Umweltschadstoffe
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- 4 Material und Umwelt (4)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (3)
- 1.8 Umweltanalytik (2)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (2)
- 1.4 Prozessanalytik (1)
- 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik (1)
- 3 Gefahrgutumschließungen (1)
- 3.1 Gefahrgutverpackungen (1)
This project aims to develop capacity to produce certified reference materials (CRMs) for environmental analysis by transferring know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production. The production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development, the validation and application of homogeneity, stability and characterisation tests, the calculation of individual uncertainties (between-unit inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. An inter laboratory comparison registered as a EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills.
This project aims to develop capacity to produce certified reference materials (CRMs) for environmental analysis by transferring know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production. The production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development, the validation and application of homogeneity, stability and characterisation tests, the calculation of individual uncertainties (between-unit inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. An inter laboratory comparison registered as a EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills.
Untergrundspeicher für Roh- und Abfallstoffe gewinnen zunehmend an Bedeutung. Verwendet werden sie vor allem für Stoffe wie Erdgas, Wasserstoff, Erdöl und neuerdings auch für Kohlen-stoffdioxid (CO2). Diese Stoffe werden meist unter Druck in Kavernen- oder Porenspeichern einge-lagert. Die Speicher dienen einerseits zum Ausgleich von Ungleichgewichten zwischen Ange-bot/Förderung und Nachfrage/Verbrauch und zur Erhöhung der Versorgungssicherheit. Anderer-seits bestehen Konzepte Abfallstoffe oder Gefahrstoffe für die Umwelt (aktuell CO2-Speicherung) dort für lange Zeiträume einzulagern. Mit den Einlagerungsstoffen verbunden ist ein signifikantes Gefahrenpotential für Mensch und Umwelt, falls es trotz aller Sicherheitsmaßnahmen zu einem unkontrollierten Austritt dieser Stoffe kommen sollte. Daher kommt dem Monitoring derartiger Untergrundspeicher und den darüber befindlichen Bodenstrukturen eine extrem hohe Bedeutung zu.
Ein hochaktuelles Beispiel, das die Überwachung entsprechender Bodenflächen fordert, ist die unterirdische CO2-Speicherung im Rahmen der CO2-Abscheidung und -Speicherung (Carbon Dioxide Capture and Storage, CCS). CCS gilt als wichtige Brückentechnologie der Energiewirtschaft und wird weltweit vorangetrieben, während die Sicherheit von Bevölkerung und Biosphäre noch kont-rovers diskutiert wird. Auch die EU setzt auf CCS und gibt in der EU-Richtlinie 2009/31 als Ziel-setzung bis 2015 vor, 15 Pilotanlagen zu bauen und in Betrieb zu nehmen. Als Bedingung für die Genehmigung der CO2-Speicherung ist explizit die Überwachung der Speicheranlagen durch Monito-ring vorgeschrieben, wobei die technisch besten Lösungen zum Einsatz kommen sollen.
Das zu entwickelnde Messsystem adressiert neben den o.g. Anwendungsfeldern weitere, bei denen insbesondere die Emission von Gasen ein Risiko für Mensch und Umwelt darstellt oder wirt-schaftlichen Schaden verursachen kann. Hierzu zählen die Überwachung von Abfalldeponien, Ge-fahrgutlagerstätten, kontaminierten Altlastengebieten, Moor-, Torf-, Kohleflözen (präventive Branderkennung) und geodynamisch aktiven Regionen. Auch moderne Fördertechnologien, wie das Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR) zur Energiegewinnung durch Einpressen von überkritischem CO2 in den Erdkörper, das die Beweglichkeit eines Gases mit der Dichte einer Flüssigkeit kombiniert und Wärmeaustausch im Erdinneren bewirkt, bergen das Risiko unkontrollierter Gasemissionen und bedürfen der umfassenden Überwachung.
