Bestimmung anthropogener Metallnanopartikel in Oberfl\u00e4chengew\u00e4ssern<\/p>\n
Metallische Nanopartikel sind in der heutigen Zeit nahezu allgegenw\u00c3\u00a4rtig, ob in der Kleidung, Automobilen oder Medikamenten. Diese Partikel mit einer Gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e von maximal 100nm bringen viele Vorteile mit sich und die Entwicklung neuer Anwendungen auf diesem Gebiet ist rasant. Diese anthropogenen Nanopartikel finden durch Abnutzung, Auswaschung oder Entsorgung den Weg in Wasser, B\u00c3\u00b6den und Luft. Auf Grund ihrer geringen Gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e weisen Nanopartikel ein ver\u00c3\u00a4ndertes Diffusions- und Agglomerationsverhalten auf als beispielsweise solvatisierte Ionen desselben Metalls. Die antimikrobielle Wirkung einiger Nanopartikel beruht auf der Tatsache, dass diese Partikel in Zellen eindringen und diese modifizieren k\u00c3\u00b6nnen. Was im Fall von medizinischen Anwendungen die erw\u00c3\u00bcnschte Wirkung der Partikel ist wird bei der Eintragung in Gew\u00c3\u00a4sser f\u00c3\u00bcr Wasserorganismen, Pflanzen und h\u00c3\u00b6here Lebewesen zur Gefahr. Untersuchungen zur Umweltvertr\u00c3\u00a4glichkeit von Nanopartikeln gibt es nur in wenigen Einzelf\u00c3\u00a4llen, die aber bei Weitem keine systematische Risikobewertung zulassen. Auch gibt es nur wenige Untersuchungen zur Absch\u00c3\u00a4tzung der Emissionsraten und daher auch keinerlei Regelungen zu Emissionsgrenzen. Dies ist vor allem dem Fehlen von robusten, leicht anwendbaren Nachweis- und Quantifizierungsmethoden zu zuschreiben.
An diesem Punkt wird das vorliegende Forschungsvorhaben ansetzen. Im Rahmen dieses Promotionsprojekts wird eine Methode zum simultanen Nachweis verschiedener metallischer Nanopartikel in Gew\u00c3\u00a4sserproben entwickelt werden. Reale Wasserproben enthalten eine Vielzahl an Begleitstoffen, wie nat\u00c3\u00bcrliche Nanopartikel, gel\u00c3\u00b6ste Ionen, usw., die zum Nachweis der anthropogenen Metallnanopartikel abgetrennt werden m\u00c3\u00bcssen. Da die Konzentration metallischer Nanopartikel in Oberfl\u00c3\u00a4chengew\u00c3\u00a4ssern erwartungsm\u00c3\u00a4\u00c3\u0178ig sehr gering sein sollte, ist au\u00c3\u0178erdem eine Anreicherung der Nanopartikel geplant. Dadurch wird die Nachweisst\u00c3\u00a4rke der im Anschluss verwendeten Charakterisierungs- und detektionsmethoden erh\u00c3\u00b6ht. F\u00c3\u00bcr die beiden Schritte der Abtrennung und Anreicherung werden mittels Dialyse und Ligand-unterst\u00c3\u00bctzter Festphasenextraktion geeignete Methoden entwickelt. In einem n\u00c3\u00a4chsten Schritt wird die Elementzusammensetzung mit Hilfe der nicht-invasiven Totalreflexionsr\u00c3\u00b6ntgenfluoreszenz ermittelt. Quantitative Aussagen \u00c3\u00bcber die Zusammensetzung komplexer Nanopartikelgemische sollen durch die Entwicklung und den Einsatz multivariater Kalibrationsmodelle ermittelt werden. Anschlie\u00c3\u0178end werden die Partikel derselben Probe mittels bildgebender Methoden (Elektronenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie) in Bezug auf Gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e und Form charakterisiert. Somit wird ein umfassendes Bild des Vorkommens metallischer Nanopartikel in Gew\u00c3\u00a4ssern in Bezug auf Elementzusammensetzung und Gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178enverteilung erzeugt. Diese Entwicklung einer nachweisstarken und anwenderfreundlichen Methodik zur Untersuchung von Wasserproben bereitet den Weg zu einem tieferen Verst\u00c3\u00a4ndnis der Verteilungswege und Akkumulationsm\u00c3\u00b6glichkeiten metallischer Nanopartikel in Gew\u00c3\u00a4ssern. Die Kenntnis solcher Daten ist ein wichtiger Schritt hin zu einer einheitlichen Regulierung des Einsatzes und der Emission von Nanopartikeln in die Umwelt.
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