Detailseite
Projekt
Identifizierung, gezielte Extraktion und Ursprungsbestimmung von magnetischen Mikro- und Nanopartikeln in Feinstaub
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Stuart Alan Gilder; Professorin Dr. Claudia Trepmann
Fachliche Zuordnung
Physik des Erdkörpers
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533425261
Basierend auf früheren Studien zu anthropogenem und natürlichem Feinstaub (PM) in München von 1999-2001 beabsichtigen wir, hochauflösende magnetische und elektronenmikroskopische Untersuchungen an PM etwa 25 Jahre später durchzuführen. Wir planen die Entwicklung eines einzigartigen Systems, welches uns erlaubt, einzelne magnetische Partikel im Mikrometerbereich aus PM zu extrahieren und ihre Curie-Temperatur mittels Kalorimetrie zu messen. Magnetische Analysen sind überraschenderweise nur selten Teil von Studien zu PM, obwohl vergleichbar sensitiv, einfach und günstig durchzuführen und eisenhaltige Partikel im Verdacht stehen, ein ernstes Gefährdungspotenzial für die menschliche Gesundheit zu besitzen. Im März 2022 wurden enorme Mengen von Saharastaub nach München transportiert, welcher den Himmel gelb färbte und sich deutlich sichtbar auf Oberflächen niederschlug. Magnetische Analysen des Saharastaubes zeigten eine überraschend hohe Magnetisierung; Thermomagnetische Analysen gaben ein deutliches Signal bei 770°C, Hinweis auf ein Vorkommen von Alpha-Fe. Eine Verifikation durch z.B. Mößbauer-Spektroskopie steht noch aus. Dies lässt folgende Fragen aufkommen: Woher stammt das Eisen? Wie lange kann es bestehen, bevor es oxidiert? Auf lokaler Ebene in München planen wir folgende Fragen hinsichtlich des Charakters und Vorkommens der magnetischen Komponente in PM zu adressieren: 1) Inwiefern hat sich Anteil und Zusammensetzung des magnetischen Anteils in PM zwischen 1999-2001 und 2023-2025 verändert? 2) Welchen Quellen emittieren die magnetischen Partikel? 3) Entlang welcher Transportrouten geschieht der Eintrag von magnetischen Partikeln z.B. mit Saharastaub in München? Um magnetische Partikel im Staub zu identifizieren und zu charakterisieren, planen wir die Weiterentwicklung des sogenannten Magnetodrom - ein hochauflösendes Lichtmikroskop, umgeben von vier Elektromagneten. Wir beabsichtigen die Ergänzung mit einer hochpräzise steuerbaren Mikropipette. Dies wird uns erlauben, magnetische Partikel auszuwählen und auf Probenhalter für weiterführende Analysen (REM, Kalorimetrie) zu platzieren. Gesamtproben werden mit vorhandenem Equipment einer Reihe von Messungen unterzogen, um ihre magnetischen Eigenschaften zu bestimmen, zusätzlich auch mit komplementären Methoden wie z. B. EDX und Mößbauer-Spektroskopie untersucht. Die hierbei anfallenden Arbeiten sind Grundlage für eine Promotion. Proben werden regelmäßig an verschiedenen Lokalitäten im Münchener Raum genommen, um anthropogene von natürlichen Quellen zu unterscheiden. Außerdem haben wir erfahrene Kooperationspartner in Spanien (Manuel Calvo-Rathert, Eduardo Colombo) und Italien (Fabio Florindo), die uns Proben zur Verfügung stellen. Die Analysen dieser Proben können einen wesentlichen Schritt zur Identifizierung möglichen α-Fe bedeuten. Eine vereinbarte Kooperation mit dem Observatorium Hoher Sonnblick in Österreich ermöglicht uns Analysen zusätzlicher, auch vergangener Feinstaubaufzeichnungen.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Italien, Österreich, Spanien
Mitverantwortliche
Dr. Kai-Uwe Hess; Professorin Dr. Anke Nölscher; Professor Dr. Nikolai Petersen
