The development of screening methods has increased over the last years due to the possibility to search for multiple targets and suspected and so far unknown compounds. Non-target screening has mostly been restricted to water and food samples, only a few studies have shown an application to biological samples. Thus the objective of this project was to develop and apply a non-target screening method to human urine and blood samples. The method development was done by using a broad range of target analytes from various chemical groups, like aromatic amines, industrial chemicals, perfluorinated alkyl acids and UV filters. For sample preparation the QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged and safe) method was tested, samples were extracted using acetonitrile and salts for phase separation, followed by a sample clean-up using dispersive solid phase extraction. Urine samples were also directly injected into the LC-HRMS. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 01/2016.
Die Studie beinhaltet umfangreiche Informationen zu Bedarf und Verfügbarkeit eisenhaltiger Flockungsmittel, die auf Befragungen von deutschen und europäischen Wasserversorgungsunternehmen sowie Herstellern basieren. Die Marktsituation wurde analysiert, inklusive der Konsequenzen für Wasserversorgungsunternehmen und chemisch-technischer Möglichkeiten der Aufreinigung dieser Aufbereitungsstoffe sowie möglicher Produktalternativen. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 09/2023.
In dieser Arbeit wird eine umfassende Literaturzusammenstellung über (potenzielle) Einträge in die Umwelt, sowie Vorkommen und Auswirkungen von MP in der aquatischen Umwelt gegeben. Darüber hinaus werden aktuelle Untersuchungsverfahren von Probenahme, Probenaufbereitung und Analytik betrachtet, kritisch diskutiert und offene Fragen benannt. Ökotestverfahren zur Ermittlung potenzieller MP-Wirkungen werden im Hinblick auf Methodik und Übertragbarkeit überprüft. In diesem Zusammenhang werden insbesondere der limnische Bereich sowie MPEinträge über den Ablauf kommunaler Kläranlagen betrachtet. Hierbei wird ein erster vorläufiger Vorschlag für Beurteilungswerte zu MP in Oberflächengewässern und in Abläufen kommunaler Kläranlagen in Deutschland abgeleitet. Schließlich wird ein Handlungsleitfaden zur Interpretation und Einordnung von Befunden von MP in der Umwelt aufgezeigt, eine mögliche Integration der MP-Thematik in vorhandene Rechtssysteme diskutiert und Vorschläge für Minderungsmaßnahmen werden unterbreitet. Veröffentlicht in Texte | 32/2016.
In der Trinkwasseraufbereitung werden eisenhaltige Flockungsmittel eingesetzt, deren Reinheitsanforderungen in Produktnormen (DIN EN 888, 889, 890, 891) festgelegt sind. Von der zuständigen europäischen Working Group des CEN wurden im Sommer 2020 europäische Entwürfe dieser Normen mit deutlichen Verschlechterungen der Reinheitsanforderungen vorgelegt. Von Herstellerseite wurde die Verschlechterung mit einer Harmonisierung der Reinheitsanforderungen der vier Normen begründet. Dies könne eine Vereinfachung in der Anwendung darstellen. Nach Einsprüchen wurde die Argumentation angepasst. Durch die Änderungen werden Produkte mit den â€Ìaltenâ€Ì Reinheitsanforderungen zukünftig nicht ausreichend verfügbar sein. Die allgemeine Verschlechterung der Reinheiten normkonformer Produkte steht nicht im Einklang mit den Vorgaben der EU-Trinkwasserrichtlinie (Artikel 12 RL(EU) 2020/2184) und dem Minimierungsgebot nach § 6 der Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001 mit letzter Änderung 22.09.2021), die Mitgliedstaaten und Wasserversorger erfüllen bzw. beachten müssen. Aufgabe der Studie war zu prüfen, ob eine Verschlechterung der Reinheitsanforderungen gerechtfertigt ist, ob sie aufgrund von Mechanismen des freien Marktes unabwendbar ist und in welcher Weise Reinheitskriterien in den Produktnormen geändert werden können oder sollten. Die Studie beinhaltet umfangreiche Informationen zu Bedarf und Verfügbarkeit eisenhaltiger Flockungsmittel, die auf Befragungen von deutschen und europäischen Wasserversorgungsunternehmen sowie Herstellern basieren. Die Marktsituation wurde analysiert, inklusive der Konsequenzen für Wasserversorgungsunternehmen und chemischtechnischer Möglichkeiten der Aufreinigung dieser Aufbereitungsstoffe sowie möglicher Produktalternativen. Quelle: Forschungsbericht
