Mikroplastik und Nanoplastik in Flaschenwasser – bis zu 100.000 000 Nano-Partikel/ml

Die Verschmutzung durch Mikro- und Nanoplastik stellt eine wachsende Bedrohung für die Umwelt und die menschliche Gesundheit dar. Insbesondere Nanoplastik, mit einer Größe von weniger als 1 μm, hat in den letzten Jahren aufgrund seiner allgegenwärtigen Präsenz und potenziellen Risiken zunehmend an Bedeutung gewonnen. Verschiedene Studien werfen mit neuen Analysemöglichkeiten ein vollkommen neues Licht auf das Ausmaß der Verschmutzung durch Nanoplastik in Wasserflaschen.

 Quelle: Mikroplastik Verschmutzung elementsenvato, Lizenzierung

Zusammenfassung der 3 aktuellen Studien:

Eine bahnbrechende Studie entwickelte eine Methode zur Identifizierung von Nanoplastik in Plastikwasserflaschen, wobei Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Nanoplastik nachgewiesen wurde. Der durchschnittliche jährliche Konsum von Nanoplastik durch den Menschen, allein durch Trinkwasser in Flaschen, könnte bei erschreckenden 10¹⁴ = 100. 000 000 000 000 Partikel (hundert Billionen) Partikeln liegen.

Eine separate Studie aus den USA zeigt, dass pro Liter Wasser in Flaschen über 105.000 Mikro-Nano-Kunststoffpartikel gefunden wurden. Die Auswirkungen von Nanoplastik in Trinkwasserflaschen auf die Gesundheit, insbesondere auf das Verhalten und die Immunität von Mäusen, sind besorgniserregend.

Mit einem weltweiten Verbrauch von 391 Milliarden Litern Trinkwasser aus Plastikflaschen im Jahr 2019 wird der Einfluss auf Mensch und Umwelt deutlich. Die Studienergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit von dringenden Maßnahmen zur Minimierung und Überwachung von Mikro- und Nanoplastik. Der Verzicht auf Wasser in Plastikflaschen zugunsten von mehrfach gefiltertem Leitungswasser durch moderne Wasserfiltersysteme mit Molekularfiltration werden als Lösungen empfohlen.

Nanoplastiken in kommerziell abgefülltem Flaschen- bzw. Trinkwasser

Eine Studie^[1], die 2023 veröffentlicht wurde, beschäftigt sich mit Nanoplastiken in kommerziell abgefülltem Trinkwasser. Bislang haben sich praktische und konsistente Analysemethoden, insbesondere für Spurenmengen dieser Kunststoffe, als schwierig erwiesen.

Das Forscherteam präsentierte dazu eine innovative Methode zur Identifizierung von Nanoplastik in Plastikwasserflaschen. Hierfür wurde ein für die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) aktives Substrat entwickelt, das eine deutliche Erkennung von Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Nanoplastik ermöglicht und bis zu einer Größe von nur 50 nm reicht sowie eine Erkennungsschwelle von 0,001 % (1,5 × 10¹¹ Partikel/ml) aufweist.

Auf dieser Basis identifizierten die Forscher Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Nanoplastik in handelsüblichem Trinkwasser in Flaschen mit einer durchschnittlichen Größe von etwa 88,2 nm. Mithilfe der Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA) schätzten sie die Konzentration in den Proben auf etwa 10⁸ Partikel/ml.

Zur Verdeutlichung: 10⁸ Partikel/ml = 100.000 000 Partikel/ml (hundert Millionen)

 Quelle: https://pubs.acs.org/cms/10.1021/acs.est.3c00842/asset/images/large/es3c00842_0007.jpeg

Geht man von einer täglichen Wasseraufnahme von 2 Litern für Erwachsene aus, bedeutet dies, dass der durchschnittliche jährliche Konsum von Nanoplastik durch den Menschen, allein durch Trinkwasser in Flaschen, bei 10¹⁴ Partikel liegen könnte.

