Detection and characterization of secondary micro- and nanoplastics after aging using single particle ICP-MS and OF2i

Aufgrund ihres weit verbreiteten Vorkommens und ihres potenziellen Einflusses auf Ökosysteme und die Gesundheit, stellt Mikroplastik eine erhebliche Umweltproblematik dar. Diese Partikel können durch den Abbau größerer Plastikfragmente entstehen und sich in Ökosystemen anreichern. Zudem sind sie schwer vollständig zu analysieren. Zwei analytische Techniken, die Einzelpartikel Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (spICP-MS) und die optofluidic force induction - Raman-Spektroskopie (OF2i-Raman), wurden kürzlich weiterentwickelt, um diese Herausforderungen zu überwältigen. Die spICP-MS ist eine elementselektive Technik und kann Kohlenstoff in einzelnen Partikeln nachweisen, um schließlich die Partikelanzahlkonzentration und Größenverteilung zu bestimmen. OF2i-Raman ergänzt dies, indem es molekulare Informationen durch das Einfangen einzelner Partikel und die Analyse des unelastisch gestreuten Lichts (Raman-Spektroskopie) liefert. In Kombination bieten diese Methoden einen neuartigen multimodalen Ansatz zur Untersuchung von Mikro- und Nanoplastikpartikeln. In dieser Arbeit wurden diese beiden Methoden entwickelt, optimiert und anhand von Polystyrol Standardpartikeln validiert. Anschließend wurden sie angewandt, um den Abbau und die Fragmentierung von Polymeren wie Polyamid-6 (PA-6), thermoplastisches Polyurethan (TPU) und low-density Polyethylen (LDPE) unter UV-Alterung zu untersuchen. Die Kombination aus spICP-MS und OF2i-Raman zeigte großes Potenzial, wichtige Daten zur Partikelanzahlkonzentration, Größenverteilung und chemischen Eigenschaften von Mikro- und Nanoplastikpartikeln zu liefern. Der kombinierte Ansatz dieser beiden Methoden hebt nicht nur das Abbauverhalten der gealterten Polymere hervor, sondern stellt auch einen bedeutenden Fortschritt in den analytischen Techniken für die Untersuchung von Mikro- und Nanoplastikpartikeln in Umweltproben dar.