Studie: 4 Prozent der Stadtluft bestehen aus Mikroplastik

Technik, Energie und Einsatz

Obwohl die Plastikverschmutzung eindeutig zunimmt, bleiben die Risiken durch die Einatmung ist bekannt, dass eingeatmetes Nanoplastik die Lunge erreichen und oxidativen Stress oder entzündliche Reaktionen auslösen kann, die zur Entstehung können zudem Schwermetalle, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und andere Substanzen an ihrer Oberfläche tragen, was ihre Toxizität erhöhen kann.

Diese begrenzte Kenntnis über Mikro- und Nanoplastik ist einer der Gründe, warum weder die Weltgesundheitsorganisation (WHO) noch die Europäische Union derzeit Empfehlungen oder Grenzwerte für Kunststoffpartikel in der Luft festgelegt haben.

Die Plastikverschmutzung in den Ozeanen ist nun Teil der Verhandlungen über ein UN-Abkommen zu Kunststoffen, während luftgetragene Kunststoffpartikel im politischen Diskurs kaum Beachtung finden. Die Identifizierung Erforschung hat erst im vergangenen Jahrzehnt an Fahrt aufgenommen.

Was die Studie zeigt

Eine Herausforderung besteht darin, dass „Kunststoff" kein einheitliches Material ist, sondern eine breite Kategorie Eigenschaften. Aus diesem Grund stützen sich Wissenschaftler auf mehrere sich ergänzende analytische Methoden.

Spektroskopische Verfahren können die Partikelstruktur und Oberflächenmerkmale aufdecken, während massebasierte Methoden die Gesamtquantitäten erfassen. Sehr kleine Partikel, insbesondere Mikro- und Nanoplast, lassen sich in komplexen Umweltproben besonders schwer analysieren und eindeutig identifizieren.

Herkömmliche optische Methoden haben eine begrenzte Fähigkeit, Partikel zuverlässig im Nanometerbereich nachzuweisen, und die Bestimmung des exakten Polymer-Typs bleibt bei diesen Größenordnungen schwierig. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, hat die Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (Py-GC-MS) zu einer wichtigen Methode avanciert.

Moegliche Anwendungen

In diesem Ansatz werden Proben schnell erhitzt, um sie in kleinere Fragmente aufzubrechen (Pyrolyse), anschließend mittels Gaschromatographie getrennt und mit Massenspektrometrie identifiziert. Da es derzeit keine Standards zur Detektion verschiedener Polymere gibt, mussten das Team eigene Methoden entwickeln.

Die Forscher wählten elf gängige Typen aus, darunter TWPs (Reifenabriebpartikel) wie PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PVC (Polyvinylchlorid), PET (Polyethylenterephthalat), PS (Polystyrol), PMMA (Polymethylmethacrylat/Plexiglas), PC (Polycarbonat), PA6 (Polyamid 6) und MDI-PUR (Polyurethan).

Sie bestimmten das analytische „Fingerabdruck"-Muster jedes Materials unter Verwendung kommerziell erhältlicher Rohpolymere und verglichen diese Fingerabdrücke mit Luftproben aus Leipzig.

Partikelproben (PM) der Größenklassen PM10 (kleiner

Partikelproben (PM) der Größenklassen PM10 (kleiner als 10 Mikrometer) und PM2,5 (kleiner als 2,5 Mikrometer) wurden mit zwei Hochvolumen-Sammlern gesammelt, vergleichbar mit denen, die an Luftmessstationen gemäß europäischen Standards eingesetzt werden.

Jeder Probennehmer saugte pro Minute 500 Liter Luft durch ein Filtersystem, wobei der Filter alle ausgetauscht wurde. Anschließend wurden die Filter im Labor mittels Pyrolyse-Gaschromatographie und Massenspektrometrie analysiert. Die Messungen erstreckten sich über zwei Wochen (vom 1. bis zum 14.

September 2022) im Wissenschaftspark an der Torgauer Straße, einer Hauptverkehrsstraße in Leipzig und damit einem Hotspot für Luftschadstoffe. „Damit erhielten wir einen fokussierten und detaillierten Überblick über die Zusammensetzung stark befahrenen Gebieten.

Diese Aufstellung bietet den Vorteil, Spitzenwerte

Diese Aufstellung bietet den Vorteil, Spitzenwerte der städtischen Exposition mit einer feinen Größenauflösung der Partikel zu erfassen und hochwertige Basisdaten für die Bewertung ", erläutert Ankush Kaushik, Doktorand am TROPOS, der die Proben entnahm und analysierte.

Nach unserem Kenntnisstand stellt diese Studie die erste polymeraufgelöste, größengetrennte Quantifizierung Deutschland dar, die analytische Messungen mit Expositionsbewertung und Risikobeurteilung integriert. In den Proben dominierte Abrieb öffentlichte Studie bietet einen ersten Einblick in die Luftverschmutzung durch Mikroplastik in der Stadt wie Leipzig.

Es bleibt jedoch unklar, wie sich die Konzentrationen an verschiedenen Orten und zu unterschiedlichen Zeiten verändern. Aus Sicht der Forscher sollten zukünftige Arbeiten weitere Standorte umfassen, einschließlich urbaner und ländlicher Hintergrundstationen, sowie längere Probenahmezeiträume.

Technik und Auswirkungen

Das Team nächstes, Proben über ein ganzes Jahr zu untersuchen, um festzustellen, ob saisonale Muster vorliegen. Im Leibniz-Projekt „AirPlast" haben Forscher analytische Methoden entwickelt, um synthetische Polymere in Aerosolproben nachzuweisen und zu quantifizieren.

Zudem setzten sie modellbasierte Ansätze ein, um mögliche Quellen und den Transport in der Atmosphäre zu rekonstruieren.

