6. Conference über Ionenanalyse

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1 CIA Conference über Ionenanalyse September, 2011 Technische Universität Berlin Tagungsprogramm Kurzfassung der Beiträge In Medienpartnerschaft mit

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3 CIA Conference über Ionenanalyse September, 2011 Technische Universität Berlin, Tagungsprogramm Kurzfassungen der Beiträge Gemeinschaftlich veranstaltete Tagung von: Privatdozent Dr. Wolfgang Frenzel, TU Berlin (Chairman) Prof. Dr. Andreas Seubert, Philipps-Universität Marburg Prof. Dr. Andreas Zemann, Universität Innsbruck In Medienpartnerschaft mit Die CIA-2011 wird durch die Arbeitskreise Separation Sciences, Elektrochemische Analysenmethoden (ELACH), Prozessanalytik und Mikro- und Spurenanalyse der Elemente und Elementspezies (A.M.S.El) der FG Analytische Chemie sowie der Wasserchemischen Gesellschaft in der GDCh unterstützt.

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5 Inhaltsverzeichnis Grußwort... 1 Wissenschaftliches Komitee und lokale Organisatoren... 3 Danksagung... 5 Allgemeine Informationen... 7 Anmerkungen zur CIA... 9 Tagungsprogramm - Gesamtübersicht Wasserstadt Berlin Übersicht der Vorträge Kurzfassungen der Vorträge V 1-V Übersicht der Posterpräsentationen Kurzfassungen der Poster P 1-P Adressenverzeichnis der ausstellenden Firmen Anmerkungen zur Technischen Universität Berlin Lageplan...letzte Seite

6 Es gibt keine größere Illusion als die Meinung, Sprache sei ein Mittel der Kommunikation zwischen Menschen.. Elias Canetti

7 Grußwort Ich heiße Sie, auch im Namen der Mitinitiatoren und des wissenschaftlichen Komitees, ganz herzlich zur 6. Conference über Ionenanalyse in Berlin willkommen. Nun ist es fast genau 10 Jahre her als, damals in den historischen Räumen des Chemischen Instituts der Humboldt Universität Berlin, der Startpunkt für diese im Rhythmus von zwei Jahren stattfindende Tagungsserie gesetzt wurde. Die Absicht der Initiatoren damals war die Tagungslandschaft auf dem Gebiet der Analytischen Chemie um etwas uns wichtig Erscheinendes zu bereichern und eine vermeintliche Lücke zu schließen. Die Lücke, die wir sahen, war ein fehlendes Forum, das sich prioritär mit dem Thema Ionenanalyse befasst und dabei die Vielfalt der Analysemethoden und -techniken sowie die vielfältigen Fragestellungen in den diversen Anwendungsbereichen gleichermaßen berücksichtigt. Es sollte dabei auch eine Brücke zwischen Wissenschaftlern, Anwendern und Geräteherstellern gebaut werden, da wir der festen Überzeugung waren, dass dieses Dreigespann alle Partner bereichert und somit zu wissenschaftlichem Fortschritt und zur Lösung realer Probleme beiträgt. Nach fünf erfolgreich und mit viel Zuspruch und positiver Resonanz durchgeführten Veranstaltungen können wir - nicht ganz ohne Stolz - konstatieren: Die CIA hat sich zu dem Forum für Ionenanalyse im deutschsprachigen Raum entwickelt und viele der von uns in die Veranstaltung gesetzten Ziele haben sich erfüllt. Ich bin sehr froh darüber, dass Sie unserer Einladung zur CIA-2011 gefolgt sind. Sie erwartet nicht nur ein umfangreiches wissenschaftliches Programm mit 32 wissenschaftlichen Vorträgen und fast 50 Posterpräsentationen sondern auch eine Ausstellung von 9 Geräteherstellern, die Sie gerne über apparative Neuigkeiten und interessante Applikationen informieren werden. Die Themen der Vorträge und Poster sind ein Beleg für die Vielfalt der Ionenanalyse bezüglich der Methoden und Applikationsfelder und unterstreichen die unvermindert hohe Bedeutung, die der Ionenanalyse zukommt. Es zeigt sich auch, dass die Ionenanalyse in vielerlei Hinsicht alles andere als ein alter Hut ist und immer wieder neue Fragestellungen und Probleme auftauchen, für die bereits Antworten gefunden wurden oder die noch auf Lösungen warten. Ich möchte nicht versäumen, mich schon an dieser Stelle bei all denjenigen zu bedanken, die im Vorfeld der CIA-2011 viel geleistet haben und ohne deren Unterstützung die Ausrichtung der CIA nicht möglich gewesen wäre. Mein Dank gilt aber in ganz besonderem Maße den Vortragenden, den Posterautoren und den ausstellenden Firmen sowie natürlich auch den Tagungsteilnehmern ohne eigene Präsentation. Ich hoffe sehr, dass Ihre Erwartungen an diese Veranstaltung erfüllt werden und Sie nicht nur vom Programmangebot profitieren, sondern auch fruchtbare Gespräche und Diskussionen am Rande der Vorträge, Poster- und Geräteausstellungen sowie den beiden vorgesehenen Abendveranstaltungen führen werden. Ich wünsche Ihnen anregende Tage in Berlin, Wolfgang Frenzel Chairman, CIA

8 Wenn dich ein Laie nicht versteht, so heißt das noch lange nicht, dass du ein Fachmann bist. M. Genin Wetrow 2

9 Ehrenvorsitz Wilhelm Fresenius Mitglieder Wissenschaftliches Komitee Karl-Heinz Bauer, Hessenwasser GmbH, Darmstadt Olaf Elsholz, Universität für Angewandte Wissenschaften, Hamburg Renato Figi, EMPA, Dübendorf, Schweiz Wolfgang Frenzel, Technische Universität Berlin, Deutschland Uwe Karst, Universität Münster, Deutschland Michael Kriews, Alfred-Wegener Institut, Bremerhaven, Deutschland Stephan Küppers, Forschungszentrum Jülich Frank-Michael Matysik, Universität Regensburg, Deutschland Christian Piechotta, Bundesanstalt für Materialprüfung, Berlin Helwig Schäfer, Schäfer Consulting, Fritzlar Andreas Seubert, Universität Marburg, Deutschland Carla Vogt, Universität Hannover, Deutschland Winfried Vonau, Kurt-Schwabe Institut, Meinsberg Andreas Zemann, Universität Innsbruck, Österreich Lokale Organisation: Jolanta Oleksy-Frenzel Jakob Frenzel Cleo Stratmann Marcel Henniger Wolfgang Wichmann Andrea Ehmke Lisa Hertel (tubs) Liane Kapitzki Simon Haumersen Sophia Haumersen Edina Salihovic Herta Klein-Neuendorf Brigitte Bogen Janine Semmler (tubs) 3

10 Das merkwürdigste an der Zukunft ist wohl die Vorstellung, dass man unsere Zeit später Die Gute alte Zeit nennen wird. John Steinbeck 4

11 Danksagung Für die Förderung und Unterstützung der 6. Conference über Ionenanalyse (CIA-2011) danken wir der Technischen Universität Berlin, der Fachgruppe Analytische Chemie und deren Arbeitskreise Separation Sciences, Prozessanalytik und Elektrochemische Analyseverfahren der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh), dem Arbeitskreis für Mikround Spurenanalyse der Elemente und Elementspezies (AMSEL) sowie der Wasserchemischen Gesellschaft in der GDCh. Unser Dank gilt auch folgenden Firmen und Verlagen: AHF Analysentechnik AG, Tübingen Alliance Instruments GmbH, Ainring Deutsche Metrohm GmbH & Co.KG, Filderstadt Dionex GmbH, A part of Thermo Fisher Scientific, Idstein Gesellschaft für Analysentechnik HLS, Salzwedel GIT-Verlag, Darmstadt Innovative Sensor Technologies GmbH, Strasshof (A) membrapure GmbH, Bodenheim Metrohm AG, Herisau (CH) MLE - Medizin- und Labortechnik Engineering GmbH, Dresden Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen SKALARanalytik GmbH, Erkelenz Springer Verlag, Heidelberg Springer Verlag, Wien Thermo Fisher Scientific, Microgenics GmbH, Passau Weiterhin gilt unser Dank: dem Eventmanagement der TU Berlin, der Servicegesellschaft der TU Berlin (TUBs) und den Einrichtungen des Studentenwerks Berlin, die in vielerlei Hinsicht die Vorbereitungen zur CIA-2011 unterstützt haben und die Durchführung der Veranstaltung begleiten werden. Durch ihr kompetentes und vielfach unbürokratisches Handeln ist manch schier unmöglich Erschienenes doch noch möglich geworden. dem Fachgebiet Brauwesen der Technischen Universität Berlin, namentlich Herrn Thomas Kunz und Herrn Oliver Meinhold, für die Mitgestaltung des Get-together am Montagabend und interessante Einblicke in die Kunst des Bierbrauens. den Mitarbeitern des Arbeitskreises von Privatdozent Dr. Frenzel, TU Berlin, für ihre organisatorische Unterstützung, ohne die die CIA-2011 nicht hätte durchgeführt werden können. 5

12 Es führen viele Wege zum Gipfel eines Berges doch die Aussicht bleibt immer die Gleiche. Chinesisches Sprichwort 6

13 Allgemeine Informationen zur Konferenz Tagungsbüro und Tagungsdauer Die CIA-2011 wird im Hauptgebäude der Technischen Universität Berlin, Str. d. 17 Juni 135, D Berlin, veranstaltet. Das Tagungsbüro befindet sich im Eingangsbereich des TU Hauptgebäudes. Es ist ab Montag, den 26. September 8.00 Uhr, bis zum Ende der Veranstaltung geöffnet. Kontaktadresse: Wolfgang Frenzel, Chairman TU Berlin, FG Umweltchemie Str. d. 17. Juni 135, D Berlin Die Konferenz beginnt am Montag, dem 26. September 2011, um 9.00 Uhr und endet am Mittwoch, dem 28. September 2011, um Uhr. Mittagessen Mobiltelephon (Hotline) während der CIA-2011: Für das Mittagessen bestehen im Umfeld des Tagungsortes vielfältige Möglichkeiten. Details entnehmen Sie bitte dem Infoblatt, das der Tagungstasche beiliegt und auch am Schwarzen Brett im Tagungsbüro aushängt. Rahmenprogramm Am Montag, den 26. September 2011, laden wir Sie nach Beendigung des letzten Vortragsblockes (ca Uhr) ganz herzlich zu einem Get-together mit Imbiss in den Ausstellungsbereich der CIA ein. Als Rahmenprogramm ist am Dienstag, den 27. September 2011, ab Uhr eine Dampferfahrt auf Berliner Gewässern vorgesehen. Für das leibliche Wohl ist gesorgt. Details dazu werden noch gesondert mitgeteilt. Darüber hinaus lädt Berlin die Konferenzteilnehmer ein, sich selbst ein interessantes, amüsantes und sicher nachhaltig in Erinnerung bleibendes Programm zu gestalten. Publikation der Tagungsbeiträge Die Kurzfassungen aller Beiträge der CIA-2011 sind in diesem Tagungsband enthalten. Sie finden sie unmittelbar nach der Tagung auch auf der Homepage unter Es ist vorgesehen Kurzfassungen insbesondere anwendungsorientierter Beiträge in der GIT Labor- Fachzeitschrift zu veröffentlichen. Details dazu erfahren Sie im Laufe der Tagung. Im Anschluss an die CIA-2011 werden wir auf der Homepage auch Bilder der Veranstaltung veröffentlichen, die Sie sich zu Hause auf Ihrem Computer kostenfrei "herunterladen" können. Nichts ist so eilig, als dass es nicht durch längeres Liegenlassen noch eiliger werden könnte. 7

14 Man kann niemanden überholen, wenn man in seine Fußstapfen tritt. Francois Truffaut 8

15 Anmerkungen zur CIA Von der Idee zu dem Forum für Ionenanalyse im deutschsprachigen Raum Als Chairman der CIA-2011 möchte ich an dieser Stelle die Gelegenheit nutzen, ein paar Anmerkungen zur Historie, der Programmatik und der Zukunft der CIA zu machen. Dies mag dazu beitragen, die Vorstellungen der Initiatoren bezüglich der Veranstaltung zu erläutern, aber auch in den Dialog mit Ihnen als Tagungsteilnehmer zu treten. Wir wünschen uns natürlich mit der CIA ein Angebot zu unterbreiten, das auf breites Interesse stößt und die Erwartungen aller Beteiligten erfüllt. Die Gründungsidee Es liegt nunmehr fast 13 Jahre zurück, dass der Gedanke gefasst wurde, eine Tagung eigens zum Thema Ionenanalyse ins Leben zu rufen. Von Anfang an war die Begeisterung, dieses Experiment zu wagen mit zahlreichen Bedenken gepaart: Gibt es nicht schon jetzt zu viele Tagungen? Wer könnte und sollte an solch einer Tagung Interesse finden? Wen will, wen kann man damit ansprechen? Hat das Thema Ionenanalyse überhaupt noch etwas Spannendes zu bieten angesichts der dominierenden analytischen Themen im Umfeld der Life Sciences und Nanotechniken? Wird der Bedarf an Information über Entwicklungen auf dem Gebiet der Ionenanalyse (wenn es so etwas überhaupt noch gibt) nicht bereits durch andere Veranstaltungen hinreichend abgedeckt? Antworten und Kommentare zu diesen Fragen von verschiedener Seite haben die Bedenken nicht vollends ausgeräumt. Klar wurde allerdings, wenn man es dennoch wagen will, so muss sich diese Tagung in verschiedenster Hinsicht von anderen Veranstaltungen unterscheiden. Das Konzept Informationen über neue wissenschaftliche analytische Entwicklungen, die technische Umsetzung in Form von Messgeräten und die Anwendung auf reale Fragestellungen können auf sehr unterschiedliche Art und Weise geliefert werden. Die wichtigsten Foren sind wissenschaftliche Kongresse, Fachtagungen, Anwendertreffen und Firmenseminare. Wissenschaftliche Kongresse und Fachtagungen, oftmals im internationalen Raum (und damit meist ausschließlich in englischer Sprache), bieten das Forum für die Darstellung aktueller Forschungsergebnisse, die ohne Zweifel stimulierend für andere Wissenschaftler sind aber (leider) das akademische Umfeld oft nicht verlassen. Sie sind für die praktisch tätigen Analytiker im Labor (Laboranten und Chemotechniker) meist auch aus finanziellen und betrieblich strukturell bedingten Gründen nicht zugänglich. Anwenderseminare hingegen sind praxisorientiert und richten sich unmittelbar an das im Labor tätige Personal. Sie berücksichtigen aber oftmals nicht die aktuellen wissenschaftlichen Ergebnisse und Tendenzen, die durchaus das Potential der direkten Umsetzung für konkrete Problemlösungen aufweisen. Zudem sind sie meist auch methodisch einseitig ausgerichtet, so dass die Teilnehmer Problemlösungen aus begrenztem Blickwinkel präsentiert bekommen. Firmenseminare letztlich sind bei allen Anstrengungen der Veranstalter, auch wissenschaftlich Interessantes zu bieten, verständlicherweise darauf gerichtet, die Möglichkeiten und Vorzüge der Produkte der veranstaltenden Firma aufzuzeigen. 9

16 Das andersartige Konzept der CIA besteht darin, von all dem Genannten etwas zu übernehmen (siehe Abbildung), es in einen besonderen Rahmen zu stellen und auf diese Weise eine Veranstaltung zu kreieren, die Wissenschaftler, sowie praktisch tätige Analytiker und Gerätehersteller gleichermaßen anspricht. Wissenschaftlicher Kongress Fachtagung CIA-2011 Anwendertreffen Firmenseminar Die Realisierung Eine Grundvoraussetzung das skizzierte Konzept der CIA umzusetzen ist unstrittig das Tagungsprogramm mit Vorträgen und Posterpräsentationen so zu gestalten, dass alle Aspekte (die wissenschaftlichen, die anwendungsorientierten und die gerätetechnischen) Berücksichtigung finden. Dies kann in einigen Fällen innerhalb eines einzelnen Vortrages geschehen, eher aber durch die ausgewogene Auswahl der Referenten und Vortragsthemen. In jedem Fall haben wir als Veranstalter von Anfang an Wert darauf gelegt (und das wird auch in Zukunft so bleiben), dass der Bogen alle Bereiche überspannt und haben (ich glaube sagen zu können mit Erfolg) versucht zu verhindern, dass einerseits wissenschaftlich zu abgehobene Themen andererseits lediglich triviale Darstellungen von Althergebrachtem präsentiert werden. Wichtig für die inhaltlich ausgewogene Präsentation erschien uns auch nicht nur Wissenschaftler zu Wort kommen zu lassen und die in der Praxis tätigen Analytiker zu reinen Zuhören (oder bestenfalls noch zu Diskussionsteilnehmern) zu degradieren, sondern vielmehr die Erfahrungen aus der analytischen Praxis der Ionenanalyse zum Thema von Vorträgen und Postern zu machen, auch wenn der wissenschaftliche Neuigkeitsgrad nicht immer gegeben war. Die Veranstalter der CIA halten die Begegnung von Wissenschaftlern aus Universitäten und Forschungseinrichtungen und den in der Praxis Tätigen für ein enorm wichtiges und stimulierendes Element wissenschaftlicher Tätigkeit allgemein. Hersteller von Geräten für die Ionenanalyse sind zweifelsfrei das dritte Bein einer stabilen Konfiguration für analytische Problemlösungen. Sie haben einerseits den unmittelbaren Kontakt zum Anwender und dessen Probleme und stehen andererseits vor der Herausforderung mit wissenschaftlich inspirierter Innovation Produkte zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, um dem Bedarf nach neuen, besseren Lösungen zu begegnen. Daher erschien es nicht nur sinnvoll sondern geradezu notwendig, die Gerätehersteller nicht nur als Aussteller ihrer Produkte an der Tagung teilhaben zu lassen, sondern sie auch mit Vorträgen und Postern aktiv in das Tagungsprogramm einzubinden (siehe Abbildung). Ein weiterer bedeutsamer Partner und Begleiter wissenschaftlicher Arbeit sind Publikationsorgane. Wissenschaftliche Journale und Laborzeitschriften tragen in hohem Maße dazu bei, dass Wissen verbreitet wird und sich Wissenszuwachs einstellt. Dies bezieht sich gleichermaßen auf die Vermittlung ganz neuer Erkenntnisse und wissen- 10 Wissenschaftliche Forschung CIA-2011 Gerätehersteller Anwender

17 schaftlicher Ergebnisse, die Berichterstattung über in der Praxis gemachte Erfahrungen und die Präsentation von Neuigkeiten über Gerätetechnik und Zubehör. Die seit 2007 bestehende Medienpartnerschaft zwischen der CIA-Tagungsserie und der GIT-Labor-Fachzeitschrift ist für Vortragende und Posterautoren der CIA eine ausgezeichnete Möglichkeit, ihre Arbeiten einem breiten Publikum vorzustellen. Für Nicht-Tagungsteilnehmer liefern die publizierten Beiträge im nachhinein Einblick in das Gesamtprogramm und bieten einen Eindruck der vielfältigen und interessanten Themen. Das Programm - Die CIA ist Trendsetter und auch ein Spiegel der Trends Die Ionenanalytik hat innerhalb der Analytischen Chemie eine lange Tradition mit einem soliden Fundament klassischer Methoden wie der Titration, der Gravimetrie, der Spektralphotometrie und einigen elektroanalytischen Techniken. Mit der Einführung der Ionenchromatographie (IC) in der Mitte der 70er Jahre des vergangenen Jahrhunderts hat ohne Zweifel eine neue Ära der Ionenanalyse begonnen, die durch immer neue Innovationen und herausragende analytische Spezifikationen der IC gekennzeichnet ist. Es mag daher nicht verwunderlich erscheinen, dass Ionenanalyse manchmal (allerdings fälschlicherweise) mit Ionenchromatographie gleichgesetzt wird und vereinzelt die IC sogar als Panaceum für ionenanalytische Aufgabenstellungen betrachtet wird. Zur Lösung der diversen analytischen Fragestellungen ist methodische Vielfalt allerdings unerlässlich. Das Motto Eine Methode ist keine Methode gilt unverändert (übrigens nicht nur in der Analytischen Chemie) und ein Blick in die analytische Praxis in fast allen Anwendungsbereichen zeigt dies auch ganz deutlich. Die analytischen Methoden der Ionenanalyse sind vielfältig (siehe Abbildung) und haben - auch wenn die Bedeutung der einzelnen Methoden sich über die Jahre hinweg verschoben hat zweifelsfrei alle ihre Daseinsberechtigung. Dies hängt unmittelbar mit den sehr unterschiedlichen Fragestellungen in der analytischen Praxis zusammen. Forderungen nach beispielsweise sehr hoher Präzision und Richtigkeit, extremer Empfindlichkeit bei spurenanalytischen Fragestellungen, Schnelligkeit auch bei der Simultanbestimmung vieler Ionen oder apparativ einfache und ökonomische Lösungen lassen sich nicht mit einer einzigen Methode erfüllen. Die richtige Methode bezieht sich immer nur auf eine konkrete Aufgabenstellung und daher kommt der kritischen Betrachtung der Möglichkeiten und Grenzen von Methoden eine große Bedeutung zu. Methoden der Ionenanalyse Ionenchromatographie Kapillarelektrophorese Automation / Fließanalyseverfahren Spektralphotometrische Methoden Elektroanalytische Methoden / Sensoren Titrationen / Gravimetrie Schnelltests / Feldverfahren Kopplungstechniken (IC/MS, IC-ICP-MS, CE-MS) Applikationsfelder der Ionenanalyse Umweltanalytik Lebensmittelanalytik und Agrochemie Industrielle Produktion Klinisch-pharmazeutische Analyse Life Sciences Materialanalytik Spurenanalyse Prozesskontrolle und Monitoring Forschung und Entwicklung 11

