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Organisationseinheit der BAM
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (3)
- 6 Materialchemie (3)
- 1.1 Anorganische Spurenanalytik (2)
- 4 Material und Umwelt (2)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (2)
- 1.3 Instrumentelle Analytik (1)
- 1.4 Prozessanalytik (1)
- 1.5 Proteinanalytik (1)
- 1.6 Anorganische Referenzmaterialien (1)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (1)
Im Verbundprojekt RUSEKU wurde die Probenahme von Wasserproben entscheidend weiterentwickelt. Wichtig ist hierbei zu gewährleisten, dass genügend Merkmalsträger in jeder Probe untersucht werden. Es muss daher eine für den Probenahmeort repräsentative Beprobung hinsichtlich des Wasservolumens in Abhängigkeit der Partikelanzahl gewährleistet sein.
Das Hauptaugenmerk lag im vorliegenden Projekt auf einer praxisnahen Beprobungsstrategie. Es wurden verschiedene Konzepte ausprobiert.
• Grundsätzlich hat sich gezeigt, dass eine Stichprobe eine Momentaufnahme des MP-Massengehaltes zeigt. Es wird eine hohe Statistik, also eine Vielzahl an Messungen am gleichen Probenahmeort, benötigt, um eine valide Aussage über den MP-Gehalt zu machen.
• Es zeigt sich, dass eine integrale Probenahme über mehrere Wochen mit dem SK routinemäßig möglich ist. Die erfassten MP-Massen sind reproduzierbar und robust.
• Die DFZ ist für Stichproben geeignet. Partikel < 50 µm werden eventuell unterschätzt
• Die fraktionierte Filtration kann für Stich- und Mischproben direkt im Feld genutzt werden. Fraktionen von 10 und 5 µm werden später im Labor Vakuum filtriert. Es erfolgt eine Fraktionierung der Probe mit Siebmaschenweiten von 1000, 500, 100, 50, 10 und 5 µm.
• Die fraktionierte Filtration kann auch anschließend an die Beprobung mit dem SK zur Anwendung kommen. Wird die mit dem SK gewonnene Wasserprobe fraktioniert filtriert, kann neben einem MP-Gesamtgehalt auch eine Einschätzung über die Partikelgrößen gewonnen werden.
• Für Wässer mit geringen Partikelzahlen wurde ein Messfiltertiegel entwickelt. Dieser hat eine Maschenweite von 6 µm. Seine Anwendung kann mögliche Verluste beim Transferieren vom Probenahmetool zum Messgefäß und mögliche Kontaminationen reduzieren.
Die Optimierung der Probenahmestrategie wurde durch Modellversuche und Simulationen unterstützt. Modellversuche zum Sinkverhalten und Simulationen von MP in realen Gewässern verdeutlichten das komplexe Verhalten der Partikel. Es konnte gezeigt werden, dass Partikel ab einer bestimmten Größe (und kleiner) bei genügend starker Turbulenz sich in der Wassersäule unabhängig von ihrer Dichte verhalten und so auch MP mit kleiner Dichte (z.B. PE) in der gesamten Wassersäule zu finden sind. Es konnte mit dem TEM die Existenz von NP gezeigt werden.
Ein wesentlicher Aspekt des RUSEKU Projektes war die Beprobung realer Kompartimente. Beprobt wurde neben Oberflächengewässern, das urbane Abwassersystem der Stadt Kaiserslautern, Waschmaschinenabwasser und Flaschenwasser.
• In Oberflächengewässern wurde hauptsächlich PE gefunden. Je nach Probe und Gewässer konnten auch PP, PS, PET, PA, SBR und Acrylate nachgewiesen werden.
• Im urbanen Abwassersystem der Stadt Kaiserslautern konnte an allen Probenahmestandorten MP nachgewiesen werden. Es wurde hauptsächlich PE, neben geringeren Mengen an PP, PS und SBR gefunden. Nach einem Regenereignis war der SBR Anteil deutlich erhöht.
• Die Beprobung eines realen Wäschepostens, bestehend aus T-Shirts und Hemden mit PA/CO oder PES/CO Mischgewebe, zeigte einen PA- und PES-Austrag im Waschwasser. Der überwiegende Teil der detektierten Fasern ist aber auf Baumwolle zurückzuführen. Reine gravimetrische Messungen zur Detektion von MP führen zu einer starken Überschätzung.
• In Flaschenwasser (PET-Flaschen) konnte MP detektiert werden. PET wurde nur im stillen Mineralwasser, nicht in Mineralwasser mit Kohlensäure gefunden werden. Teilweise wurde auch das MP-Material des Verschlusses im Wasser detektiert.
• Für Luftproben konnte ein Aufbau zur größenselektiven Beprobung getestet werden.
Neben der Probenahme hat das Projekt auch gezeigt, dass die TED-GC/MS geeignet für die MP-Detektion im Routinebetrieb ist. Die TED-GC/MS konnte weiter optimiert werden. Es wurden MP-Massen bestimmt.
Im Projekt wurden erste realitätsnahe Referenzmaterialien für die MP Detektion hergestellt. Die Herstellung von realitätsnahen Polymeren in ausreichender Homogenität und Menge hat sich als große Herausforderung herausgestellt.
