Die Wasserverschmutzung hat sich in den letzten Jahrzehnten aufgrund intensiver Urbanisierung, Industrialisierung und Landwirtschaft verstärkt, was zu Emissionen vielfältiger hydrophober organischer Verbindungen führt, die Umwelt- und Gesundheitsrisiken darstellen. Konventionelle Wasserprobennahmemethoden erfassen häufig nicht die bioverfügbaren Konzentrationen. Das Gleichgewichts-Passivsampling mit Silikonpolymeren bietet einen alternativen Ansatz, der die passiven Diffusionsprozesse nachahmt, welche die Aufnahme von Chemikalien in Organismen steuern, und realistischere Schätzungen der frei gelösten und somit potenziell bioverfügbaren Fraktionen von Schadstoffen liefert. Allerdings ist das Erreichen eines Gleichgewichtspartitionierens zwischen hydrophoben organischen Verbindungen und Silikonpolymeren innerhalb praktikabler Expositionszeiten aufgrund langsamer Diffusion und Widerstand durch die Wasser-Grenzschicht eine Herausforderung.
Diese Studie setzte verschiedene Strategien ein, um diese Einschränkungen zu überwinden und den Anwendungsbereich des passiven Gleichgewichtssamplings auf weitere Verbindungen auszudehnen. Dazu gehörten der Einsatz von Sammlern in turbulentem Wasser zur Minimierung des Widerstands der Wasser-Grenzschicht, die Verwendung dünnerer Silikonfilme mit größerer Oberfläche zur Beschleunigung der Diffusion sowie die Erprobung verschiedener Sammlermodelle. Mit diesen Strategien wurden drei Einsatzmethoden getestet: ein neu entwickeltes dynamisches Passivsamplingsystem mit silikonbeschichteten Gefäßen, die parallele Exposition unmarkierter Silikonfolien und -schaumstoffe mittels dynamischem Passivsampling sowie das konventionelle Passivsampling von mit PRCs (Performance Reference Compounds) versetzten Folien und Schaumstoffen an einem Standort mit turbulentem Wasserfluss.
Die neu entwickelten silikonbeschichteten Gefäßsammler zeigten ein schnelles Gleichgewicht innerhalb der 10-tägigen Expositionsdauer bei der getesteten Fließgeschwindigkeit für Verbindungen mit log Kₒw-Werten bis 6 und unterstreichen somit ihr Potenzial für den kurzfristigen Feldeinsatz und eine breitere Anwendbarkeit für verschiedene Klassen hydrophober organischer Verbindungen.
Silikonfolien und -schaum zeigten eine ähnliche Leistung, wahrscheinlich aufgrund ihrer vergleichbaren Polymer-Eigenschaften und effektiven Diffusionswege. Die Analyse des PRC-Verlusts bei diesen Sammlern deutete darauf hin, dass für Verbindungen mit einem log Kow von etwa 5,5 Gleichgewicht erreicht wurde. Im Vergleich zum Silikonschaum sind Silikonfolien jedoch derzeit die bevorzugte Wahl, da sie leichter zu reinigen sind, eine gleichmäßigere Dicke aufweisen, die für eine konsistente Diffusion sorgt, und eine zuverlässige Leistung bieten – insbesondere in Situationen, in denen keine Stromversorgung für den Betrieb dynamischer Probennahmesysteme zur Verfügung steht.
Diese Fortschritte stellen eine weitere Verbesserung gegenüber früheren Studien dar und deuten auf ein vielversprechendes Potenzial für zukünftige Anwendungen bei der Überwachung eines breiteren Spektrums hydrophober Schadstoffe hin.