Dieses Arbeitspaket stellt sicher, dass das Forschungsprojekt seine Ziele rechtzeitig und gemäß den vereinbarten Bedingungen erreicht und dass die Ergebnisse in Bezug auf Ziele und Ressourcen sowie ihre Verbreitung mit dem Arbeitsplan übereinstimmen. Die folgenden Aktivitäten sind geplant:

WP1.1 Project Management

WP1.2 Kommunikation

Süßwasserlebensräume nehmen einen sehr kleinen Teil der Erdoberfläche ein, beherbergen aber gleichzeitig eine außergewöhnliche biologische Vielfalt. Sie gehören jedoch zu den am stärksten bedrohten Ökosystemen, was auf menschliche Aktivitäten und den Klimawandel zurückzuführen ist. Aufgrund ihrer Allgegenwärtigkeit und Langlebigkeit in der Umwelt gelten MP als eine der gefährlichsten neuen anthropogenen Verunreinigungen.

Das Ziel von WP2 ist es, eine erste Identifizierung des Vorkommens von Mikroplastik in einigen Südtiroler Süßwasser-Ökosystemen vorzunehmen, um weniger bekannte, aber zunehmend wichtige oder anhaltende Verschmutzungsquellen zu identifizieren. Insbesondere zielt man darauf ab, die Menge und Zusammensetzung von Mikroplastik in verschiedenen Umweltmatrizes genauer zu bestimmen: Oberflächenwasser (Flüsse und Seen), Grundwasser, Wasser meteorischen Ursprungs (Regen und/oder Schnee), Trinkwasser (Quellen und Brunnen), Flusssedimente. Auch ist die Untersuchung der Bioakkumulationsphänomene von MPs in der trophischen Kette durch Aufnahmeprozesse der Wasserfauna in Flüssen Teil dieses Arbeitspaketes. In diesem Zusammenhang werden Organismen der benthischen Makroinvertebratengemeinschaft mit unterschiedlichen Ernährungsgewohnheiten und Präferenzen sowie einige Exemplare der lokalen Fischfauna als Indikatoren auf einer höheren trophischen Ebene berücksichtigt.

Die in WP2 entwickelten Probenahmemethoden werden für den Erwerb neuer Kenntnisse und die Umsetzung bestehender Kenntnisse im Hinblick auf künftige gesetzliche Anforderungen für die Überwachung von MP entscheidend sein. Darüber hinaus wird eine Datenbank mit Daten zur Charakterisierung und Verbreitung von MP in Südtirol erstellt, die derzeit in Italien nicht existiert.

Die folgenden Aktivitäten sind geplant:

WP2.1 Identifizierung des Vorhandenseins von Mikroplastik in den Gewässern: In-situ-Probenahme und Probenvorbereitung.

WP2.2 Quantifizierung von Mikroplastik in Flusssedimenten: Entnahme und Aufbereitung von Proben.

WP2.3 Entnahme und Aufbereitung biologischer Proben von benthischen Makroinvertebraten.

WP2.4 Entnahme und Aufbereitung von biologischen Proben der Fischfauna.

WP2.5 Datenverarbeitung und Ergebnisse.

Ziel dieses Workpackages ist es, das beste Probenahme- und Probenvorbereitungsverfahren für die verschiedenen Matrices (Wasser, Schlamm, Biota) zu bestimmen sowie das beste Analyseverfahren zur Erkennung der chemischen Beschaffenheit und zur Quantifizierung der Anzahl der MP-Partikel in den verschiedenen Größenklassen unter Verwendung der verfügbaren Analysetechniken zu ermitteln.

In der Literatur sind mehrere Analyseprotokolle zur Identifizierung und Quantifizierung von MP zu finden. Die Größe der zu analysierenden MP, die Möglichkeit, bestimmte Eigenschaften der MP zu bestimmen, aber auch die Art der verfügbaren Proben bestimmen die Wahl der Analysetechnik und der Instrumente. In unserem Ansatz werden praktisch alle verfügbaren Techniken eingesetzt, von der Mikroskopie über die Mikroskopie gekoppelt mit der Infrarotspektrometrie (FTIR/LDIR) oder der Mikroskopie gekoppelt mit der Raman-Spektrometrie und der Chromatographie gekoppelt mit der Massenspektrometrie (Pyr-GC/MS), um die analytischen Einschränkungen der verschiedenen Techniken auszugleichen und die Eigenschaften von MP und NP besser zu bewerten.

Die folgenden Aktivitäten sind geplant:

WP3.1 Nachweis von Mikroplastik in Süßwasser und Sediment durch Mikroskopie (Methodik wird bereits vom Biologischen Labor verwendet).

WP3.2 Optimierung der Probenvorbereitung von verschiedenen Matrices für die Bestimmung durch FTIR, Raman und Pyr/GC-MS.

WP3.3 Optimierung der instrumentellen Analyse und Bestimmung des Gehalts an Mikroplastik in Proben mit FTIR und Raman (Partikelanzahl und -größe, chemische Identifizierung der Polymere) mit einer Mindestgröße von bis zu 1μm.

WP3.4 Optimierung der instrumentellen Analyse mit Pyrolyser/GC-MS (Massenquantifizierung mit chemischer Identifizierung der Polymere) und Gehaltsbestimmung von Nanokunststoffen mit einer Mindestgröße von weniger als 1μm.

WP3.5 Verarbeitung der instrumentellen Daten aus den verschiedenen Analysetechniken (FTIR, RAMAN, Pyr/GC-MS) und Erstellung von Berichten mit Probenahme-/Probendaten.

Es gibt mehrere wissenschaftliche Veröffentlichungen, die die teilweise Effizienz von biologischen Kläranlagen bei der Entfernung von MP belegen. Der größte Teil der MP wird bei der Abwasserreinigung in den Klärschlamm eingebaut und dann durch eine thermische Behandlung des Klärschlamms dauerhaft entfernt. Ein Rest von MP befindet sich jedoch im Ablauf der Kläranlage, der in ein Gewässer eingeleitet wird und so wieder in die Umwelt gelangt. Nach den bisher durchgeführten Studien ist eine zusätzliche Behandlung erforderlich, um das vorhandene Mikroplastik zu beseitigen. Ziel dieses WP ist es, den Prozess verschiedener Anlagen zu untersuchen, um eine genaue Einschätzung des Rückhaltevermögens von Mikroplastikpartikeln zu erhalten. Im Einzelnen wird die Dosierung und Überwachung von MP in zivilen Abwasserreinigungsanlagen, am Zulauf, am Ablauf und im Klärschlamm durchgeführt. Darüber hinaus werden verschiedene Probenahmetechniken, sowohl punktuelle als auch Durchschnittsproben, verglichen. Anschließend wird in mehreren zivilen Kläranlagen ein Filtersystem getestet, das für die MP-Reduzierung eingesetzt werden kann, bevor das behandelte Abwasser in Oberflächengewässer eingeleitet wird. Die Ergebnisse der Prozessoptimierung werden zusammengeführt, um ein nützliches Instrument für das Management bestehender Anlagen zur Minimierung von Emission von MP zu entwickeln.

Die folgenden Aktivitäten sind geplant:

WP4.1 Korrelationsstudie zwischen Anlagenbedingungen und der Konzentration von Mikro- und Nanoplastik in Schlamm und Abwasser.

WP4.2 Dosierung und Überwachung von Mikroplastik in zivilen Kläranlagen.

WP4.3 Vergleich von Punkt- und Durchschnittsproben.

WP4.4 Entwicklung, Implementierung und Überprüfung der Effizienz des Filtrationssystems auf verschiedenen Anlagen.