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PCBs

Ultraspurennachweis von PCBs im ewigen Eis des Hochgebirges

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„Während bei konventionellen Extraktionsverfahren mindestens einige Liter Schnee benötigt werden, genügen bei der von uns verwendeten lösungsmittelfreien Methode Mengen von nur 40 Milliliter“, erklärt Dr. Peter Popp vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig den Mehrwert der SBSE mit dem Gerstel-Twister; das UFZ war für die Analyse der Schneeproben zuständig. „Bei Expeditionen in die Gipfelregionen der Hochgebirge zählt jedes Gramm. Wir hätten niemals pro Probe 40 Liter Schnee transportieren können. Deshalb waren wir sehr froh, dass für die Analyse in Leipzig schon 40 Milliliter pro Probe ausreichten“, ergänzt Roberto Quiroz vom spanischen Forschungsinstitut für Umweltchemie, IIQAB.

Probenahme und Analyse

Für die Untersuchungen wurden im Jahr 2003 in 3500, 4300, 5000, 5800 und 6200 Meter Höhe auf der Ostseite des Aconcagua Schneeproben genommen. Diese wurden in 100-mL-Braunglasflaschen gefüllt und bis zur Analyse bei -20 °C gelagert. Im Labor ließ man den Schnee bei Raumtemperatur schmelzen. 40 mL Schneewasser wurden mit 10 mL Methanol versetzt und in einem 100-mL-Erlenmeyerkolben für die Dauer von vier Stunden mit den Twistern durchmischt, wobei sich die in der Probe enthaltenen PCBs im PDMS-Mantel der Rührstäbchen anreicherten. Anschließend wurden die Rührstäbchen mit einer Pinzette entnommen, mit einem fusselfreien Tuch trockengetupft und in ein leeres Thermodesorptionsröhrchen überführt.

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Die Thermodesorption der Twister erfolgte in einem Thermal-Desorption-System (TDS) in Verbindung mit dem TDS A Probengeber bei 250 °C für die Dauer von 10 Minuten. Mit Helium als Trägergas (100 mL/min) wurden die Analyten auf das Kalt-Aufgabe-System (KAS) überführt und bei -20 °C cryofokussiert. Zur Analyse kam eine GC/MS-Kombination von Agilent Technologies (GC 6980/MS 5973) zum Einsatz. Das KAS wurde mit 12 °C/s auf 250 °C aufgeheizt, der Injektor splitlos mit einer Splitloszeit von 2 min betrieben. Die Trennung erfolgte auf einer Kapillarsäule Marke HP-5-MS (30m, 0,25 mm, Schichtdicke 0,25 µm) mit folgendem Temperaturprogramm: 70 °C, 2 min isotherm, mit 15 °C/min auf 180 °C und 10 min gehalten, mit 5 °C/min auf 280 °C aufgeheizt und 10 min gehalten. Die Detektion der Analyten geschah im SIM-Modus mit zwei charakteristischen Ionen.

Weiterer Forschungsbedarf vorhanden

Das UFZ-Analyseteam um Dr. Peter Popp untersuchte die Schneeproben auf insgesamt 25 PCBs. Die SBSE-TDS-GC/MS-Methode ermöglichte im Schnitt eine Wiederfindung zwischen 85 und 93 Prozent, die Detektionsgrenze lag bei 0,02 ng/L. Die Wissenschaftler wiesen in den Schneeproben des Aconcagua insbesondere die persistenten PCB-Kongenere 138 und 180 nach, allerdings in einer Konzentration von unter einem halben Nanogramm pro Liter, was einem relativ niedrigen Wert entspricht im Vergleich zu denen, die in anderen Gebirgen und kalten Regionen der Erde gemessen wurden. Das Ergebnis lasse darauf schließen, dass die Verschmutzung auf der Südhalbkugel geringer ausgeprägt sei als auf der Nordhalbkugel, urteilen Quiroz und Kollegen. Der Nachweis von PCBs im Schnee am Gipfel des Aconcagua zeige jedoch deutlich, dass diese Verbindungen über die Atmosphäre in die Anden transportiert werden und sich dort ablagern (Long-range atmospheric transport). Die Forschungsergebnisse sind auch vor dem Hintergrund des Klimawandels von Bedeutung: „Der Rückgang der Gletscher könnte dazu führen, dass die im Gletscherschnee abgelagerten Schadstoffe mit dem Schmelzwasser nach unten transportiert werden“, befürchtet Roberto Quiroz. Und nicht allein in Südamerika spielt das Wasser aus den Gletschern eine große Rolle bei der Bewässerung der Landwirtschaft oder als Trinkwasserreservoir.

Literatur

[1] Quiroz et al., Environmental Chemistry Letters, 2009, 7:283-258

*G. Deußing, ScienceCommunication Redaktionsbüro, 41464 Neuss

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