18 Ziel der CIA war und bleibt es daher, der methodischen Vielfalt durch eingeladene Hauptredner und eine entsprechende Auswahl bei Vorträgen und Postern Rechnung zu tragen. Ein anderer Blickwinkel auf die Ionenanalyse ergibt sich für die reinen Anwender, die meist (im Unterschied zu Analytikern aus dem Wissenschaftsumfeld) nicht an der Methode an sich, sondern primär an den Ergebnissen der Analyse interessiert sind. In den sehr unterschiedlichen Applikationsfeldern (siehe Abbildung) in denen Ionenanalyse betrieben wird, finden alle Methoden Einsatz. Aber auch hier gibt es Präferenzen, die z.b. mit spezifischen Anforderungen an die Güte der Messergebnisse oder den Besonderheiten der jeweiligen Probenmatrices (die auch innerhalb eines Applikationsfeldes stark variieren können) zusammenhängen. Der Kontakt und Erfahrungsaustausch mit in der Praxis tätigen Kollegen ist dabei ebenso wichtig wie die Möglichkeit, die bestehenden Probleme und mögliche Lösungswege mit Wissenschaftlern zu erörtern. Die CIA soll durch ihren konzeptionell anderen Ansatz beides fördern und zudem die Gerätehersteller in den Diskussionsprozess einbeziehen. Erfolg verpflichtet - Wie geht es weiter? Nach fünf aus der Sicht der Veranstalter erfolgreich durchgeführten Tagungen mit viel Zuspruch für das Konzept und die Realisierung (aber natürlich auch Kritik, die wir versucht haben konstruktiv umzusetzen) werden wir sicher weitermachen. Das anhaltende Interesse an der CIA und die sehr positive Resonanz, die wir bislang von allen Beteiligten erhalten haben, sind ermutigend, den Weg ohne grundsätzliche Veränderungen weiterzugehen. Ich möchte in diesem Zusammenhang an die wiederholt formulierte einfache, aber offensichtlich richtige Philosophie der CIA erinnern: Die Anwender erfahren Neues aus der wissenschaftlichen Forschung und über gerätetechnische Entwicklungen, die Wissenschaftler bekommen Anstöße für ihre Arbeit bezüglich wünschenswerter und nutzbringender zukünftiger Entwicklungen und die Hersteller können als Schnittstelle zwischen wissenschaftlicher Entwicklung und Praxis Impulse für die gerätetechnische Umsetzung erhalten. Sicher werden wir auch in Zukunft für das Tagungsprogramm immer wieder aktuelle Themen aufgreifen und in noch höherem Maße versuchen, den Diskurs zwischen allen Tagungsteilnehmern zu fördern. Dazu hoffen wir auf Anregungen aus dem Kreis des Wissenschaftlichen Komitees, von den Geräteherstellern und natürlich auch von allen anderen Teilnehmern der CIA Wir lieben die Menschen, die frisch heraussagen, was sie denken. Vorausgesetzt, sie denken dasselbe wie wir. Mark Twain 12

19 Editor in Chief: O. Wolfbeis (Regensburg) Assistant to the Editor: T. Hirsch (Regensburg) Managing Editors: J. Oleksy-Frenzel (Berlin) W. Frenzel (Berlin) 13

20 Vielleicht verdirbt Geld den Charakter. Auf keinen Fall aber macht Mangel an Geld ihn besser. John Steinbeck 14

21 Tagungsprogramm Das wissenschaftliche Programm der CIA-2011 beinhaltet Vorträge und Posterpräsentationen von methodisch orientiert und anwendungsbezogen arbeitenden Spezialisten auf den jeweiligen Gebieten der Ionenanalyse. Darüber hinaus sind namhafte Hersteller von Analysengeräten für die Ionenanalytik sowie damit zusammenhängender Produkte vertreten. Durch eine Gerätedemonstration der Aussteller erhalten die Teilnehmer der CIA-2011 somit die ausgezeichnete Gelegenheit, sich über die Leistungsfähigkeit der kommerziell angebotenen Produkte zu informieren. Tagungsort - Hauptgebäude der TU Berlin Ein Beitrag zu besserer Architektur: Man sollte Architekten dazu verpflichten die Gebäude, die Sie entwerfen, auch zu bewohnen. Besser noch, sie sollten vis-a-vis der Gebäude leben müssen. 15

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23 Montag, 26. September :00-9:20 Begrüßung 9:20-10:05 Analysis of Ionic Species Importance, Achievements and Recent Trends Marek Trojanowicz Warsaw University (Polen) 10:05-10:30 Kaffeepause 10:30-11:05 Neue Entwicklungen in der Kapillarelektrophorese: Probeneintrag, Trennung und Detektion Frank-Michael Matysik Universität Regensburg 11:05-11:40 From Small Ions to Proteins, from Forensic to Clinical Analysis: About the Versatility of CE and CE-MS Carolin Huhn Forschungszentrum Jülich 11:40-12:05 Kopplung von CE und miniaturisierter NMR zur Erzeugung eines portablen Analysesystems Carla Vogt Universität Hannover 12:05-12:30 Isotachophorese: Grundlagen, apparative Aspekte und Anwendungen in der Ionenanalytik Jürgen Hins JH-Analytik, Aalen 12:30-14:00 Mittagspause 14:00-14:35 State of the Art and Recent Developments of IC for the Determination of Inorganic Disinfection Byproducts Rajmund Michalski Polish Academy of Science, Zabrze (Polen) :00 IC-ICP-MS- und IC-ESI-MS-Kopplungen zum Nachweis ionischer Desinfektionsnebenprodukte der Chlorung von N,N-Dimethylsulfamid Oliver Happel Technologiezentrum Wasser, Karlsruhe 15:00-15:25 Kapillar-Ionenchromatographie - Der Weg zu schnellen oder hochauflösenden Trennungen ionogener Verbindungen Joachim We iss Dionex GmbH, Idstein 15:25-17:00 Posterdiskussion 17:00-17:25 Automated Ion Chromatographic Determination over Six Orders of Magnitude Andrea Wille Metrohm AG, Herisau 17:25-17:50 Chromatographische Bestimmung nicht-struktureller Kohlenhydrate in Pflanzen - Eine Übersicht verschiedener Ansätze Michael Raessler Max Planck Institut für Biogeochemie, Jena 17:50-18:15 A New Approach for the Characterisation of Commercial Linear Alkylbenzene Sulfonates (LAS ) Christian Piechotta Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin - ab 18:30 Abendveran staltung 17

24 Dienstag, 27. September :30-9:10 Solid-state Ion-Selective Electrodes: Recent Developments and Applications Ari Ivaska Abo Academy of Science, Turku (Finnland) 9:10-9:30 Potentiometrische Sensoren auf Chalkogenidglasbasis zur Detektion von Schwermetallen in wässrigen Medien M.J. Schöning Fachhochschule Aachen 9:30-9:50 Ion Activity Measurements in Water-based Mixed Electrolyte Samples Samuel Wunderli Bundesamt für Metrologie, Bern (Schweiz) 9:50-10:15 Kaffeepause 10:15-10:55 Von chemischen Sensoren zur chemischen Bildgebung Torsten Wagner Department of Electronic Engineering, Tohoku University (Japan) 10:55-11:15 The Metrological Meaning of the Hydrogen Electrode Petra Spitzer Physikalisch Technische Bundesanstalt, Braunschweig 11:15-11:35 Renaissance der Wasserstoffelektrode Hans-Joachim Kohnke Gaskatel Gesellschaft für Gassysteme, Kassel 11:35-11:55 Titration unter FIA-Bedingungen mit festen Chinhydronelektroden Heike Kahlert Universität Greifswald 11:55-12:15 AlGaN-Sensors as a Novel ISFET Material for the Measurement of Ions Andreas Schober Institut für Chemie und Biotechnik, Ilmenau 12:15-14:00 Mittagspause 14:00-14:35 Reaktive Spurenstoffe in der Gas-, Flüssig- und Partikelphase der Atmosphäre: Probenahme, Anreicherung und Ionenanalyse Karin Acker Brandenburgische Technische Universität Cottbus 14:35-15:00 Kontinuierliche Gas- und Aerosolüberwachung in Luft mit MARGA Timoer Frelink Metrohm Applikon, Schiedam (Niederlande) 15:00-15:25 Feststoffanalytik mit IC? Eine Lösung: Combustion IC? Thorsten Mieruch A1-Envirosciences, Düsseldorf 15:25-16:30 Posterdiskussion 16:30-17:10 Anforderungen an die Ionenanalyse in einem Industrielabor Matthias Geisler SKW Stickstoffwerke Piesteritz, Lutherstadt Wittenberg 17:10-17:35 Phosphat in der Umwelt - Anforderungen und Herausforderungen an die Analytik Stefan Küppers, Forschungszentrum Jülich 17:35-18:00 Determination of Na +, K +, Mg 2+ and Ca 2+ in Biodiesel using Ion Chromatography Matthieu Tubino University of Campinas (Brasilien) - ab 19:30 Abendveranstaltung 18

25 Mittwoch, 28. September :00-9:35 Ionenanalyse - Normung und Praxis im gesetzlich geregelten Umweltschutz Günter Papke Hessische Landesanstalt für Umwelt, Wiesbaden 9:35-10:00 Kalibrierung und Messunsicherheit in der ionenchromatographischen Wasseranalytik Karl-Heinz Bauer Hessenwasser GmbH, Darmstadt 10:00-10:25 Quasi in-line Titration in a Retractable Process Assembly Rudolf Lehning Fachzentrum Prozessanalysentechnik, BASF, Ludwigshafen 10:25-11:00 Kaffeepause 11:00-11:35 Biozide in der Umwelt - Alles im grünen Bereich? Fallstudie an der Gewässersimulationsanlage des Umweltbundesamtes Michael Feibicke Umweltbundesamt Berlin 11:35-12:00 Identifizierung der Zersetzungsprodukte von Lithiumhexafluorophosphat und Batterie-Elektrolyten mittels IC/ICP-OES und IC/ESI-MS Sascha Nowak Universität Münster 12:00-12:25 Qualitative und quantitative Bestimmung von As(III) und As(V) in Flusssäure mittels IC-ICP-AES-Kopplung Rüdiger Penzel Universität Marburg 12:25-12:50 Anwendung eines zweifach 13 C-markierten Kalibrierstandards für die Arsenobetainanalytik mittels HPLC-ESI-MS/MS Susanne Lischka Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin 12: Verleihung des CIA-Awards, der Posterpreise und Verabschiedung Anlässlich der CIA-2009 wurde erstmals ein Sonderpreis an einen Wissenschaftler vergeben, der sich durch herausragende Beiträge auf dem Gebiet der Ionenanalyse verdient gemacht hat. Geehrt wurde 2009 Prof. Purnendu (Sandy) Dasgupta, University of Texas at Arlington. Auch in diesem Jahr, und auch in Zukunft, wird diese Ehrung einem vom Wissenschaftlichen Komitee der CIA ausgewählten Wissenschaftler zuteil. 19

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27 Wasserstadt Berlin Berlin gilt heute überall auf der Welt als aufregende und lebenswerte Metropole mit viel kreativem Flair. Was vielen Besucherinnen und Besuchern demgegenüber weniger bekannt ist: Berlin ist auch eine ausgesprochene Wasserstadt. Es gibt 13 Seen innerhalb oder am Rande des Stadtgebietes; die Flüsse Spree, Havel, Dahme, Panke und Wuhle durchziehen die Hauptstadt dazu noch sechs Kanäle. Insgesamt verfügt Berlin über ca. 60 km² Wasserfläche (fast 7% des Stadtgebietes) und über mehr als 180 km schiffbare Wasserstraßen plus 150 km nicht befahrbare Gewässer mit einer Uferlinie von etwa 360 km. Gemeinsam mit Brandenburg bildet Berlin Europas größtes Binnengewässernetz. Was auch verwundern mag: Berlin hat mit über 2100 Brücken etwa fünf Mal mehr als die Lagunenstadt Venedig. Die Oberflächengewässer Berlins sind Lebensader, Verkehrsweg, Erholungsstätte für Berliner und in zunehmendem Maße auch Anziehungspunkt für Touristen. Berlin ist eine Metropole am und mit Wasser: In keiner anderen Stadt Deutschlands kann man Natur und Kultur so ausgiebig vom Wasser aus genießen. An Berlin lassen sich daher auch alle Entwicklungsschritte des Verhältnisses zwischen Stadt und Wasser beispielhaft aufzeigen. Alle Phasen der Geschichte haben ihre Spuren in Berlin hinterlassen und haben das seinesgleichen suchende abwechslungsreiche Bild der Wasserstadt Berlin geprägt. Die einzigartige Fluss- und Seenlandschaft in und um Berlin herum wussten bereits unsere Vorfahren zu schätzen und zu nutzen: An den Ufern der Spree befand sich die Keimzelle der mittelalterlichen Doppelstadt Berlin-Cölln, am Zusammenfluss von Dahme und Spree entstand Köpenick, während sich am Knotenpunkt von Spree und Havel Spandau entwickelte. Später wurde Berlin sogar zeitweilig zur Hansestadt, die im Laufe der Jahrzehnte zu Deutschlands größtem Binnenhafen aufsteigen sollte. "Berlin ist aus dem Kahn gebaut". Dieses geflügelte Wort weist auf die enge Verbindung dieser Stadt mit ihren Flussläufen und Kanälen sowie der Schifffahrt, aber auch auf die Bedeutung des Berliner Umlandes für die Stadtentwicklung hin. Ziegelsteine aus Rathenow und Zehdenick, Kalksteine aus Rüdersdorf, Bau- und Brennholz oder Teer aus den umliegenden Wäldern sowie landwirtschaftliche Erzeugnisse aus Mecklenburg, Überseeimporte über die Elbe aus Hamburg oder Äpfel aus Böhmen: alles Lebensnotwendige wurde dereinst auf Kaffenkähnen (siehe Abb.1) nach Berlin transportiert und hat so der Stadt zu wirtschaftlichem und politischem Aufstieg verholfen. 21

28 Aktenkundig bestätigt gibt es die Schifffahrt in Berlin seit dem 28. September Von diesem Tag an erhob Markgraf Otto der IV. einen Schiffszoll am Mühlendamm im Stadtzentrum von Berlin und hat damit die Staatskasse in nicht unerheblichem Maße füllen können erließ Friedrich der II. ein Edikt, wonach es jedermann in Preußen gestattet war, sich als Schiffer zu betätigen. Der Zunftzwang war damit außer Kraft gesetzt. Vielerorts lebten die Menschen nun von der Schifffahrt; der Handel und der gesellschaftliche Wandel wurden dadurch positiv beeinflusst. Während des enormen Um- und Ausbaus Berlins in den Gründerjahren war der schier unersättliche Bedarf an Steinen, Kies, Holz und Kohle nur durch die unermüdlich pendelnden Lastkähne zu befriedigen, die über Havel und Spree sowie die zahlreichen innerstädtischen Kanäle die Waren angeliefert haben, die dann meist per Pferdefuhrwerk zu den Baustellen weitertransportiert wurden. In dieser Zeit erfolgte u.a. der Ausbau des Berliner Hafens, der sich dann in den 20er Jahren des vergangenen Jahrhunderts zum größten Binnenhafen Deutschlands entwickelt hat und noch immer ein bedeutender Warenumschlagsplatz ist. Die größte Flotte machen heute allerdings die vielen privaten Boote aus, auf denen die Berliner herumschippern und die Beene baumeln lassen. Aber auch Touristen können die Innenstadt Berlins vom Wasser aus erleben oder bei einer Fahrt über den Wannsee nach Potsdam oder auf dem Müggelsee die idyllischen Uferregionen der grünsten Metropole Europas bestaunen. Abb. 2: Blick entlang der Spree Richtung Westen über die Oberbaumbrücke auf das Stadtzentrum Berlins Abb.1: Kaffenkahn mit Ziegelsteinen (Museum für Verkehr und Technik) Dampfern in Berlin hat Tradition: Bereits im Jahre 1888 wurde die erste Reederei in Berlin gegründet, die sich ausschließlich der Fahrgastschifffahrt verschrieben hat. Auf anfänglich 37 Schiffen hieß es damals Leinen los. Doch bald wuchs die Flotte an: Vor dem Zweiten Weltkrieg hat es über 300 Fahrgastschiffe in Berlin und Umgebung gegeben, die insbesondere in den Sommermonaten als sehr beliebtes Wochenendvergnügen genutzt wurden: Mit Kind und Kegel war man unterwegs und fand ein wenig Ablenkung und Erholung von den alltäglichen Mühen. Berlin mit dem Boot zu erkunden, ist auch heute noch ein absolut faszinierendes Erlebnis. Als Passagier eines der zahllosen Ausflugsdampfer kann man die Berliner Innenstadt durchfahren und Berliner Sehenswürdigkeiten vom Schiff aus bestaunen. Egal ob historische Bauten wie der Reichstag oder der Berliner Dom, moderne Architekturkunstwerke oder Industrieanlagen vieles bekommt vom Schiff aus oft eine völlig neue Dimension. Durch den ungewohnten, selbst für Berliner oft überraschenden Blickwinkel und das ruhige Gleiten auf dem Wasser wirkt die ganze Stadt wie entrückt: Es kehrt eine zauberhafte Stille mitten in der Großstadt ein und wenn man an Board Kaffee und Kuchen, eine Molle oder ein Buffet genießt, vergisst man leicht, dass man in einer Millionenstadt verweilt. 22

