NacoTe: LC-OCD-OND-System

NacoTe: LC-OCD-OND-System

Der Lehrstuhl für Angewandte Geologie am IGW baut momentan ein Labor zur Nanopartikel-Charakterisierung in Prozessen der Öko- und Technosphäre (Characterization of Nanoparticles in the Eco- and Technosphere), kurz NacoTe auf. Durch diese analytische Plattform der Kombination einer Feldflussfraktionierungsanlage (AF4), kombiniert mit einem hochempfindlichen Detektor zur Bestimmung des organischen Kohlenstoffs/Stickstoffs (LC-OCD-OND) sollen die zahlreichen Aktivitäten zu natürlichen und anthropogen eingetragenen Nanopartikeln/(Bio)Kolloiden und die integrative Vernetzung von Bio- und Geowissenschaften am Standort Jena erweitert und die internationale Wettbewerbsfähigkeit gesichert werden. (siehe Abb. 1)

Abb. 1: Natürliche Systeme sind Multipartikelsysteme hinsichtlich der mineralogisch/chemischen Zusammensetzung der Partikel und der Größenverteilung von ca. 200 Da bis in den Bereich von mehreren Mikrometern. Durch chromatographische Methoden wie z.B. die Feldflussfraktionierung (AF4) können diese Mehrpartikelsysteme nach ihrer Größe oder Ladung (durch Anlegen eines elektrischen Feldes) fraktioniert und durch Kopplung mit Detektorsystemen die größenabhängige Elementverteilung (ICP-MS) oder Lichtabsorption im Bereich der sichtbaren und ultravioletten Strahlung quantifiziert werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit durch direkte Kopplung mit einem bereits vorhandenen Nanopartikel-Tracking Analysis System (NTA) direkt die Anzahl-Nanopartikel-Größenverteilung zu messen. Durch die zusätzliche Kopplung mit einem Flüssigchromatografie-System mit Kohlenstoff- und Stickstoff selektivem Detektor (LC-OCD-OND) ist es hier möglich, die membranpassierenden, nanopartikulären Phasen oder die im Fraktogramm der AF4 nicht differenzierbaren natürlichen organischen Substanzen (NOM) spezifischer zu charakterisieren.
Foto: Angewandte Geologie Jena

Anwendungsbeispiele

Als Beispiel für die versatilen Einsatzmöglichkeiten des LC-OCD-OND Systems sind hier Analysen verschiedenster Grundwässer zu natürlichen und anthropogen eingetragenen Nanopartikeln/(Bio)Kolloiden (kristalline Wässer, Tongesteins-Porenwässer und oberflächennahe Grundwasserleiter) aufgezeigt, die ein Teil des Spektrums der Arbeiten des Lehrstuhls Angewandte Geologie im Bereich der Bio- und Geowissenschaften am Standort Jena aufzeigen. (Abb. 2)
Alte kristalline Wässer (Grimsel/Äspö) zeigen eine Dominanz niedermolekularer organischer Substanzen, während z.B. in Lysimeter-Probe ADI-H2L2-1-71 dominant Biopolymere nachzuweisen sind mit einem Proteingehalt von 45%, was auf eine mikrobiologische Herkunft hinweist.

Abb. 2: LC-OCD-OND Testmessungen an Grundwasserproben aus dem Grimsel-Felslabor (Schweiz), dem Äspö Hard Rock-Laboratory (Schweden), Tongesteins-Porenwasser aus dem Untertagelabor HADES in Belgien und Grundwasser sowie Lysimeterproben aus dem Hainich Critical Zone Exploratory (CZE).
Foto: Angewandte Geologie Jena

Wir danken dem Thüringer Landesministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft und dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) für die Förderung des Vorhabens NacoTe durch Finanzierung des Electrical/Flow-FFF- und LC-OCD-OND-Systems am Institut für Geowissenschaften der Friedrich-Schiller-Universität Jena.