Herstellung und Erprobung modifizierter poröser Membranen zur Anreicherung und automatischen Bestimmung polarer Verbindungen in Wasser
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Spuren- und Ultraspurenanalytik polarer organischer Schadstoffe in wässrigen Proben stellt eine Herausforderung an die Messtechnik und besonders an die eingesetzte Proben Vorbereitung dar. Im Rahmen des Projektes konnte eine nachweiskräftige Standardmethode basierend auf Festphasenextraktion zur Bestimmung anthropogener Schadstoffe in wässrigen Proben etabliert werden. Diese Methode ist kosten- und zeitintensiv. Unter Verwendung von unterschiedlichen Membranmaterialien konnten drei Verfahren zur membranunterstützten Extraktion entwickelt werden: eine online-SPE, die Anreicherung unter Verwendung von Hohlfaserpolymermembranen und eine miniaturisierte membranunterstützte Flüssig-Flüssig-Extraktion. In Kombination mit der LC-MS/MS konnten die Gesamtanalysenzeiten auf unter zwei Stunden reduziert werden im Gegensatz zu zwei bis drei Tagen bei der Vergleichsmethode. Der Einsatz einfachster, billiger Materialien (dünnes LDPE-Folienmaterial, mikroporöses Polypropylen in Schlauchform) erlaubt eine enorme Kostenminimierung. Weiterhin ermöglicht dieser geringe Materialeinsatz die Verwendung stets neuer Membranen, womit Memoryeffekte ausgeschlossen werden können. Die Reduzierung der Arbeitsschritte vermindert die Anzahl der Fehlerquellen. Bezüglich der Nachweisstärke können die Werte der Vergleichsmethode durch die neuen Membranverfahren nicht erreicht werden. Die Nachweisgrenzen liegen für die online-SPE und die membranunterstützte Flüssig-Flüssig-Extraktion im relevanten unteren bis mittleren ng/L-Bereich. Die Sensitivität übersteigt die der SPME. Durch den Einsatz der LC-MS/MS konnte das Analytspektrum auf nicht GC-gängige Substanzen ausgeweitet werden. Allerdings konnten auch nicht alle mit GC detektierbaren Analyten in die Multimethode der LC-MS/MS aufgenommen werden. Die universelle Ersetzbarkeit der GC jedoch in Kombination mit zeitaufwändiger Derivatisierung steht hier den wesentlich kürzeren Analysenzeiten in der LC-MS/MS gegenüber. Es lässt sich feststellen, dass die membranunterstützten Methoden gut für Screeningzwecke eingesetzt werden können, wenn nach ausgewählten Markersubstanzen (z. B. Carbamazepin) gesucht werden soll. Die Untersuchung von Realproben hat die Eignung der Methoden für die Umweltanalytik gezeigt. Die Möglichkeit zur vollständigen Automatisierung besteht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- F. Lange, W. Lorenz, S. Schrader and M. Moder, Combination of multi-component methods for ultra-trace determination of neutral and acidic pharmaceutical residues and endocrine disrupting compounds in water, Proceedings of NGWA 4th International Conference on Pharmaceuticals and Endocrine Disrupting Chemicals in Water, Minneapolis USA, Oktober 2004,95-106
- M. Moeder, P. Braun, F. Lange, S. Schrader and W. Lorenz, Simultaneous determination of endocrine disruptors and pharmaceutical residues in water samples by gas chromatography/negativ chemical Ionisation mass spectrometry, CLEAN (in Vorbereitung 2007)
- Monika Moder and Franziska Lange, Membrane-Assisted Liquid-Liquid Extraction Trace Analysis of Pharmaceutical Compounds in Aquatic Environments, LCGC Europe, LCE Feb07 (2007) 97-103
- Vortrag: F. Lange, S. Schrader, M. Moder, Spurenbestimmung von pharmazeutischen Reststoffen und endokrin wirksamen Verbindungen in Wasserproben mittels online- SPE-LC-APPI-MS/MS, Applied Biosystems Anwenderseminar, Berlin, April 2005
- Vortrag: F. Lange, S. Schrader, M. Moder, W. Lorenz, Combination of multicomponent methods for ultra-trace determination of neutral and acidic pharmaceutical residues and endocrine disrupting compounds in water, NGWA 4th International Conference on Pharmaceuticals and Endocrine Disrupting Chemicals in Water Minneapolis USA, Oktober 2004
- Vortrag: F. Lange, S. Schrader, M. Moder, W. Lorenz, Trace detection of pharmaceutical residues in water by on-line SPE-disc enrichment coupled to liquid chromatography tandem mass spectrometry, ExTech04, Leipzig, September 2004
- Vortrag: F. Lange, Trace determination of pharmaceutical residues in water by on-line SPE coupled to liquid chromatography tandem mass spectrometry, 16. Doktorandenseminar der Fachgruppe "Separation Science" in der GDCh, Hohenroda, Januar 2006
- Workshop: Innovative Spurenanalytik von Umweltchemikalien in Theorie und Praxis, Kubus Leipzig, Oktober 2006