29 Die große schifffahrtsgeschichtliche Tradition nicht in Vergessenheit geraten zu lassen, historische Binnenschiff e zu erhalten und sie frisch renoviert der Öffentlichkeit zugänglich zu machen, ist eine verdienstvolle Aufgabe, der sich die im Historischen Hafen Berlins zusammengeschlossenen Gesellschaften und Vereine mit großem Engagement verschrieben haben ( Der Historische Hafen hat sich zahlenmäßig zum größten Museumshafens für fahrfertige historische Binnenschiffe in der Bundesrepublik Deutschland entwickelt und es können heute im Herzen Berlins zahlreiche historische Schiffe besichtigt werden, von denen einige auch als Ausflugsdampfer genutzt werden oder für besondere Anlässe gechartert werden können. Das Motorschiff Heinrich Zille ist das Flaggschiff des Historischen Hafen Berlin e.v. (siehe Abb. 3). Es gehört zu den ältesten Berliner Schiffen, die noch vollständig fahrtüchtig sind und wird für Charter- und Theaterfahrten eifrig genutzt. Das Schiff wurde 1896 auf einer Stettiner Werft gebaut, trug damals den Namen Baurat Hobrecht und hat noch bis 1956 als echtes Dampfschiff mit zwei Dampfmaschinen seinen Dienst verrichtet. Das Schiff überstand den Zweiten Weltkrieg ohne jeden Schaden, wurde aber aus ökonomischen Gründen nach dem Krieg mehrfach umgebaut (aus politischen Gründen auch umbenannt), dann auf Dieselbetrieb umgerüstet und erhielt letztlich den Namen Heinrich Zille 1). Abb.3: Das historische Fahrgastschiff Heinrich Zille am Anleger vor dem Märkischen Museum Das Abendprogramm der CIA-2011 am Dienstag wird auf dem Motorschiff Heinrich Zille stattfinden. Die Spree-Cöllnische Schifffahrtsgesellschaft mbh ist unser Gastgeber. 1) Namensgeber für das Schiff ist der berühmte Maler Heinrich Zille ( ), der wie kein anderer das Leben der sogenannten einfachen Leute im Berlin der Wendezeit vom 18. zum 19. Jahrhundert in seinen Bildern und Photographien eingefangen und so als Chronist seines Milljöhs ein Stück Berlingeschichte für die Nachwelt erhalten hat. Der Pinselheinrich, wie ihn die Berliner liebevoll nannten, hat das von Mühsal, Entbehrungen und oft schwerer Armut geprägte Leben in dieser Zeit in eindringlicher aber immer von Sympathie für diese Menschen geprägter Weise geschildert. Lebenslang von den meisten seiner Künstlerkollegen geschmäht, hat er auf die Initiative von Max Liebermann hin dennoch Einzug in die Akademie der Künste gehalten und ist heute mit seinem Werk in vielen Kunstausstellungen vertreten. 23

30 Es ist schon alles gesagt, aber noch nicht von allen. Karl Valentin 24

31 Übersicht und Kurzfassungen der Vorträge V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 Analysis of Ionic Species Importance, Achievements and Recent Trends Marek Trojanowicz Neue Entwicklungen in der Kapillarelektrophorese: Probeneintrag, Trennung und Detektion Frank-Michael Matysik, Marco Grundmann, Peter Palatzky, Rebekka Scholz From small ions to proteins, from forensic to clinical analysis: About the versatility of CE and CE-MS Carolin Huhn, Martin Pattky, Tjorben Posch Kopplung von CE und miniaturisierter NMR zur Erzeugung eines portablen Analysensystems J. Diekmann, K.L. Adams, G.L. Klunder, A.F. McDowell, C. Vogt Isotachophorese: Grundlagen, apparative Aspekte und Anwendungen in der Ionenanalytik Jürgen Hins Sate of the Art and Recent Developments of Ion Chromatography for the Determination of Inorganic Disinfection By-Products Rajmund Michalski IC-ICP-MS- und IC-ESI-MS-Kopplungen zum Nachweis ionischer Desinfektionsnebenprodukte der Chlorung von N,N-Dimethylsulfamid Oliver Happel, Brigitte Raue, Marco Scheurer, Thomas Lustinetz, Heinz-Jürgen Brauch Kapillar-Ionenchromatographie Der Weg zu schnellen oder hochauflösenden Trennungen ionogener Verbindungen Joachim Weiss, Ralph Neufang Automated Ion Chromatographic Determinations Over Six Orders of Magnitude Andrea Wille, Thomas Hartmann V 10 Chromatographische Bestimmung nicht-struktureller Kohlenhydrate in Pflanzen - Eine Übersicht verschiedener Ansätze Michael Raessler V 11 V 12 A new Approach for the Characterization of Commercial Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) Ch. Piechotta, S. Schmidt, I. Nehls Solid-State Ion-Selective Electrodes: Recent Developments and Applications Ari Ivaska 25

32 V 13 V 14 V 15 V 16 V 17 V 18 V 19 Potentiometrische Sensoren auf Chalkogenidglasbasis zur Detektion von Schwermetallionen in wässrigen Medien Heiko Spelthahn, Jürgen Schubert, Dimitry Kirsanov, Andrey Legin, Michael J. Schöning Ion activity measurement in water based mixed electrolyte samples Petra Spitzer, Beatrice Adel, Frank Bastkowski, Michal Máriássy, Hanspeter Andres, Daniel Berdat, Olivier Brunschwig, Samuel Wunderli Von chemischen Sensoren zur chemischen Bildgebung Torsten Wagner, Ko-ichiro Miyamoto, Michael J. Schöning, Tatsuo Yoshinobu Die metrologische Anwendung der Wasserstoffelektrode Petra Spitzer, Samuel Wunderli Renaissance der Wasserstoffelektrode Hans-Joachim Kohnke, Alexander Hörig, Johannes Schwarz, Wolfram Oelssner, Winfried Vonau Titrationen unter FIA-Bedingungen mit festen Chinhydronelektroden Heike Kahlert, Katja Vahl AlGaN-sensors as a novel ISFET material for the measurement of ions Michael Gebinoga, Benedikt Lübbers, Mary Donahue, Mario Kittler, Andreas Schober V 20 Reaktive Spurenstoffe in der Gas-, Flüssig- und Partikelphase der Atmosphäre - Probenahme, Anreicherung und Ionenanalyse Karin Acker, Wolfgang Wieprecht, Detlev Möller V 21 V 22 V 23 V 24 V 25 V 26 Kontinuierliche Gas- und Aerosolüberwachung in Luft mit MARGA Timoer Frelink, Rob Proost, Rob Hoogendijk Feststoffanalytik mittels IC? Eine Lösung: Combustion IC! Thorsten Mieruch Anforderungen an die Ionenanalytik in einem Industrielabor Manfred Geisler Phosphat in der Umwelt: Anforderungen, Herausforderungen, Stand der Analytik Daniela Gesekus, Sabine Willbold, Stephan Küppers Determination of Na +, K +, Mg 2+ and Ca 2+ in Biodiesel Using Ion Chromatography Lilia Basilio de Caland, Eva Lucia Cardoso Silveira, Matthieu Tubino Ionenanalyse - Normung und Praxis im gesetzlich geregelten Umweltschutz Günter Papke 26

33 V 27 V 28 V 29 V 30 V 31 V 32 Kalibrierung und Messunsicherheit in der ionenchromatographischen Wasseranalytik Karl-Heinz Bauer, Konstantin Goettgens, Thomas Kolb Quasi in-line Titration in a Retractable Process Assembly Chun Huan Wong, Christina Schwarz, Natalie Richter, Rudolf Lehnig Biozide in der aquatischen Umwelt - alles im grünen Bereich? Fallstudie an der Gewässersimulationsanlage des UBA Michael Feibicke Identifizierung der Zersetzungsprodukte von Lithiumhexafluorophosphat und Batterie-Elektrolyten unter Verwendung eines Gradientensystems für die Ionenchromatographie mit gekoppelten Techniken (IC/ICP-OES, IC/ESI-MS) Sascha Nowak, Lydia Terborg, Uwe Karst, Stefano Passerini, Martin Winter Qualitative und quantitative Bestimmung von As(III) und As(V) in Flusssäure mittels IC-ICP-AES Kopplung Stephan Schuld, Rüdiger Penzel, Andreas Seubert Anwendung eines zweifach 13C-markierten Kalibrierstandards für die Arsenobetainanalytik mittels HPLC-ESI-MS/MS Susanne Lischka, Christian Piechotta, Irene Nehls 27

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35 Analysis of Ionic Species Importance, Achievements and Recent Trends V 1 Marek Trojanowicz Department of Chemistry, University of Warsaw, Pasteura 1, Warsaw, Poland trojan@chem.uw.edu.pl Unlimited number of natural chemical processes and numerous synthetic chemical reactions take place in aqueous conditions or polar solvents. This is sufficient reason why ion analysis is a large field of chemical analysis in each stage of its development. Commonly, as main methods of ion analysis are considered ion chromatography, electromigration methods and application of sensors based on different detection methods. More generally, however, one can easily find in each method of modern wet chemical analysis numerous examples of the determination of ionized analytes. Similarly to each method of chemical analysis, also the methods mentioned above commonly employed in ion analysis have their advantages, limitations and various pathways of progress. High-performance liquid chromatography of ionic species in its different variants (suppressed, non-suppressed, ion-pair) has the advantage of multi-analyte capacity of determinations, usually achievable low limits of detection, and possibility of application of numerous detection methods. Its main limitation is the rather limited concentration range of response, and that usually complex sample processing is required. Its main development directions are design of fast run systems with sufficient resolution, and reducing the consumption of reagents, construction of a low pressure systems and multidimensional procedures. Among the electromigration methods for low molecular weight ions the most commonly used ones are capillary zone electrophoretic systems, whereas for high molecular weight ionized analytes rather gel electrophoretic systems. The main advantage of capillary electrophoretic systems is better resolution compared to column chromatographic ones, while limitations involve often insufficient level of detection limits with commonly employed detection methods, as well as poor reproducibility of measured analytical signals. Their main development trends include miniaturization of measuring to the microfluidic and recently also nanofluidic devices and search for more reliable detection methods (see e.g. [1]). The simplest measuring devices for determination of ionic species are chemical or biochemical integrated sensors based on the use of different transducers (see e.g. [2]). The most commonly employed sensors for ions in different fields of routine chemical analysis are ion-selective electrodes, which are potentiometric membrane electrodes. Their main advantage is compactness, the concentration response range of several orders of magnitude, and relative simplicity of scaling-down their dimensions. In-spite of commonly used name, with some exceptions, its severe limitation can be insufficient selectivity, and rather slow response, in comparison to amperometric of optical sensors. The main current trend of their development is search for novel materials, including ionophores and matrices for building the active layers, with increasing contribution of contemporary nanoscience and nanomaterials. 1. M. Trojanowicz, Recent developments in electrochemical flow detections A Review. Part I. Flow analysis and capillary electrophoresis, Anal. Chim. Acta, 653 (2009) M. Trojanowicz, Main concepts of chemical sensing, Chapter in R. Potyrailo, V. Mirsky (Eds) Combinatorial methods for chemical and biological sensors, Springer, 2009,

36 V 2 Neue Entwicklungen in der Kapillarelektrophorese: Probeneintrag, Trennung und Detektion Frank-Michael Matysik, Marco Grundmann, Peter Palatzky, Rebekka Scholz Universität Regensburg, Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik Universitätsstr. 31, Regensburg frank-michael.matysik@chemie.uni-regensburg.de Die Kapillarelektrophorese (CE) zeichnet sich durch einen einfachen experimentellen Aufbau aus: Eine elektrolytgefüllte Quarzkapillare taucht mit den Enden in Elektrolytreservoire ein, zwischen denen zur Trennung eine Hochspannung angelegt wird. Die Implementierung effektiver Injektions- und Detektionssysteme ist jedoch nach wie vor mit Herausforderungen verbunden. Kommerzielle CE-Geräte ermöglichen zwar technisch zuverlässige Injektionsprotokolle, die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Probenmenge ist allerdings unbefriedigend. Auf dem Gebiet der Detektorentwicklung sind sowohl bezüglich der anwenderfreundlichen Anbindung von unterschiedlichen Detektionssystemen als auch hinsichtlich der Verbesserung der analytischen Charakteristika weitere Verbesserungen wünschenswert. Schließlich ist die Geschwindigkeit der CE-Trennungen ein Aspekt, der im Zusammenhang mit Hochdurchsatzanalytik Beachtung verdient. Im Vortrag wird der gegenwärtige Entwicklungsstand der CE kritisch beleuchtet und es werden experimentelle Wege aufgezeigt, bestehende Limitierungen zu überwinden. Eine methodische Stärke der CE ist die Flexibilität bezüglich der Variation von Kapillarlänge und Innendurchmesser. Kurze Kapillarsegmente erlauben Trennungen unter Bedingungen hoher Feldstärken, was zu deutlichen Verbesserungen der Trenngeschwindigkeit führen kann. Beispiele werden für Kopplungen der Kapillarelektrophorese mit der Massenspektrometrie (MS) im Zusammenhang mit pharmazeutischen Untersuchungen von Hyaluronsäurespezies diskutiert [1]. Das Konzept der elektrochemisch assistierten Injektion (EAI) ermöglicht CE-Trennungen von ungeladenen Analyten. Dabei werden die Analyte während der Injektion in geladene Produktspezies umgewandelt. Diese Methode ist insbesondere für CE-MS-Untersuchungen attraktiv [2], da Pufferadditive mit nachteiligen Auswirkungen auf die Elektrosprayionisation vermieden werden können. Im Vortrag werden entsprechende Geräteentwicklungen und praktische Anwendungen diskutiert. Literatur: [1] M. Grundmann, M. Rothenhöfer, G. Bernhardt, A. Buschauer, F.-M. Matysik, Anal. Bioanal. Chem. (2011), im Druck [2] R. Scholz, F.-M. Matysik, Analyst, 136 (2011)

37 V 3 From small ions to proteins, from forensic to clinical analysis: About the versatility of CE and CE-MS Carolin Huhn, Martin Pattky, Tjorben Posch Forschungszentrum Jülich, Zentralabteilung für Chemische Analysen, Jülich c.huhn@fz-juelich.de After a long time of theoretical research and method development, capillary electrophoresis (CE) is now increasingly used in many laboratories in all fields of analytical chemistry. Beside the low costs for consumables, scientists appreciate the versatility of electromigrative separation techniques with the large number of formats available such as capillary electrophoresis, isotachophoresis, micellar electrokinetic chromatography, capillary sieving (gel) electrophoresis. They can all be implemented in the same instrumentation, just by changing the composition of the buffer solutions used for the analysis. The (commercial) availability of the coupling of capillary electrophoresis to mass spectrometry (CE-MS) further broadened the field of applications amenable with these techniques. In this presentation we want to show some representative work of 10 years of CE research. The focus will be on the application side in order to show the versatility of the techniques for very different fields of analytical chemistry. We will show the possibilities of CE for the analysis of small inorganic and organic molecules in a variety of formats, pointing to the enormous separation capabilities of the methods. Examples for the analysis of the active ingredients of forensically relevant biogenic drugs are given, where the separation of closely related substances including diastereomers was shown to be possible with very high resolution. A glimpse is given on how to achieve better sensitivity by choosing different detection systems and by enhancing the loadability of the CE system. A second field of application presented will be the use of electromigrative separation techniques for protein analysis. We will show how to quickly identify proteins via their tryptic digests using CE-MS coupling. The focus here will be on the optimization of separations using coating protocols to change the surface properties of the fused silica capillaries avoiding protein/peptide adsorption onto the capillary wall. We will demonstrate the impressive separation capabilities of CE-MS introducing our recent results with data on resolution and plate numbers as well as the need for further work in the field. 31

38 V 4 Kopplung von CE und miniaturisierter NMR zur Erzeugung eines portablen Analysensystems J. Diekmann 1, K.L. Adams 2, G.L. Klunder 2, A.F. McDowell 3, C. Vogt 1 1 Leibniz Universität Hannover, Institut für Anorganische Chemie, Callinstr. 9, Hannover; 2 Lawrence Livermore National Laboratory, 7000 East Ave., Livermore, CA 94550; 3 ABQMR, Inc., 2301 Yale Boulevard SE, Suite C-2, Albuquerque, NM 87106, USA Durch eine Kopplung von CE und NMR lassen sich bei minimalem Probenverbrauch eine Vielzahl Substanzklassen trennen sowie zerstörungsfrei charakterisieren und quantifizieren, womit sich eine ideale Alternative zur Kopplung von CE mit MS ergibt. Normale NMR-Systeme sind jedoch ortsgebunden und nicht flexibel verlegbar. Ziel der hier vorgestellten Arbeiten ist es, ein komplett portables CE-NMR-System zu entwickeln, mit dem direkt am Probenahmeort eine Analyse durchgeführt werden kann, wobei die NMR-Technik flexibel bezüglich der zu analysierenden Kerne gestaltet werden soll. Einsatzgebiete einer solchen Technik sind neben der Umweltanalytik die Bereiche der Pharmazie und Forensik. Hauptprobleme bei der Umsetzung der Aufgabe sind die aufgrund der verwendeten kleinen Magnete ( T) und Probevolumina (nl) erhaltenen relativ niedrigen Empfindlichkeiten der NMR und das durch die Elektrophoresespannung negativ beeinflusste Signal-Rausch-Verhältnis. Diese Schwierigkeiten können durch längere Messzeiten am NMR-Spektrometer, höhere Feldstärken der eingesetzten Magnete, die Geometrie im NMR-Messkopf oder/und eine Miniaturisierung der Spule sowie eine Aufkonzentrierung von Probekomponenten vor und während der CE-Trennung verringert werden. Die Messzeiten je elektrophoretisch getrennter Substanz lassen sich nicht beliebig verlängern und Magnete mit höheren Feldstärken eignen sich aus Gewichtsgründen nicht für portable Systeme. Für die Entwicklung des Systems wurde daher vorrangig an einer Optimierung von Design und Größe des NMR-Messkopfes gearbeitet. Zusätzlich wurden für die CE eine Probenanreicherung über Feldstärkegradienten und ein aufgeweitetes Detektorfenster genutzt, um Empfindlichkeit und S/N-Verhältnis zu verbessern. Der Vortrag gibt einen Überblick über den derzeitigen Entwicklungsstand und noch offene Möglichkeiten zur Verbesserung des Systems. [1] Portable Microcoil NMR Detection Coupled to Capillary Electrophoresis J. Diekmann, K.L. Adams, G.L. Klunder, L. Evans, P. Steele, C. Vogt, J.L. Herberg Anal. Chem. (2011) 83 (4), [2] 1 H and 19 F Spectroscopy with Miniaturized Capillary Electrophoresis-Microcoil NMR J. Diekmann, K.L. Adams, G.L. Klunder, C. Vogt, A. McDowell Anal. Chem. (submitted) 32

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41 V 5 Isotachophorese: Grundlagen, apparative Aspekte und Anwendungen in der Ionenanalytik Jürgen Hins JH Analytik, Schwalbenstrasse 10, Aalen, Germany info@jh-analytik.de Die Isotachophorese (ITP) ist eine kapillarelektrophoretische Trennmethode, bei der Ionen und ionisierbare Komponenten aufgrund ihrer elektrophoretischen Mobilitäten im elektrischen Feld getrennt und detektiert werden. Die ITP arbeitet mit einem diskontinuierlichen Elektrolytsystem, bestehend aus einem Leit- und einem Folgeelektrolyten in einem hydrodynamisch geschlossenen System. Zwischen dem Leitelektrolyt mit der höchsten Mobilität und dem Folgeelektrolyt mit der geringsten Mobilität ordnen sich die Ionen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes in homogenen, diskreten Zonen gemäß ihrer Mobilität an und wandern im sich dann einstellenden stationären Zustand alle mit gleicher Geschwindigkeit [1]. Mittels Leitfähigkeitsdetektion wird am Ende der Trennsäule ein Stufensignal aufgezeichnet. Zusätzlich kann die UV-Absorption gemessen werden, wobei ein rechteckiges Signal erhalten wird. Zur Quantifizierung dient die zeitliche Länge einer Analytzone; die Identifikation wird bei der Leitfähigkeitsdetektion über die relative Stufenhöhe bzw. bei der UV-Detektion durch die Höhe des UV-Signals vorgenommen. Der erste Teil der Präsentation behandelt die theoretischen Grundlagen und apparativen Anforderungen der Isotachophorese. Anschließend werden die Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen der Methode anhand von Beispielen aus der Produktionskontrolle in der chemischen Industrie sowie der Qualitätskontrolle in der Lebensmittelindustrie aufgezeigt. Literatur: [1] Boček P, Deml M, Gebauer P, Dolnik V, Analytical isotachophoresis, Verlag Chemie VCH, Weinheim,

