Spurenstoffe identifizieren

Welche Spurenstoffe sind in unserem Wasser?

Da man Moleküle nicht einfach unter dem Mikroskop betrachten kann, ist es schwierig, Spurenstoffe zu identifizieren. Stoffe, die nicht zugeordnet werden können, versuchen die Wissenschaftler unter anderem mittels Massenspektrometrie über ihre Masse zu identifizieren. Mit dieser Methode kann man aber leider nur solche Chemikalien eindeutig nachweisen, die man kennt – und zu denen man auch noch den Stoff für eine Vergleichsmessung hat (Referenzsubstanz). Daher sind viele Spurenstoffe noch unbekannt – darunter auch viele Abbauprodukte bekannter Chemikalien.

Die Wasserproben werden in kleine Fläschchen gefüllt und mit dem LC-MS-Gerät analysiert

Man erhält ein Chromatogramm von Valsartan (oben) und das dazugehörige Spektrum (unten)

Wie kann man unbekannte Spurenstoffe identifizieren?

Die bei der Analyse gewonnenen Daten werden mit denen bereits bekannter Stoffe verglichen – wie die Fingerabdrücke eines Bankräubers mit der Datenbank der Polizei. Nur enthält die Datenbank der Chemiker Summen- und Strukturformeln sowie weitere typische Eigenschaften verschiedenster bekannter Stoffe. Ähneln sich die Daten aus der Wasserprobe und der Datenbank, bekommt man einen Vorschlag, welcher Stoff es sein könnte.

Um bislang unbekannte Spurenstoffe leichter identifizieren zu können, baut das Projekt die Datenbank STOFF-IDENT auf. Diese enthält zum einen die Eigenschaften bekannter Chemikalien, die in Gewässer gelangen könnten: beispielsweise Stoffe, die bei der Herstellung von Alltagsprodukten eingesetzt werden, wie Pflanzenschutzmittel, Biozide sowie Arzneimittel. Zum anderen wird die Datenbank nach und nach mit den Eigenschaften möglicher Abbauprodukte ergänzt.

In dieser Probe mit unbelastetem Grundwasser wurden per LC-MS rund 1.000 Signale gemessen. Davon stammen die meisten von in der Natur vorkommenden Stoffen und die anderen von Chemikalien. Abwasserproben liefern ein Vielfaches der Signale von Grundwasserproben

Welche bislang unbekannten Spurenstoffe gibt es?

Abwasser wird zwar in Kläranlagen gereinigt – doch noch ist großteils unbekannt, zu welchen Spurenstoffen die Mikroorganismen die organischen Spurenstoffe abbauen. Ein Teil des Projektes untersucht daher, wie bekannte Chemikalien in Kläranlagen und im Boden abgebaut werden und welche Stoffe dabei entstehen.

Wo suchen wir nach Spurenstoffen?

Die Wissenschaftler suchen die Spurenstoffe in Abwässern, Oberflächengewässern und Uferfiltrat, außerdem in Kläranlagen und Bodenmodellen (Aquifersäulen) im Labormaßstab.