Labore und Analytik
Unsere analytischen und experimentellen Kompetenzen

Analytik von Mikroplastik

Mikroplastik als polymere Partikel in einem Größenbereich von 5000-1 µm wird aus zahlreichen Quellen in die Umwelt emittiert. Insbesondere unsere Böden sind Teil des globalen Kunststoffkreislaufs geworden und stellen eine zeitliche Senke für Mikroplastik dar. Einmal im Boden, kann Mikroplastik negative Auswirkungen auf die Bodeneigenschaften, die Bodenökologie und die Pflanzenleistung haben. Wir arbeiten an der Extraktion von Mikroplastik sowie Reifenabriebpartikeln aus Bodenproben, einschließlich komplexer organischer Bodenhorizonte, und analysieren Mikroplastik mittels chemischer µFTIR-Bildgebung.

Chemical Imaging einer Mikroplastikprobe
Chemical Imaging einer Mikroplastikprobe

Analytik von Nanoplastik

Der Begriff Nanoplastik bezeichnet Plastikpartikel mit einer Größe von <1µm. Nanoplastik kann entweder direkt emittiert werden (z.B. aus Kosmetika) oder aus größeren Kunststoffen durch Zersetzung entstehen. Da Nanoplastik negative Auswirkungen auf eine Vielzahl von Bodenorganismen hat, kann das Vorkommen die Bodenökologie und -fruchtbarkeit beeinträchtigen. Wir arbeiten an der Extraktion von Nanoplastik aus Bodenproben und an Methoden zur Analyse von Nanoplastik in Umweltproben.

STXM Aufnahme eines Nanoplastikpartikels
STXM Aufnahme eines Nanoplastikpartikels

Analytik von Spurenmetallen

In unserer metallfreien Reinstraumkombistation mit thermischen Aufschlusseinheiten führen wir Säureaufschlüsse von Boden -und Pflanzenmaterial durch. Anschließend reinigen wir die Proben auf, indem wir Spurenelemente (z.B. Cu, Zn) mittels Säulenchromatographie für stabile Isotopenmessungen konzentrieren. Als innovativen Ansatz führen wir Experimente mit stabiler Isotopenanreicherung durch, um die Umsetzung von Spurenmetallen im System Boden-Pflanze besser nachvollziehen zu können. Um die Speziierung von Spurenmetallen in Böden zu verstehen, machen wir sequentielle Extraktionen unter Beibehaltung des Redoxzustandes des Bodens.

Labor- und Feldexperimente

Um komplexe biogeochemische Prozesse im Boden sowie ihre Wechselwirkungen mit Schadstoffen wie Mikroplastik oder Spurenmetallen zu verstehen, nutzen wir Labor- und Feldexperimente. Unter kontrollierten Labor- oder Umweltbedingungen, lassen sich beispielsweise Einflüsse von Schadstoffen auf die Nährstoffverfügbarkeit in Böden oder die Aufnahme von Schadstoffen in Pflanzen nachvollziehen. Derzeit laufen unter anderem Langzeit-Laborexperimente zur Zersetzung und Degradierung von Mikroplastik in Böden und Freilandversuche zum Einfluss verschiedener bioabbaubaren Mulchfolien auf die Nährstoffverfügbarkeit in Böden oder die Aufnahme von Kupfer in Nutzpflanzen durch die Anwendung von Kupferhaltigen Fungiziden.

Topfexperiment
Topfexperiment

In der Umwelt können Mikroplastik und Reifenabriebpartikel eine Reihe von chemischen Zusatzstoffen (z. B. Weichmacher, Flammschutzmittel) freisetzen. Diese gefährlichen organischen Verbindungen haben daher nachteilige Auswirkungen auf terrestrische und aquatische Ökosysteme. Mit unserer Py-GC/MS können wir nicht nur die Art und Menge des Mikroplastiks untersuchen, sondern auch gefährliche organische Verbindungen, die mit dem Mikroplastik verbunden sind. Darüber hinaus nutzen wir die verbindungsspezifische Stabilisotopenanalyse (CSIA) zur Untersuchung der Herkunft oder des Abbaumechanismus der Verbindung. Die stabile Isotopenzusammensetzung einer Verbindung wird als spezifischer Fingerabdruck verwendet. So kann beispielsweise die Wasserstoffisotopenzusammensetzung von landwirtschaftlichen Produkten wie Olivenöl oder Wein verwendet werden, um die geografische Herkunft der Produkte zu bestimmen. Unser GC-C-IRMS ist in der Lage, stabile Wasserstoff- (δ2H), Kohlenstoff- (δ13C) und Sauerstoff- (δ18O) Isotopenanalysen durchzuführen. Wir können auch die Isotopenzusammensetzung von Chlor (δ37Cl) und Brom (δ81Br) von halogenierten Schadstoffen in der Umwelt analysieren, um deren Verbleib und Transport zu untersuchen.

Py-GC/MS Systemaufbau
Py-GC/MS Systemaufbau