42 V 6 Sate of the Art and Recent Developments of Ion Chromatography for the Determination of Inorganic Disinfection By-Products Rajmund Michalski Institute of Environmental Engineering of Polish Academy of Science Sklodowska-Curie Street 34, Zabrze, Poland michalski@ipis.zabrze.pl Water treatment by disinfection processes is considered a major public health achievement of the twentieth century. Recently many drinking water utilities are replacing chlorine, as their primary disinfectant, with alternative disinfectants, such as ozone, chlorine dioxide, and chloramines, which reduce regulated trihalomethane and some organochlorine compound levels but, at the same time, often increase the level of other potentially toxic compounds. Ozonization has emerged as one of the most promising alternatives to chlorination. In the early 1980s, it became obvious that the application of ozonization in drinking water treatment resulted not only in the formation of oxygenated compounds but also in bromide-containing water; brominated organic compounds and bromate were formed as well. Recently, bromate has become the most important inorganic oxyhalide by-product, and its concentration in drinking water has to be controlled. Furthermore, the subjects of interest and advanced research are chlorite and chlorate [1]. Bromates are formed when water containing bromide is ozonated. Chlorite is formed when chlorine dioxide is used for disinfecting drinking water, while chlorate is formed when chlorine dioxide or chloramine is used. Chlorination using hypochlorite acid solutions, which contain some ClO 3 - as a product of HClO disproportionation, may also contribute to ClO 3 - -contamination in disinfected water. Bromate has been identified as an animal, and possibly human, carcinogen. The International Agency for Research on Cancer (IARC) has classified bromate in group B-2 (the agent is possibly carcinogenic for humans). The U.S. Environmental Protection Agency (U.S. EPA), as well as the Commission of the European Communities, has recently issued new rules that require public water suppliers to control some of the previously unregulated microorganisms and cancercausing disinfection by-products in drinking water. According to these regulations, the maximum admissible level is 10 µg/l for bromate and 700 µg/l for chlorite + chlorate. The level for bromate is primarily based on current analytical capability (not on toxicological considerations - the target concentration for bromate in drinking water is zero); thus, there is a need for ongoing development and refinement of analytical technologies to allow rapid and reliable determinations below the level of 1 µg/l. In the mid-1990s, ISO was working on Method for bromate and Method for chlorite, chloride, and chlorate determination. The ISO standard specifies a method for the determination of dissolved bromate in drinking water, raw water, surface water, partially ozonated water, and swimming-pool water. Measurement of bromate is done in the range from 0.5 to 1000 µg/l, with or without sample preconcentration. If preconcentration is necessary, 6 ml of the sample is passed through three cation-exchange cartridges, in the Ba, Ag, and H forms, to reduce the total ionic strength. The ISO standard specifies a method for the determination of dissolved chlorite, chloride, and chlorate anions in water at low levels of contamination (e.g., drinking water, raw water, swimming-pool water). An appropriate sample pretreatment and detection using conductivity, UV, or amperometric method ensures working ranges from µg/l (chlorate) to µg/l (chlorite). 36

43 The methods of bromate determination employing ion chromatography can be generally divided into [2]: 1. Direct methods (suppressed conductivity detection). 2. Indirect methods (UV/Vis detection after post-column derivatization). 3. Hyphenated techniques (ICP-MS and MS detection). The most popular methods of bromate determination in laboratories that routinely carry out water analyses are still the direct ones depending on the selective separation of BrO 3 - ions in the presence of other anions in the sample and their suppressed conductivity detection. Nevertheless, it seems that in the course of time they will be replaced with the indirect methods [3] or the hyphenated techniques. All ion chromatographic methods used for bromate, chlorite, and chlorate analyses have some advantages and disadvantages. Nevertheless, at present IC is the only accepted standard method for the analysis of inorganic oxyhalide disinfection by-products. The choice of the most convenient and the best method for the determination of specific oxyhalides depends on many factors, such as expected concentration of analytes, sample matrix, limit of determination obtainable by the method used, and its availability. References 1. Michalski R., Inorganic Oxyhalides By-Products in Drinking Water: Ion Chromatographic Methods, [in] Encyclopedia of Chromatography, Ed. J. Cazes, Taylor & Francis, CRC Press, Third Edition, 2010, Vol. II, pp Michalski R., Ion Chromatography Determination of Bromate - State of the Art, Trends in Chromatography, 5, (2009), Michalski R., Łyko A., Determination of Bromate in Water Samples Using Post Column Derivatization Method with Triiodide, Journal of Environmental Science and Health, Part A, 45, (2010),

44 V 7 IC-ICP-MS- und IC-ESI-MS-Kopplungen zum Nachweis ionischer Desinfektionsnebenprodukte der Chlorung von N,N-Dimethylsulfamid Oliver Happel, Brigitte Raue, Marco Scheurer, Thomas Lustinetz, Heinz-Jürgen Brauch Technologiezentrum Wasser (TZW), Karlsruher Str. 84, Karlsruhe oliver.happel@tzw.de Der Fungizidwirkstoff Tolylfluanid wird u. a. zu dem Metaboliten N,N-Dimethylsulfamid (DMS) abgebaut, der in das Grundwasser und hierdurch in die Trinkwasseraufbereitung gelangen kann. Wird DMS-haltiges Wasser ozonisiert, entstehen erhöhte Mengen des als kanzerogen eingestuften N,N-Dimethylnitrosamins (NDMA) [1]. Durch Chlorung findet ebenfalls eine Umsetzung statt, jedoch wird kein NDMA in messbaren Konzentrationen gebildet. Hierbei müssen andere Desinfektionsnebenprodukte entstehen, deren Aufklärung momentanes Forschungsinteresse ist. Hypochlorit bildet mit DMS zunächst N-Chlor-N,N -Dimethylsulfamid, das zu mehreren Verbindungen weiter reagiert. Da postulierte schwefelhaltige Intermediate anionisch vorliegen, bietet sich als Trennmethode die Anionenaustauschchromatographie (IC) an. Während die Bildung von Sulfat leicht bestätigt werden kann, sind unbekannte Intermediate schwerer zu fassen. Über eine IC-ICP-MS-Kopplung lässt sich eine empfindliche und elementspezifische Schwefeldetektion realisieren, womit auch eine Bilanzierung unbekannter Spezies möglich ist. Neben Sulfat als stabilem Reaktionsprodukt treten in Abhängigkeit der Hypochloritdosis, der Reaktionszeit und Reaktionstemperatur vier schwefelhaltige Intermediate auf. Für diese Ionen wurde mit Hilfe eines Retentionsmodells der IC eine einfach negative Ladung im neutralen ph- Bereich gefunden. Zwei Intermediate konnten bereits über Standards bestätigt werden (Amidosulfonsäure und N,N-Dimethylsulfamsäure). Weiterhin wurden eine IC-ESI-MS/MS- und eine IC-ESI-TOF-Kopplung realisiert, worüber die genauen Molekülmassen und Fragmentionen der Intermediate ermittelt werden konnten. Generelles Ziel ist es, chromatographische IC- Methoden so zu entwickeln, dass volle Kompatibilität zu den genannten Detektionssystemen besteht. Kleine organische Moleküle werden neben Sulfat als thermodynamisch stabile Reaktionsprodukte erwartet. In konzentrierten Lösungen konnte die Bildung von UDMH nach Lit. [2] bestätigt werden (bis 4 mol-%), weshalb der Fokus auch auf literaturbekannte Chlorungsprodukte des UDMH gesetzt wurde [3,4]. Als ein Hauptprodukt der Chlorung von DMS konnte Dimethylamin nachgewiesen werden (bis zu 50 mol-%). [1] C.K. Schmidt, H.-J. Brauch, Environ Sci Techn 2008, 42, [2] R. Ohme, H. Preuschof, Liebigs Annalen 1968, 713, [3] I.M. Schreiber, W.A. Mitch, Environ Sci Techn 2006, 40, [4] J. Choi, R.L. Valentine, Water Sci Technol 2002, 46(3), Die Autoren danken dem DVGW und den Stadtwerken Duisburg für die finanzielle Unterstützung im Rahmen des DVGW-Forschungsprojekts W 4/05/08. 38

45 V 8 Kapillar-Ionenchromatographie Der Weg zu schnellen oder hochauflösenden Trennungen ionogener Verbindungen Joachim Weiss 1 und Ralph Neufang 2 1 Dionex Corporation, International Operations, Am Wörtzgarten 10, D Idstein 2 Dionex GmbH, Am Wörtzgarten 10, D Idstein Seit einer Reihe von Jahren beobachtet man ein signifikantes Wachstum bei HPLC- Anwendungen auf Basis von Kapillarsäulen. Als analytisches Werkzeug bietet die Kapillar- HPLC folgende Vorteile: Vereinfachung der Kopplung mit Massenspektrometern Signifikante Verringerung des Eluens-Verbrauchs Höhere Massenempfindlichkeit im Vergleich zur konventionellen HPLC Ideal für Anwendungen mit limitiertem Probenvolumen Die kürzlich eingeführte Kapillar-Ionenchromatographie mit elektrolytischer Eluens-Erzeugung bietet ähnliche Vorteile, auch wenn die oben erwähnten Vorteile für ionenchromatographische Anwendungen eine unterschiedliche Gewichtung besitzen. Der größte Vorteil der IC im Kapillar- Format ist die drastische Verringerung des Eluens-Verbrauchs, die einen kontinuierlichen Betrieb über einen sehr langen Zeitraum ermöglicht. In der konventionellen Wasser-Analytik steht üblicherweise genügend Probenvolumen zur Verfügung, aber Anwender, die Korrosionsvorgänge oder metabolische Fragestellungen untersuchen, profitieren von den sehr viel kleineren Probenvolumina (<< 1 µl) in der Kapillar-IC. Die höhere Massenempfindlichkeit der Kapillar-IC im Vergleich zur konventionellen IC wirkt sich positiv auf die Anwendbarkeit der IC für die Spurenanalytik aus, da die gleiche Konzentrationsempfindlichkeit mit sehr viel kleineren Probenvolumina erzielt wird. Schließlich verbessert die Kapillar-IC mit ihren sehr kleinen Flussraten die Kompatibilität mit modernen Tandem-Massenspektrometern. Die erweiterte Drucktoleranz bei der elektrolytischen Eluens-Erzeugung in einem Kapillar-IC- System von maximal 34,5 MPa (5000 psi) ermöglicht zum einen die Anwendung höherer Lineargeschwindigkeiten der mobilen Phase und damit sehr viel kürzere Analysenzeiten und andererseits hochauflösende Trennungen komplexer Gemische durch Verwendung längerer Trennsäulen. Im Rahmen dieser Präsentation werden entsprechende Beispiele von schnellen und hochauflösenden Trennungen anorganischer und organischer Ionen aus unterschiedlichen Anwendungsbereichen gezeigt, wobei sowohl partikelgebundene als auch monolithische stationäre Phasen verwendet wurden. 39

46 V 9 Automated Ion Chromatographic Determinations Over Six Orders of Magnitude Andrea Wille and Thomas Hartmann Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland aw@metrohm.com Trace-analysis methods require contamination-free sample handling and accurate calibration graphs. In particular, the method calibration in the low-ppb and ppt-range is critical, as standard solutions in this range can hardly be handled without introducing errors. Moreover, if the sample concentration is outside the calibration range, laborious and error-prone dilution or preconcentration is required. These drawbacks are overcome by inline coupling of the patented 800 Dosino and intelligent ion chromatography systems. The Dosino enables high-precision dosing of variable solution volumes into the sample loop or preconcentration column of the ion chromatograph. The Dosino can exactly dose and transfer down to 0.2 μl liquid. Without compromising the accuracy of the results, a whole range of new possibilities opens up for determinations over wide concentration ranges. By using only one analytical setup and without additional rinsing, samples containing both ultratraces and high concentrations can be analyzed. Furthermore, the Metrohm intelligent Pick-up Technique (MiPuT) and the Metrohm intelligent Preconcentration Technique with Matrix Elimination (MiPCT-ME) enable the user to work with low sample volumes and to remove interfering sample matrices. Combined with automated multipoint calibration, these techniques cover a measuring range of six orders of magnitude. The combination of intelligent software and hardware allows the system to compare results, take logical decisions, and carry them out: if, for example, the concentration of the analyte in the sample exceeds that of the calibration range, the system, after the first injection, compares peak areas, calculates the appropriate injection volume, and automatically reinjects the sample. The presented inline techniques reduce the workload, extend the measuring range to six orders of magnitude, are free of carryover effects, and significantly improve results` accuracy and reproducibility. Applications from different fields will be presented and discussed with regard to flexibility, recovery, and accuracy. 40

47 V 10 Chromatographische Bestimmung nicht-struktureller Kohlenhydrate in Pflanzen - Eine Übersicht verschiedener Ansätze Michael Raessler Max-Planck-Institut für Biogeochemie, SpecLab, Hans-Knoell-Str. 10, D Jena raessler@bgc-jena.mpg.de Kohlenhydrate und Zuckeralkohole sind wichtige Bestandteile von Pflanzen. Ihre Zusammensetzung kann stark mit der Jahreszeit, der Lichtverfügbarkeit und der jeweiligen Wachstumsphase schwanken. Zusätzlich spiegeln Kohlenhydrate das Pflanzenwachstum, sowie Veränderungen der Photosynthese und abiotische Stresserscheinungen, wie die Hyperosmose, wider. Neben der biologischen Bedeutung der Kohlenhydrat-Analyse, gewinnt die genaue Identifizierung und Quantifizierung der Kohlenhydrate in pflanzlichem Material auch zur Bilanzierung von Kohlenstoff-Gleichgewichten in biogeochemischen Kreisläufen an Bedeutung. Die Flüssigchromatographie ist heute die Methode der Wahl für die exakte analytische Bestimmung von Zuckeralkoholen und Kohlenhydraten. Letztere lassen sich unterteilen in Mono- (z.b. Glucose), Di- (z.b. Saccharose), Oligo- (z.b. Raffinose) und Polysaccharide (z.b. Stärke, Inulin). Die Detektion der einzelnen Komponenten kann mittels gepulster Amperometrie (engl. pulsed amperometry, PA), über Brechungsindex (engl. refractive index, RI) oder Lichtstreuung (engl. evaporative light scattering, ELS), sowie Massenspektrometrie (MS) erfolgen. Hierfür werden beispielhaft praktische Applikationen vorgestellt. Diese Präsentation stützt sich auf Forschungsergebnisse unserer Gruppe [1-3] und einen aktuellen Übersichtsartikel [4]. Literatur: 1) M. Raessler, Proceedings of the 33 rd International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques (HPLC 2008), Kyoto, Japan, ) M. Raessler, B. Wissuwa, A. Breul, W. Unger, T. Grimm, J. Agric. Food Chem., 56 (2008) ) M. Raessler, B. Wissuwa, A. Breul, W. Unger, T. Grimm, Anal. Methods, 2 (2010) ) M. Raessler, Sample preparation & current applications of liquid chromatography for the determination of non-structural carbohydrates (NSC) in plants. TrAC-Trends in Analytical Chemistry, accepted for publication. 41

48 V 11 A New Approach for the Characterization of Commercial Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) Ch. Piechotta, S. Schmidt and I. Nehls BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Richard-Willstätter-Str. 11, D Berlin, Germany christian.piechotta@bam.de Linear alkylbenzene sulfonates (LAS) are the most widely used anionic surfactants in detergents [1]. They possess an acute aquatic toxicity to micro organisms, algae and fish. The quantification of LAS in wastewater, sediments and sewage sludge is carried out in routine practice by reversed phase liquid chromatography using different types of detectors like fluorescence detection or mass selective detection with electrospray ionisation. For quantification in most of the cases calibrations are done with technical products with a purity of about 80%. These technical products comprise LAS homologs ranges from 10 to 14 carbon atoms in their aliphatic chain. Each homologous species has a variety of isomers. The so called inner isomers having substitution positions close to the center of the alkyl chain, whereas isomers having positions of substitutions close to the terminal carbon atom are referred to as external isomers. For purity assessment 26 different LAS-species have to be quantified and characterized. For each homologous LAS-species a synthetic analogue was prepared. Therefore 1-alkylbenzenes with defined chain lengths (C 10 - C 14 ) and known purity are synthesized. In order to use the separation efficiency of the gas chromatography for the separation of the complex mixture of isomers a new method for the derivatization of LAS was attempted. Using different alkylation reagents like trialkyl orthoformates [2] a capable methodology was established and validated. The synthetic LAS analogues were derivatized as well and were used as internal standards for the accurate quantification of the separated structural isomers. The alkylated LAS-analogues are now available as calibration standards for the exact quantification of LAS in different environmental compartments like wastewater or sewage sludge. Reference: [1] HERA, 2007, Version 3.0, URL: revision10_07.pdf [2] A.A. Padmapriya, G. Just, N.G. Lewis, Synthethic Communications, 1985, 15,

49 V 12 Solid-State Ion-Selective Electrodes: Recent Developments and Applications Ari Ivaska Process Chemistry Centre, c/o Laboratory of Analytical Chemistry, Åbo Akademi University FI Turku/Åbo, Finland Ion-selective electrodes, ISEs, are used in determination of uncomplexed ions in aqueous solutions. A conventional ISE consist of an ion-selective membrane in contact with the sample solution. Either the membrane itself is sensitive for ions in the solution or it contains an ionophore which forms a complex with the ion to be determined. The internal solution of the electrode is in contact with the other side of the membrane and a reference electrode is in contact with the internal solution. Ion exchange takes place at both sides of the membrane and at the reference electrode the ionic signal is transduced to electronic signal that can be measured by potentiometry. The solid-contact ISE concept was introduced in the beginning of 90s [1]. In that concept the internal solution and the reference electrode have been substituted by a layer of conducting polymer where the ion-to-electron transduction takes place. This all-solid-state construction has several advantages: because no internal solution is used the electrodes can be sterilized at high temperatures, they can be made small and compact and can be used in different physical orientations. Constructions where the ion-selective membrane and the conducting polymer layer are combined to physically only one single membrane have also been developed [2, 3]. Solid-state ISEs have been used in determination of Na +, K +, Ca 2+ and Cl - in wood pulp suspension [4]. Potassium µ-electrode based on the same concept has been constructed and used in biological applications [5]. Polyaniline based ph-sensitive electrode has been used in acid-base titrations in organic media [6]. Black liquor in the pulping process is a harsh matrix for any analytical determinations. A calcium selective solid-state ISE has successfully been used in determination of calcium in that matrix [7]. References: 1. Aodhmar Cadogan, Zhiqiang Gao, Andrzej Lewenstam, Ari Ivaska and Dermot Diamond, "All-solid-state sodium selective electrode based on a calixarene ionophore in a poly(vinyl chloride) membrane with a polypyrrole solid contact", Analytical Chemistry, 64 (1992) Johan Bobacka, Ari Ivaska and Andrzej Lewenstam, Plastizer-free all-solid-state potassium-selective electrode based on poly(3-octylthiophene) and valinomycin, Analytica Chimica Acta, 385 (1999) Tom Lindfors, Pia Sjöberg, Johan Bobacka, Andrzej Lewenstam and Ari Ivaska, Characterization of a single-piece all-solidstate lithium-selective electrode based on soluble conducting polyaniline, Analytica Chimica Acta, 385 (1999) Mercedes Vázquez, Konstantin Mikhelson, Sulo Piepponen, Jaakko Rämö, Mika Sillanpää, Ari Ivaska, Andrzej Lewenstam and Johan Bobacka: Determination of Na +, K +, Ca 2+ and Cl - ions in wood pulp suspension using ion-selective electrodes, Electroanalysis, 13 (2001) Gergely Gyetvai, Livia Nagy, Ari Ivaska, István Hernadi and Géza Nagy, Solid contact micropipette ion selective electrode for potentiometric SCEM II: potassium electrode, Electroanalysis, 21 (2009) Johan Bobacka, Viktor Lax, Tom Lindfors and Ari Ivaska: "Titration of trimeprazine base with tartaric acid in isopropanol solution using polyaniline as indicator electrode Procedure 5, in S.Alegret and A.Merkoçi (eds.), Electrochemical Sensor Analysis, Part 2 Procedures, Potentiometric sensors, Procedure 5, in D.Barceló (ed.), in series: Wilson&Wilson s Comprehensive Analytical Chemistry, Vol. 49, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 2007, pp e29-e34 7. Kim Granholm, Paul Ek, Tomasz Sokalski, Leo Harju, Johan Bobacka and Ari Ivaska, Determination of Ca with ion-selective electrode in black liquor from a Kraft pulping process, Electroanalysis, 21 (2009)