Zur Verdeutlichung: 10¹⁴  Partikel = 100. 000 000 000 000 Partikel (hundert Billionen)

Quelle: https://pubs.acs.org/cms/10.1021/acs.est.3c00842/asset/images/large/es3c00842_0005.jpeg

Zusammenfassung der Studienergebnisse:

• Durchbruch mit einem neuartigen, für SERS aktiven Substrat für bislang fehlende Analysemethoden
• Substrat erkennt Standard-Polystyrol (PS)-Nanoplastiken bis zu 50 nm Größe mit erstaunlicher Genauigkeit (0,001 %, 1,5 × 10¹¹ Partikel/ml)
• alarmierende Entdeckung von PET-Nanoplastik in handelsüblichem Flaschen-Trinkwasser (88,2 nm Größe)
• Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA) schätzt eine Konzentration von etwa 10⁸ Partikel/ml in den Wasserproben
• Extrapolation ergibt einen erschreckend hohen jährlichen Konsum von Nanoplastik durch Menschen allein durch Trinkwasser aus Flaschen (10¹⁴ Partikel)

Weitere Studie aus den USA: Pro Liter Wasser in Flaschen über 105.000 Mikro-Nano-Kunststoffpartikel

Für eine Studie^[2] haben Forscher eine innovative optische Bildgebungstechnik entwickelt. Ein innovativer Durchbruch in der optischen Bildgebung ermöglicht die präzise Erkennung und Analyse dieser mikroskopisch kleinen Gesundheitsbedrohungen. Die hyperspektral stimulierte Raman-Streuung (SRS)-Bildgebungsplattform in Verbindung mit einem automatisierten Identifikationsalgorithmus zeigt alarmierende Mengen an Nanoplastik, das aufgrund seiner geringen Größe als potenziell toxisch betrachtet wird.

Dabei wurden pro Liter Wasser in Flaschen über 200.000 Mikro-Nano-Kunststoffpartikel gefunden, die meisten davon waren Nanoplastik. "Das ist zehn- bis hundertmal mehr als nach früheren, primär auf größere Mikropartikel ausgerichteten Schätzungen", berichtet Naixin Qia, Studie-Mitautorin.

Möglicherweise ist die Kontamination von Tafel- und Mineralwasser durch Nanoplastik noch umfangreicher als bisher angenommen. Obwohl eine neue Analysemethode entwickelt wurde, konnte das Team um Qian nur etwa 10 Prozent der identifizierten Nanoteilchen zweifelsfrei als Kunststoffpartikel erkennen, was zu der Schätzung von 200.000 Partikeln pro Liter führte. Die Forscher gehen jedoch davon aus, dass die verbleibenden 90 Prozent der Nanopartikel höchstwahrscheinlich ebenfalls aus Nanoplastik bestehen. (siehe Daten der oberen Studie) 

Auswirkungen von Nanokunststoffen in Trinkwasserflaschen und anderen Plastikflaschen

Weltweit belief sich 2019 der Verbrauch von Trinkwasser aus Plastikflaschen auf 391 Milliarden Liter. Dieser hohe Konsum macht den Einfluss von Plastikwasserflaschen auf Menschen und Umwelt besonders relevant. Einer der Gründe warum sich eine Studie^[3], aus Februar 2022, auf die Charakteristiken von Nanoplastik in Flaschenwasser fokussierte.

Bisherige Forschungen vor dieser Zeit haben sich hauptsächlich auf Makro- und Mikroplastik konzentriert, während die vorliegende Forschung neue Techniken nutzte. Darunter die Tangentialfluss-Ultrafiltration (TFU), eine hochauflösende optische Nanoskopie mit Mikrosphärenlinse, um Nanoplastikpartikel zu visualisieren und deren Molekülstruktur zu analysieren.

Die Ergebnisse zeigen einen hohen Anteil organischer Nanopartikeln, die hauptsächlich aus dem Zerfall von Plastikwasserflaschen stammen. Die Forschung legt nahe, dass Nanoplastiken aufgrund ihrer geringen Größe und einzigartigen Eigenschaften ein erhöhtes Gesundheitsrisiko darstellen. Ihre winzige Struktur ermöglicht es ihnen, tief in biologische Gewebe einzudringen, was zu schwerwiegenderen Auswirkungen führen kann. Neben Gefahren, wie oxidativen Schäden, Entzündungen und Genveränderungen, zeigen sich auch eine Verbindung zwischen der Exposition gegenüber Nanoplastik und neurodegenerativen Erkrankungen sowie Krebs.

