Ein vollautomatisiertes Fließsystem zur Ultraspurenanalyse von Quecksilberspezies
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Ergebnisse des Projekts lassen sich in zwei Teilbereiche einteilen. Zum einen wurde ein reagenzienfreies Verfahren zur Gesamtquecksilberbestimmung in natürlichen Gewässerproben entwickelt und vollständig validiert. Das vollautomatisierte Verfahren beruht auf der Anwendung von katalytisch aktiven Nanogoldkollektoren zur Abscheidung und Anreicherung aller gelösten Hg-Spezies einer wässrigen Probe. Die reproduzierbare Synthese geeigneter langlebiger Nanogoldkollektoren und die Optimierung der Verfahrensparameter zur Anreicherung und anschließenden Messung des Hg mittels Atomfluoreszenzspektrometrie war Kernstück dieser Arbeiten. Ein Fließinjektionssystem wurde aufgebaut und optimiert, in dem das entwickelte Analysenverfahren durch einen PC gesteuert wird und gekoppelt an ein Atomfluoreszenzspektrometer vollautomatisiert abläuft. Das Verfahren zeichnet sich durch eine extrem niedrige Nachweisgrenze von nur 80 pg L-1, eine sehr gute Reproduzierbarkeit (<3,5 % bei [Hg] = 5 ng L-1) und einen großen linearen Arbeitsbereich (0,1 – 200 ng L-1) aus. Darüber hinaus wird im gesamten Ananlysenverfahren lediglich verdünnte Salzsäure zur Stabilisierung der Probe eingesetzt; für die Anreicherung und Messung des Hg werden keine Reagenzien benötigt. Diese Tatsache erklärt nicht nur die erreichbare niedrige Nachweisgrenze (aufgrund der geringeren Kontaminiationsgefahr), sondern stellt außerdem auch einen sehr wichtigen Beitrag zur umweltfreundlichen Bestimmung von Hg in Wasserproben dar. Die Speziation von Hg in natürlichen Gewässern war der zweite Teilbereich des Forschungsprojekts. Hierbei wurde zunächst entdeckt, dass glatte Goldoberflächen lediglich elementares Quecksilber aus wässrigen Proben abscheiden können. In Kombination mit einer selektiven Reduktion anorganischer Hg-Spezies ist so eine Unterscheidung und Abtrennung anorganischer und organischer Hg-Spezies einer Probe möglich. Allerdings zeigte sich im Verlauf des Projekts, dass die selektiven Goldkollektoren während des Analysenprozesses verändert werden und ihre Selektivität verlieren. Daher waren die Untersuchungen zur Regeneration der selektiven Kollektoren ein Kernpunkt des Fortsetzungsprojekts. Die Ausgangsidee, die Kollektoren durch geeignete Temperaturprogramme zwischen zwei Analysenzyklen zu regenerieren, erwies sich als nicht umsetzbar. Auch die Behandlung mit unterschiedlichsten Reagenzien führte nicht zum gewünschten Ergebnis. Es konnte jedoch eine vielversprechende Behandlung der Kollektoren mit Radikalen, die in situ im Fließinjektionssystem erzeugt werden erarbeitet werden. Die Umsetzung dieser Methode in den Analysenablauf, ihre Reproduzierbarkeit und die Verifizierung durch Validierungsexperimente stehen allerdings noch aus. Verzichtete man auf die Bestimmung der anorganischen Hg- Spezies und widmet sich „nur“ der Bestimmung von organischen Hg-Spezies, so können die selektiven Kollektoren zur Abtrennung eingesetzt werden. Ein solches Fließinjektionssystem wurde aufgebaut und erfolgreich anhand von realen Proben für die Bestimmung organischer Hg-Spezies validiert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2008) A new fully automated on-line digestion system for ultra trace analysis of mercury in natural waters by means of FI-CV-AFS. Talanta 76: 382–388
Leopold K, Harwardt L, Schuster M, Schlemmer G
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(2009) Activated gold surfaces for the direct preconcentration of mercury species from natural waters. J Anal At Spectrom 24: 767 – 774
Zierhut A, Leopold K, Harwardt L, Worsfold PJ, Schuster M
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(2010) Analysis of total dissolved mercury in waters after on-line preconcentrationon an active gold column. Talanta 81: 1529-1535
Zierhut A, Leopold K, Harwardt L, Schuster M
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(2010) Ein reagenzienfreies Verfahren zur ultraspurenanalytischen Bestimmung von Quecksilber in aquatischen Proben. Umweltwissenschaften Schadstoff-Forschung - UWSF, Jahrestagung 2009 der GDCh-Fachgruppe „Umweltchemie und Ökotoxikologie“ 22: 72–77
Zierhut A, Leopold K, Harwardt L, Schuster M