50 V 13 Potentiometrische Sensoren auf Chalkogenidglasbasis zur Detektion von Schwermetallionen in wässrigen Medien Heiko Spelthahn 1,2, Jürgen Schubert 2, Dimitry Kirsanov 3, Andrey Legin 3 und Michael J. Schöning 1,2 1 FH Aachen, Institut für Nano- und Biotechnologien (INB), Heinrich-Mußmann-Straße 1, D Jülich, schoening@fh-aachen.de 2 Peter Grünberg Institut, Leo Brand Straße, D Jülich 3 Sensor Systems LLC, St. Petersburg, Russia, , Universitetskaya nab. 7/9, Mendeleev Centre In der Umweltanalytik und der industriellen Abwasseranalyse ist der Nachweis von Schwermetallionen in wässrigen Medien eine wichtige Aufgabenstellung. Häufig werden hierfür kostenintensive und nur von geschultem Fachpersonal benutzbare Geräte verwendet (z.b. ICP- MS), die zwar die Schwermetallionen bei bereits sehr niedrigen Konzentrationen detektieren können, aber keine Möglichkeit für eine on-line - bzw. Vor-Ort-Messung bieten. Zur Entwicklung eines kostengünstigen Sensors, der zum einen die Möglichkeit zur Vor-Ort- Messung bietet und zum anderen die benötigten Nachweisgrenzen aufweist, wurden bereits Arbeiten mit Dünnschicht-Sensormembranen auf Chalkogenidglasbasis durchgeführt. Dabei wurden verschiedene Transducerstrukturen wie ISFETs (ionenselektive Feldeffekt-Transistoren), LAPS (lichtadressierbare potentiometrische Sensoren), µise (ionenselektive Mikroelektroden) und EIS- (Elektrolyt-Isolator-Halbleiter) Strukturen untersucht [1]. Chalkogenidgläser weisen eine komplexe chemische Stöchiometrie auf und müssen auf das zu detektierende Schwermetallion abgestimmt sein. Die Abscheidung der Chalkogenidgläser als Dünnschicht erfolgt mit der gepulsten Laserabscheidung, um den stöchiometrischen Übertrag aus dem ursprünglichen Target auf das Sensorsubstrat zu gewährleisten. Die Sensoren besitzen eine gute Stabilität in Flüssigkeiten und vergleichbare Sensoreigenschaften wie makroskopische ionenselektive Elektroden mit vergleichbarem Schichtaufbau. In Zusammenarbeit mit Kooperationspartnern aus Russland soll ein Array aus verschiedenen Schwermetallsensoren mit neuartigen Polymersensormembranen [2] konstruiert werden, um eine elektronische Zunge zu etablieren, die mehrere Schwermetalle zeitgleich detektieren kann. Die Ergebnisse zu den verschiedenen Sensoren und Experimenten werden in dieser Präsentation näher erläutert. Finanziert wird das Projekt Multimodale Sensoren für die Umweltanalytik in flüssigen Medien im industriellen Umfeld durch das BMBF (Projektträger DLR). Literatur: 1) M.J. Schöning, J.P. Kloock, About 20 years of silicon-based thin-film sensors with chalcogenide glass materials for heavy metal analysis: technological aspects of fabrication and miniaturisation, Electroanal. 19 (207) ) M. Alyapyshev, V. Babain, N. Borisova, I. Eliseev, D. Kirsanov, A. Kostin, A. Legin, M. Reshetova, Z. Smirnova, 2,20-Dipyridyl-6,60-dicarboxylic acid diamides: synthesis, complexation and extraction properties, Polyhedron. 29 (2010)

51 V 14 Ion activity measurement in water based mixed electrolyte samples Petra Spitzer, Beatrice Adel, Frank Bastkowski Physikalisch Technische Bundesanstalt, Braunschweig (PTB), Germany Michal Máriássy Slovak Institute of Metrology, Bratislava (SMU), Slovakia Hanspeter Andres, Daniel Berdat, Olivier Brunschwig, Samuel Wunderli Bundesamt für Metrologie, Bern-Wabern (METAS), Switzerland The International Federation for Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (IFCC) recommends measuring and reporting values for the most important physiological ions as concentrations. Aqueous calibrators are used and fixed empirical factors have been implemented to transform measured values into concentrations. These factors are only valid for fixed normal physiological conditions. False negative and false positive values for e.g. the calcium status of a patient can occur for particular diseases such as e.g. cancer, renal failure, trauma etc.. The calibration methods used presently do not yield traceable ion activities as required for reliable medical diagnosis. Traceability is also asked by the EU directive 98/79/EC including the use of higher order reference standards. The EURAMET EMRP Joint Research Project "Traceable measurements for biospecies and ion activity in clinical chemistry" covers the improved reliability of ISE measurement results for ionic species as well as the possibility to quantify the part of ions bound to proteins and to complexes. The main aim was to build up a new ion activity scale for chemical activity of clinically relevant ions (Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+, Cl - ) in mixed electrolytes that is consistent with the accepted definition of the ph scale, which is recommend by IUPAC since The new ion activity scale will enable medical doctors to expand their tools for better diagnostics. Activities are the physiological relevant quantities rather than concentrations or contents. Mixed electrolyte SI-traceable activity standards for calibration purposes of the most prominent ions Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+, Cl - do not yet exist [1]. The semi-empirical approach for ion activity coefficients according to Kenneth S. Pitzer was used to establish a new scale for ion activities. Similar to ph all new activity scales for ions will be based on a convention and should not create conflicting results. The materials used to gravimetrically prepare the mixed electrolyte calibration standards were sufficiently characterised. A measurement model equation for ion activity with corresponding uncertainty evaluation was set up. The method validation has been performed. A measurement protocol and a fully automatic flow system was optimised and built and an international intercomparison was organised. Reference: [1] S. Wunderli, H. Andres, Metrological Aspects of Activity Measurements in Mixed Electrolytes by Ion-Selective Electrodes, Electroanalysis, (2008) 20, This project received funding by the EURAMET JRP T2J10/WP3 Tracebioactivity in the frame of imera+, Project No

52 V 15 Von chemischen Sensoren zur chemischen Bildgebung Torsten Wagner 1, Ko-ichiro Miyamoto 1, Michael J. Schöning 2 und Tatsuo Yoshinobu 1 1 Department of Electronic Engineering and Department of Biomedical Engineering, Tohoku University, Sendai, Japan 2 Institut für Nano- und Biotechnologien (INB), FH Aachen, Jülich Der lichtadressierbare potentiometrische Sensor (LAPS) ist ein chemischer, Feldeffekt-basierter Sensor und wurde bereits 1988 von Hafeman und Kollegen beschrieben. Er besteht aus einer Halbleiter-Isolator-Transducer-Schichtstruktur, bei der die Oberseite mit der Messlösung und einer Referenzelektrode elektrisch kontaktiert wird. Der Feldeffekt wird durch das Anlegen einer Gleichspannung zwischen der Referenzelektrode und dem Rückseitenkontakt des Sensors erzeugt. Ein chemisches Potenzial an der Kontaktfläche zwischen Transducer und Messlösung addiert sich zu der angelegten Biasspannung und verändert somit lokal die Ausdehnung der darunter befindliche Raumladungszone im Halbleitermaterial. Eine modulierte Lichtquelle strahlt einen Teilbereich des Sensors an und erzeugt aufgrund der Raumladungszone einen extern messbaren Wechselstrom. Dieser externe Fotostrom ist im Wesentlichen abhängig von der Weite der lokal beleuchteten Raumladungszone und bildet damit indirekt das lokale elektrochemische Potenzial auf der Sensoroberfläche ab. Der Lichtstrahl erlaubt eine ortsaufgelöste Messung durch das gezielte Verfahren der Lichtquelle. Tastet man die gesamte Sensoroberfläche darüber hinaus mit einem fein fokussierten Lichtstrahl ab, so erhält man ein genaues Abbild des elektrochemischen Potenzialverlaufs über die gesamte Sensoroberfläche [1]. Bisherige LAPS Systeme bedienten sich vor allem Laserlichtquellen, welche fokussiert und mittels einer Verfahreinheit bewegt werden konnten. Mit diesen Systemen ließen sich bereits Bilder erzeugen, die unter anderem die metabolische Aktivität von Zellen oder eine enzymatische Aktivität über die Ansäuerung des Messmediums visualisierten [2,3]. Allerdings sind diese Systeme aufgrund der mechanischen Verfahreinheit sehr langsam und Messzeiten von bis zu mehreren Stunden für ein Bild mussten in Kauf genommen werden. In dieser Arbeit werden Systeme vorgestellt, welche sich neuer Lichtquellen, neuer Auswerteverfahren und neuer Adressierungsmethoden bedienen. Mit Hilfe von digital mirror devices (DMD) kann schnell und ohne mechanisches Verfahren ein Lichtstrahl an verschiedene Stellen des Sensors fokussiert werden. Eine Modulation mit unterschiedlichen Modulationsfrequenzen erlaubt es darüber hinaus, mehrere Messstellen gleichzeitig auszulesen, was die Messzeit entsprechend reduziert. Messzeiten können weiter verringert werden, indem Adressierung und Auswertung entsprechend abgestimmt sind. So lassen sich schnelle Messungen mit grober Auflösung über eine große Sensorfläche mit fein detaillierten Messungen mit sehr hoher Auflösung für detaillierte Bildausschnitte direkt kombinieren. Die hier vorgestellten Systeme erlauben erstmalig das Erzeugen von hochauflösenden chemischen Bildern basierend auf der LAPS-Technologie. [1] T. Wagner; M.J. Schöning in: Electrochemical Sensor Analysis (Ed., S. Alegret,A. Merkoci), Lightaddressable potentiometric sensors (LAPS): recent trends and applications, 2007, 49, [2] S. Inoue; M. Nakao; T. Yoshinobu, H. Iwasaki, Chemical-imaging sensor using enzyme, Sens.Actuat. B, 1996, 32, [3] M. Nakao; S. Inoue; R. Oishi; T. Yoshinobu, H. Iwasaki, Observation of microorganism colonies using a scanning-laser-beam ph-sensing microscope, J.Ferment.Bioeng., 1995, 79,

53 V 16 Die metrologische Anwendung der Wasserstoffelektrode Petra Spitzer 1 und Samuel Wunderli 2 1 Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Bundesalleee 100, Braunschweig, Deutschland; petra.spitzer@ptb.de 2 Bundesamt für Metrologie (METAS) Lindenweg 50, 3003 Bern-Wabern, Schweiz Die klassische Wasserstoffelektrode ist auch heute noch Bestandteil wichtiger elektrochemischer Referenzverfahren. In dieser Präsentation wird die metrologische Anwendung der Platin-Wasserstoffelektrode als Messelektrode in der ph-messtechnik und als Standard-Bezugselektrode für die Potentiometrie und Amperometrie beschrieben. Mit einem international vereinbarten, primären elektrochemischen Messverfahren, das eine möglichst gute Annäherung an die Definition des ph-wertes ermöglicht, werden die ph-werte von primären ph-standards mit der Platin/Wasserstoffelektrode als Messelektrode bestimmt [1]. Standardpufferlösungen, die auf die primären ph-standards zurückgeführt werden können, sind eine entscheidende Voraussetzung für die Genauigkeit und Vergleichbarkeit von ph-werten [2]. Die Kalibrierhierarchie, die über eine Kette von Vergleichsmessungen den in der ph-wert der Probe ph-wert mit den primären Standards verbindet wird erläutert. In internationalen Vergleichsmessungen wird die Übereinstimmung der ph-werten der primären ph-standards überprüft [3]. Aktuelle Ergebnisse dieser Vergleichsmessungen werden vorgestellt. Genaue elektrochemische Messungen in der Potentiometrie und Amperometrie sind nur mit stabilen Bezugselektroden möglich. Auftretende langsame Potentialänderungen leiben vielfach unerkannt und führen somit zu falschen Messresultaten. Die Standard-Wasserstoffelektrode wird als Normal zur Charakterisierung von Referenzelektroden bezüglich ihres elektrochemischen Potentials und ihrer zeitlichen Stabilität vorgestellt. Literatur: 1) R.P. Buck, S. Rondinini, F.G. K. Baucke, M.F. Camoes, A.K. Covington, M.J.T. Milton, T. Mussini, R. Naumann, K.W. Pratt, P. Spitzer, G.S. Wilson, Pure and Appl Chem 74 (2002) ) P. Spitzer, K.W. Pratt, J Solid State Electrochem 15 (2011) 69 3) M. Máriássy, K.W. Pratt, P. Spitzer, Metrologia 46 (2009)

54 V 17 Renaissance der Wasserstoffelektrode Hans-Joachim Kohnke 1), Alexander Hörig 2), Johannes Schwarz 2), Wolfram Oelssner 2), Winfried Vonau 2) 1) Gaskatel Gesellschaft für Gassysteme durch Katalyse und Elektrochemie mbh Holländische Straße 195, D Kassel, 2) Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.v. Kurt-Schwabe-Straße 4, D Ziegra-Knobelsdorf, Standard-Wasserstoffelektroden (Standard hydrogen electrodes, SHE) sind in der Elektrochemie als Bezugssysteme zur Messung elektrochemischer Potentiale vorgesehen [1,2]. Sie bestehen definitionsgemäß aus einem platinierten Platinblech, das in eine HCl-Lösung der Protonenaktivität 1 mol/l eintaucht und von Wasserstoffgas unter einem Druck von 101,3 kpa umspült wird. Auf Grund der unbequemen Handhabung und des hohen apparativen Aufwands haben diese Elektroden in der praktischen Messtechnik kaum noch Bedeutung. Mit der Hydroflex -Elektrode liegt eine Wasserstoffelektrode vor, die auf einer internen, in den Elektrodenkörper integrierten, auswechselbaren Wasserstoffquelle basiert. Gegenwärtig wird darauf aufbauend eine neue gebrauchsfertige ph-sonde entwickelt. Die Elektrodenkonzeption beruht auf Patenten von Winsel [3-5]. Der kontinuierlich ausströmende Wasserstoff wird durch Gasdiffusionselektroden zu Pt/Pd-Elektroden geleitet. Der bei den SHE apparativ aufwendige Einsatz von Wasserstoffentwicklern und Druckgasflaschen sowie die damit verbundenen arbeitsaufwendigen Vorbereitungsschritte entfallen. Konventionelle ph-glaselektroden sind in chemisch-aggressiven Lösungen nicht oder nur eingeschränkt einsetzbar. Die neuen Elektroden können, da sie aus säure- und laugebeständigen Materialien bestehen, in diesen Lösungen eingesetzt werden. Sie sind, nach entsprechender Modifizierung, sowohl als Referenzelektroden als auch als ph-sensitive Messelektroden einsetzbar und zeichnen sich durch problemlose Handhabbarkeit, hohe mechanische Stabilität und robuste Bauweise aus. Im Beitrag werden der besondere konstruktive und prinzipielle Aufbau der glasfreien Elektroden vorgestellt, Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten in HF-haltigen- und organischen Medien sowie in Lebensmittelproben aufgezeigt. Charakteristische Elektrodenparameter werden vorgestellt. Innovative Membranmaterialien, basierend auf Polypropylen und Titandioxid, finden Anwendung. Hauptziel ist die Entwicklung einer symmetrischen Messkette, basierend auf kombinierten Hydroflex -Wasserstoffelektroden. Literatur: [1] M. Le Blanc, Z. Phys. Chem., 1893, 12, 133 [2] H. Galster, ph-messung, VCH-Verlag, Weinheim, 1990 [3] DE A1 ; [4] DE C2 ; [5] DE C1 Danksagung Die Arbeit wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) in dankenswerter Weise unter dem Förderkennzeichen KF ST9 gefördert. 48

55 V 18 Titrationen unter FIA-Bedingungen mit festen Chinhydronelektroden Heike Kahlert und Katja Vahl Universität Greifswald, Institut für Biochemie, Analytische Chemie und Umweltchemie Felix-Hausdorff-Str. 4, Greifswald Die Fließ-Injektions-Analytik (FIA) ist eine Methode der Probenhandhabung und Analysenautomatisierung, die es gestattet sehr kleine Analytvolumina ( µl) mit einer hohen Frequenz ( Analysen pro Stunde) zu analysieren. In dieser Präsentation werden Durchflussdetektoren auf der Basis von Chinhydronelektroden für Titrationen unter FIA- Bedingungen vorgestellt. Die Durchflussdetektoren verfügen über den Vorteil, dass die Arbeitselektrode in einem Strömungssystem so untergebracht werden kann, dass sie die Strömung des Analyten nicht beeinflusst. Verschiedene Anwendungsgebiete der neuen Detektoren werden erläutert. So können die Durchflussdetektoren für die Titration von Säuren und Basen verwendet werden, besonders interessant sind hierbei Gehaltsbestimmungen von HF. Der dynamische Arbeitsbereich für Säure-Base-Titrationen liegt im Bereich von mehreren Zehnerpotenzen (ca. von 10-6 mol L -1 bis mol L -1 ). Ein weiteres Anwendungsgebiet stellt die Bestimmung von Enzymaktivitäten dar. Als Beispiel werden die experimentellen Bedingungen zur Bestimmung der Aktivität von Lipase erläutert. Die Substrate Triacetin und Tributyrin werden in einer Pufferlösung hydrolysiert und die Änderung der Zusammensetzung des Puffers kann mit Hilfe von FIA-Titrationen verfolgt werden. Die Durchflusszellen bieten darüber hinaus den Vorteil, dass auch die Bestimmung von Calciumund Magnesiumionen in wässrigen Lösungen möglich ist, wenn EDTA als Trägerlösung verwendet wird. Damit konnten wir zeigen, dass mit einem Detektor allein durch die Variation der Trägerlösung verschiedene Parameter einer wässrigen Probe bestimmt werden können. 49

56 V 19 AlGaN-sensors as a novel ISFET material for the measurement of ions Michael Gebinoga, Benedikt Lübbers, Mary Donahue, Mario Kittler und Andreas Schober Institut für Chemie und Biotechnik, Institut für Mikro- und Nanotechnologie PF , Ilmenau andreas.schober@tu-ilmenau.de ISFETs (Ionenselektive Feldeffekttransistoren), die auf der Materialbasis der Gruppe III-Nitride beruhen, sind aus der Erforschung von Halbleiterbauelementen mit großer Bandlücke hervorgegangen. Die starken chemischen Bindungen der Gruppe III Nitride führen zu einer hohen chemischen Inertheit und biochemischen Stabilität, die sich in einer hervorragenden Biokompatabilität äußert [1-3]. Die physikalischen Eigenschaften wie geringes Rauschen auf Grund der großen Bandlücke [4], bei gleichzeitiger hoher Empfindlichkeit gegen Oberflächenladungsänderungen [5] zeigen das große Potential für Sensoranwendungen [6]. Ein weiterer Vorteil des Materialsystems ist die Möglichkeit simultan optisch-elektrochemische Multiparameter Untersuchungen durchzuführen. Kombiniert mit opto-elektronischen Komponenten (Laser Dioden und Photodetektoren auf GaN Basis) konnte der ph Wert und die Absorption bis zu Volumina von 700 nl gemessen werden [7] Die Erforschung der Gruppe III Nitride insbesondere für Sensorapplikationen ist ein junges Gebiet, auf dem intensiv geforscht wird und daher noch keine kommerziellen Geräte verfügbar sind. Neben der Bestimmung des ph Wertes wird die Funktionalisierung von Oberflächen bzw. der Einsatz der III-Nitrid ISFETs für Biosensoranwendungen erforscht und untersucht [8]. Es hat sich herausgestellt, dass das inerte Materialsystem ausgezeichnet für die Untersuchung bzw. für die Entwicklung von neuronalen Assaysystemen geeignet ist [9,10]. Gerade die hohe Biokompatabilität könnte für einen größeren Einsatz (im Gegensatz zu Si-ISFETs) in biomedizinischen Anwendungen sprechen. Literatur: 1) S. J. Pearton, J. C. Zolper, R. J. Shul, and F. Ren, J. Appl. Phys., 86, 1 (1999). 2) I. Cimalla, F. Will, K. Tonisch, M. Niebelschütz, V. Cimalla, V. Lebedev, G. Kittler, M. Himmerlich, S. Krischok, J. A. Schaefer, M. Gebinoga, A. Schober, T. Friedrich, and O. Ambacher, Sensors and Actuators B: Chemical, 123, 740, 2007, doi: /j.snb ) T.-H. Young, and C.-R. Chen, Biomaterials, 27, 3361 (2006). 4) G. Steinhoff, B. Baur, G. Wrobel, S. Ingebrandt, A. Offenhausser, A. Dadgar et al., Appl. Phys. Lett., 86, (2005). 5) R. Neuberger, G. Müller, O. Ambacher, and M. Stutzmann, phys. stat. sol. (a), 183, R10 (2001). 6) G. Steinhoff, O. Purrucker, M. Tanaka, M. Stutzmann, and M. Eickhoff, Adv. Funct. Mater., 13, 841 (2003). 7) B. Lübbers, Kittler, G., Ort, P., Linkohr, S., Wegener, D., Baur, B., Gebinoga, M., Weise, F., Eickhoff, M., Maroldt, S., Schober A, and Ambacher, O., physica status solidi (c) 5 (6): , ) I. Cimalla, M. Gebinoga, B. Lübbers, V. Cimalla, O. Ambacher, A. Schober "Group III-Nitride based sensors - a promising bio-sensing generation" invited review, in "Advanced semiconductor materials and devices research: III-Nitrides and SiC " (Editor: Ho-Young Cha) in Verlag "Research Signpost, Kerala, India, ISBN ) M. Gebinoga, L. Silveira, M. Kittler, I. Cimalla, K. Tonisch, A. Schober Materials Science and Engineering: B 169 (2010), ) Michael Gebinoga, Liele Silveira, Irina Cimalla, Mario Kittler, Benedikt Lübbers, Maren Klett, Vadim Lebedev, Andreas Schober " Journal of Neuroscience Methods in revision

