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Portable, antikörperbasierte Analysenverfahren für die Schadstofferfassung im Wasserkreislauf
(2021)
Die Wasseranalytik wird bestimmt von zwei Hauptbedarfen, einerseits der Erfassung der Gewässergüte und Grundwassergüte als Basis für die Bereitstellung einwandfrei-en Trinkwassers und zum anderen des Monitorings der Wasserqualität in den Prozes-sen der Wasseraufbereitung und der Abwasserreinigung. Für beide Anwendungsbe-reiche ist eine laborbasierte Analytik eher hinderlich, werden die Analysenergebnisse doch eigentlich vor Ort benötigt, um etwa Beprobungskampagnen rasch anpassen zu können. Desweiteren werden die Daten auch schnell benötigt, um zeitnah in die technischen Prozesse einzugreifen. Organische Kontaminanten werden meist über chromatographische Verfahren, häufig gekoppelt mit einer massenspektrometrischen Detektion, in instrumentelle Labormethoden erfasst und die hochauflösende Massen-spektrometrie und die Non-target-Analytik haben viel zum Wissen über das Vorkom-men, insbesondere von sog. „emerging contaminants“, beigetragen, sowie zum Ver-ständnis der beteiligten Eintragspfade und Abbauwege. Moderne, portable Analy-senmethoden und insbesondere Sensoren werden zukünftig aber ihren Platz in der Schadstofferfassung im Wasserkreislauf einnehmen. Dies gilt insbesondere für anti-körperbasierte Analysenverfahren, da erst diese oft die nötige Selektivität und Sensitivität in die Detektionsmethoden einbringen.
Polybromierte Flammschutzmittel (PBFSM) umfassen eine Gruppe strukturell unter-schiedlicher Verbindungen, die zur Herabsetzung der Entflammbarkeit in Kunststoffen eingesetzt werden. Aufgrund der mitunter persistenten, bioakkumulierenden sowie toxischen Eigenschaften stellt die Migration und ubiquitäre Verbreitung von PBFSM der ersten Generation ein potenzielles Risiko dar. Daher sind diese Verbindungen mittlerweile in der Europäischen Union verboten bzw. nur noch eingeschränkt zugelassen. Die Industrie hat daher neue PBFSM auf den Markt gebracht, die auf Grundlage ähnlicher Eigenschaften jedoch ebenfalls ein ernstes Risiko für Mensch und Umwelt darstellen können. Diese alternativen PBFSM werden in zwei Klassen eingeteilt: "emerging" und "novel" PBFSM. Emerging PBFSM sind definiert als Verbindungen, die in allen Umweltkompartimenten identifiziert wurden, während novel PBFSM nur in Materialien und/oder Waren oberhalb von 0,1 Gew.-% nachgewiesen wurden. Aufgrund der begrenzten Datenlage bezüglich Vorkommen, physikalisch-chemischen Eigenschaften und Umweltverhalten wurden zwei Vertreter ausgewählt, um das Abbau- und Transformationsverhalten näher zu untersuchen.
Um ein erstes Verständnis über den Verbleib in der Umwelt und den Stoffwechsel dieser PBFSM zu erhalten, wurden oxidative Abbauprozesse durch Kopplung einer elektrochemischen Zelle mit massenspektrometrischer Detektion (EC/MS) simuliert. Zusätzlich wurden in vitro Studien auf der Basis von mikrosomalen Ansätzen (Ratten/Fisch Lebermikrosomen) durchgeführt. Ziel der präsentierten Arbeit ist es, diese verschiedenen Arten von Stoffwechselstudien zu vergleichen, um Daten über den Abbau und/oder Bio-Transformationswege dieser neuen Kontaminanten zu erhalten.