Quelle: Characteristics of nano-plastics in bottled drinking water, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389421023724

Eine jüngst im International Journal of Molecular Sciences veröffentlichte Studie^[4], verdeutlicht nun, wie Mikroplastik im Trinkwasser das Verhalten und die Immunität von Mäusen beeinträchtigt. Die Forschung, durchgeführt von einem Team der University of Rhode Island, deckte signifikante Verhaltensänderungen und Immunreaktionen sowohl bei jungen als auch bei alten Mäusen auf.

Die Studie konzentrierte sich darauf, wie Mikroplastik das Verhalten und die Immunantwort von Säugetieren, möglicherweise auch beim Menschen, beeinflussen kann. Um dies zu untersuchen, wurden weibliche C57BL/6J-Mäuse drei Wochen lang verschiedenen Konzentrationen von Polystyrol-Mikroplastik in ihrem Trinkwasser ausgesetzt. Diese Methode sollte die tägliche Exposition von Menschen gegenüber Mikroplastik nachahmen.

Die Ergebnisse zeigten, dass Mäuse, die dem Mikroplastik ausgesetzt waren, signifikante Veränderungen im Verhalten aufwiesen, insbesondere bei älteren Mäusen. Diese Veränderungen wurden durch Freiland- und Hell-Dunkel-Präferenztests gemessen, die auf eine erhöhte Bewegungs- und Aufzuchtaktivität hindeuteten. Die Forscher stellten auch Veränderungen in der Immunantwort fest, wobei ältere Mäuse stärker betroffen waren. Besorgniserregend war, dass Mikroplastik in verschiedenen Geweben, einschließlich dem Gehirn, nachgewiesen wurde, was darauf hinweist, dass es Schutzbarrieren wie die Blut-Hirn-Schranke überwinden kann.

Die Studienergebnisse deuten darauf hin, dass schon kurze Expositionen gegenüber winzigen Plastikpartikeln signifikante Auswirkungen auf das Verhalten von Mäusen und auch andere Säugetiere haben, einschließlich uns Menschen.

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie in unseren folgenden Blogbeiträgen.

Mikroplastik in Plastikflaschen

Mikroplastik erstmals in menschlichem Blut nachgewiesen. Mikroplastik löst Entzündungen aus und dient als Magnet für Umweltgifte.

Mikroplastik in unserer Ernährung und Körperpflege?

Schädigt Mikroplastik unsere Zellen

Winzige Plastikteilchen in menschlicher Plazenta? 

Mikroplastik in unserem Trink- und Mineralwasser?

Zeitbombe Plastik

Alarmierende Präsenz von Nanoplastik und mögliche Maßnahmen

Fortschrittliche Analysemethoden ermöglichen nun die Identifizierung und Charakterisierung von Nanoplastik mit bisher unerreichter Genauigkeit. Die aktuelle Studienlage verdeutlicht die alarmierende Präsenz von Nanoplastik in handelsüblichem Trinkwasser. Angesichts der potenziellen Gefahren für die menschliche Gesundheit und Ökosysteme erfordert dies dringende Maßnahmen zur Minimierung und Überwachung von Nanoplastik.

Um mögliche Risiken für die Gesundheit auszuschließen, sollten Konsument generell auf den Gebrauch von Trinkwasser in Plastikflaschen verzichten und stattdessen ausschließlich sauberes Wasser trinken.

Moderne  Wasserfiltersysteme mit mehrstufiger Molekularfiltration garantieren eine effektive Entfernung von Verunreinigungen, einschließlich Plastikpartikeln, aus dem Leitungswasser. Diese leistungsstarken Filter ermöglichen es, sauberes Trinkwasser direkt an der Entnahmestelle bereitzustellen.