Forschung im Bereich Umweltanalytik

 

Das Umweltanalytische Laboratorium untersucht mit innovativen instrumentellen analytischen Methoden organische Spurenstoffe/ Mikroschadstoffe, Elemente, Nährstoffe und summarische Para­meter in den Matrices Wasser, Abwasser, Schlamm, Abfall, Altlasten, Böden und Gasen unter anderem im Spuren und Ultraspuren­bereich. Weiterhin werden mikrobiologische sowie ökotoxikolo­gische Tests in Wasser, Abwasser, Schlamm, Abfall, Altlasten und Böden durchgeführt. Zentrale Forschungsfelder sind die Detektion und Elimination von Spurenstoffen, sowie Ressourcen­management, Siedlungsentwässerung, biologische Abwasser­reinigung und Umweltverträglichkeitsprüfungen von Baustoffen.

  Urheberrecht: © ISA

Zudem bestehen im For­schungszentrum Soers „µ³ – Emerging Pollutants Research Center Aachen“ einzigartige Forschungs­möglichkeiten und anwendungsbezogene Lösungs­ansätze zur Detektion, Wirkungsanalyse und Elimination von Spurenstoffen, Mikroplastik und Risiken durch mikrobiologische Belastungen in Trinkwässern, Abwässern und Oberflächengewässern geschaffen.

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Im Rahmen von Analysen für das Ressourcenmanagement (Schlamm-/Aschen) oder für Umweltverträglichkeitsuntersuchungen von Baustoffen und Recyclingmaterialien in Ko­operation mit dem ibac (RWTH Aachen University) wird im umweltanalytischen Labo­ratorium die nachweisstarke Massenspektrometrie (ICP-MS) und die robuste Emissions-spektrometrie mit induktiv gekoppelter Plasmaanregung (ICP-OES) zur Bestimmung von ca. 62 Elementen verwendet.

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Für die Untersuchung von unpolaren organischen Schadstoffen, wie beispielsweise PCB, PAK, Flammschutzmittel, Moschusduftstoffe, Alkylierte Zinnverbindungen und weitere Industriechemikalien (z.B. Weichmacher) kommen analytische Großgeräte wie die Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC/MS) auch gekoppelt mit hochaufgelöster Massenspektrometrie und Tandem-Massenspektrometrie (HR)GC/(HR)MSⁿ zum Einsatz.

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Für die Analytik von anorganischen Substanzen wie Salzen steht eine nachweisstarke Ionenchromatographie zur Verfügung. Mit Hilfe der Ionenchromatographie wird beispiels­weise das toxische Anion Bromat, welches bei der Ozonung entstehen kann, identifiziert und quantifiziert.

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Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt des Labors ist die Quantifizierung und Identifi­zierung von organischen Spurenstoffen wie beispielsweise Pharmaka, Röntgenkontrast­mittel, Tenside, und Personal Care Produkte (PCP) sowie ihrer Transformationsprodukte im Spuren- bis Ultraspurenstoffbereich mit der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit hochaufgelöster Massenspektrometrie (HPLC-MSⁿ, LTQ Orbitrap).

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Seit vielen Jahren haben sich die Analytiker im ISA auf den Nachweis und die Identifi­kation von Transformationsprodukten von Spurenstoffen, zum Beispiel nach weitergehender Abwasserbehandlung durch oxidative Verfahren (sogenannte Advanced Oxidation Processes (AOP)), mit der hochauflösenden Massenspektrometrie spezialisiert (Target-/ Non-Target-Screening). Dazu werden nter anderem internetbasierte Softwarelösungen zum Identitäts-Datenbankabgleich und zur Toxizitätsbewertung eingesetzt, um neben der Identifikation auch das Gefährdungspotential der gefundenen Stoffe beurteilen zu können.

Das ökotoxikologische Potential von Abwässern und deren Inhaltsstoffen wird in den eigenen Biologie-Laboratorien untersucht. Neben der klassischen Schlamm-Charakterisierung und der Identifizierung von Organismengruppen mittels Gensonden, kommen verschiedene ökotoxikologische Testverfahren zum Einsatz. Hierzu gehören der Algen-Wachstumshemmtest, der Daphnien-Immobilisationstest, der akute Leuchtbakterientest, der chronische Leuchtbakterien-Zellvermehrungshemmtest, sowie der Wachstumshemmtest mit der Wasserlinse Lemna minor. Diese ausgewählten Tests umfassen die Trophiestufen der Primärproduzenten, Primärkonsumenten und der Destruenten.

Neben der analytischen Begleitung der am ISA bearbeiteten F&E-Vorhaben wird im Umweltanalytische Laboratorium auch Analytik im Auftrag Dritter durchgeführt. Des Weiteren steht die Infrastruktur auch anderen Lehrstühlen der RWTH Aachen University als Gerätezentrum zur Verfügung (siehe Nutzungsordnung) . Eine Aufstellung aller angewendeten Analysenmethoden kann der Verfahrensliste entnommen werden.

Die analytischen Arbeiten und die Qualitätssicherung (AQS) werden in Anlehnung an die Vorgaben der „Allgemeinen Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien (DIN EN ISO/IEC 17025)" validiert, durchgeführt und kontrolliert. Hierbei werden die jeweiligen parameterspezifischen DIN-, EN- und ISO-Normen angewendet. Diese sind dem Leistungsverzeichnis des Umweltanalytischem Laboratoriums des ISA zu entnehmen. Darüber hinaus werden die Analysenmethoden durch die Teilnahme an landes- und bundesweiten Ringversuchen von externen, unabhängigen Institutionen auf ihre ordnungsgemäße Durchführung und Stimmigkeit der Ergebnisse hin geprüft. Neben den routinemäßig durchzuführenden nationalen Ringversuchen als zugelassene Untersuchungsstelle, beteiligt sich das Umweltanalytische Laboratorium freiwillig an internationalen Ringversuchen.