Der Finowkanal ist mittlerweile ein Erholungs- und Tourismusgebiet. Das Foto zeigt eine der zwölf denkmalgeschützten Schleusen.
Quelle: BAM, Fachbereich Anorganische Spurenanalytik
Die Eigenschaften (z.B. Toxizität, Mobilität) von Elementen hängen davon ab, in welcher Spezies (hier: Oxidationsstufe und Bindungszustand), sie vorliegen. Darum ist es wichtig, die Verteilung der Elementspezies insbesondere in Umweltsystemen zu untersuchen. Die Analyse der Speziierung eines Elements ist jedoch keine einfache Aufgabe, denn sie ist abhängig von den Umgebungsbedingungen und kann sich v.a. während der Vorbereitung der Proben für die Analyse verändern und dadurch zu falschen Ergebnissen führen. Eine elegante Strategie dieses Problem zu verhindern ist die Isotopenverdünnungsanalyse (IVA). Hierbei wird der Probe vor der Präparation eine bekannte Menge der Elementspezies zugesetzt, die eine definierte - aber von der natürlichen abweichende - Isotopenverteilung des Elements aufweist. Da die natürliche Isotopenverteilung ebenfalls bekannt ist, kann über die Messung des Isotopenverhältnisses der Mischprobe die ursprüngliche Menge der Spezies berechnet werden. Dies hat den Vorteil, dass sich jegliche Veränderungen der Speziierung während der Probenvorbereitung berücksichtigen lassen und zusätzlich die Ergebnisse sehr genau sind, da sich Isotopenverhältnisse mittels Massenspektrometrie (MS) sehr präzise messen lassen.
In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit sich die ICP-ToF-MS (Flugzeit-Massenspektrometrie mit induktiv-gekoppeltem Plasma) als Detektor einer gaschromatographischen Trennung eignet, um eine höhere Genauigkeit bei der IVA zu erreichen. Da hier alle Isotope gleichzeitig gemessen werden, besteht zumindest theoretisch ein Vorteil für die hochpräzise Messung von Isotopenverhältnissen gegenüber klassischen ICP-MS Technologien.
Als Fallbeispiel wurde die Analyse der Speziierung von Quecksilber in Sedimenten aus dem Finowkanal gewählt. Quecksilber ist ein Schwermetall, das insbesondere in Form von Methylquecksilber sehr toxisch für Lebewesen ist und sich in der Nahrungskette anreichert. Der Finowkanal ist als schadstoff-belastetes Gewässer bekannt, da sich im 20. Jahrhundert einige Industriebetriebe an seinen Ufern ansiedelten und ihn zur Entsorgung von Abwässern nutzten. Auch Quecksilber wurde in hohen Konzentrationen im Sediment nachgewiesen, eine Analyse der Speziierung wurde bisher jedoch nicht durchgeführt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde mit Hilfe der IVA eine Belastung des (getrockneten) Sediments mit Methylquecksilber im µg/kg Bereich festgestellt. Verglichen mit dem unbelasteten Teil des Finowkanals ist dies eine stark erhöhte Konzentration.
Species-specific isotope dilution analysis of monomethylmercury in sediment using GC/ICP-ToF-MS and comparison with ICP-Q-MS and ICP-SF-MS
Sebastian Faßbender, Marcus von der Au, Maren Koenig, J. Pelzer, Christian Piechotta, Jochen Vogl, Björn Meermann
veröffentlicht in Analytical and Bioanalytical Chemistry, Band 413, Heft 21, Seiten 5279 - 5289, 2021
BAM, Fachbereich Anorganische Spurenanalytik und Fachbereich Umweltanalytik