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Life Sciences und
Facility Management

Umweltanalytik

«Umweltanalytik: Präzise, vielseitig, innovativ – Spuren lesen für eine nachhaltige Zukunft.» 

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, 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)
  • Zudem 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)
  • Atomabsorptionsspektrometrie (AAS; Continuum Source, Line Source und Hydridsystem)
  • Mobiles Röntgenfluoreszenz-Instrument (ED-XRF)
  • Voltammetrie (VA/CVS)

IT-gestützte Laborinfrastruktur und Auswertung in der Analytischen Chemie

  • Auswerte-Workflows für analytisches Screening
  • Automatisierte Ablage von analytischen Rohdaten auf zentralem Server

Früherkennung invasiver Organismen mit Spürhunden

Das Projekt erforscht die Zusammensetzung flüchtiger, organischer Verbindungen (VOCs) der Larven des Japankäfers (Popillia japonica), zwecks Identifikation und Evaluation der relevanten, mit diesem Organismus in Verbindungen stehenden Moleküle. Mittels analytischen Methoden basierend auf Solid Phase Micro Extraktion (SPME) mit anschliessender Gaschromatographie gekoppelt an Massenspektrometrie (GC-MS), werden diese VOCs untersucht. Damit wird eine gezielte, wissenschaftlich fundierte Ausbildung von Spürhunden ermöglicht zur Früherkennung der Larven im Boden von befallenen Standorten.

Reifenabrieb-Inhaltsstoffe und ihr Umweltverhalten

Suche nach Markersubstanzen aus Autoreifen, welche den Beitrag des Reifenabriebs in der Umwelt abschätzen lassen.

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:

  • Nachweis von kleinen organischen Säuren und Phenolen in Proben aus Biogasanlagen (mit Fachgruppe Umweltbiotechnologie und Bioenergie)
  • Tensid-Analytik in Waschmaschine mit geschlossenem Nährstoff- und Wasserkreislauf (mit IUNR, MODO)
  • Abwasseranalytik flüchtiger organischer Moleküle mittels HS-GC (mit Fachgruppe Industrielle Chemie)
  • Schwermetall-Analytik mittels ICP-OES in Abwasser von Reinigungsanlagen (mit Fachgruppe Umweltbiotechnologie und Bioenergie)
  • Analytik von Chlor-Paraffinen in der Umwelt (mit Empa)
  • Elektronisches Laborjournal (ELN) in der Lehre, Projekt Digital Learning (internes Projekt)

Team