Die organische Bodensubstanz (OBS) steuert maßgeblich die Ökosystemleistungen von Böden. Die Untersuchung der Gehalte, Vorräte und Qualität von organischem Kohlenstoff (Corg) in Böden und von Bodenparametern, die zur OBS-Stabilisierung beitragen, ist daher fundamental und Aufgabe z.B. der Bodendauerbeobachtung. Spektroskopische Methoden, v.a. Verfahren im Bereich der sichtbaren Wellenlängen (Vis), des Nahen Infrarot (NIR) und des Mittleren Infrarot (MIR), bieten sich als Alternative zu chemischen Verfahren der Bodenanalyse an. Vorteile der Bodenspektroskopie sind die schnelle Durchführbarkeit und Reproduzierbarkeit von Messungen, ein geringer Aufwand in der Probenaufbereitung und die Abschätzung mehrerer Zielgrößen in einer Messung. So resultieren v.a. bei großen Probenzahlen Kostenvorteile, nicht zuletzt durch die Möglichkeit digitale Archive anzulegen. Ziel dieser Studie war es, die Eignung spektroskopischer Verfahren im Vergleich zu labor-analytischen Methoden zu testen. Parallel zu einer ausführlichen Literaturstudie wurden in einer Gelände- und Laborstudie Oberböden unterschiedlichen Stoffbestands (150 Acker- und 50 Grünlandstandorte) in vier Teilgebieten unterschiedlicher geologischer Ausgangssubstrate der Bodenbildung untersucht. Corg-Gehalte und OBS-Fraktionen unterschiedlicher Stabilität wurden mittels Spektroskopie sehr gut erfasst; z.B. lag die Detektionsschwelle auf der Feldskala mit kombinierten VisNIR-MIR- Geländemessungen bei 0,15 - 0,29% Corg. Insbesondere mit MIR-Daten oder auch kombinierten VisNIR-MIR-Daten wurden insgesamt - auch im Gelände auf der Regionalskala - die besten Ergebnisse erzielt. Die Bestimmung langfristiger Trends der Entwicklung des Corg-Gehaltes erscheint somit möglich. Die direkte Schätzung der Corg-Vorräte fiel deutlich ungenauer aus. Heterogene Stoffverteilungen wurden auf der Feldskala gut erfasst. Die dafür entwickelten Schätzmodelle konnten auch auf Basis externer Spektralbibliotheken erfolgreich kalibriert werden. Der Einsatz der Bodenspektroskopie synergistisch zu den 'klassischen' laboranalytischen Methoden kann empfohlen werden, insbesondere die Anwendung der MIR-Spektroskopie und die Auswertung der spektroskopischen Daten setzen jedoch Expertenwissen voraus. Es werden Handlungsempfehlungen für die Nutzung spektroskopischer Methoden zum zeitlich und räumlich hochaufgelösten, langfristigen Monitoring (bzw. zur Dauerbeobachtung) relevanter Bodenkenngrößen gegeben. Quelle: Forschungsbericht
Das Statuspapier fasst die Inhalte der Verbundprojekt-übergreifenden Diskussionen und Abstimmungen innerhalb des Querschnittsthemas (QST) "Analytik und Referenzmaterialien" des Forschungsschwerpunkts Plastik in der Umwelt zusammen. Die vorliegenden Verfahrensempfehlungen beruhen auf dem aktuellen Wissensstand zur Analytik von MP und richtet sich an Akteur*innen in der Wissenschaft als auch Anwender*innen in der Praxis. Die vorliegende Fassung wurde aus dem Diskussionspapier (Link Dokument Stand Oktober 2018) entwickelt. Dieser kontinuierliche Entwicklungs- oder Erarbeitungsprozess wurde durch eine Reihe von Veranstaltungen zwischen 2018 und 2020 innerhalb des Forschungsschwerpunktes organisatorisch untermauert. Motivation dieses Statuspapiers ist es, die im Forschungsschwerpunkt "Plastik in der Umwelt" verwendeten physikochemischen Untersuchungsverfahren zur Analytik von Mikroplastik zusammenzuführen. Dadurch sollen möglichst validierte Methoden und vergleichbare Ergebnisse in den verschiedenen Projekten für die jeweils spezifische Fragestellung erreicht werden - insbesondere für zukünftige Projekte. Am Ende soll ein möglichst einheitlicher Methodenpool für die relevanten Fragestellungen in Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung zur Verfügung stehen. © bmf-plastik.de
Das interdisziplinäre Forschungsprojekt MiWa widmete sich grundlegenden Fragestellungen zur Analytik und Wirkung von Mikroplastik-Partikeln im Wasserkreislauf. Es wurden Methoden der Umweltprobennahme, der Probenaufbereitung und verschiedene Detektionsverfahren zur Charakterisierung und Quantifizierung von Mikroplastik intensiv untersucht, miteinander verglichen und weiterentwickelt. Öko- und humantoxikologische Untersuchungen dienten dem Zweck, die potenziell von Mikroplastik ausgehende Gefährdung für die aquatische Umwelt und den Menschen zu analysieren und zu bewerten. Eine Harmonisierung und Standardisierung von Methoden der Probennahme, Probenaufbereitung und Mikroplastik-Detektion sind trotz der erheblichen Fortschritte derzeit nur teilweise möglich. Die ökotoxikologischen Studien zeigen zwar die Aufnahme von Mikroplastik-Partikeln durch einige Organismen, jedoch konnte bisher keine schädigende Wirkung nachgewiesen werden. Dabei wurden für eine Auswahl aquatischer Modellspezies sowohl Szenarien direkter als auch indirekter Exposition innerhalb einer Nahrungskette betrachtet. Interaktionen mit menschlichen Modellzellen wurden bislang nur bei Mikroplastik-Partikeln mit Größen weit unterhalb von 1 Ìm (also Nanoplastik) beobachtet. Eine umfassende Bewertung ist bislang nicht möglich. Quelle: https://depositonce.tu-berlin.de
