27.08.2019

Dr. Björn Meermann vor dem wichtigsten Hilfsmittel eines Spurenanalytikers: Ein Plasma-Massenspektrometer, mit dem sich milliardstel Gramm einer Substanz nachweisen lassen

Dr. Björn Meermann vor dem wichtigsten Hilfsmittel eines Spurenanalytikers: Ein Plasma-Massenspektrometer, mit dem sich milliardstel Gramm einer Substanz nachweisen lassen

Quelle: BAM

Dr. Björn Meermann leitet seit Juni 2019 den Fachbereich „Anorganische Spurenanalytik“ an der BAM. Zuvor hat er als Chemiker an der „Bundesanstalt für Gewässerkunde“ in Koblenz gearbeitet und auch an der dortigen Universität gelehrt. Ein Gespräch über Genauigkeit und die Grenzbereiche der Forschung.

Herr Meermann, was macht eigentlich ein Spurenanalytiker?

Jeder hat bestimmt schon einmal eine Mineralwasserflasche in der Hand gehalten: Auf dem Etikett ist jeweils angegeben, wie viel Milligramm pro Liter das Produkt an Magnesium, Kalium oder Calcium enthält. So etwas können wir mit unseren Techniken nachweisen – allerdings untersuchen wir an der BAM gewöhnlich kein Sprudelwasser und wir arbeiten nicht im Milligramm-Bereich, sondern bei uns geht um Mikro- oder Nanogramm. Also um den millionstel oder milliardstel Teil eines Gramms. Das ist so, als würde man nach einem Zuckerwürfel fahnden, der in einem großen See aufgelöst ist.

Warum ist es wichtig, bestimmte Substanzen in so verschwindend geringen Mengen aufzuspüren?

Nehmen wir das Beispiel Chrom-6, oxidiertes Chrom, das etwa beim Färben und Gerben von Leder auftreten kann und als krebserregend gilt. Ein Molekül der Verbindung kann unter Umständen ausreichen, um so genannte kanzerogene Effekte auszulösen – für krebserregende Stoffe gibt es keine untere Wirkschwelle. Daher ist es wichtig, bei bestimmten Elementen und ihren Spezies wie etwa auch bei Quecksilber, Cadmium oder Blei genauer hinzuschauen und in diese extremen Messbereiche vorzudringen.

Ist das der Reiz Ihrer Arbeit, in einen Grenzbereich vorzudringen? Ist Spurenanalytik eine Art von Extremsport?

Wenn Sie so wollen: Ja. Mich reizen zudem herausfordernde analytische Fragestellungen. Zu überlegen: Wie kann ich zusammen mit meinem Team eine Technik entwickeln, wie Geräte miteinander koppeln, um Licht ins Dunkel zu bringen? Die Herausforderung wird dabei umso größer, je dichter man an die Grenzen der Leistungsfähigkeit der Maschinen vorstößt. Zugleich reizt es mich, ungeklärte wissenschaftliche Fragen zu beantworten und mit den Kolleginnen und Kollegen aus anderen Fachdisziplinen zu kooperieren.

Muss man für diesen Beruf eine bestimme Disposition mitbringen? Exakt sein, um nicht zu sagen: pingelig?

Mir sind Präzision, Sorgfalt und Sauberkeit bei der Arbeit schon sehr wichtig und unabdingbare Grundvoraussetzungen – privat habe ich jedoch keine Spurenanalytikwaage in meiner Küche stehen. Aber ich mag es gern genau: Wenn wir z.B. eine Verabredung um 9.15 Uhr hätten, dann können Sie davon ausgehen, dass ich auch um 9.15 Uhr da bin – ansonsten rufe ich Sie an. Das heißt aber nicht, dass ich in allen Lebensbereichen ein Pedant bin.

Sie sind zur BAM von einer anderen Bundesanstalt gekommen, der „Bundesanstalt für Gewässerkunde“ in Koblenz, haben daneben auch an der Universität gelehrt. Würden Sie sagen, dass Ressortforschungseinrichtungen eine bestimmte Wissenschaftskultur auszeichnet?

Zunächst: Die Möglichkeiten an einem vom Bund finanzierten Forschungsinstitut sind fantastisch – das werden Sie so woanders schwer finden. Wir an der BAM haben immer das Neueste vom Neuen im Labor, weil wir hoheitliche Aufgaben erfüllen, bei denen es eben um äußerste Präzision geht. Wir sind zugleich in der Politikberatung tätig, aber immer noch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die gern die ersten sein möchten bei einem Thema. So sind wir gestrickt. Wenn man als Forscher also eine brisante Fragestellung bearbeitet, muss man sich beeilen beim Veröffentlichen, denn sonst kann es sein, dass eine andere Gruppe, die in einem ähnlichen Bereich arbeitet, Ihnen zuvorkommt. Wir müssen also schnell sein und in manchen Bereichen die ersten, um eine gewisse Sichtbarkeit in der Wissenschaft zu erzielen. Das sind wir unserem Geldgeber – dem Bund – auch schuldig.

Wo möchten Sie in Ihrem Fachbereich in Zukunft Schwerpunkte setzen?

Ich nenne einmal zwei Beispiele, das erste stammt aus der Schnittstelle zwischen Material- und Umweltanalytik: Wir entwickeln gerade neue Methoden, um den Gehalt bestimmter Elemente in einzelnen Organismen und sogar Zellen analysieren zu können. Dabei verwenden wir Kieselalgen, die wir mit den kritischen Substanzen „füttern“ und anschließend untersuchen. Wir wollen zukünftig über den „Elementfingerabdruck“ einer Alge Aussagen zur Toxizität von Stoffen ableiten und so zugleich ein neues und sichereres Bewertungssystem für sie etablieren.

Das zweite Beispiel betrifft den Bereich der Nanopartikel, die nur wenige Tausendstel Millimeter groß sind und etwa in Lebensmitteln, Textilien und Kosmetika vorkommen und somit in die Umwelt gelangen können. Wir wollen diese Partikel charakterisieren und quantifizieren und eine Datenbasis für ihre spätere Bewertung schaffen. Nanopartikel werden inzwischen auch als drug carrier, als Medikamententransporter, im menschlichen Körper diskutiert. Wir wollen nachweisstarke Methoden entwickeln, um die Stabilität und Zusammensetzung dieser Partikel, aber auch ihre Verteilung in einzelnen Zellen untersuchen zu können und zugleich dabei helfen, Nanomaterialien mit neuen Eigenschaften zu entwickeln und ihren Einsatz sicher zu machen.