57 V 20 Reaktive Spurenstoffe in der Gas-, Flüssig- und Partikelphase der Atmosphäre - Probenahme, Anreicherung und Ionenanalyse Karin Acker, Wolfgang Wieprecht, Detlev Möller Brandenburgische Technische Universität Cottbus, Lehrstuhl Luftchemie und Luftreinhaltung Volmerstr. 13, Berlin ack@btu-lc.fta-berlin.de Änderungen der Spurenstoffkonzentrationen der natürlichen als auch der anthropogen beeinflussten Atmosphäre und Prozesse in Wolken und Niederschlägen bestimmen entscheidend das sich ändernde Klima. Obwohl statistisch 6 von 7 Wolken nicht regnen, erneuert der von der Sonne angetriebene Wasserkreislauf global unablässig die Süßwasservorräte mit jährlich ca km 3. Einmal durch Kondensation bzw. auch Resublimation von Wasserdampf an Kondensationskernen gebildet, absorbieren Wolkentropfen sehr schnell die verfügbaren wasserlöslichen Spurengase (z.b. SO 2, NH 3, CO 2, HNO x, organische Säuren), die in der Flüssigphase deutlich schnelleren chemischen Umwandlungen und Säure-Base-Gleichgewichten unterliegen. Oberflächenprozesse (z.b. Photokatalyse) und Wechselwirkungen von Gasen, Aerosolen und Wolken beeinflussen z.b. das atmosphärische Budget von Ozon und anderen Spurengasen, die atmosphärische Verweilzeit von Partikeln und deren Einfluss auf den Wasserkreislauf, die Strahlungseigenschaften der Atmosphäre sowie die gesundheitlichen Auswirkungen von Partikeln. Für detaillierte physikalisch-chemische Charakterisierungen des atmosphärischen Multiphasensystems wurde neben dem Einsatz konventioneller Probenahme- und Analysentechniken ein System entwickelt, das die gleichzeitige und zeitlich hoch aufgelöste Messung reaktiver Spurenstoffe zur Ermittlung der Reservoirverteilung zwischen Gas- und Partikelphase gestattet. Dabei wird Probenluft durch einen Denuder geführt, an dessen Innenseite kontinuierlich ein stets frischer Film eines geeigneten Sorptionsmittels abläuft, um Spurengase aufzunehmen. Aufgrund ihres deutlich geringeren Diffusionskoeffizienten passieren Partikel den Denuder und können z.b. in einer sich anschließenden Aerosolkammer kontinuierlich mit Wasserdampf in Kontakt gebracht werden. Die gelösten Spurenstoffe werden nach Aufkonzentrierung direkt einer ionenchromatographischen Analyse zugeführt. So können z.b. Konzentrationen von 10 ng m -3 an anorganischen Säuren bzw. ihren partikulären Counterparts noch sicher erfasst werden (30 min Probenahme bei 10 L min -1 Durchsatz). Mit diesem System konnte in Kombination mit weiteren Messungen an verschiedenen Orten Europas z.b. die heterogene Chemie salpetriger Säure und deren Rolle in der atmosphärischen Photochemie untersucht sowie der Prozess der Chlorentgasung von Seesalz detailliert studiert werden. Zur Untersuchung der gasförmigen und kondensierten Phase in Industrieprozessen wurden nach temperaturstabiler/kondensationsfreier Auskopplung Denuder zur Probenahme gasförmiger Spezies eingesetzt und mit Sprühsammlern bzw. Waschflaschen zur Aerosolprobenahme kombiniert. 51

58 V 21 Kontinuierliche Gas- und Aerosolüberwachung in Luft mit MARGA Timoer Frelink, Rob Proost und Rob Hoogendijk Metrohm Applikon B.V., Schiedam/The Netherlands, Im Zuge neuerer medizinischer, aber auch klimatologischer Forschungsprojekte gewinnt die Luftanalytik zunehmend an Bedeutung. Der größte Nachteil der bisher verwendeten Filtersysteme besteht darin, dass die Analysenergebnisse lediglich die über den Zeitraum der Probennahme gemittelte Konzentration der jeweiligen Verbindung wiedergeben. Ein weiterer Nachteil ist die manuelle Handhabung der Filter, die fehleranfällig und sehr zeitintensiv ist. MARGA (Monitoring of AeRosols and Gases in Ambient air) dagegen ermöglich es, die Gasund Aerosolzusammensetzung der Umgebungsluft praktisch gleichzeitig und überdies nahezu in Echtzeit zu analysieren. Damit lassen sich bei kurzfristig auftretenden Ereignissen differenzierte Aussagen zum zeitlichen Konzentrationsverlauf verschiedenster Luftbestandteile machen. Über einen Teilchengrössen selektiven Abscheider wird Luft in das MARGA-Gerät gesogen. Dadurch lässt sich die Größe der zu analysierenden Teilchen beispielsweise auf einen Durchmesser kleiner als 10 oder 2,5 µm beschränken. Im rotierenden Diffusionsabscheider (Wet Rotating Denuder, WRD) absorbiert eine dünne Wasserschicht die Gase (NH 3, SO 2 etc.) aus der Luft. Die Lösung mit den absorbierten Gasen wird fortlaufend aus dem Diffusionsabscheider entfernt, gesammelt und dann in zwei Metrohm-Ionenchromatographen überführt, wo jeweils stündlich die Kationen- und Anionenkonzentrationen bestimmt werden. Die Luft aus dem Diffusionsabscheider landet in einem Dampfstrahl-Aerosolsammler (Steam-Jet Aerosol Collector, SJAC). Dort wird der partikuläre Anteil des Aerosols (Cl, NO 3, SO 4 2, Na +, K +, NH 4 +, Ca 2+ etc.) durch Injektion von Wasserdampf in die flüssige Phase überführt. Die resultierende Lösung wird gesammelt und deren Anionen- und Kationenkonzentrationen stündlich ebenfalls mittels Ionenchromatographie bestimmt. Das ganze System arbeitet vollautomatisch und liefert stündlich detaillierte Gas- und Aerosolkonzentrationen. Der Vortrag präsentiert Resultate aus Langzeitversuchen aus verschiedenen Ländern (USA, UK, China) und vergleicht diese mit Ergebnissen aus klassischen Filterversuchen. 52

59 V 22 Feststoffanalytik mittels IC? Eine Lösung: Combustion IC! A1-Envirosciences, Düsseldorf Thorsten Mieruch Die Analytik von organisch gebundenen Halogenen in Feststoffen oder nichtwässrigen Flüssigkeiten mittels Ionenchromatographie setzt einen thermischen Aufschluss der Probe voraus, d.h. die Probe wird mit einem geeigneten Verfahren verbrannt, die Verbrennungsgase in einer Absorptionslösung aufgefangen und diese in die Ionenchromatographie injiziert. Entsprechende Verfahren sind unter anderem Aufschlüsse nach Wickbold oder nach Schöniger. Diese Verfahren sind aber nur schwer oder gar nicht zu automatisieren, setzen zum Teil große Probenmengen voraus und sind im Laboralltag oft nur schwer zu handhaben, oder je nach Probenmatrix auch gefährlich. Mit dem AQF bietet Mitsubishi Chemical Analytech ein System, das hier Abhilfe schafft. Mit dem AQF wird die Probe kontrolliert sicher und vollständig verbrannt und über die Kopplung ein Aliquot der Absorptionslösung an die IC übergeben. Zwischen Aufgeben der Probe und fertigem Chromatogramm sind keine manuellen Tätigkeiten mehr erforderlich. Die Bandbreite der so für die IC zugänglichen Probenmatrizes reicht von organischen Lösungsmitteln bis hin zu Metallpulvern. 53

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61 V 23 Anforderungen an die Ionenanalytik in einem Industrielabor Matthias Geisler SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH, Abteilung Analytik Möllensdorfer Straße 13, Lutherstadt Matthias Das Aufgabenspektrum des analytischen Labors umfasst sowohl die Rohstoffeingangs-, die Prozess- und die Qualitätsendkontrolle als auch die Umweltanalytik und die Analytik für den F&E-Bereich. Einer der Schwerpunkte im Methodenspektrum ist die Ionenanalytik, so z.b. klassische titrimetrische und photometrische Verfahren, aber auch verschiedene ionenchromatographische und polarographische Methoden. Dabei reicht die Bandbreite von der Spurenanalytik bis hin zur Bestimmung von Gehalten im hohen Prozentbereich. In der Präsentation werden die analytischen Anforderungen sowie deren Umsetzung im Labor exemplarisch an zwei Beispielen aus der täglichen Praxis gezeigt. Polarographische Bestimmung von Fe 3+ in alkalischen Lösungen Zur Ammoniakherstellung wird nach der Erdgasreformierung das Kohlendioxid mit einer Lauge aus dem wasserstoffhaltigen Gas entfernt, wobei die hohe Korrosivität des Kohlendioxides die regelmäßige Überwachung im Kreislauf geführten Lauge auf das gelöste Fe 3+ erfordert. Die Spezifik der Matrix, die Forderung, nur das gelöste Eisen zu erfassen, und die Notwendigkeit einer routinetauglichen Methode mit möglichst geringem Arbeitsaufwand ergaben, dass die Lösung der Aufgabenstellung in der Anwendung der Polarographie gesehen wurde. Ausgehend von den bekannten Bedingungen zur polarographischen Eisenbestimmung wurde das Verfahren entwickelt. Die Proben werden nach Zusatz eines Komplexbildners zur Stabilisierung des Fe 3+ und der definierten Einstellung des K 2 CO 3 /KOH-Verhältnisses direkt polarographiert. Die Bestimmung wird als Standardaddition durchgeführt, wobei die Menge des zur Addition zugeführten Eisens automatisch an Hand der Signalhöhe der Probe ermittelt wird. Automatisierung der Photometrie in der Wasseranalytik Das Aufgabenspektrum in der Wasseranalytik reicht vom Reinstwasser für Dampferzeuger bis hin zum Schmutzwasser. Dabei handelt es sich zumeist um kleinere Analysenserien, die jedoch eine große Bandbreite der zu bestimmenden Parameter aufweisen. Es wurde überlegt, die klassische Photometrie weitgehend durch IC oder FIA abzulösen. Dabei zeigte sich, dass die Hauptforderung, die anfallenden Analysen am gleichen Tag zu bearbeiten und die Messwerte freizugeben, mit IC oder FIA nicht oder nur bei erheblichem technischem und finanziellem Aufwand realisierbar ist. Als Alternative wurde nach einer Automatisierung der Photometrie gesucht. Seitens eines Geräteherstellers wurde ein vollautomatisch arbeitendes photometrisches Analysensystem empfohlen, welches in klinischen Labors seit längerem erfolgreich im Einsatz ist. Tests zeigten die Eignung des Gerätes hinsichtlich Nachweisgrenzen, Richtigkeit und Schnelligkeit. Ausgehend von den angewandten photometrischen Verfahren zur Wasseranalytik wurden gemeinsam mit dem Gerätehersteller die benötigten Methoden erstellt und eingeführt. 55

62 V 24 Phosphat in der Umwelt: Anforderungen, Herausforderungen, Stand der Analytik Daniela Gesekus, Sabine Willbold, Stephan Küppers Forschungszentrum Jülich GmbH, ZCH, Central Division of Analytical Chemistry, D Jülich Phosphat in der Umwelt ist einerseits Nährstoff für Pflanzen, dessen Abwesenheit zu Wachstumsimitationen führt, wobei andererseits bereits relativ leicht erhöhte Konzentrationen in Kombination mit Sauerstoffmangel zur Eutrophierung führen. Beim Phosphat kommen zwei weitere Punkte hinzu: Phosphate liegen in einem sehr komplexen Gleichgewicht von Ortho- zu Oligo- und Polyphosphaten sowie organischen und adsorptiv gebundenen Phosphaten vor und die Phosphatdüngung wird bereits sehr lange vorgenommen, wodurch die Böden bereits relativ hohe Phosphat-Konzentrationen enthalten [1]. Demgegenüber steht eine Analytik, die im Wesentlichen zu Zeiten hoher (waschmittelbedingter) Phosphatkonzentrationen in Oberflächenwässern entwickelt worden ist und naturgemäß wenig geeignet ist Fragestellungen von niedrigen Konzentrationen zu beantworten. Die Herausforderungen ergeben sich darüber hinaus insbesondere aus der Tatsache, dass die Kosten zur Entfernung von Phosphat aus dem Trinkwasserkreislauf, besonders aus Abwässern, hoch sind [2] und durch den Klimawandel Veränderungen der Gleichgewichte erwartet werden. In den vergangenen Jahren sind Modellierungen durchgeführt worden, die aktuelle Phosphat- Einträge in die Oberflächengewässer aufzeigen [3]. Für die Analytik ergeben sich in diesem Umfeld neue Fragestellungen. Die Aufgaben bestehen neben der Erhöhung der Empfindlichkeit für den Routinebetrieb in der Entwicklung einfacher Verfahren zur Unterscheidung unterschiedlicher Phosphorspezies sowie zur zeitnahen, empfindlichen Vorortanalytik. Der Vortrag stellt neben den Rahmenbedingungen den aktuellen Stand der Analytik vor. Literatur: [1] C.P. Mainstone, et. al. Journal of Hydrology, 350 (2008) [2] M. Sabelfeld, S.-U. Geißen, CIT 83 (2011) [3] H. Behrendt, et. al. UBA-FB , ISBN X,

63 V 25 Determination of Na +, K +, Mg 2+ and Ca 2+ in Biodiesel Using Ion Chromatography Lilia Basilio de Caland, Eva Lucia Cardoso Silveira and Matthieu Tubino University of Campinas, Institute of Chemistry, CP 6154, CEP , Campinas, SP. Brazil tubino@iqm.unicamp.br Biodiesel is defined as a mixture of mono-alkyl esters of long chain fatty acids, obtained from oils and fats of vegetable and animal sources. Its use is strongly associated with the replacement of fossil fuels in diesel engines due to economical and ecological aspects. Biodiesels are made mainly by methanol trans-esterification of triglycerides (TAG) present in animal fats and vegetable oils. These processes generally use alkaline catalysts (sodium or potassium hydroxides or the related alkoxides). As well as for any fuel, the determination of metallic ions in biodiesel is important, since they can promote the decomposition of the fuel and the corrosion of motor parts. This work proposed a method for the determination of Na +, K +, Ca 2+ and Mg 2+ in biodiesel by ion chromatography. To perform the experiments a Metrohm 761 IC is used. The ions are extracted from the matrix using water, heating and ultrasound. The limits of detection (LOD) and of quantification (LOQ) for each ion in milligrams of the analyte per kilogram of biodiesel (mg kg -1 ) are respectively: 0.28 and 0.83 (Na + ); 0.38 and 1.13 (K + ); 0.41 and 1.22 (Ca 2+ ); 0.29 and 0.86 (Mg 2+ ). These limits meet the requirements of the Brazilian and International legislations that establish as limit 5 mg kg -1 for Na + plus K + and for Ca 2+ plus Mg 2+. The accuracy of the method was determined through recovery experiments performed with a biodiesel prepared from sunflower oil. The recovery values are between 90.6% and 108.2%. Biodiesels from various oils and from a fat (soy, corn, canola, sunflower and from bovine fat) were prepared and analyzed through the analytical ion chromatographic method here proposed. The accuracy of the method was also checked through comparison, with the results obtained using ICP-OES procedure. The paired Student t test and the Snedecor F test showed that both methods offer equivalent results in terms of accuracy and precision. The operational simplicity, accuracy and precision of the proposed method suggest that it can be a good alternative for the simultaneous determination of Na +, K +, Ca 2+ and Mg 2+ in biodiesel samples. 57

64 V 26 Ionenanalyse - Normung und Praxis im gesetzlich geregelten Umweltschutz Landesbetrieb Hessisches Landeslabor Glarusstr. 6, D Wiesbaden papkeguenter@t-online.de Günter Papke Die Analytik im gesetzlich geregelten Umweltschutz ist zweckgerichtet, d.h. auf ein festgelegtes Untersuchungsziel ausgerichtet. Ein wichtiges Untersuchungsziel ist z.b.: Werden Grenzwerte eingehalten oder nicht? Dazu muss die (Un)genauigkeit des Analysenergebnisses bekannt sein oder nach einem standardisierten Verfahren abgeschätzt werden (Messunsicherheit). Im gesetzlich geregelten Umweltschutz (Bereiche Wasser, Abfall, Schlamm, Boden) haben Analysenverfahren in der Regel einen operationellen Charakter (Ausnahme ist die Trinkwasseranalytik). D.h.: es werden in einem aufwendigen Procedere Analysenverfahren genormt, welche dann (alternativlos) angewandt werden müssen. Aber nicht für alle Untersuchungsziele gibt es geeignete Verfahren! Für die Normung zuständig ist das deutsche Normungssystem DIN, welches in ein europäisches (CEN) und internationales (ISO) Normungsnetzwerk eingebunden ist. Die jeweiligen Normentwürfe werden in speziellen DIN-, EN- oder ISO-Arbeitsgruppen erarbeitet und (in der Regel durch Ringversuche) validiert. In Kraft gesetzt werden die erstellten Normen dann in formellen Abstimmungsverfahren von DIN/EN/ISO-Beschlussgremien. Normungsschwerpunkte in der Ionenanalyse sind: Photometrie/Colorimetrie: meist Revision älterer Verfahren. Ionenchromatographie (IC): Für die IC-Methodik existieren derzeit 8 fertige bzw. begonnene Normen, darunter auch ein Kationenchromatographie-Verfahren Fließanalytik (FIA, CFA): Die Fließanalytik weist 15 Normen/Normentwürfe auf. Volumetrie und Gravimetrie. Haben kaum noch Bedeutung in der Normung. Genormt werden Verfahren, welche sich in der Praxis über lange Zeit hinweg bewährt haben ( Normer sind nicht sehr experimentierfreudig!). Heutzutage wird die überwiegende Anzahl der Verfahren primär als ISO-Normen entwickelt, anschließend vom CEN als innerhalb der EU verbindliche EN/ISO-Verfahren übernommen und schließlich in die nationalen Normungswerke überführt (in Deutschland sind dies DIN EN ISO-Normen). Übergeordnete Probleme bestehen allgemein in der Zuverlässigkeit der Messunsicherheitsabschätzung. Generelle Probleme in der Ionenanalyse entstehen durch die Matrix (Eigenfärbung der Probe bei photometrischen Verfahren; ist bei partikelhaltigen Proben die Gesamtprobe zu analysieren oder das Filtrat?). Spezielle Probleme können z.b. durch Störsubstanzen entstehen oder durch die mangelnde Robustheit des Verfahrens (z.b. ph-empfindlichkeit, Reagenzienreinheit, Schwankungen bei Volumina, Massen, Konzentrationen). 58

