Institut für Siedlungswasserwirtschaft
der RWTH Aachen

Forschung im Bereich Umweltanalytik

Forschungsschwerpunkte

Das Umweltanalytische Laboratorium ist ein integraler Bestandteil des Instituts für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen (ISA). Seine Mitarbeiter(innen) beschäftigen sich mit der Aufbereitung und Untersuchung der täglich anfallenden Proben aus der Wasser-, Abwasser-, Schlamm-, Abfall- und Altlastenbehandlung sowie von Boden-, Sediment- und Luftuntersuchungen aus F&E-Projekten der wissenschaftlichen Mitarbeiter des ISA. Das Umweltanalytische Laboratorium des ISA ist hierzu aufgrund seiner auf dem neuesten Stand befindlich gerätetechnischen Ausstattung wohl gerüstet.

Unter der Leitung von Herrn Dr. V. Linnenmann werden seit Jahren sowohl konventionelle Analytik auf anorganische und organische Parameter als auch die Bestimmung von Spuren- und Ultraspuren biogener und anthropogener organischer Schadstoffe in sämtlichen Umweltmatrices durchgeführt.

Neben der Bestimmung von unpolaren und polaren organischen Schad- und Nährstoffen in Wässern, Abwässern und Schlämmen mittels konventioneller Analytik umfasst das Untersuchungsspektrum des ISA Labors zum einen mit der Elementanalytik einen Großteil der Elemente des Periodensystems.

periodensystem
ICP
ICP-OES-Gerät

Diese Elemente lassen sich u.a. mittels ICP-OES (Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppelter Plasmaanregung) bestimmen.

HR-GC MS
Hochauflösende GC/MS-MS-Einheit
HR-HPLC MS
HR-HPLC/MSn-Geräteeinheit

Zum anderen werden die organischen unpolaren und polaren Spuren- und Ultraspurenstoffe mittels hochauflösender Massenspektrometrie nach nach hochaufgelöster gaschromatographischer Trennung (HR-GC/MS-MS) bzw. nach hochauflösender flüssigkeitschromatographischer (HR-HPLC/MSn) Trennung nachgewiesen, charakterisiert und ggf. identifiziert.

Zu den untersuchten organischen unpolaren und polaren Spuren- und Ultraspurenstoffe zählen z.B. die Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK), die Polychlorierten Biphenyle (PCB), die Polyhalogenierten (polychlorierte und polybromierte) Dibenzo-p-dioxine und Dibenzofurane (PXDD/PXDF), Flammschutzmittel vom Typ der Polybromierten Diphenylether (PBDE) und halogenierten Phosphorsäureester, Moschusduftstoffe bzw. Pharmaka unterschiedlicher Indikationsbereiche (Analgetika, Antibiotika, Antidepressiva, Antiepileptika, Antiphlogistika, b-Blocker, Blutdrucksenker, Lipidsenker und Sedativa) sowie Diagnostika (Röntgenkontrastmittel), konventionelle und perfluorierte Tenside (PFT), PCPs (personal care products), endokrin wirksame Stoffe mit estrogenem Potential (EDCs), alkylierte Zinnverbindungen und polare Pestizide ebenso wie alle Arten unpolarer und polarer Industriechemikalien.

ODP
GC/MS-MS-Einheit mit der Möglichkeit der olfaktomertrischen Einzelstoffbestimmung über MS-Detektor bzw. über „Olfaktometric Detection Port" (ODP)

Die Bestimmungen flüchtiger Schad- und Geruchsstoffe (Osmogene) werden nach Adsorption und Thermodesorption parallel substanzspezifisch sowohl mittels Massenspektrometrie als auch olfaktometrisch am „Olfaktometric Detection Port" nach gaschromatographischer Trennung durchgeführt.

Zu dem mikrobiologischen Untersuchungsspektrum des Umweltanalytischen Laboratoriums gehört die Differenzierung von Belebtschlämmen mittels mikroskopischer Methoden und computergestützter fluoreszenzspektroskopischer Auswertung. Nachweis von funktionellen Mikroorganismengemeinschaften mittels Gensonden, z.B. auf Nitrifikanten, Fadenbildner u.a.m.

Mikrobiologie Mikrobiologie
Mikroskopische Aufnahmen zum Zweck der Charakterisierung der Mikrobiologie in Wässern, Abwässern und Schlämmen

Abbaubarkeitsuntersuchungen von Abwasserinhaltsstoffen und Einzelsubstanzen sowie Ökotoxizitätstests wie z.B. der Microtox- oder der Daphnientest als wirkungsbezogene Analysenverfahren kommen bei wässrigen Matrices zum Einsatz und runden das Untersuchungsspektrum ab.

Neben der analytischen Begleitung der am ISA bearbeiteten F&E-Vorhaben wird im Umweltanalytische Laboratorium auch Analytik im Auftrag Dritter durchgeführt. Das Labor besitzt die Zulassungen als Untersuchungsstelle nach Klärschlammverordnung (AbfKlärV) und nach § 25 Landesabfallgesetz.

