{"id":20,"date":"2015-10-15T16:22:37","date_gmt":"2015-10-15T14:22:37","guid":{"rendered":"http:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=20"},"modified":"2016-01-20T15:08:14","modified_gmt":"2016-01-20T14:08:14","slug":"umweltchemiker-finden-neue-schadstoffe-im-wasser","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/umweltchemiker-finden-neue-schadstoffe-im-wasser\/","title":{"rendered":"Umweltchemiker finden \u00bbneue\u00ab Schadstoffe im Wasser"},"content":{"rendered":"

Spurenanalytik:\u00a0Molek\u00fclen auf der Spur<\/strong><\/p>\n

Der Nachweis von neuen Fremdstoffen in unsere Umwelt ist f\u00fcr den Umweltchemiker zwangsl\u00e4ufig mit der Kl\u00e4rung der Frage verbunden, woher diese kommen und wie sie sich ausbreiten. Gerade bei der Suche nach bis dato unbekannten oder noch nicht analysierbaren Fremdstoffen in unserer Umwelt treten immer wieder \u00dcberraschungen auf. Wilhelm P\u00fcttmann erl\u00e4utert dies an einem historischen Fall und einem Beispiel aus j\u00fcngerer Zeit: Den Spuren von Hydraulik\u00f6l im Fettgewebe von Eisb\u00e4ren und der aus toxikologischer Sicht bedenklichen Substanz 1,4-Dioxan, die seine Gruppe im Main und dessen Zufl\u00fcssen aufsp\u00fcrte.<\/p>\n

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AUF DEN PUNKT GEBRACHT<\/h4>\n

\u2022 In der Vergangenheit sind zahlreiche organische Schadstoffe wie PCB in die Umwelt gelangt, die aufgrund ihrer schlechten biologischen Abbaubarkeit (Persistenz) auch heute noch in die Nahrungskette gelangen, obwohl sie bereits seit Jahrzehnten nicht mehr produziert werden.<\/p>\n

\u2022 Mit der Non-Target-Analytik werden auch heute noch \u00bbneue\u00ab Schadstoffe in Wasser, Boden oder Luft gefunden, die zwar schon lange zum Einsatz kommen, aber analytisch nicht nachgewiesen werden konnten.<\/p>\n

\u2022 Die zielgerichtete Suche nach den Verbreitungswegen von Schadstoffen in der Umwelt zeigt M\u00f6glichkeiten auf, ihre Eintragsquellen zu erkennen und den weiteren Eintrag in die Umwelt zu verhindern. [\/dt_call_to_action]<\/p>\n

Wie kommt Hydraulik\u00f6l ins Fischfilet?\u00ab fragte 1982 eine Informationsschrift des Bundes f\u00fcr Umwelt und Naturschutz BUND. Ein Fallbeispiel f\u00fcr die Spurenanalytik par excellence. Vorwiegend in den Industriestaaten der n\u00f6rdlichen Hemisph\u00e4re wurden Polychlorierte Biphenyle (PCB) bis circa 1985 haupts\u00e4chlich als Transformatoren\u00f6le sowie als nicht brennbare Hydraulik\u00f6le im untert\u00e4gigen Steinkohlenbergbau eingesetzt. Die Stoffe sind schlecht biologisch abbaubar und zudem fettliebend (lipophil) und reichern sich folglich in der Nahrungskette an. So kommt es, dass im Fettgewebe von ostgr\u00f6nl\u00e4ndischen Eisb\u00e4ren seit mehreren Jahrzehnten eine nahezu konstante Konzentration von circa 10 Milligramm PCB pro Kilogramm Fett gemessen wird, obwohl die Verwendung der PCB seit 1985 drastisch reduziert worden ist.<\/p>\n

Jagd auf bisher unerkannte Fremdstoffe<\/h3>\n

Umweltchemiker unterscheiden zwischen der Target-Analytik, bei der die gesuchten Substanzen oder die Substanzgruppe zuvor klar definiert werden, und der Non-Target-Analytik. Dabei wird zun\u00e4chst nicht nach einer speziellen Substanz in einer Probe aus Boden, Wasser oder Luft gesucht, sondern es wird gepr\u00fcft, ob eine Probe irgendeinen \u00bbFremdstoff\u00ab enth\u00e4lt. Dann versucht man, diesen zu identifizieren, also seine chemische Struktur aufzukl\u00e4ren. So wird beispielsweise eine Wasserprobe mit einem organischen L\u00f6sungsmittel extrahiert und das gewonnene Extrakt durch Gaschromatografie im Idealfall in seine Einzelkomponenten zerlegt. Die Wasserextrakte enthalten neben einer F\u00fclle von nat\u00fcrlich vorkommenden Substanzen in der Regel auch vom Menschen synthetisierte (anthropogene) Substanzen.<\/p>\n