65 V 27 Kalibrierung und Messunsicherheit in der ionenchromatographischen Wasseranalytik Karl-Heinz Bauer 1, Konstantin Goettgens 1, Thomas Kolb 2 1 Hessenwasser GmbH & Co. KG, Zentrallabor, Gräfenhäuser Straße 118, Darmstadt 2 Deutsche METROHM GmbH & Co. KG, Abt. EAIC, In den Birken 3, Filderstadt karl-heinz.bauer@hessenwasser.de, t.kolb@metrohm.de In der überarbeiteten Norm zur Ionenchromatographie in der Wasseranalytik DIN/EN/ISO (2009) ist das Kalibrierverfahren nicht auf eine Kalibrierstrategie beschränkt, die nur eine einzelne Dekade umfasst. Dies motivierte Kalibrierungen, die 2 bis 5 Dekaden umfassten, mit verschiedenen Rechenmodellen zu untersuchen (lineare Kalibrierung, nichtlineare Kalibrierung (quadratisch und kubisch), jeweils mit verschiedenen Wichtungsmodellen, zusammengesetzte Kalibrierung aus 2 Abschnitten und eine gleitende Kalibrierung). Die Messungen wurden mit 3 unterschiedlichen IC-Techniken unter Verwendung einer Standardsäule und eines Natriumcarbonat/Natriumhydrogencarbonat Eluenten durchgeführt (Variante 1: chemische Suppression, Variante 2: chemische Suppression und CO 2 Suppressor, Variante 3: chemische Suppression, CO 2 Suppressor und Oxalsäure im Eluent). Es zeigte sich, dass sich keine der 3 Varianten über einen Messbereich von 5 Dekaden mit einer einzigen der getesteten Kalibrierfunktionen (linear, quadratisch oder kubisch) beschreiben lässt. Als sinnvoll stellte sich eine gleitende Kalibrierung auf Basis der linearen oder quadratischen Regression dar. Hierzu wird im Falle der quadratischen Regression aus 4 aufeinanderfolgenden Kalibrierpunkten eine Ausgleichsfunktion berechnet. Die Koeffizienten werden abschnittsweise in einer Matrix für einen Flächenbereich des chromatographischen Messsignals hinterlegt. Abhängig von der Peakfläche der auszuwertenden Probe werden anschließend die Koeffizienten der Regressionsfunktion zur Konzentrationsberechnung herangezogen. Eine zusammengesetzte Kalibrierung aus 2 Bereichen ist sowohl in der IC-Auswertesoftware MagIC-Net als auch Chromeleon hinterlegt. Im Rahmen der Routineanalytik kann so mit bis zu 7 Kalibrierlösungen ein Arbeitsbereich von zwei bis 3 Dekaden abgedeckt werden. So entfällt eine Mehrfachmessung von Wasserproben mit unterschiedlichen Verdünnungen in verschiedenen Kalibrierbereichen. Auch kann gezeigt werden, dass sich, unter Bezugnahme auf den Leitfaden zur Abschätzung der Messunsicherheit aus Validierungsdaten (DEV-A0-4), sowohl die zufälligen als auch die systematischen Abweichungen aus den im Rahmen der IC Messungen begleitend geführten Qualitätsregelkarten entnehmen lassen. Hierzu wird die zufällige Abweichung (Präzisionskontrolle) aus der Standardabweichung der Mittelwert-Kontrollkarte und / oder der mittleren Spannweite der Spannweiten-Kontrollkarte berechnet. Die systematische Abweichung kann aus der Abweichung des Mittelwertes zum Sollwert einer Kontrollprobe bekannter bzw. zertifizierter Konzentrationen (Mittelwertkontroll- oder Zielwertkarte) und/oder der mittleren Wiederfindungsrate der Wiederfindungskontrollkarte abgeschätzt werden. So kann die Berechnung der kombinierten Messunsicherheit ohne weiteren analytischen und zeitlichen Aufwand in der laufenden Routine durchgeführt werden. 59

66 V 28 Quasi in-line Titration in a Retractable Process Assembly Chun Huan Wong, Christina Schwarz, Natalie Richter, Rudolf Lehnig Fachzentrum Prozessanalysentechnik, BASF SE D Ludwigshafen rudolf.lehnig@basf.com Titration is one of the few absolute analysis methods which allow for determining a concentration of a substance without need for calibrating the analytical method. This makes titration a powerful analytical tool also for on-line analysis. Unfortunately, on-line titrators are large instruments that are usually installed in analyzer houses within the chemical plant. The sample has to be guided via by-pass lines to the instrument. An efficient monitoring or control of the production process requires a frequent up-date of the measurement results. [1,2] In order to reduce the time required for an analysis it would be desirable to bring the titration closer to the sampling point within the production plant where the measurement has to be taken. In that case the by-pass lines as well as the analyzer house can be saved leading also to lower installation costs. In this contribution an example for a quasi in-line titrator as process analytical instrument will be presented. The titration is carried out within the modified flushing chamber of a retractable process assembly which is usually used for inserting ph-sensors into various parts of a chemical plant. [3] The performance of this device will be shown and will be compared with the performance of a conventional on-line titrator. Literature: 1) G. Dünnebier and A. Bamberg, Chem. Ing. Tech., 2004, 76, ) A. Schocker and T. Kleinert, Chem. Ing. Tech., 2010, 82, ) Patent application filed. 60

67 V 29 Biozide in der aquatischen Umwelt - alles im grünen Bereich? Fallstudie an der Gewässersimulationsanlage des UBA Michael Feibicke Umweltbundesamt, FG IV 2.5, Schichauweg 58, D Berlin michael.feibicke@uba.de Vorkommen und Verbreitung biozider Wirkstoffe in der aquatischen Umwelt und ihre Wirkung auf Wasserorganismen rücken seit einigen Jahren auch in Hinblick auf die Biozid-Richtlinie 98/8/EG verstärkt in den Focus von Wissenschaft und Risikobewertung. Biozide können über Kläranlagen und Straßenabwässer, aber auch durch direkte Anwendung und Exposition im Gewässer eingetragen werden. Zur letzteren Gruppe gehören Antifouling- Wirkstoffe, die in Farbanstrichen für Unterwasserbauten und Schiffrümpfen enthalten sind. Zu diesen Antifouling-Wirkstoffen gehört Irgarol (Cybutryn, CAS ), das ein hochwirksames herbizides s-triazin ist. Seit der Jahrhundertwende mehren sich analytische Nachweise im marinen Bereich zusammen mit Hinweisen auf seine erhöhte Persistenz. Die Fließ- und Stillgewässer-Simulationsanlage (FSA) des Umweltbundesamtes in Berlin- Marienfelde ist eine Großexperimentalanlage, um offene Fragen zur Stoffbewertung wie z.b. bei Bioziden gezielt zu untersuchen. Mit Hilfe der FSA werden in großen Mesokosmen natürliche Lebensgemeinschaften aus kleinen Fließgewässern und Teichen nachgebildet sowie Verteilung und Verbleib von Chemikalien und ihre Wirkungen auf aquatische Lebensgemeinschaften untersucht. Diese Mesokosmen sind daher ein Bindeglied zwischen Befunden aus reproduzierbaren, aber einfach gestalteten Laborversuchen und der komplexen Situation im Freiland, da Mesokosmen verschiedene Kompartimente (z.b. Sediment, Freiwasser) mit ihren Biozönosen (Plankton, Aufwuchs, Makrophyten, Zoobenthos) im Gegensatz zu Labortests aufweisen. Im analytischen Bereich werden neben organisch-spurenanalytischen Verfahren wie der GC-MS auch Methoden zur Ionenanalytik wie der Continous-Flow-Analysis und Ionenchromatographie regelmäßig eingesetzt. Das Biozid Irgarol wurde in Fate- und Wirkungsstudien in den Fließgewässer- und Teichmesokosmen der FSA untersucht. Außerdem wurde ein bundesweites Screening in Sportboothäfen vor allem im Binnenland in Zusammenarbeit mit einer Vielzahl von Landesbehörden durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Studien werden beispielhaft vorgestellt (Wirkungen, Umweltkonzentrationen, Stoffbilanzen) und die Einbringung der Ergebnisse in nationale (LAWA, BLAC) wie internationale Gremien (EU WRRL, EU Biozid Altstoff-Programm) dargestellt. 61

68 V 30 Identifizierung der Zersetzungsprodukte von Lithiumhexafluorophosphat und Batterie-Elektrolyten unter Verwendung eines Gradientensystems für die Ionenchromatographie mit gekoppelten Techniken (IC/ICP-OES, IC/ESI-MS) 1 2 Sascha Nowak 1*, Lydia Terborg 2, Uwe Karst 2, Stefano Passerini 1 und Martin Winter 1 Universität Münster, Institut für Physikalische Chemie (MEET), Corrensstr. 46, D Münster sascha.nowak@uni-muenster.de Universität Münster, Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Corrensstr. 30, D Münster Das Elektrolytsystem in Lithium Ionen Batterien (LiB) besteht aus organischen Carbonaten und dem Leitsalz. Bei den meisten kommerziell erhältlichen Batterien hat sich Lithiumhexafluorophosphat (LiPF 6 ) als Leitsalz etabliert. Aufgrund der hohen Hygroskopie von LiPF 6 ist Wasser eine allgegenwärtige Verunreinigung in solchen System und somit in Batterieelektrolyten, welche die Zersetzung des Leitsalzes beschleunigt. LiF und PF 5 sind die gebildeten Produkte, wobei nachträglich Flusssäure (HF) entstehen kann. Diese Zersetzungsprodukte haben einen negativen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der betroffenen Batterien wie die Zerstörung der SEI (Solid Electrolyte Interphase) [1] und fungieren als Katalysator für die weitergehende Zersetzung des Elektrolyten [2,3]. Da diese Reaktionsmechanismen bislang unbekannt sind, fokussiert sich diese Arbeit auf die Zersetzung des Leitsalzes LiPF 6 in wässriger Lösung, sowie wenn es in einem kommerziellen Batterieelektrolyten verwendet wird. Um die Zersetzungsprodukte zu identifizieren und charakterisieren, wurde eine Methode an der Ionenchromatographie (IC) mit einem Gradientensystem entwickelt. Zusätzlich wurde die IC mit optischer Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (IC/ICP-OES), sowie Elektrospray-Ionisation Massenspektrometrie (IC/ESI-MS) gekoppelt, um zusätzliche Informationen für die Identifizierung der auftretenden Zersetzungsprodukte zu erhalten. Literatur: [1] S. S. Zhang, A review on electrolyte additives for lithium-ion batteries, J. Power Sources, 162, 2, 22 Nov. 2006, [2] H.F. Xiang, H. Wang, C.H. Chen, X.W. Ge, S. Guo, J.H. Sun, W.Q. Hu, J. Power Sources, 191, 2, 15 June 2009, [3] S.E. Sloop, J.B. Kerr and K. Kinoshita, J. Power Sources, , 2003,

69 V 31 Qualitative und quantitative Bestimmung von As(III) und As(V) in Flusssäure mittels IC-ICP-AES Kopplung Stephan Schuld, Rüdiger Penzel und Andreas Seubert Philipps-Universität Marburg, Fachbereich Chemie Hans-Meerwein-Str., D Marburg Flusssäure (HF) ist eine wichtige Chemikalie in der Industrie mit vielfältigem Anwendungsgebiet. So wird sie neben der Verwendung als Ätzmittel in der Halbleiterindustrie auch in der Erdölraffination oder der Glasverarbeitung eingesetzt. Die höchsten Qualitätsanforderungen werden allerdings in der Halbleiterindustrie gestellt, wo praktisch alle Elemente und Ionen außer dem Proton und Fluorid unerwünscht sind. Insbesondere gilt dies für Elemente, die im Halbleiter den Dotierungsgrad verändern können. Gewonnen wird Flusssäure aus Flussspat (CaF 2 ), der zusammen mit Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) erhitzt wird. Bei diesem Herstellungsverfahren kommt es allerdings zu einer Vielzahl von Verunreinigungen der Flusssäure, die sich aus der ursprünglichen Zusammensetzung des Flussspates ergeben. Die Reinigung erfolgt dann üblicherweise durch fraktionierte Destillation, wodurch eine Vielzahl der Fremdstoffe abgetrennt werden können. Probleme bei der Aufreinigung machen allerdings ebenfalls flüchtige Verbindungen, zu den auch eine Arsenspezies gehört. Diese Verunreinigung ist aber gerade für die Halbleiterindustrie sehr interessant, da Arsen hier als Dotierung eine große Bedeutung besitzt. In dieser Arbeit werden die Möglichkeit zur Elementspeziesanalyse des Arsen in der Matrix Flusssäure näher untersucht. Es gelingt zumindest zwei anorganische Arsenspezies unterschiedlicher Oxidationsstufen in Flusssäure mittel IC-ICP-AES Kopplung zu trennen und nachzuweisen, ohne das eine aufwändige Probenvorbereitung notwendig ist. Interessanterweise findet sich in HF eine von der in wässeriger Lösung bevorzugt vorliegenden arsenigen Säure verschiedene Spezies, zu der erste Kenndaten wie die Ladung präsentiert werden. Die quantitative Bestimmung der Arsenspezies in reineren Proben setzt dann allerdings den Übergang zur ICP-MS als Detektion in der Online-Kopplung voraus. Literatur [1] Patent DE T , Reinigung von HF,

70 V 32 Anwendung eines zweifach 13 C-markierten Kalibrierstandards für die Arsenobetainanalytik mittels HPLC-ESI-MS/MS Susanne Lischka, Christian Piechotta, Irene Nehls BAM Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung Richard-Willstätter-Str. 11, Berlin Arsen besitzt ähnliche chemische Eigenschaften wie Phosphor und ist in phosphoranalogen Lipiden und Zuckern nachgewiesen. Es wird sogar in bakterieller DNA vermutet. Durch die Entdeckung immer neuer Arsenspezies, ihrer deutlichen Unterschiede in Toxizität und Mobilität sowie bisher nicht vollständig aufgeklärter Metabolismuspfade, ist die Analyse einzelner Arsenverbindungen von besonderem Interesse. Methylierte Arsenspezies haben gegenüber anorganischem Arsen (Arsenit und Arsenat) eine geringere Toxizität. Arsenocholin und Arsenobetain, welche überwiegend in Fisch und Algen vorkommen, besitzen nach dem heutigen Kenntnisstand keine toxikologische Relevanz. Trotzdem spielt Arsenobetain zur Bewertung des Gesamtbudgets an Arsenspezies, vorwiegend in Biota und Lebensmitteln, eine wichtige Rolle. Die Kopplung HPLC-ICP-MS hat sich mittlerweile für die meisten Arsenpezies als Referenzverfahren etabliert. Für Arsen besteht jedoch keine Möglichkeit Ergebnisse mittels Isotopenverdünnungsanalyse abzusichern, da es sich um ein monoisotopisches Element handelt. Eine Alternative ist die Bestimmung mittels HPLC-ESI-MS/MS. Sie bietet den Vorteil, günstiger in Betrieb und Anschaffung zu sein, ist somit weiter verbreitet als alternative Methoden und beinhaltet nicht das Risiko der Koelution und Fehlinterpretation von Peaks. Ferner können unbekannte Arsenspezies über MS/MS-Experimente identifiziert werden. Um häufig auftretende Ionensuppressionseffekte, bedingt durch die komplexe Matrix von Lebensmitteln und Biota auszugleichen, sind isotopenmarkierte interne Standards eine wichtige Grundlage für eine valide Analytik. In diesem Sinne werden die Herstellung, Charakterisierungsmethoden und Anwendungsmöglichkeiten eines zweifach 13 C-markierten Arsenobetains als Kalibrierstandard für die Analyse in komplexen Matrices diskutiert. Abbildung 1: Struktur von (Trimethylarsonium)-1,2-13 C-acetate (Arsenobetain) 64

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73 Übersicht und Kurzfassungen der Poster P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 P 7 P 8 P 9 All-solid-state ph-elektrode für die Inline-Prozesskontrolle in der Lebensmittelindustrie Ute Enseleit, Wolfram Oelßner, Jost Henze, Winfried Vonau Miniaturisierte elektrochemische Sensoren zur In-situ-Messung in Mikroreaktoren Sandra Päßler, Stefan Baldauf, Winfried Vonau Hochpräzise Bestimmung des ph-wertes im Meerwasser Carsten Frank, Steffen Aßmann Modifizierte siebgedruckte Graphitelektroden zur sensitiven und selektiven voltammetrischen Bestimmung von Ascorbinsäure, Harnsäure und Dopamin Monika Berthold, Thuy Nga Tran, Ulrich Guth Comparability and Reliability of Ion Activity Measurement Results Frank Bastkowski, Petra Spitzer, Beatrice Adel, Michal Máriássy, Hanspeter Andres, Daniel Berdat, Olivier Brunschwig, Samuel Wunderli Ultratrace determination of uranium(vi) in drinking water by adsorptive stripping voltammetry according to DIN Jochen Schäfer, Hans-Peter Nirmaier, Patricia Schmoll, Karl-Heinz Bauer, Axel Meyer Fotometrische Bestimmung von Ammonium gemäß Berthelot mit Hexacyanoferrat als Katalysator Christian Ahlers, Nora Fleckstein, Tereza Cristina Rodrigues Elsholz, Olaf Elsholz Photometrische Bestimmung von Arsen in Trinkwasser Entwicklung eines Verfahrens mittels Nanomaterialien Tobias Häselhoff, Achim Rübel, Torsten C. Schmidt, Klaus Geick Sorbent Extraction Optosensing: A Widely Applicable Approach for Trace Ion Analysis of Environmentally Relevant Species in Water Wolfgang Frenzel, Paula Regina Fortes P 10 Trace determination of phosphate in waste water and other complex sample matrices using a flow-through system incorporating in-line dialysis and solid-phase extraction prior to spectrophotometric detection Paula Regina Fortes, Wolfgang Frenzel P 11 Messung von Ionen in Regenwasser Olaf Elsholz, Tereza Cristina Rodrigues Elsholz P 12 Determining saccharidic tracers in atmospheric aerosols German Bogenschütz, Thomas Kolb, Silke Rick P 13 Passive sampling of atmospheric nitrogen dioxide followed by spectrophotometric and ion chromatographic determination of nitrite Christian Schulz, Sina Kleiner, Wolfgang Frenzel 67

74 P 14 Einsatz der Ionenchromatographie in der Luftstaubanalytik Routineanwendungen und Herausforderungen Steffen Jost, Duangkamol Yenying, Wolfgang Rotard, Wolfgang Frenzel P 15 Saliva, ion chromatography and.student habits Monika Wadowska, Małgorzata Wolska, Anna Sowa, Jolanta Janiszewska, Maria Balcerzak P 16 Perchlorat in Trink- und Badewasser Achim Rübel, Detlev Jensen, Barbara Hennig, Torsten C. Schmidt P 17 Hyphenation of gas-diffusion separation and ion chromatography for the determination of sulfite, nitrite, ammonium and volatile amines Wolfgang Frenzel P 18 Determination of Halogens by Combustion Ion Chromatography Walter Terzer, Christian Emmenegger, Andrea Wille P 19 Neutral monosaccharide composition of cell wall material isolated from enzymatically modified pumpkin (Cucurbita moschata Duch.) purees Ivan Obreshkov, Dorit Franz, Iordanka Alexieva, Kiril Mihalev, Ingo Schellenberg P 20 Simple Separation and Detection Techniques for the Analysis of Carbohydrates Bruce Bailey, Christopher Crafts, Marc Plante, John Waraska, Paul Gamache, Ian Acworth, Joachim Weiss, Ralph Neufang P 21 Is HILIC the Best Way for the Determination of Active Pharmaceutical Ingredients and Counter Ions? Xiaodong Liu, Christopher Pohl, Joachim Weiss, Ralph Neufang P 22 Bestimmung von 127 Iod- und 129 Iod-Konzentrationen in Umweltproben mittels IC, IC-MS und AMS M. Schwinger, A. Daraoui, B. Riebe P 23 Ultraspurenbestimmung von Aminocarbonsäure-Komplexbildnern anhand ihrer Pd 2+ - Komplexe mittels Online-Kopplung IC-ICP-MS David Nette, Andreas Seubert P 24 Post-column chemistry for improved optical absorption detection Nadine Seifert, Jörg Kleimann, Heinz Krienbühl, Katinka Meike Ruth P 25 The elimination of matrix interferences during PGEs determination in soil and road dust samples by ICP MS Joanna Kowalska, Marta Lewandowska, Katarzyna Kińska, Beata Krasnodębska-Ostręga, Jerzy Golimowski P 26 Separation of compounds of Tl(I) and Tl(III) by solid-phase extraction from sea water enriched with Tl Beata Krasnodębska-Ostręga, Katarzyna Piotrowska, Monika Sadowska 68

