Mikroplastik: Nitril- und Latexhandschuhe könnten zu einer Überschätzung der Menge im Labor führen

Laut einer Studie der University of Michigan können Nitril- und Latexhandschuhe, die Wissenschaftler bei der Messung von Mikroplastik tragen, dazu führen, dass der Gehalt der winzigen Schadstoffe in Proben überschätzt wird.

Die Studie ergab, dass Handschuhe Laborgeräte, mit denen Wissenschaftler Mikroplastik in Luft, Wasser und anderen Proben messen, unbeabsichtigt mit Stearaten (also Partikeln, die nicht aus Kunststoff sind) verunreinigen können. Die Forscherinnen Madeline Clough und Anne McNeil von der University of Michigan empfehlen daher, Reinraumhandschuhe zu tragen, da diese weniger Partikel freisetzen. Stearate sind Salze oder seifenartige Partikel. Hersteller beschichten Einweghandschuhe mit Stearaten, um das Ablösen der Handschuhe von den Formen zu erleichtern. Laut den Wissenschaftlerinnen sind Stearate jedoch chemisch einigen Mikroplastikpartikeln sehr ähnlich und können daher bei der Suche nach Mikroplastikverschmutzung zu falsch-positiven Ergebnissen führen.
Das heißt aber nicht, dass es keine Mikroplastikverschmutzung gebe, betonen die Forscherinnen von der Universität Michigan. „Wir überschätzen möglicherweise die Menge an Mikroplastik, aber eigentlich sollte es gar keins geben“, unterstreicht McNeil, Hauptautorin der Studie. Die Professorin für Chemie, Makromolekularwissenschaft und -technik ist auch am Umweltprogramm der Universität Michigan beteiligt. „Es gibt immer noch sehr viel davon, und das ist das Problem.“ Clough ergänzt: „Als Mikroplastikforscher, die nach Mikroplastik in der Umwelt suchen, suchen wir die Nadel im Heuhaufen, aber eigentlich sollte es dort gar keine Nadel geben.“

Vergebliche Suche nach Mikroplastikquelle

Die Untersuchungen nahmen ihren Anfang, als Clough an einem Kooperationsprojekt mit Doktoranden und Dozenten der Fachbereiche Chemie, Statistik sowie Klima- und Weltraumwissenschaften der Universität Michigan (U-M) arbeitete, um Mikroplastik in der Atmosphäre Michigans zu untersuchen. Hierfür wandten sich Clough und McNeil an ihre Kooperationspartner, den U-M-Chemieprofessor Andy Ault sowie die Doktorandinnen Rebecca Parham und Abbygail Ayala, um Unterstützung bei der Luftprobenahme zu erhalten.

Die Forscher verwendeten Luftprobenahmegeräte mit einem Metallsubstrat. Luft strömt durch das Gerät, und Partikel aus der Atmosphäre lagern sich auf dem Substrat ab. Mithilfe von Lichtspektroskopie können die Forscher anschließend die Art der Partikel bestimmen. Clough präparierte die Substrate mit Nitrilhandschuhen, wie es in der Fachliteratur zum Thema Mikroplastik empfohlen wird. Als sie die Substrate untersuchte, um die Menge des aufgefangenen Mikroplastiks abzuschätzen, fand sie jedoch eine, die Tausende Male höher war als erwartet. „Dies führte zu einer sinnlosen Suche nach der Quelle dieser Verunreinigung, denn wir wussten einfach, dass diese Zahl viel zu hoch war, um stimmen zu können“, berichtet Clough.

„Während wir die Ursache ermittelten – ob es an einer Plastikspritzflasche lag oder an Partikeln in der Laborluft, in der ich die Substrate vorbereitete –, stellten wir schließlich fest, dass Handschuhe die Ursache waren.“ Die Forscher entwickelten ein Experiment, um das Ausmaß des Problems zu ermitteln. Sie testeten sieben verschiedene Handschuharten, darunter Nitril-, Latex- und Reinraumhandschuhe, sowie die gängigsten Methoden zur Mikroplastikidentifizierung. Das Experiment simulierte den Kontakt, der in einer Forschungsumgebung zwischen der behandschuhten Hand eines Forschers und einem Kontaktpunkt auftreten kann. Dies umfasste beispielsweise einen Filter oder einen Objektträger – jedes Gerät, das ein Forscher im Rahmen seiner Mikroplastikuntersuchung verwenden könnte. Sie fanden heraus, dass die Handschuhe im Durchschnitt etwa 2000 falsch-positive Ergebnisse pro Quadratmillimeter Fläche verursachten.

Übertragung von Stearaten

„Die Art des Kontaktes, die wir nachahmen wollten, betrifft alle Bereiche der Mikroplastikforschung“, sagte Clough. „Wenn man eine Probe mit einem Handschuh berührt, überträgt man wahrscheinlich Stearate, die die Ergebnisse verfälschen könnten.“ Die Forscher fanden außerdem heraus, dass Reinraumhandschuhe die wenigsten Partikel übertrugen – wahrscheinlich, weil Reinraumhandschuhe ohne Stearatbeschichtung hergestellt werden und daher für Anwendungen mit höchsten Reinheitsgraden geeignet sind. Ausschluss falsch positiver Ergebnisse Die Forscher entwarfen ein weiteres Experiment, um festzustellen, ob sie echtes Mikroplastik von einem der Stearatsalze der Handschuhe unterscheiden konnten. Mithilfe von Rasterelektronenmikroskopie und Lichtmikroskopie stellten sie fest, dass Stearat optisch nicht von Polyethylen – dem Kunststoff, dem es ähnelt – zu unterscheiden war.

Clough und McNeil entwickelten in Zusammenarbeit mit dem Doktoranden Eduardo Ochoa Rivera und dem Statistikprofessor Ambuj Tewari von der Universität Michigan Methoden, um zwischen falsch-positiven Ergebnissen, die durch den Handschuh verursacht werden, und Mikroplastik in der Umwelt zu unterscheiden. Dies kann Forschern helfen, potenziell kontaminierte Datensätze erneut zu überprüfen. „Für Mikroplastikforscher, die mit solchen verfälschten Datensätzen arbeiten, besteht weiterhin Hoffnung, diese zu retten und die tatsächliche Menge an Mikroplastik zu bestimmen“, sagt Clough. Die Forscher betonen, dass ihre Studie die Bedeutung von Chemikern im Bereich Mikroplastik unterstreicht, die die Unterschiede in der chemischen Struktur von Kunststoffen und anderen Schadstoffen erkennen können. „Dieses Forschungsfeld ist sehr anspruchsvoll, da Plastik allgegenwärtig ist“, sagte McNeil. „Deshalb brauchen wir Chemiker und Experten für chemische Strukturen in diesem Bereich.“