Flüssigkeitschromatographie/hochauflösende Massenspektrometrie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Flüssigchromatographie-hochauflösende Massenspektrometrie-Gerät (LC-HRMS) mit Elektrospray-Ionisation wurde schwerpunktmäßig in Forschungsarbeiten zum Vorkommen, Transport, der Transformation und dem Verbleib polarer organischer Schadstoffe in Oberflächengewässern, dem Untergrund (Boden und Grundwasser) sowie in weiteren Bestandteilen des Wasserkreislaufes einschließlich technischer Prozesse wie der Trink-Schwimmbecken und Abwasseraufbereitung eingesetzt. Dabei wurden die Möglichkeiten der akkuraten Massenbestimmung des HRMS-Systems zur Identifizierung bisher unbekannter oder unbeachteter Verbindungen und für verschiedene Screening-Ansätze zur Charakterisierung des Auftretens und Verhaltens komplexer Stoffmischungen in Umwelt- und Aufbereitungsprozessen verwendet. Die Schwerpunkte lagen auf Desinfektionsnebenprodukten, Schadstoffen in kontaminierten Standorten, der Identifizierung von Transformationsprodukten in Umweltprozessen und in der Aufbereitungsprozessen sowie der Entwicklung von Screening-Ansätzen (Non-Target-Screening). Im Bereich der Desinfektionsnebenprodukte (DNP) konnte die Bildung und Minimierung von zum Großteil unbekannten chlorierten und bromierten DNPs in Abhängigkeit der Aufbereitungstechnologie beobachtet werden. Für Grundwasserproben von kontaminierten Standorten wurde die Bildung spezifischer Metaboliten von aromatischen und heterozyklischen Kontaminanten des anaeroben Abbaus durch Anwendung des Kendrick-Massendefekts zur Auswertung der HRMS-Daten gezeigt. Zur Identifizierung von Transformationsprodukten (TPs) konnte das LC-HRMS-System in Kombination mit elektrochemischen Prozessen für verschiedene Pharmazeutika und Pestizide genutzt werden. Dabei wurden in Batchansätzen mit Hilfe der Elektrochemie (EC) TPs erzeugt und massenspektrometrisch charakterisiert, um dann einzelne Vertreter der TPs in Mikrokosmen und Umweltproben (Kläranlagenabläufen, Flusswasser) nachzuweisen. Mit diesem Ansatz wurden weitere TPs in Umweltprozessen (photolytischer Abbau) und nach Behandlung mit reaktiven Membranen aus Kohlenstoff-Nanoröhren und Eisen(0)-Partikeln identifiziert und detektiert. Für die Anwendung des LC-HRMS-Systems zur Non-Target-Analytik wurden automatische Auswerteroutinen entwickelt und für das Substanz-Screening in der Abwasseraufbereitung und in Oberflächengewässern eingesetzt. Über Massenbilanzen unter hydraulisch gut charakterisierten Bedingungen konnten wesentliche Erkenntnisse zu Umsetzungsprozessen komplexer Stoffmuster unter Umweltbedingungen erhalten werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Mass Spectrometric Screening and Identification of Acidic Metabolites in Fulvic Acid Fractions of Contaminated Groundwater. Anal. Bioanal. Chem. (2014) 406; 3415-3429
C. Jobelius, F.H. Frimmel and C. Zwiener
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Non-target screening with high-resolution mass spectrometry: critical review using a collaborative trial on water analysis. Anal Bioanal Chem (2015) 407(21): 6237-6255
Schymanski, E., Singer, H., Slobodnik, J., Ipolyi, I., Oswald, P., Krauss, M., Schulze, T., Haglund, P., Letzel, T., Grosse, S. et al.
