Life Sciences und
Facility Management

Umweltanalytik

«Ob Strukturaufklärung oder Spurenanalytik: Wir messen kleine Moleküle und Elemente in komplexen Matrizes.» 

Dr. Susanne Kern
Leiterin Fachgruppe Umweltanalytik

Detektion von Spurenstoffen - Mit analytischen Methoden verfolgen wir bestimmte Substanzen, welche von Interesse sind – sei es Duft- und Aromastoffe in Kosmetik- und Lebensmittel, Markersubstanzen für bestimmte Materialien wie Reifenabrieb, oder bedenkliche Chemikalien für die Umwelt. Die Identifizierung und Quantifizierung organischer Verbindungen und Elementen im Spurenbereich in Materialien und Umweltproben erfordert analytisches Wissen, Erfahrung und modernste Geräte, was wir an der ZHAW erfolgreich einsetzen.

Schwerpunkt – Entwicklung, Validierung und Anwendung von analytischen Methoden im Bereich Massenspektrometrie, Chromatographie und Elementanalytik.

Kompetenzen & Forschung

Unsere Interessens – und Kompetenzgebiete beinhalten die Identifizierung und Quantifizierung organischer Verbindungen in komplexer Matrix wie Umweltproben. Mittels aufwändiger Probenvorbereitung wie z.B. Anreicherung durch Festphasenextraktion (solid phase extraction, SPE) oder Gasphasen-Beprobung (headspace solid phase micro extraction, SPME) und anschliessender Chromatographie (Gaschromatographie, GC, oder Flüssigchromatographie, LC) gekoppelt mit Massenspektrometrie (hoch- und niederaufgelöst) können selbst kleinste Spuren nachgewiesen werden.

Aufarbeitung von (Umwelt-)Proben

  • Aufarbeitung wässriger Proben mittels Festphasenextraktion (SPE)
  • Verschiedene Extraktionsmethoden:
    • Flüssig-Flüssig-Extraktion, Soxhlet
    • Präparative Flüssigchromatographie (PrepLC)
    • Für flüchtige Verbindungen - Headspace, Festphasenmikroextraktion (SPME), In-Tube Extraction (ITEX), Dynamic Headspace, Sorptionsröhrchen wie Tenax

Erfahrung und breite Anwendung im Bereich Massenspektrometrie

  • Flüssigchromatographie – Massenspektrometrie (LC-MS-Systeme) mit zusätzlichen Detektoren (z.B. DAD Diodenarray-Detektor, ELSD Lichtstreudetektor, FLD Fluoreszenz-Detektor)
  • Gaschromatographie – Massenspektrometrie (GC-MS-Systeme) mit zusätzlichen Detektoren (z.B. FID Flammenionisationsdetektor, FPD Flammenphotometrischer Detektor, WLD Wärmeleitfähigkeitsdetektor, «O» Olfaktometrie)
  • sowie Probenaufgabesysteme wie
    • SPME (Solidphase Micro Extraction)
    • ITEX (In Tube Extraction)
    • HS (Headspace)
    • Automatisierte Deriviatisierung (Silylierung von Fettsäuren)
    • SBSE-TD (Stir Bar Sorptive Extraction with Thermal Desorption)
    • TDU (thermal desorption unit)
    • TSP (Thermal Separation Probe)
  • Hochauflösende Massenspektrometrie für Strukturaufklärung und Spurenanalytik in komplexer Matrix:
  • Flüssigchromatographie – Quadrupole Flugzeitmassenspektrometrie (LC-QTOF)
  • Gaschromatographie – Quadrupole Flugzeitmassenspektrometrie (GC-QTOF)

Applikationswissen im Bereich Elementanalytik

  • Aufschlüsse für die Elementanalytik
  • Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES)
  • Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS)
  • Mobiles Röntgenfluoreszenz-Instrument (ED-XRF)
  • Verbrennungs-Ionenchromatographie (CIC)

Kooperationen & Projekte

Geschätzt werden jährlich über 70’000 verschiedene Chemikalien von der Industrie produziert. Dies umspannt die unterschiedlichsten Zwecke, von Agro– und Petrochemikalien, Plastik und Harze, bis zu so genannten Konsumenten-Produkten. Für eine grosse Menge an Substanzen gibt es keine Informationen über Existenz, Abbaubarkeit und Toxizität in der Umwelt.

Die Fachgruppe Umweltanalytik spürt solche Chemikalien in verschiedenen Materialien und Umweltproben auf. Die starke Vernetzung und Kooperation unserer Fachgruppe mit anderen Instituten und Fachstellen ergibt eine starke und breite Wissensbasis. Verschiedene Forschungsprojekte sowie Bachelor- und Masterarbeiten zeigen dies exemplarisch auf:

  • Identifizierung von Reifenabrieb-Inhaltsstoffen in Wasser- und Bodenproben und Abschätzung ihres Umweltverhaltens (mit IUNR)

  • Emissions-Analyse von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) via Sorbensröhrchen im Spurenbereich (mit externer Firma)

  • Extractables & Leachables (E&L) in verschiedenen Kunststoff-Materialien, Verpackungen, Kosmetikprodukten, Lebensmittel (mit externer Firma)

  • Riechstoff-Identifizierung für die Bekämpfung von Schädlingen (mit IUNR)

  • Charakterisierung von Oligomeren zur Herstellung von biobasiertem Kunststoff (mit Departement T und externer Firma)

  • Abwasseranalytik flüchtiger organischer Moleküle mittels HS-GC (mit Fachgruppe Industrielle Chemie und externer Firma)

Team

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