Bestimmung anthropogener Metallnanopartikel in Oberfl\u00e4chengew\u00e4ssern<\/p>\n
Metallische Nanopartikel sind in der heutigen Zeit nahezu allgegenw\u00e4rtig, ob in der Kleidung, Automobilen oder Medikamenten. Diese Partikel mit einer Gr\u00f6\u00dfe 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\u00f6den und Luft. Auf Grund ihrer geringen Gr\u00f6\u00dfe weisen Nanopartikel ein ver\u00e4ndertes 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\u00f6nnen. Was im Fall von medizinischen Anwendungen die erw\u00fcnschte Wirkung der Partikel ist wird bei der Eintragung in Gew\u00e4sser f\u00fcr Wasserorganismen, Pflanzen und h\u00f6here Lebewesen zur Gefahr. Untersuchungen zur Umweltvertr\u00e4glichkeit von Nanopartikeln gibt es nur in wenigen Einzelf\u00e4llen, die aber bei Weitem keine systematische Risikobewertung zulassen. Auch gibt es nur wenige Untersuchungen zur Absch\u00e4tzung 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\u00e4sserproben entwickelt werden. Reale Wasserproben enthalten eine Vielzahl an Begleitstoffen, wie nat\u00fcrliche Nanopartikel, gel\u00f6ste Ionen, usw., die zum Nachweis der anthropogenen Metallnanopartikel abgetrennt werden m\u00fcssen. Da die Konzentration metallischer Nanopartikel in Oberfl\u00e4chengew\u00e4ssern erwartungsm\u00e4\u00dfig sehr gering sein sollte, ist au\u00dferdem eine Anreicherung der Nanopartikel geplant. Dadurch wird die Nachweisst\u00e4rke der im Anschluss verwendeten Charakterisierungs- und detektionsmethoden erh\u00f6ht. F\u00fcr die beiden Schritte der Abtrennung und Anreicherung werden mittels Dialyse und Ligand-unterst\u00fctzter Festphasenextraktion geeignete Methoden entwickelt. In einem n\u00e4chsten Schritt wird die Elementzusammensetzung mit Hilfe der nicht-invasiven Totalreflexionsr\u00f6ntgenfluoreszenz ermittelt. Quantitative Aussagen \u00fcber die Zusammensetzung komplexer Nanopartikelgemische sollen durch die Entwicklung und den Einsatz multivariater Kalibrationsmodelle ermittelt werden. Anschlie\u00dfend werden die Partikel derselben Probe mittels bildgebender Methoden (Elektronenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie) in Bezug auf Gr\u00f6\u00dfe und Form charakterisiert. Somit wird ein umfassendes Bild des Vorkommens metallischer Nanopartikel in Gew\u00e4ssern in Bezug auf Elementzusammensetzung und Gr\u00f6\u00dfenverteilung erzeugt. Diese Entwicklung einer nachweisstarken und anwenderfreundlichen Methodik zur Untersuchung von Wasserproben bereitet den Weg zu einem tieferen Verst\u00e4ndnis der Verteilungswege und Akkumulationsm\u00f6glichkeiten metallischer Nanopartikel in Gew\u00e4ssern. 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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