Entwicklung und Optimierung eines Membraneinlass - Photoionisierungsmassenspektrometers für die Echtzeitanalytik (poly)aromatischer und halogenierter Kohlenwasserstoffe in aquatischen Systemen

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289642123

Eine schnelle und nachweisstarke Analytik (poly)aromatischer und halogenierter Verbindungen ist aufgrund ihres Umweltverhaltens, ihrer hohen biologischen Aktivität und starken Toxizität heutzutage von großer Bedeutung. Die sehr geringen Konzentrationen dieser Verbindungen im marinen System erschweren eine analytische Erfassung und Verfolgung, weshalb entsprechende Aussagen heutzutage in der Regel nur mithilfe präparativ-aufwendiger Anreicherungsmethoden (wie Purge-and-Trap- oder Extraktionsverfahren) getroffen werden können. Eine vielversprechende Alternative für die Echtzeitanalytik von Aromaten und Polyaromaten ist die resonanzversträrkte Mehrphotonenionisierung (REMPI) in Kopplung mit Flugzeitmassenspektrometern. Aufgrund der spezifischen Besonderheiten im Ionisierungsprozess ist REMPI besonders selektiv für aromatische Systeme. Ein Problem der Nutzung von REMPI für die Analytik aquatischer Systeme besteht in der Überführung der gelösten Analyten in die Gasphase. Ein vielversprechender Lösungsansatz besteht in der Verwendung eines Membraneinlasses. Bei der Membraneinlassmassenspektrometrie (MIMS) werden die Analyten mithilfe einer semipermeablen Membran aus dem Wasser herausgelöst und unter Ausschluss der sie umgebenden Matrix selektiv in das Hochvakuum des Massenspektrometers transportiert. Der Vorteil hierbei liegt vor allem in einer zusätzlichen Anreicherung an der Membranoberfläche und einer deutlichen Verringerung der Analysenzeit. Im Rahmen dieses Projektes soll ein REMPI-MIMS-System für die Echtzeitanalytik (poly)aromatischer und halogenierter Verbindungen im Meerwasser entwickelt und im Rahmen einer Forschungsfahrt auf der Ostsee getestet werden. Neben der Planung und Konstruktion eines entsprechenden Membraneinlasses, steht die Entwicklung und Charakterisierung einer robusten Kopplung des Membraneinlasses mit dem Massenspektrometer im Vordergrund. Dabei liegt ein Hauptpunkt in der Verbesserung der Nachweisgrenzen. Weiterhin werden verschiedene Einflussgrößen wie Temperatur und Salinität auf das zu konstruierende System eingehend untersucht. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Validierung der erhaltenen Daten mittels GC-MS.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Detlef Eckart Schulz-Bull