In this article, we present two Coptic papyri, P 11934 and P 11935 from the Berlin collection excavated in Ashmunein (ancient Hermopolis) by Otto Rubensohn in 1906. We employ a multi-disciplinary approach that takes into account both their materiality – writing support as well as ink – and their content, as has become ‘best practice’. 1 Material aspects of written documents have traditionally been the purview of papyrologists. Recently developed methods of scientific analysis generate sets of archaeometric data with the potential to improve understanding of the materiality of ancient document production, as well as to yield new evidence for genuine papyrological research questions. To achieve this, a large corpus of comparative data needs to be built. Our contribution offers a first step in this direction. We aim at presenting the papyri, which were selected because of the ink corrosion during conservation work at the Berlin collection, in a format that is exhaustive both for material and textual aspects. The inks from both papyri were analysed using a combination of techniques, contributing to our better understanding of the development of ink technology in Late Antiquity.
Experimental N K-edge NEXAFS data of surface immobilized azide, 1,2,3-triazole and terpyridyl groups are interpreted with the help of DFT spectrum simulations. Assignments of π* resonances in experimental N K-edge NEXAFS spectra to nitrogen atoms within these functional groups have been made. The azide was immobilized on gold as the head group of a thiol SAM, 1,2,3-triazole was formed on this SAM by click reaction and terpyridyl groups were introduced as substituents of the acetylene used for the click reaction. For azide-terminated molecules, DFT spectrum simulations are found to be useful to find measurement conditions delivering experimental N K-edge NEXAFS data with negligible X-ray damage. The 1,2,3-triazole group is found to be rather stable under X-ray irradiation.
An ethynylterpyridine was 'clicked' to an azide-terminated self-assembled monolayer on gold and characterized by synchrotron radiation based surface analysis as NEXAFS and XPS. The detection of azide and terpyridine signatures confirmed a partial click reaction at room temperature. The absence of the azides after reaction at 50 °C indicates an almost complete conversion. For the latter case successful Pd(II) coordination has been proven. The Au–S interface of the SAMs has been characterized by S 1s and S 2p XPS.
Certified water reference materials are currently not available for most of the hydrophobic organic pollutants listed in the EU Water Framework Directive. To find the most suitable container type for subsequent reference material productions, feasibility studies for the preparation of waters with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and tributyltin (TBT) close to environmental quality standards in water have been performed. Due to the hydrophobic nature of these compounds and their tendency to adsorb onto container walls, an adequate selection of the most appropriate material for containment, storage and transport of water reference materials is crucial. Three different materials (aluminium, amber glass and fluorinated polyethylene, FPE) and three volumes (500/600 mL, 1000/1200 mL and 2000/3000 mL, depending on commercial availability) were tested at ng L-1 level of the target compounds. FPE shows by far the highest loss of analytes due to adsorption onto the container walls for all compounds studied. Aluminium and glass are equally suited for PAHs and PBDEs, but aluminium is unsuitable as container material for TBT due to acid cleaning requirements. The volume of the containers had no dramatic effect on the adsorption behaviour of target compounds for the different volumes tested.
We have prepared and evaluated three whole water test materials containing eight polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), six polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and tributyltin (TBT) with respect to homogeneity and short-term stability. The test materials were used as samples in two inter-laboratory comparisons. The materials were composed of natural mineral water and model suspended particulate matter (SPM) containing the target compounds at ng L-1 levels. The expanded uncertainty of the estimated mass concentrations in the final test materials was obtained by combining contributions from the homogeneity, the stability and the model SPM characterization.
The whole water materials were sufficiently homogeneous and stable at 4 °C for their intended use. In total, 12 out of 15 investigated target parameters could be assessed to be present with a relative combined expanded uncertainty below 25 %. The outcome of the two interlaboratory comparisons confirmed the good quality of the test materials and the level of uncertainties associated with the estimated mass concentrations. These findings are an important contribution towards the development of whole water matrix reference materials certified for PAH, PBDE and TBT in support of the Water Framework Directive of the European Union.
A first pilot study on the sorption of environmental pollutants on various microplastic materials
(2017)
With the drastic increase in plastic production, the input of plastic particles into the environment has become a recognised problem.
Xenobiotics are able to sorb to polymer materials, and this process is further enhanced where they Encounter microplastics (plastic fragments <5 mm). In this work we studied the sorption of metformin, a type-2 diabetes drug, and difenoconazole, a fungicide, onto the virgin polymer materials polyamide (PA), polypropylene (PP), and polystyrene (PS). Additionally, PP was cryo-milled and PA was treated with acid to investigate the influence of an increase in surface area and chemical modification. The material properties were also studied by dynamic scanning calorimetry (DSC), gel permeation chromatography (GPC) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Sorption experiments were performed on the basis of a full factorial design examining the effect of agitation, pH value, and salinity. Experimental results showed that difenoconazole sorbs readily to all microplastics, whereas the more polar analyte metformin did not show any affinity to the materials used. For difenoconazole the governing factor in all cases is agitation, while both pH and salinity exhibited only a slight influence. The modification of polymers leads to enhanced sorption, indicating that an increase in surface area (cryo-milled PP) or inner volume (acid-treated PA) strongly favours adsorption. Moreover, long-term experiments demonstrated that the time until equilibrium is reached depends strongly on the particle size.