Die Umweltprobenbank des Bundes (UPB) mit ihren Bereichen Bank für Umweltproben und Bank für Humanproben ist eine Daueraufgabe des Bundes unter der Gesamtverantwortung des Bundesumweltministeriums sowie der administrativen und fachlichen Koordinierung des Umweltbundesamtes. Es werden für die Bank für Umweltproben regelmäßig Tier- und Pflanzenproben aus repräsentativen Ökosystemen (marin, limnisch und terrestrisch) Deutschlands und darüber hinaus für die Bank für Humanproben im Rahmen einer Echtzeitanalyse Blut-, Urin-, Speichel- und Haarproben studentischer Kollektive gewonnen. Vor ihrer Einlagerung werden die Proben auf eine Vielzahl an umweltrelevanten Stoffen und Verbindungen (z.B. Schwermetalle, CKW und PAH) analysiert. Der eigentliche Wert der Umweltprobenbank besteht jedoch in der Archivierung der Proben. Sie werden chemisch veränderungsfrei (über Flüssigstickstoff) gelagert und somit können auch rückblickend Stoffe untersucht werden, die zum Zeitpunkt ihrer Einwirkung noch nicht bekannt oder analysierbar waren oder für nicht bedeutsam gehalten wurden. Alle im Betrieb der Umweltprobenbank anfallenden Daten und Informationen werden mit einem Datenbankmanagementsystem verwaltet und aufbereitet. Hierbei handelt es sich insbesondere um die biometrischen und analytischen Daten, das Schlüsselsystem der UPB, die Probenahmepläne, die Standardarbeitsanweisungen (SOP) zu Probenahme, Transport, Aufbereitung, Lagerung und Analytik und die Lagerbestandsdaten. Mit einem Geo-Informationssystem werden die Karten der Probenahmegebiete erstellt, mit denen perspektivisch eine Verknüpfung der analytischen Ergebnisse mit den biometrischen Daten sowie weiteren geoökologischen Daten (z.B. Daten der Flächennutzung, der Bodenökologie, der Klimatologie) erfolgen soll. Ausführliche Informationen und eine umfassende Datenrecherche sind unter www.umweltprobenbank.de abrufbar.
Tire wear (TW) constitutes a significant source of microplastic in terrestrial ecosystems. It is known that particles emitted by roads can have an effect up to 100 m into adjacent areas. Here, we apply for the first-time thermal extraction desorption gas chromatography-mass spectrometry (TED-GC/MS) to determine TW in soil samples by detection of thermal decomposition products of styrene-butadiene rubber (SBR), without additional enrichment. Additionally, zinc contents were determined as an elemental marker for TW. Mixed soil samples were taken along three transects along a German motorway in 0.3, 2.0, and 5.0 m distance from the road. Sampling depths were 0-2, 2-5, 5-10, and 10-20 cm. Four fine fractions, 1 000-500, 500-100, 100-50, and <50 mikrom, were analyzed. TW contents based on SBR ranged from 155 to 15 898 mg kg-1. TW contents based on zinc were between 413 and 44 812 mg kg-1. Comparison of individual values of SBR and zinc reveals SBR as a more specific marker. Results confirm that most TW ends up in the topsoil within a 2 m distance. The sampling strategy resulted in representative data for a larger area. Standard deviations of quadruple TED-GC/MS determination of SBR were <10% for all grain size fractions. TED-GC/MS is a suitable analytical tool for determining TW in soil samples without the use of toxic chemicals, enrichment, or special sample preparation. © 2022 The Authors
Analysis of microplastic particles in environmental samples needs sophisticated techniques and is time intensive due to sample preparation and detection. Alternatives to the most common (micro-) spectroscopic techniques, Fourier transform infrared and Raman spectroscopy, are thermoanalytical methods, in which specific decomposition products can be analyzed as marker compounds for different kinds of plastic types and mass contents. Thermal extraction desorption gas chromatography-mass spectrometry allows the fast identification and quantification of MP in environmental samples without sample preparation. Whereas to date only the analysis of thermoplastic polymers has been realized, this is the first time that even the analysis of tire wear (TW) content in environmental samples has been possible. Various marker compounds for TW were identified. They include characteristic decomposition products of elastomers, antioxidants, and vulcanization agents. Advantages and drawbacks of these marker substances were evaluated. Environmental samples from street runoff were exemplarily investigated, and the results are presented. © 2018 American Chemical Society.
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