Das Projekt umfasste Forschende der Leibniz-Institute für Troposphärenforschung (TROPOS) und Polymerforschung (ipf), gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), der Technischen Universität Berlin und der Carl-von-Ossietzky-Universität Oldenburg.

Technik und Auswirkungen

Andere Forschungsteams hatten zuvor Mikro- und Nanoplastpartikel in der Stadtluft (Österreich), Kyoto (Japan) und Shanghai (China) nachgewiesen. Die Leipziger Studie ist die erste ihrer Art in Deutschland und liefert wichtige Erkenntnisse über die Zusammensetzung und Herkunft dieser Feinstaubpartikel.

Reifenabriebpartikel machten etwa 65 % der gesamten Kunststoffmenge aus, gefolgt, Polyethylen und Polyethylenterephthalat. Diese Polymere zeigten starke Korrelationen mit kohlenstoffhaltigen Aerosolmarkern, was auf gemeinsame Emissionen und atmosphärische Vermischung hindeutet.

Geringe Masse, messbares Risiko: Feinstaub gilt seit langem als Gesundheitsrisiko.

Was die Studie zeigt

Nach Angaben der WHO ist die Massenkonzentration ein zentraler Parameter zur Bewertung der Luftverschmutzung, zur Abschätzung gesundheitlicher Auswirkungen und zur Gestaltung durch die Einatmung zu schätzen, ermittelte das Forschungsteam zunächst die Masse der Kunststoffpartikel in der Luft und berechnete daraufhin, wie viel Erwachsene basierend auf ihrem Lungenvolumen einatmen würden.

Laut den Ergebnissen würden Personen, die rund pro Tag auf der Torgauer Straße verbrächten, täglich etwa 2,1 Mikrogramm Kunststoffpartikel einatmen, was einem Jahreswert von 0,7 Milligramm entspricht. Andere Schätzungen zur menschlichen Einatmung für Megastädte in China und Indien erstellt, wobei die Ergebnisse stark variieren.

Diese Streuung verdeutlicht, warum alle relevanten Kunststofftypen gemessen werden müssen und warum standardisierte Messverfahren erforderlich sind. Aufgrund ihrer geringen Größe können Nanoplastikpartikel tiefer in die Atemwege eindringen, was das Potenzial für langfristige Erkrankungen erhöhen kann.

Technik und Auswirkungen

Um mögliche gesundheitliche Auswirkungen zu untersuchen, nutzte die Leipziger Studie bestehende epidemiologische Modelle, um das relative Risiko durch Umweltbelastungen abzuschätzen.

Diese Projektionen ergaben ein potenzielles Ansteigen der Sterberate um 5–9 % bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen (RR: 1,08) und um 8–13 % bei Lungenkrebs (RR: 1,12). „Dies ist höher als das allgemeine Risiko durch Feinstaub PM2,5 in Europa.

Unsere Beobachtungen deuten darauf hin, dass Mikro- und Nanoplaste, trotz ihrer geringen Masse, im Laufe der Zeit Gesundheitsrisiken darstellen können. Das erhöhte Sterberisiko bei Lungenkrebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen könnte auf eine mögliche polymer-spezifische Toxizität ückzuführen sein", erklärt Kaushik.

Was die Studie zeigt

Luftqualitätsvorschriften hinken hinterher Die Reduzierung der Luftverschmutzung durch Kunststoffpartikel ist wichtig, um die menschliche Exposition zu begrenzen (UN-Nachhaltigkeitsziel SDG 3: Gesundheit und Wohlbefinden), das Luftqualitätsmanagement in die Stadtplanung zu integrieren (UN-Nachhaltigkeitsziel SDG 11: Nachhaltige Städte und Gemeinden) und atmosphärische Auswirkungen zu verringern (UN-Nachhaltigkeitsziel SDG 13: Klimaschutz). „Da etwa zwei Drittel der Mikroplastikpartikel auf Reifenabrieb zurückzuführen sind, zeigt dies, dass Maßnahmen erforderlich sind und das Feinstaubproblem nicht allein durch den Umstieg auf Elektromobilität gelöst werden kann.

Um die Gesundheit zu schützen, ist es wichtig, den Reifenabrieb auch bei der Regulierung der Luftqualität zu berücksichtigen und Grenzwerte für Mikroplastik in der Luft festzulegen", fordert Prof. Hartmut Herrmann vom TROPOS, der die Studie leitete.

Erkenntnisse wie die aus Leipzig deuten zunehmend darauf hin, dass eingeatmete Kunststoffpartikel, insbesondere Nanoplastik, gesundheitliche Auswirkungen haben können. Dieses Forschungsgebiet ist jedoch noch jung.

Was die Studie zeigt

Weitere Langzeitstudien sind erforderlich, um die Toxizität einzelner Kunststofftypen zu bestätigen, sichere Grenzwerte zu definieren und regulatorische Standards zu entwickeln. Bis dahin zeigen die Ergebnisse aus Leipzig, warum Mikro- und Nanoplastikpartikel als aufkommende Luftschadstoffe überwacht werden müssen und warum Methoden zur Bewertung müssen.

Referenz: „Composition, interactions and resulting inhalation risk of micro- and nano-plastics in urban air", Anju Elizbath Peter, Manuela van Pinxteren, Barbara M. Scholz-Bottcher und Hartmut Herrmann, 31. November 2025, Communications Earth & Environment.

DOI: 10.1038/s43247-025-02980-0 Diese Forschung wurde durch die Leibniz-Gemeinschaft (Berlin, Deutschland) im Rahmen des Leibniz-Kollaborativen Exzellenzprogramms, Projekt „AirPlast" (Förderkennzeichen: K389/2021), finanziert.