meisten der in den PET-Mehrwegflaschen gefundenen Partikel wurden als Polyethylenterephthalat (PET, 84 %) und Polypropylen (PP; 7 %) identifiziert (siehe Abb. 2 links). Die Mehrwegflaschen sind aus PET hergestellt und die Deckel aus PP. Im Wasser der Einwegflaschen wurden nur sehr wenige PET Partikel gefunden. Im Wasser der Getränkekartons und Glasflaschen wurden weitere Polymere wie Polyethylene und Polyolefine gefunden. Getränkekartons sind mit Polyethylenfolien beschichtet und die Polypropylen-Deckel mit Lubrikanzien behandelt. Das deutet darauf hin, dass die Verpackungen selbst Polymerpartikel abgeben.

Fazit:

Neben den bisher bekannten Mikroplastik-Quellen (Sekundäres Mikroplastik aus Littering oder primäres Mikroplastik aus Kosmetika) zeigen die Ergebnisse, dass Kunststoffverpackungen ebenfalls Mikroplastikpartikel emittieren können, die direkt vom Verbraucher aufgenommen werden. Weitergehende Forschung und Analysen sollten insbesondere für in Plastik verpackte Nahrungsmittel in dem unteren Mikrometerbereich <50 µm erfolgen.

Zudem wären weitere Untersuchungen zum Abrieb und/oder Sprödigkeit bezüglich der Wiederverwendbarkeit von PET-Mehrwegflaschen sinnvoll. Auch könnte eine Ursachenforschung im Bereich der Glasflaschen entlang des Herstellungsprozesses Aufschluss darüber geben, warum innerhalb einer dreifachen Bestimmung der Mineralwässer je einer Sorte so große Schwankungen bei einigen Herstellern auftreten können und bei anderen wiederum nicht.

Zur Zeit wird versucht, die Methode dahingehend zu ändern, dass Mikroplastik im Bereich 1-5 µm und damit im Bereich der darmgängigen Partikelgröße untersucht werden kann. Außerdem sollen weitere Lebensmittel und Kosmetika untersucht werden.

Es handelt sich bei der Mikroplastikforschung um ein relativ junges Themenfeld, insbesondere wenn es um Mikroplastik in Lebensmitteln geht. Die Wissenschaft beginnt gerade erst zu verstehen, welche Ursachen und Auswirkungen mit den Polymerpartikeln einhergehen. Standardisierte Untersuchungsmethoden müssen erst entwickelt werden, um Mengen und Eintragspfade identifizieren zu können. Auf dieser Grundlage können Lösungsansätze, Empfehlungen und Minimierungsstrategien erarbeitet und umgesetzt werden. Ohne dieses Gesamtbild ist die Einordnung oder gar Dramatisierung einzelner Ergebnisse, auch wie die hier vorliegenden, nicht zielführend.

Ein Ausblick über den Styroportellerrand

Betrachtet man die wachsenden Müllberge und die Prognosen für die nächsten Jahrzehnte will sich ein Ohnmachtsgefühl ausbreiten. Dass das Thema Vermüllung und Klimaschutz inzwischen auch in der breiten Öffentlichkeit angekommen ist, darf jedoch Hoffnung erwecken. Da sich, wie eingangs erwähnt, nicht nur Forschungseinrichtungen, NGOs (Nicht-Regierungsorganisationen) und Umweltverbände mit der Problematik des großen und unsichtbaren „sehr kleinen“ Plastikmülls, sondern auch Verbraucherschutz und Politik und nicht zuletzt - aber vielleicht am ausschlaggebendsten – die breite Öffentlichkeit für das Thema interessieren, kann ein Umdenken und ein besseres Bewusstsein für den Umgang mit Plastik(müll) geschaffen werden. Damit sich diese öffentliche, politische und wissenschaftliche Debatte jedoch nicht in Spekulationen und vorschnellem, blindem Aktionismus verliert, ist es wichtig, diese Diskussion auf sachlicher Ebene stattfinden zu lassen. Um eine Gesamtbewertung des Themas „Mikroplastik und Lebensmittel“ vornehmen zu können, sind vor allem weitere Untersuchungen und wissenschaftliche Erkenntnisse notwendig, statt spekulativer Meinungsmache.

Verfasst von: Darena Schymanski

Literatur
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