Polystyrene Microplastics Modulate the Toxicity of the Hydrophilic Insecticide Thiacloprid for Chironomid Larvae and Also Influence Their Burrowing Behavior

As there is still little knowledge of interactions between microplastics (MP) and hydrophilic compounds, we propose ways the toxicity of hydrophilic pesticides can be modulated by MP, when sorption can be excluded. Larvae of Chironomus riparius were exposed to thiacloprid (TH, 1 µg/L) and polystyrene microplastic particles (PS; <50 µm; 150,000 and 1,000,000 particles/L) for 96 h, solely or in co-exposure. Burrowing behavior and mortality were observed. Larvae in treatments containing PS established themselves quicker in the sediment and kept the ability to rebury for a longer time compared to control and TH, respectively. While TH elevated the mortality, exposure to PS alone did not affect the survival of the larvae. In co-exposure of TH and PS, a concentration of 150,000 particles/L significantly reduced the toxicity of 1 µg/L TH after 96 h, an effect that was not observed at 1,000,000 particles/L. Therefore, we hypothesize that this modulation of the toxicity of TH eventually may have resulted from a combination of a ‘protective MP layer’ in the gut and a higher retention time of particles in larvae exposed to 150,000 particles/L than in those exposed to 1,000,000 particles/L due to the lower number of ingestible particles in the former

Microplastic in the water cycle : sampling, sample preparation, analyses, occurrence and assessment

Gedruckt erschienen im Universitätsverlag der TU Berlin, ISBN 978-3-7983-3162-4Das interdisziplinäre Forschungsprojekt MiWa widmete sich grundlegenden Fragestellungen zur Analytik und Wirkung von Mikroplastik-Partikeln im Wasserkreislauf. Es wurden Methoden der Umweltprobennahme, der Probenaufbereitung und verschiedene Detektionsverfahren zur Charakterisierung und Quantifizierung von Mikroplastik intensiv untersucht, miteinander verglichen und weiterentwickelt. Öko- und humantoxikologische Untersuchungen dienten dem Zweck, die potenziell von Mikroplastik ausgehende Gefährdung für die aquatische Umwelt und den Menschen zu analysieren und zu bewerten. Eine Harmonisierung und Standardisierung von Methoden der Probennahme, Probenaufbereitung und Mikroplastik-Detektion sind trotz der erheblichen Fortschritte derzeit nur teilweise möglich. Die ökotoxikologischen Studien zeigen zwar die Aufnahme von Mikroplastik-Partikeln durch einige Organismen, jedoch konnte bisher keine schädigende Wirkung nachgewiesen werden. Dabei wurden für eine Auswahl aquatischer Modellspezies sowohl Szenarien direkter als auch indirekter Exposition innerhalb einer Nahrungskette betrachtet. Interaktionen mit menschlichen Modellzellen wurden bislang nur bei Mikroplastik-Partikeln mit Größen weit unterhalb von 1 µm (also Nanoplastik) beobachtet. Eine umfassende Bewertung ist bislang nicht möglich.The interdisciplinary research project MiWa focused on principle knowledge gaps of analytical detection and effects of microplastic in fresh water cycles. Methods for environmental sampling, sample preparation and different analytical identification and quantification were intensively investigated, compared and further developed. Toxicological studies were conducted to assess potential risks of microplastic particles towards the environment and human health. Harmonization and standardization are still only partially possible despite various improvements. The eco-toxicological experiments confirmed the intake of microplastic particles by different organisms but no hazardous effects could be found. Both direct ingestions and indirect exposition within food webs were tested. Interactions with exemplary human cells were only observed for particle sizes far below 1 µm (thus nanoplastic). An assessment is currently only possible to a limited extent.BMBF, 02WRS1378, Mikroplastik im Wasserkreislauf (MiWa