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Organisationseinheit der BAM
The European Water Framework Directive 2000/60/EC requires monitoring of organic priority pollutants in so-called whole water samples, i.e. in aqueous nonfiltered samples that contain natural colloidal and suspended particulate matter. Colloids and suspended particles in the liquid phase constitute a challenge for sample homogeneity and stability. Within the joint research project ENV08 ‘‘Traceable measurements for monitoring critical pollutants under the European Water Framework Directive 2000/60/EC’’, whole water test materials were developed by spiking defined amounts of aqueous slurries of ultrafinely milled contaminated soil or sediment and aqueous solutions of humic acid into a natural mineral water matrix. This paper presents the results of an European-wide interlaboratory comparison (ILC) using this type of test materials. Target analytes were tributyltin, polybrominated diphenyl ethers and polycyclic aromatic hydrocarbons in the ng/L concentration range. Results of the ILC indicate that the produced materials are sufficiently homogeneous and stable to serve as samples for, e.g. proficiency testing or method validation. To our knowledge, this is the first time that ready-to-use water materials with a defined amount of suspended particulate and colloidal matter have been applied as test samples in an interlaboratory exercise. These samples meet the requirements of the European Water Framework Directive. Previous proficiency testing schemes mainly employed filtered water samples fortified with a spike of the target analyte in a water-miscible organic solvent.
For the first time, an international comparison was conducted on the determination of the purity of a high purity element. Participants were free to choose any analytical approach appropriate for their institute’s applications and services. The material tested was a high purity zinc, which had earlier been assessed for homogeneity and previously used in CCQM-K72 for the determination of six defined metallic impurities. Either a direct metal assay of the Zn mass fraction was undertaken by EDTA titrimetry, or an indirect approach was used wherein all impurities, or at least the major ones, were determined and their sum subtracted from ideal purity of 100 %, or 1 kg/kg. Impurity assessment techniques included glow discharge mass spectrometry, inductively coupled plasma mass spectrometry and carrier gas hot extraction/combustion analysis. Up to 91 elemental impurities covering metals, non-metals and semi-metals/metalloids were quantified. Due to the lack of internal experience or experimental capabilities, some participants contracted external laboratories for specific analytical tasks, mainly for the analysis of non-metals. The reported purity, expressed as zinc mass fraction in the high purity zinc material, showed excellent agreement for all participants, with a relative standard deviation of 0.011 %. The calculated reference value, w(Zn) = 0.999 873 kg/kg, was assigned an asymmetric combined uncertainty of + 0.000025 kg/kg and – 0.000028 kg/kg. Comparability amongst participating metrology institutes is thus demonstrated for the purity determination of high purity metals which have no particular difficulties with their decomposition / dissolution process when solution-based analytical methods are used, or which do not have specific difficulties when direct analysis approaches are used. Nevertheless, further development is required in terms of uncertainty assessment, quantification of non-metals and the determination of purity of less pure elements and/or for those elements suffering difficulties with the decomposition process.
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.
Mechanically interlocked molecules (MIMs) such as rotaxanes and catenanes are capable of mechanical motion on the nanoscale and are therefore promising prototypes for molecular machines in recent nanotechnology. However, most of the existing examples are isotropically distributed in solution, which prohibits concerted movement and with it the generation of macroscopic effects. Thus, arranging them in ordered arrays is of huge interest in recent research. We report the deposition of quite densely packed multilayers of tetralactam macrocycles on gold surfaces by metal-coordinated layer-by-layer self-assembly. Linear dichroism effects in angle-resolved NEXAFS spectra indicate a preferential orientation of the macrocycles. The sequence of the metal ions can be programmed by the use of different transition metal ions at each deposition step. Additionally, reversible on-surface pseudorotaxane formation was successfully realized by repeated uptake and release of axle molecules inside the macrocycles cavities.
The production of high-quality self-assembled monolayers (SAMs) followed by layer-by-layer (LbL) self-assembly of macrocycles is essential for nanotechnology applications based on functional surface films. To help interpret the large amount of data generated by a standard ToF-SIMS measurement, principal component analysis (PCA) was used. For two examples, the advantages of a combination of ToF-SIMS and PCA for quality control and for the optimization of layer-by-layer self-assembly are shown. The first example investigates how different cleaning methods influence the quality of SAM template formation. The second example focuses on the LbL self-assembly of macrocycles and the corresponding stepwise surface modification.
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.
Coordination chemistry was applied to deposit pyridine-functionalized gold nanoparticles on silicon substrates. The particles were synthesized through the Brust/Schiffrin route with a subsequent ligand exchange reaction yielding well-defined particles of two different sizes. Multilayer deposition was carried out on a pyridine-terminated SAM, anchored on a hydroxyl-terminated silicon surface. Analogously, Hunter/Vögtle-type tetralactam macrocycle multilayers were deposited as well as mixed layers containing both either in an alternating sequence or as a macrocycle multilayer with a terminating nanoparticle layer. These composite layers were examined with respect to their ability to bind squaraine axles in the macrocycle cavities. The amount of guest bound is higher for the composite layer with alternating macrocycles and nanoparticles.