The increasing pollution of terrestrial and aquatic ecosystems with plastic debris, which leads to the accumulation of microscopic plastic particles of still unknown fate, is an upcoming problem of our time. In order to monitor the degree of contamination and to understand the underlying processes of degradation and internalization of plastic debris, analytical methods are urgently needed, which help to identify and quantify microplastics. Currently, expensive collected and purified materials enriched on filters are investigated by (micro) infrared spectroscopy (FTIR). Few studies using micro-Raman spectroscopy have been published as well. In contrast to FTIR, Raman spectroscopy can handle wet samples, but it suffers from interference of fluorescent materials. Both micro-FTIR- and micro-Raman, always include time consuming scanning and mapping procedures followed by the manual inspection and measurement of selected particles.
Reliable analysis of chemical indicators in water, sediment and soil samples for the purpose of environmental pollution assessment poses one of the greatest analytical challenges, having in mind the complexity of sample matrix and low concentrations of pollutants. Organics (pesticides, PAHs, PCBs, etc.) and heavy metals (Hg, Cd, Ni, Pb and As) represent target parameters. Laboratories performing sampling and tests in this field regulated by respective EU directives, need strong support in terms of providing them with appropriate matrix CRMs enabling the process of quality control. NMIs and DIs with proven metrological capabilities for the production and certification of such materials are necessary for the provision of quality data. This project is aiming to develop capacity to produce CRMs for environmental analysis by transferring the theoretical and practical know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production in accordance with ISO Guide 34. Production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development and validation for homogeneity, stability and characterisation tests, characterisation of selected analytes together with additional information about matrix constituents, the calculation of individual uncertainties (between units inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. Inter laboratory comparison registered as EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills.
Reliable analysis of chemical indicators in water, sediment and soil samples for the purpose of environmental pollution assessment poses one of the greatest analytical challenges, having in mind the complexity of sample matrix and low concentrations of pollutants. Organics (pesticides, PAHs, PCBs, etc.) and heavy metals (Hg, Cd, Ni, Pb and As) represent target parameters. Laboratories performing sampling and tests in this field regulated by respective EU directives [1], need strong support in terms of providing them with appropriate matrix CRMs enabling the process of quality control. NMIs and DIs with proven metrological capabilities for the production and certification of such materials are necessary for the provision of quality data. This project is aiming to develop capacity to produce CRMs for environmental analysis by transferring the theoretical and practical know-how between the partners and combining their skills to focus on environmental CRM production in accordance with ISO Guide 34 [2]. Production process includes good manufacturing practices for processing materials, method development and validation for homogeneity, stability and characterisation tests, characterisation of selected analytes together with additional information about matrix constituents, the calculation of individual uncertainties (between units inhomogeneity, long term stability, characterisation) and combination of uncertainties to determine overall uncertainty of the matrix reference materials. Inter laboratory comparison registered as EURAMET project is set as the ultimate project outcome, confirming the partners’ capabilities in applying newly acquired skills.
Microorganisms accumulate molar concentrations of compatible solutes like ectoine to prevent proteins from denaturation. Direct structural or spectroscopic information on the mechanism and about the hydration shell around ectoine are scarce. We combined surface plasmon resonance (SPR), confocal Raman spectroscopy, molecular dynamics simulations, and density functional theory (DFT) calculations to study the local hydration shell around ectoine and its influence on the binding of a gene-S-protein (G5P) to a single-stranded DNA (dT(25)). Due to the very high hygroscopicity of ectoine, it was possible to analyze the highly stable hydration shell by confocal Raman spectroscopy. Corresponding molecular dynamics simulation results revealed a significant change of the water dielectric constant in the presence of a high molar ectoine concentration as compared to pure water. The SPR data showed that the amount of protein bound to DNA decreases in the presence of ectoine, and hence, the protein-DNA dissociation constant increases in a concentration-dependent manner. Concomitantly, the Raman spectra in terms of the amide I region revealed large changes in the protein secondary structure. Our results indicate that ectoine strongly affects the molecular recognition between the protein and the oligonudeotide, which has important consequences for osmotic regulation mechanisms.
