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Whether microplastics themselves or their interactions with chemicals influence the health and development of aquatic organisms has become a matter of scientific discussion. In aquatic environments, several groups of chemicals are abundant in parallel to microplastics. The tricyclic antidepressant amitriptyline is frequently prescribed, and residues of it are regularly found in surface waters. In the present study, the influence of irregularly shaped polystyrene microplastics (< 50 µm), amitriptyline, and their mixture on early life-stages of brown trout were investigated. In a first experiment, the impacts of 100, 104, and 105 particles/L were studied from the fertilization of eggs until one month after yolk-sac consumption. In a second experiment, eggs were exposed in eyed ova stages to 105, 106 particles/L, to amitriptyline (pulse-spiked, average 48 ± 33 µg/L) or to two mixtures for two months. Microplastics alone did neither influence the development of fish nor the oxidative stress level or the acetylcholinesterase activity. Solely, a slight effect on the resting behavior of fry exposed to 106 particles/L was observed. Amitriptyline exposure exerted a significant effect on development, caused elevated acetylcholinesterase activity and inhibition of two carboxylesterases. Most obvious was the severely altered swimming and resting behavior. However, effects of amitriptyline were not modulated by microplastics.

Additional file 1. Additional figures and tables.

Gedruckt erschienen im Universitätsverlag der TU Berlin, ISBN 978-3-7983-3162-4, Das 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.

Gedruckt erschienen im Universitätsverlag der TU Berlin, ISBN 978-3-7983-3162-4 Das 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.

SchussenAktiv-a Model Study on the Efficacy in Reducing Anthropogenic Micropollutants by Activated Carbon Filtration in Wastewater Treatment Plants-Exposure and Effect Monitoring Prior to the Startup of the Charcoal Adsorption System at the Wastewater Treatment Plant Langwiese, Association for Wastewater Treatment Mariatal, City of Ravensburg, Germany; International audience; Zusammenfassung Durch den kombinierten Einsatz verschiedener Methoden ist nachweisbar, dass sich Spurenstoffe auf den Gesundheitszustand wasserlebender Organismen und die Integrität aquatischer Le-bensgemeinschaft negativ auswirken. Im Projekt SchussenAktiv konnte die Präsenz von Spurenstoffen mit toxischen (z.B. gento-xischen) und hormonellen (z.B. östrogenartigen) Potentialen so-wie tatsächlichen Wirkungen in Verbindung gebracht werden. Die große Variabilität im Nachweis östrogenartig wirkender Chemi-kalien spiegelt sich auch in der Variabilität der nachgewiesenen östrogenen Wirkpotenziale und Wirkungen bei Fischen und Fisch-nährtieren wider. Die reduzierte Anzahl sensitiver Taxa unterhalb der untersuchten Kläranlage Langwiese (AZV Mariatal, Ravens-burg) an der Schussen spricht dafür, dass sich negative Effekte be-reits auf biozönotischer Ebene manifestiert haben. Ein Zusam-menspiel toxischer und hormoneller Einflüsse auf die Organismen in der Schussen ist hierbei aufgrund der erzielten Resultate wahr-scheinlich. Für die als Referenzgewässer ausgewählte Argen konn-te gezeigt werden, dass die untersuchte Probenahmestelle zwar insgesamt als deutlich weniger belastet gelten kann als die Probe-nahmestellen an der Schussen, dass a ber auch hier Bedarf be-steht, bestimmte Expositionen (z. B.-Sitosterol, Cadmium, Ar-sen, Quecksilber, Zink) und Effekte (z. B. Acetylcholinesterase-hemmung bei Fischen, fehlende Abundanz von Gammariden) ge-nauer zu betrachten um gegebenenfalls ihre Ursachen zu eruieren. Using a combination of different chemical and biological methods the project SchussenAktiv provided evidence that micropollutants negatively influence the health status of aquatic organisms and the integrity of aquatic ecosystems. It was possible to establish plausible connections between the presence of distinct micropol-lutants in the environment, toxic (e.g. genotoxic) or hormonal (e.g. estrogen-like) potentials in effluent or surface water samples , and the respective effects in feral fish. Large variability in the abundance of estrogen-like substances was reflected in the variation of both estrogenic potentials and estrogenic effects in fish and invertebrates. The decreased number of sensitive taxa in the river Schussen downstream the wastewater treatment plant Langwiese revealed evidence for detrimental effects also on the community structure. In general, the results of SchussenAktiv led to the suggestion that both toxic and endocrine-active chemicals interact in influencing organisms abundant in the Schussen river downstream sewage treatment plant. In contrast, the sampling site at the Argen river, chosen as a reference, was found to be clearly less polluted than the investigated sites along the Schussen. Nevertheless , detected pollutants (-sitosterol, cadmium, arsenic, mercury , zinc) and effects (AChE inhibition in fish, absence of gam-marids) call for a causal analysis also in the river Argen.