Entwicklung, Umsetzung und Evaluierung eines Untersuchungskonzepts zur Erkennung polarer organischer Kontaminanten und ihrer Quellen in tidebeeinflussten Systemen mittels HPLC-HRMS-basiertem Non-Target-Screening am Beispiel der Unterelbe

Stipendiatin/Stipendiat: Jonas Schneider

Eine nahezu unüberschaubare Anzahl anthropogener organischer Schadstoffe (z.B. Pflanzenschutzmittel, Medikamentenrückstände) gelangt über verschiedenste Quellen in die Umwelt und gefährdet Lebewesen und Ökosysteme. Flüsse spielen bei der Aufnahme, Transformation und Verteilung dieser Schadstoffe eine besondere Rolle, weshalb hier eine umfassende und reguläre Überwachung nötig ist. Die derzeit etablierten Methoden der Umweltüberwachung sind dafür jedoch unzureichend, da sie nur einen Bruchteil der Stoffvielfalt erfassen können. Gleichzeitig ist der Untersuchungsaufwand bereits jetzt immens und kann nicht beliebig gesteigert werden.

Das neue Verfahren des Non-Target Screenings (NTS) ermöglicht einen weitaus umfassenderen Blick auf Schadstoffe in Umweltproben als die derzeit etablierten Methoden. Im Gegensatz zu diesen ist es mittels NTS möglich, Verbindungen innerhalb einer Probe ohne Vorverdacht und Referenzstandards zu identifizieren. NTS ermöglicht damit eine schnelle Entdeckung neuer oder sogar gänzlich unbekannter Substanzen in der Umwelt und kann z.B. die Einleitung von Maßnahmen zur Gefahrenabwehr beschleunigen. In der behördlichen Umweltüberwachung wird NTS nur vereinzelt eingesetzt, da bislang praxistaugliche, erprobte und qualitätsgesicherte Untersuchungskonzepte und Messmethoden fehlen. In der wissenschaftlichen Forschung beschränkt sich der Einsatz von NTS bisher auf lineare Fließgewässer wie Rhein oder Donau. Forschung oder Konzepte zur Abbildung von tidebeeinflussten Flussläufen mittels NTS fehlen gänzlich. Die hydrologischen Dynamiken in Tideflüssen sind mit denen linearer Flussläufe nicht vergleichbar, die Identifizierung von Schadstoffen und ihrer Quellen ist ungleich komplexer.

Dieser Wissenslücke widmet sich diese kumulative Dissertation. Am Beispiel der Unterelbe (auch Tideelbe genannt) wird ein Verfahren zur Erkennung polarer organischer Kontaminanten und ihrer Quellen in komplexen tidebeeinflussten Systemen mithilfe von HPLC-HRMS-basiertem Non-Target Screening entwickelt. Dieses Verfahren soll eine einfache und schnelle Erhebung der Schadstoffbelastung sowie die Aufdeckung unerkannter Schadstoffeinleitungen ermöglichen. Außerdem sollen typische mittlere Kontaminationsmuster abgeleitet und der Einfluss von hydrologischen oder jahreszeitlichen Faktoren auf Kontaminationsveränderungen untersucht werden. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden anschließend konkrete Handlungsempfehlungen für ähnliche Untersuchungen an vergleichbaren Gewässern sowie für den spezifischen Einsatz in der behördlichen Umweltüberwachung formuliert. Damit soll das Projekt einen substanziellen Beitrag zum Ausbau und zur Verbesserung der Routineumweltüberwachung leisten, welche die Grundlage für die Umsetzung von Maßnahmen zur Verbesserung des Zustandes von Fließgewässern darstellt.

Das Projekt wird am Labor für Umweltuntersuchungen des Landes Hamburg (Institut für Hygiene und Umwelt, HU) durchgeführt. Unterstützt wird das Vorhaben durch Kooperationen mit dem Helmholtz-Zentrum Geesthacht und der Abteilung Umweltchemie des Wasserforschungsinstituts des ETH-Bereichs Zürich (Eawag).

Förderzeitraum:
01.01.2021 - 31.12.2023

Institut:
Leuphana Universität Lüneburg
Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie

Betreuer:
Prof. Dr. Klaus Kümmerer

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: https://www.hamburg.de/hu/umweltuntersuchungen/4357704/labor-umweltuntersuchungen/