In-situ-Untersuchung von Heteroaggregationsprozessen von Nanopartikeln in Oberflächengewässern

• Antragsteller: Dr. Allan Philippe
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530393230

Die Heteroaggregation ist ein entscheidender Prozess beim Verbleib von natürlichen und anthropogenen Nanopartikeln (NP) in Oberflächengewässern: Die Heteroaggregation zwischen NP und schwebenden natürlichen organischen oder mineralischen Stoffen kann den Transport und die Bioverfügbarkeit von NP erheblich beeinflussen. Um eine realistische Schätzung des Bindungskoeffizienten auf natürlichen Oberflächen zu erhalten, werden empirische Daten in der Regel durch Laborexperimente unter stark kontrollierten Bedingungen gewonnen, bei denen die Komplexität und Dynamik des Umweltmediums verloren geht. In solchen Versuchen sind die verwendeten Konzentrationen im Allgemeinen um mehrere Größenordnungen höher als die für natürliche Gewässer vorhergesagten, da die Nachweismethoden begrenzt sind. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Anwendung einer Methode zur gleichzeitigen Quantifizierung und Charakterisierung von Heteroaggregaten unter natürlichen Bedingungen und bei realistischen Konzentrationen. Unser Konzept basiert auf der Dialysebeutel-Methode, die es erlaubt, in situ ein binäres Aggregationssystem in natürlichen Gewässern zu exponieren. Diese Methode wurde schon erfolgreich eingesetzt, um die Oberflächenbeschichtung zu charakterisieren, die sich unter natürlichen Bedingungen auf den NPs bildet. Ihre Anwendbarkeit auf ein System, das zwei Arten von Partikeln enthält, wird in diesem Projekt getestet. Eine ICP-TOF-MS basierte Einzelpartikelzähltechnik wird dabei eingesetzt, um i) Partikel in realistischen Konzentrationen (ng/L) zu detektieren und zählen und ii) die elementare Zusammensetzung jeder NP zu bestimmen. Auf diese Weise können wir die Menge der unter natürlichen Bedingungen gebildeten Heteroaggregate quantifizieren und einen spezifischen Bindungskoeffizienten für jedes Heteroaggregat von Interesse (z.B. natürliche Partikel, FeOx, Tonminerialen und TiO2) berechnen. Auf diese Weise werden wir neue Informationen über den Verbleib von Nanopartikeln in natürlichen Gewässern liefern, die zum Verständnis der geochemischen Kreisläufe und des Verbleibs neu auftretender Schadstoffe beitragen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Mitverantwortliche: Anna Baskal; Dr. Narjes Tayyebi
• Kooperationspartner: Dr. Yann Sivry