Datenbank des MikAlp Projekts

Kontaminationen und Qualitätssicherung in der Mikroplastikanalytik

Besondere Herausforderungen bei der Charakterisierung von Mikroplastik

Allgemeines
Die Analyse von Mikroplastik stellt hohe Anforderungen an die Qualitätssicherung und Kontaminationsvermeidung, da die Proben extrem empfindlich gegenüber Kontaminationen aus der Umwelt, dem Labor und den eingesetzten Materialien sind. Die Vermeidung und Kontrolle von Kontaminationen als auch die Sicherung der Analysenqualität ist daher ein zentrales Element jeder Untersuchung, um verlässliche und reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten. Zudem ist ein Partikelverlust durch (aufwändige) Probenvorbereitungen zu erwarten. Dieser Partikelverluste sollte identifiziert und gegebenenfalls durch geeignete Referenzmaterialien optimiert werden.

Quellen von Kontaminationen
Kontaminationen können während der Probenahme, Probenvorbereitung, Analyse und Lagerung auftreten und stammen häufig aus folgenden Quellen:
Luftgetragene Fasern und Partikel: Textilfasern (z. B. aus Kleidung, Labormänteln) und Staubpartikel sind häufige Kontaminanten. Diese können sich leicht auf Proben und Geräte absetzen, insbesondere bei offener Probenhandhabung.
Laborumgebung und Arbeitsflächen: Kunststoffteile an Laborgeräten, Probengefäßen, Pipettenspitzen oder Filtermaterialien können Mikropartikel freisetzen.
Wasser und Reagenzien: Verunreinigungen im verwendeten Wasser oder Chemikalien können Mikroplastikpartikel enthalten und sollten daher vor Verwendung filtriert werden.
Personal und Kleidung: Kleidung aus synthetischen Fasern ist eine häufige Kontaminationsquelle.
Geräte und Verbrauchsmaterialien: Ungeeignete Filtermaterialien, Pipetten, Handschuhe oder Probenbehälter aus Kunststoff können die Probe kontaminieren.

Strategien zur Kontaminationsvermeidung
Um Kontaminationen systematisch zu minimieren, werden in mikroplastikspezifischen Laboren folgende Maßnahmen empfohlen und standardmäßig angewendet:

Laborumgebung
Arbeit in sauber gehaltenen Räumen mit eingeschränktem Zugang.
Nutzung von Reinräumen oder Laminar-Flow Arbeitsplätzen, um Luftkontamination zu reduzieren.
Regelmäßige Reinigung der Arbeitsflächen mit geeigneten Mitteln.
Personenschutz und Kleidung
Tragen von Kleidung aus natürlichen Fasern (z. B. Baumwolle) und Vermeidung synthetischer Kleidung im Labor.

Materialauswahl und -vorbereitung
Verwendung von Glas- oder Metallgeräten anstelle von Kunststoff, wo immer möglich.
Verwendung von filtrierten und/oder abgespülten Materialien und Reagenzien.
Vorfiltration von Wasser und Chemikalien, z. B. durch geeignete Filtermaterialien.

Probenhandhabung
Arbeiten unter Laminar-Flow oder in geschlossenen Systemen zur Minimierung der Exposition gegenüber Luftpartikeln.
Begrenzung der Probenexposition an offener Luft auf ein Minimum.
Vermeidung von Kreuzkontaminationen durch getrennte Arbeitsbereiche und Geräte für unterschiedliche Arbeitsschritte.

Probenvorbereitung
Enzymatische oder chemische Probenaufbereitung zur Entfernung organischer Matrixbestandteile ohne zusätzliche Kontamination (z.B. Filtration der Lösungen)
Einsatz von Kontrollproben (Blanks), um Kontaminationen im Prozess zu erkennen und zu quantifizieren.

Qualitätssicherung und Kontrollmaßnahmen
Die Qualitätssicherung in der Mikroplastikanalytik umfasst eine Reihe von Maßnahmen zur Überwachung und Validierung der Methodik:
Blanks: Einsatz von Prozessblanks (Negativkontrollen) während der gesamten Analyse, um Hintergrundkontaminationen festzustellen. Dies ermöglicht eine bessere Vergleichbarkeit und Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse und Identifikation potenzieller Fehlerquellen.
Wiederfindungsstudien: Um systematische Partikelverluste durch (aufwändige) Probenaufbereitung zu identifizieren und optimieren sollte die Effizienz und Genauigkeit der Analysen durch Zugabe einer spezifischen Menge an Mikroplastikpartikeln überprüft werden.
Referenzmaterialien: Verwendung gut charakterisierter Mikroplastik-Referenzmaterialien zur Validierung der Polymeridentifikation und Wiederfindungsraten (Recovery).
Methodenvalidierung: Überprüfung von Nachweisgrenzen (Partikelanzahl und Partikelgröße), Genauigkeit, Wiederfindungsraten und Vergleichbarkeit der Analysenmethoden.
Dokumentation: Lückenlose Protokollierung aller Arbeitsschritte, Geräteparameter, verwendeten Materialien und Kontrollproben.
Schulung des Personals: Regelmäßige Schulungen zu mikroplastikspezifischer Kontaminationsvermeidung, methodischer Handhabung und Interpretation der Ergebnisse.

Bedeutung der Kontaminationskontrolle und Qualitätssicherung
Eine unzureichende Kontrolle von Kontaminationen kann zu erheblichen Verzerrungen der Mikroplastikdaten führen, wie über- oder unterschätzten Konzentrationen. Insbesondere bei Umweltproben mit geringem Mikroplastikgehalt kann bereits eine kleine Kontamination das Ergebnis maßgeblich beeinflussen.
Die Kombination aus systematischer Kontaminationsvermeidung, umfassender Qualitätssicherung und der Nutzung von Kontrollproben ist somit unverzichtbar, um belastbare, vergleichbare und wissenschaftlich valide Daten zu erhalten.