Zulassungsbescheid Zulassungsbescheid
Aktuellste Zulassungsbescheide der NRW-Genehmigungsbehörden

Die analytischen Arbeiten und die Qualitätssicherung (AQS) werden entsprechend den Vorgaben der „Allgemeinen Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien (DIN EN ISO/IEC 17025)" validiert, durchgeführt und kontrolliert. Hierbei kommen die jeweiligen parameterspezifischen DIN-, EN- und ISO-Normen zur Anwendung. Diese sind dem Leistungsverzeichnis des ISA Labors zu entnehmen. Durch die Teilnahme an landes- und bundesweiten Ringversuchen werden die Analysenmethoden darüber hinaus von externen, unabhängigen Institutionen auf ihre ordnungsgemäße Durchführung und Stimmigkeit der Ergebnisse hin überprüft.

Neben den routinemäßig durchzuführenden nationalen Ringversuchen als zugelassene Untersuchungsstelle beteiligte sich das Umweltanalytische Laboratorium freiwillig an internationalen Ringversuchen.

Einladung
Einladung zur Teilnahme am Ringversuch
Einladung
Abschlussbericht des weltweit ersten, im Jahre 2005 durchgeführten PFOS/PFOA Ringversuchs

Basierend auf der langjährigen Erfahrung1.-8.) mit Untersuchungen zum Verhalten perfluorierter Tenside (PFT) bei der Abwasserbehandlung wurde deren quantitativer Nachweis in Wasser, Abwasser und Klärschlamm Gegenstand von Untersuchungen. Bereits an dem „1st Worldwide Interlaboratory Study on Perfluorinated Compounds in Human and Environmental Matrices", der im Jahr 2005 abgeschlossen wurde, hatte das Labor teilgenommen. Bei dem zur Überprüfung des ISO-Entwurfs TC147/SC2/WG56 von japanischen Kollegen initiierten internationalen Ringversuch "Water quality - Determination of perfluorooctanesulfonate (PFOS) and perfluorooctanate (PFOA) - Method for unfiltered water samples using solid phase extraction and liquid chromatography with mass spectrometry" beteiligte sich das Umweltanalytische Laboratorium als eines von ca. 40 weltweit ausgewählten Laboratorien.

1. H.Fr. Schröder
Fluorhaltige Tenside - Eine weitere Herausforderung an die Umwelt? Teil 1 : Anionische und kationische Tenside; Vom Wasser, 77, 277-290 (1991).

2. H.Fr. Schröder
Fluorhaltige Tenside - Eine weitere Herausforderung an die Umwelt? Teil 2: Nicht­ionische Tenside; Vom Wasser, 78, 211-227 (1992).

3. H.Fr. Schröder und F. Ventura
Applications of liquid chromatography-mass spectrometry in environmental chemistry; Characterization and determination of surfactants and their metabolites in water samples by modern mass spectrometric techniques, in: Techniques and Instrumentation in Analytical Chemistry - Vol. 21; Sample Handling and Trace Analysis of Pollutants - Techniques, Applications and Quality Assurance. D. Barceló, (Ed.), pp. 828-933. Elsevier, Amsterdam, 2000.

4. H.Fr. Schröder
Determination of Fluorinated Surfactants and their Metabolites in Sewage Sludge Samples by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry and -Tandem Mass Spectrometry after Pressurised Solvent Extraction and Separation on Fluorine Modified RP-Phases. J. Chromatogr. A, 1020 (2003) 131-151.

5. H.Fr. Schröder
Atmospheric pressure ionisation mass spectrometry - VIII. Anionic Surfactants: LC-MS of other an ionic surfactants. In: Analysis and Fate of Surfactants in the Aquatic Environment. T.P. Knepper, D. Barceló, P. de Voogt, (Eds), Wilson & Wilson, Comprehensive Analytical Chemistry Vol. XL, pp. 305-351, Elsevier, Amsterdam, 2003.

6. R.W.J. Meesters und H. Fr. Schröder
Perfluorooctane sulfonate - a quite mobile anionic anthropogenic surfactant, ubiquitously found in the environment. Wat. Sci. Tech. 50 (5), 235-242 (2004).

7. J.W. Martin, K. Kannan, U. Berger, P. de Voogt, J. Field, J. Franklin, J.P. Giesy, T. Harner, D.C. Muir, B. Scott, M. Kaiser, U. Jarnberg, K.C. Jones, S.A. Mabury, H. Fr. Schroeder, M. Simcik, C. Sottani, B. van Bavel, A. Kärrman, G. Lindstrom und S. van Leeuwen.
Analytical Challenges Hamper Perfluoroalkyl Research. Environ Sci Technol. 1;38 (13):248A-255A (2004).

8. H.Fr. Schröder und R.J.W. Meesters
Stability of fluorinated surfactants in advanced oxidation processes - a follow up of degradation products using flow injection-mass spectrometry, liquid chromatography-mass spectrometry and liquid chromatography-multiple stage mass spectrometry. J. Chromatogr. A, 1082, 110-119 (2005).