Zur Bestimmung von Arzneimittelrückständen in Oberflächengewässern wird häufig die LC-MS/MS als Methode der Wahl eingesetzt. Obwohl sich dieses Nachweisverfahren durch eine hohe Empfindlichkeit und Selektivität auszeichnet, gibt es vor allem bei geringen Substanzkonzentrationen häufig störende Einflüsse durch Matrixeffekte. Diese Matrixeffekte können unterschiedliche Ursachen haben.
Einige Matrixeffekte werden am Beispiel des Wirkstoffs Carbamazepin erläutert. Carbamazepin wird durch Kläranlagen nur partiell aus dem Abwasser entfernt und ist im Spurenbereich auch noch im Trinkwasser nachzuweisen. Wenn für die LC-MS/MS wasserbasierte Anteile in der mobilen Phase genutzt werden, befinden sich trotz Verwendung einer Labor-Reinstwasseranlage in der mobilen Phase noch kleinste Konzentrationen von Carbamazepin, welche einen Blindwert im unteren ppt-Bereich verursachen.
Weitere Matrixeffekte treten durch die unterschiedliche Qualität der Oberflächenwasserproben auf. Koelutionen von weiteren Inhaltstoffen zeitgleich mit dem Zielanalyten führen zu einer Diskriminierung des Meßsignals. Verbindungen, die den gleichen Massenübergang bei nahezu identischer Retentionszeit zeigen, erfordern eine reproduzierbare chromatographische Vortrennung oder die Wahl einer alternativen HPLC-Säule.
Afin de garantir la qualité des eaux en Europe, la Commission Européenne a demandé aux États Membres, de leur fournir des résultats de mesure comparables et traçables pour l’analyse des polluants critiques. Devant ces enjeux considérables pour la protection de l’environnement, l’apport de la métrologie est nécessaire pour améliorer la fiabilité des analyses et permettre la comparabilité des résultats. C’est pourquoi, le projet de recherche européen Euramet/EMRP/ENV08 « Traçabilité des mesures pour la surveillance des polluants critiques de la DCE, Directive Cadre européenne sur l’Eau (2000/60/CE) », financé par l’EMRP, avait pour objectif de fournir des éléments pour la mise en place d’une base métrologique. Des méthodes de référence primaires permettant d’analyser des substances dangereuses prioritaires y sont développées pour répondre aux exigences de la DCE en termes de niveaux de performance (limites de quantification et incertitudes). Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), substances dangereuses prioritaires « orphelines » de méthodes DCE compatibles, font partie des polluants ciblés par le projet. Le développement et la validation de la méthode d’analyse des HAP dans l’eau totale ont été réalisés. La méthode qui satisfait au mieux les exigences de la DCE en termes de concentrations et d’incertitudes accessibles est l’extraction en phase solide (SPE) sur un support disque suivie d’une analyse par dilution isotopique associée à la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectroscopie de masse (DI-CG/SM).
The reliable characterization of subsurface contamination of spatially extended contaminated sites is a challenging task, especially with an unknown history of land use. Conventional technologies often fail due to temporal and financial constraints and thus hinder the redevelopment of abandoned areas in particular. Here we compare two site screening techniques that can be applied quickly at relatively low cost, namely Direct Push (DP)-based groundwater sampling and tree core sampling. The effectiveness of both methods is compared for a rural megasite contaminated with chlorinated hydrocarbons. Unexpected pollution hot spots could be identified using both of these methods, while tree coring even enabled the delineation of the contaminant plume flowing into an adjacent wetland inaccessible for DP units. Both methods showed a good agreement in revealing the spatial pattern of the contamination. The correlation between groundwater concentrations and equivalent concentrations in wood was linear and highly significant for trichloroethene. Correlation was less obvious for its metabolite cis-dichloroethene, but still significant. As outcome of our study we recommend tree coring and for initial screening in combination with a DP sampling to retrieve quantitative data on groundwater pollutants in order to assess the contamination situation of a non- or only partly investigated site. The subsequent placement of monitoring wells for long-term monitoring of contamination levels is recommended. A combination of methods would achieve more relevant information at comparable or possibly even lower efforts in comparison to a conventional site investigation.