\"\u00dcber<\/a>
\u00dcber diesen Kl\u00e4ranlagenablauf werden hohe Gehalte an 1,4-Dioxan in die Kinzig, einen Zufluss des Mains, eingetragen.<\/figcaption><\/figure>\n

Zwar kommt der untert\u00e4gige Steinkohlenbergbau in Deutschland langsam zum \u00a0Erliegen \u2013 heute sind nur noch drei untert\u00e4gige Steinkohlen-Bergwerke in Betrieb \u2013 doch das Problem der PCB ist damit noch lange nicht gel\u00f6st. Der Grund: Das damals geltende Bergrecht hat keinen l\u00fcckenlosen Nachweis verlangt, dass nach einem \u00d6lwechsel an Hydraulikanlagen die PCB auch wieder aus dem Bergwerk ans Tageslicht gebracht werden. Insofern kann man \u00fcber die Mengen, die damals untertage verblieben sind, nur spekulieren. Wenn im Jahr 2018 die letzten Bergwerke im Ruhrgebiet geschlossen werden, wird die geplante Flutung der Sch\u00e4chte uns mit einer neuen Welle an PCB aus der Tiefe in einem derzeit kaum kalkulierbaren Ausma\u00df konfrontieren.[\/vc_column_text][vc_column_text]Es kommt h\u00e4ufig vor, dass Substanzen in einem Chromatogramm nicht vollst\u00e4ndig voneinander getrennt werden und sich die zugeh\u00f6rigen Signale \u00fcberlagern. Dann besteht die Option, die gaschromatografischen Bedingungen zu ver\u00e4ndern. Von den sauber getrennten organischen Substanzen k\u00f6nnen nun Massenspektren aufgenommen werden, die als deren Fingerabdruck betrachtet werden k\u00f6nnen. Von vielen bisher eindeutig identifizierten organischen Substanzen sind die zugeh\u00f6rigen Massenspektren in Datensammlungen gespeichert. Dadurch besteht die M\u00f6glichkeit, das aus einem Signal in einem Chromatogramm gewonnene Massenspektrum mit allen in der Datenbank gespeicherten Massenspektren zu vergleichen. Im Idealfall wird eine hundertprozentige \u00dcbereinstimmung mit einem gespeicherten Spektrum vorgefunden. Dann muss der eindeutige Nachweis noch \u00fcber die Beschaffung der Reinsubstanz als Standard abgesichert werden.<\/p>\n

In unserer Frankfurter Arbeitsgruppe f\u00fcr Umweltanalytik am Fachbereich Geowissenschaften\/Geographie kombinieren wir die Non-Target-Analytik h\u00e4ufig mit der Traget-Analytik. Wir versuchen in Umweltproben aus Boden, Wasser und Luft Substanzen zu finden, deren Verbreitung in der Umwelt bis dato noch nicht bekannt ist. Wenn eine \u00bbneue\u00ab Substanz eindeutig identifiziert ist, wird ein ad\u00e4quates \u00a0Analyseverfahren f\u00fcr die anschlie\u00dfende Target-Analytik entwickelt.[\/vc_column_text][vc_toggle title=“Was ist Spurenanalytik?“ style=“square“ el_id=“1446040522748-fab84964-25f2″ css=“.vc_custom_1446052456701{margin-top: 20px !important;}“]Spurenanalytik ist ein Teilgebiet der analytischen Chemie, das Stoffe in sehr geringen Konzentrationen nachweisen und m\u00f6glichst auch quantifizieren will. Der Spurenbereich beginnt per definitionem bereits bei der Bestimmung einer Konzentration unterhalb eines tausendstel Anteils, was f\u00fcr die instrumentelle Analytik eine leicht zu nehmende H\u00fcrde darstellt. Von Ultraspurenbereich spricht man, wenn der Anteil einer Substanz in einem Stoff weniger als 1 Millionstel betr\u00e4gt. Wenn man zum Beispiel einen Zuckerw\u00fcrfel in ein mit Wasser gef\u00fclltes Ozean-Tankschiff (27 Millionen Liter) gibt, resultiert eine Zuckerkonzentration von 0,1 Mikrogramm pro Liter. Diese nachzuweisen, ist heute mit modernen analytischen Methoden keine besonders gro\u00dfe Herausforderung. Kritisch wird es allerdings, wenn man den Zuckerw\u00fcrfel in die \u00d6sertalsperre im Sauerland mit einer Wassermenge von 2,7 Milliarden Liter wirft. Dann erreicht man eine Konzentration von 1 Nanogramm pro Liter, was nur noch mit wenigen und zudem sehr aufwendigen analytischen Methoden sicher nachzuweisen ist.[\/vc_toggle][vc_column_text]<\/p>\n