75 P 27 Mercury and arsenic speciation analysis by IC-ICP/MS Thomas Moritz, Laura Hinojosa Reyes, H.M. Skip Kingston, G.M. Mizanur Rahman, Stefanie Czyborra P 28 Monitoring of iodine- and gadolinium-containing contrast media in water treatment plants Thomas Moritz, Peter Pfundstein, Christian Martin, Wolfgang Schulz,Wolfram Seitz, Dirk Flottmann P 29 Entwicklung und Anwendung von Fließinjektionsmethoden zur Quantifizierung von Mangan und Platin mittels ICP-QMS Christoph A. Wehe, Julia Bornhorst, Georg Beyer, Michael Holtkamp, Michael Sperling, Giuliano Ciarimboli, Tanja Schwerdtle, Uwe Karst P 30 Multisyringe Chromatographic Separation of Copper, Chromium and Nickel on a Dynamically-Coated Monolithic Column with Chemiluminescence Detection Burkhard Horstkotte, Grettel Diaz, Antonio Tovar Sanchez, Carlos M. Duarte, Víctor Cerdà P 31 Neue Wege in der Arsenozucker-Analytik Claudia Niegel, Frank-Michael Matysik P 32 Application of a 13C-labeled calibration standard for the analysis of arsenobetaine in fish using HPLC-ESI-MS/MS S. Lischka, Ch. Piechotta, I. Nehls P 33 Combination of microchip electrophoresis, contactless conductivity detection and headspace single drop microextraction for the determination of aliphatic amines in seafood samples Jonas Mark, A. Kumar, Frank-Michael Matysik P 34 On-line Monitoring in Process Water with Microchip Capillary Electrophoresis G. Besselink P 35 Direktbestimmung von Nitrit in Käse- und Fleischprodukten Matthieu Tubino, Tereza Cristina Rodrigues Elsholz, Olaf Elsholz P 36 Automatisierte Bestimmung von Sulfit in Wein und Getränken Barbara Stadler, Antje Schöne P 37 Determination of Total and Free SO 2 in Wine Using Gas-diffusion Flow Injection Analysis Wolfgang Frenzel P 38 Aminosäuren in Kongresswürzen und deren Abbau zu höheren Alkoholen in Bier M.-L. Wunsch, H. Waterkamp P 39 Microbore Columns: A Contribution to Green Chemistry Andrea Wille, Katinka Ruth 69

76 P 40 Kinetische Untersuchungen zur Stabilität von Anionenaustauschersäulen mit bifunktionalen Ammonium-Austauschergruppen Patrick Gödecke, Andreas Seubert P 41 Bestimmung der Stabilitätskonstanten von starken Metall-Ligand-Komplexen mittels Kationenaustauschchromatographie und spektrometrischer Detektion Mareike Wacker, Andreas Seubert P 42 Einfluss des Trägermaterial-Durchmessers auf die Leistungsfähigkeit von Latex- Anionenaustauschern Johanna Windhaus, Elena Schütz, Andreas Seubert P 43 Thermometric Determination of Methoxide Concentration in Methanolic Industrial Solutions Matthieu Tubino, Flavio Adriano Bastos P 44 Zeit ist Geld: Schnelle sequentielle Photometrie Frank Fürle, Marco Rastetter, Heinz-Martin Kuß P 45 Spurenbestimmung von Beryllium in Pflanzen R. Frankfurter, K. Bollig, W. Horst, C. Vogt P 46 Untersuchungen zur Kontamination aus hochreinen Polymermaterialien bei der Elementspurenanalyse R. Frankfurter, D. Witt, A. H. Feuerbacher, C. Vogt P 47 Application of a lipophilic oxa-aza macrocycle for the preparation of nitrate-selective electrodes Ingrid Hayenga, Michael Jeitziner, Roger Fehér, Caspar Demuth P 48 Sommerkurse für Umweltanalytik und Umweltchemie Georg Kubsch, Wolfgang Frenzel P 49 Die Rolle der Ionenanalyse im Curriculum des Studiengangs Technischer Umweltschutz an der TU Berlin Wolfgang Frenzel 70

77 P 1 All-solid-state ph-elektrode für die Inline-Prozesskontrolle in der Lebensmittelindustrie Ute Enseleit 1, Wolfram Oelßner 1, Jost Henze 2, Winfried Vonau 1 1) 2) Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.v. Meinsberg Kurt-Schwabe Straße 4, Ziegra-Knobelsdorf, enseleit@ksi-meinsberg.de Henze- Hauck Prozessmesstechnik GmbH Dünnhauptstr. 14; Dessau, info@henze-hauck.de Die Forderung nach lückenloser Kontrolle von Nahrungsgütern vom Erzeuger bis zum Verkauf gewinnt zunehmend an Bedeutung. Ganz speziell bei den verschiedenen Prozessschritten der Bierherstellung, ist es erforderlich, die Produktqualität während des Herstellungsprozesses online zu kontrollieren, um eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten, hohe Ausbeuten zu erzielen und Unregelmäßigkeiten in der Produktion zu vermeiden [1, 2]. Für ein produktionsbegleitendes Monitoring sind langzeitstabile Sensoren erforderlich, die mechanisch sehr robust sowie druck- und temperaturbeständig sind. In der Getränkeindustrie, werden elektrochemische Sensoren zur online-bestimmung z.b. des ph-wertes in den verschiedenen Prozessschritten benötigt. Eine wünschenswerte Komponente ist hierbei eine Allsolid-state Referenzelektrode, die ein definiertes und stabiles Potenzial aufweist. In dieser Präsentation werden Referenzelektroden, die sowohl auf porösen Al 2 O 3 -Keramik- Formkörpern basieren, als auch eine neu entwickelte Festkörperreferenzelektrode auf Basis eines ausgehärteten, mit kristallinem KCl gesättigten Polyesterharz, vorgestellt. Außerdem wurden eine bruchfeste ph-einstabmesskette bestehend aus einer mechanisch stabilen ph-indikatorelektrode aus Antimon, die mit der Festkörperreferenzelektrode zu einer konstruktiven Einheit zusammengefasst ist, gefertigt und deren elektrochemische Eigenschaften aufgezeigt. Der Vorteile der All-solid-state-pH-Elektrode gegenüber kommerziellen Glaselektroden, die nur bedingt in strömenden flüssigen Lebensmitteln eingesetzt werden dürfen, liegen in ihrer hohen Bruchfestigkeit sowie Druck- und Temperaturbeständigkeit. Weiterhin sind die Sensoren gegen Reinigungs- und Desinfektionsmittel, die in einer Brauerei verwendet werden beständig. Literatur: [1] H.-D. Belitz, W. Grosch; Food Chemistry, 2 nd ed. Springer Verlag Berlin, Heidelberg, (1999) 471 ff. [2] J. Henze, U. Guth, Verfahren zur kontinuierlichen Analyse von in Flüssigkeiten gelösten Komponenten sowie Messsystem zu deren Erfassung. DE (2000) 71

78 P 2 Miniaturisierte elektrochemische Sensoren zur In-situ-Messung in Mikroreaktoren Sandra Päßler 1, Stefan Baldauf 2 und Winfried Vonau 1 1 Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.v. Meinsberg Kurt-Schwabe-Straße 4, D Ziegra-Knobelsdorf 2 Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Elektronik- und Sensormaterialien Gustav-Zeuner-Straße 3, D Freiberg paessler@ ksi-meinsberg.de Mikroreaktoren werden auf vielfältige Weise eingesetzt. So finden sie zum Beispiel Anwendung in der Analytik und Verfahrenstechnik, aber auch in der Chemie und Biochemie. Der Grund dafür ist die geringe Größe der Mikroreaktoren im Vergleich zu konventionellen Reaktoren, welche verschiedene Vorteile mit sich bringt. So können Prozessparameter wie die Temperatur leichter reguliert werden, aber auch die homogene Verteilung der an der Reaktion beteiligten Substanzen im Reaktor wird gewährleistet, was wiederum eine präzisere Prozessführung zulässt [1,2]. Um z.b. die Effizienz biochemischer Reaktionen zu steigern und damit die Ausbeute zu maximieren, müssen Prozessparameter wie ph-wert und Sauerstoffgehalt genau eingestellt werden. Wichtig ist außerdem, dass diese Parameter während der gesamten Reaktion im Mikroreaktor verfolgt werden können, um Veränderungen zu registrieren und bei Bedarf einzugreifen. Bisher sind jedoch lediglich Sensoren zur Bestimmung von Druck, Temperatur und Massenfluss bekannt, die in Mikroreaktoren integriert sind [3]. In der hier vorgestellten Arbeit wurde eine am KSI Meinsberg entwickelte Durchflusszelle eingesetzt, die es erlaubt, miniaturisierte elektrochemische Sensoren zur In-situ-Messung in einen Mikrorohrreaktor zu integrieren. Durch den speziellen Aufbau der Durchflusszelle besteht die Möglichkeit, einzelne Elektroden auszutauschen und zu ersetzen. Das Sensormodul besteht aus Polydimethylsiloxan, einem biokompatiblen, elastischen Silikon. Somit ist der Einsatz dieser Durchflusszelle in biochemischen Reaktionen, bei denen lebende Organismen verwendet werden, möglich. Ein weiterer Vorteil dieses Moduls ist, dass die integrierten Sensoren kein Strömungshindernis darstellen und somit die Reaktion störungsfrei ablaufen kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurden elektrochemische Sensoren zur Messung des ph-wertes, des Redoxpotentials und des Sauerstoffgehalts charakterisiert, da diese Parameter u.a. in biochemischen Reaktionen eine große Rolle spielen. Die verwendeten Sensoren wurden hinsichtlich ihrer Langzeitstabilität, ihres Ansprechverhalten und möglicher Querempfindlichkeiten untersucht. Literatur: [1] W. Ehrfeld, V. Hessel, H. Löwe, Microreactors, 1. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, 2000, 1-11 [2] G. Schirmer, H. Delissen, D. Bouwes, Innovative Technik Neue Anwendungen 42 (2009), 1-2 [3] S. Löbbecke, W. Ferstl, P&A Kompendium (2004),

79 P 3 Hochpräzise Bestimmung des ph-wertes im Meerwasser Helmholtz-Zentrum Geesthacht GmbH Max-Planck-Straße, Geesthacht carsten.frank@hzg.de Carsten Frank und Steffen Aßmann Der ph-wert ist schon seit Jahrzehnten ein sehr wichtiger Parameter in der Bestimmung der Gewässergüte. Er wird seit Jahrzehnten standardmäßig mit ph-elektroden gemessen ohne dass es von wenigen Ausnahmen abgesehen Interesse an einer deutlich höheren Auflösung gibt. Im Rahmen der Industrialisierung und der Nutzung fossiler Energien hat sich der anthropogene CO 2 -Ausstoß deutlich erhöht und die CO 2 -Konzentration der Atmosphäre ist deutlich angestiegen. Das CO 2 der Atmosphäre steht mit dem im Ozean gelösten in Verbindung, wobei die Ozeane bislang ca. 48% der anthropogenen CO 2 -Emissionen aufgenommen haben [1]. Das führt zu einer Versauerung der Ozeane, die ca. 0,002 ph Einheiten im Jahr (Dore et al., 2009) beträgt. Diese Versauerung kann nicht mehr mit den standardmäßig verwendeten Glaselektroden erfasst werden, die bestenfalls eine Richtigkeit von 0,01 ph Einheiten erreichen können. Stattdessen können entweder Einzelelektroden verwendet werden, die sehr empfindlich sind und häufig kalibriert werden müssen oder es werden optische Verfahren eingesetzt die auf dem Farbumschlag eines ph-indikators basieren. Das Institut für Küstenforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht hat einen solchen Sensor/Analysator entwickelt, der besonders für den Einsatz in raueren Umgebungen (z.b. Schiff) geeignet ist. Für die Messung des ph-wertes wird in einem Fließinjektionssystem der ph-indikator m-kresolviolett injiziert und die Absorptionen der Indikatorsäure bzw. -base detektiert. Je nach Gleichgewichtslage der Säure-Base-Reaktion des Indikators kann somit der ph-wert im Bereich 7.4 bis 9.0 genau berechnet werden. Im Rahmen der Präsentation wird das Fließsystem dieses Aufbaus vorgestellt und Hintergründe zu den Problemen dieser Messung werden erläutert. Literatur: 1. Sabine, C. L., Feely, R. A., Gruber, N., Key, R. M., Lee, K., Bullister, J. L., Wanninkhof, R., Wong, C. S., Wallace, D. W. R., Tilbrook, B., Millero, F. J., Peng, T., Kozyr, A., Ono, T., Rios, A. F., The oceanic sink for anthropogenic CO 2. Science 305 (5682), Dore, J. E., Lukas, R., Sadler, D. W., Church, M. J., Karl, D. M., Physical and biogeochemical modulation of ocean acidification in the central North Pacific. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 106 (30),

80 P 4 Modifizierte siebgedruckte Graphitelektroden zur sensitiven und selektiven voltammetrischen Bestimmung von Ascorbinsäure, Harnsäure und Dopamin Monika Berthold 1), Thuy Nga Tran 1,2), Ulrich Guth 2) 1) Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.v. Meinsberg, Kurt-Schwabe-Straße 4, Ziegra-Knobelsdorf, Deutschland 2) Fachbereich Chemie und Lebensmittelchemie der TU Dresden Bergstraße 66b, Dresden, Deutschland mberthold@ksi-meinsberg.de Die quantitative Bestimmung von Ascorbinsäure (AS), Harnsäure (HS) und dem wichtigen Neurotransmitter Dopamin (DA) ist von großer biomedizinischer und neuro-chemischer Bedeutung. In aktuellen Forschungsarbeiten wird AS als ein wichtiger Wirkstoff zur Vorbeugung und Behandlung von malignen Tumoren eingestuft [1]. Schwere Nierenschädigungen, Gicht und Herz-Kreislauf-Erkrankungen treten häufig auf, wenn im Blut stark erhöhte Harnsäurekonzentrationen vorliegen [2]. Die Bestimmung des Dopamins im Körper ist geboten, wenn Verdacht auf Tumore im sympathoadrenalen System besteht. Diese Tumore produzieren mehr als das Dreifache der normalen DA-Konzentration [2,3]. In dieser Arbeit werden Ergebnisse voltammetrischer Untersuchungen im square-wave-modus von AS, HS und DA an modifizierten siebgedruckten Graphitelektroden (engl. screen-printed carbon electrodes - SPCEs) vorgestellt und diskutiert. Die neuartigen Modifizierungen der SPCEs mit PEDOT sowie der PEDOT-SPCEs mit Goldnanopartikeln (Au) bzw. mit Polymer aus Monoanin (M) erfolgten elektrochemisch aus wässrigen Elektrolytlösungen. Sie konnten ohne aufwändige Arbeitsschritte in einfacher Weise realisiert werden. Im Vergleich zu den in der Literatur beschriebenen Elektroden aus Einzelfertigung [4,5] konnten diese verwendeten modifizierten SPCEs in großer Stückzahl mit hoher Reproduzierbarkeit hergestellt werden. Die höchste Elektrodensensitivität von ca. 20 µa/µm für DA wurde mit den Au-PEDOT-SPCEs erhalten. Damit konnte DA im klinisch relevanten Konzentrationsbereich von 10 nm bis 2 µm gut nachgewiesen werden. Mit M-PEDOT-SPCEs ist die Bestimmung von DA (Sensitivität: 1,4 µa/µm) bzw. HS (Sensitivität: 0,042 µa/µm) unabhängig voneinander und ohne Einfluss von AS. An den PEDOT- bzw. Au-PEDOT-SPCEs konnte AS bis 1 mm bestimmt werden. Literatur: [1] [2] W.G Guder, J. Nolte, Das Laborbuch für Klinik und Praxis, Elsevier, Urban & Fischer Verlag, München, 2009 [3] J. W. M. Lenders et al., JAMA, 2002, 287, 1427 [4] S. R. Jeyalakshmi et al., Indian J Chem, 46A (2007) 957 [5] M. Li et al., Surface Sciene 602 (2008)

81 P 5 Comparability and Reliability of Ion Activity Measurement Results Frank Bastkowski, Petra Spitzer, Beatrice Adel Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB), Bundesallee 100, Braunschweig, Germany Michal Máriássy Slovak Institute of Metrology (SMU), Karloveska 63, SK Bratislava, Slovakia Hanspeter Andres, Daniel Berdat, Olivier Brunschwig, Samuel Wunderli Bundesamt für Metrologie (METAS), Lindenweg 50, CH-3003 Bern-Wabern, Switzerland Currently in clinical chemistry analytical chemical results for metal ions are reported in terms of substance concentration relative to the substance concentration in primary aqueous calibrators (i.e. mol per liter) as recommended in the IFCC guidelines. The more meaningful quantity in clinical chemistry is the activity of an ion. Due to interactions of the ions with other ions, other chemical compounds and solvent molecules the effective concentration of an ion is usually less than the molality. Ion selective electrodes (ISE) directly measure ion activities and are widely used in Point of Care Testing units (POCT) for continuous monitoring for e.g. haemodialysis, cardiac surgery and in intensive care units. The measured activities are transformed into concentrations using empirical factors, which are only valid for normal physiological conditions, resulting in false positive or false negative results for e.g. calcium in case of special conditions like cancer or renal trauma. The Joint Research Project of the European Metrology Research Program (EMRP) Traceable measurement of ion biospecies and ion activity in clinical chemistry (TRACEBIOACTIVITY) aimed to build up a scale for chemical activity of clinical relevant ions that is consistent with the already existing and accepted activity scale for ph. The project also comprised an international comparison of ion activity measurements using ISE in order to proof the reliability and comparability of results obtained by different ISE measurement procedures. The utilized ISE measurement systems were calibrated with gravimetrically prepared aqueous standards containing the chlorides of calcium, magnesium, sodium and potassium, whose purity was determined using among other methods constant current coulometry. Pitzer s semi-empirical approach was applied to calculate the ion activities of the standard solutions. For the first time a full uncertainty budget including the uncertainty associated to the activity coefficients was established. This will allow in future tracing back the results of ISE measurements for clinically relevant ions to an international agreed metrological basis. The results of the intercomparison including a complete uncertainty budget will be presented. Literature: [1] S. Wunderli, H. Andres, Electroanalysis, 20 (2008), 324. [2] D. Berdat, H. Andres, S. Wunderli, Chimia, 63 (2009),

82 P 6 Ultratrace determination of uranium(vi) in drinking water by adsorptive stripping voltammetry according to DIN Jochen Schäfer 1, Hans-Peter Nirmaier 2, Patricia Schmoll 3, Karl-Heinz Bauer 4, and Axel Meyer 5 1 Deutsche Metrohm GmbH & Co. KG, D Filderstadt/Germany, j.schaefer@metrohm.de 2 Lonza AG; CH-3930 Visp/Switzerland 3 Zentrum für Umwelttechnologie der FH Giessen-Friedberg, D Giessen/Germany 4 Hessenwasser GmbH & Co. KG, D Darmstadt/Germany 5 Universität Trier, D Trier/Germany Uranium is radioactive, toxic, and a suspected teratogen. Therefore, different countries of the European Union plan to introduce a legal limit for the maximum concentration of uranium in drinking water. While different national health authorities prescribe limits ranging from 0 up to 10 µg/l, the World Health Organization (WHO) recommends a concentration limit for uranium of 15 µg/l. With chloranilic acid (CAA; 2,5-dichloro-4,6-dihydroxy-1,4-benzoquinone) as complexing agent, dissolved uranium(vi) can be determined by adsorptive stripping voltammetry down to the ppt level. The technique is inexpensive and robust; it can be implemented on stand-alone instruments as well as on fully automated voltammetric systems. A validation of the voltammetric method resulted in a limit of detection (LOD) of 0.1 µg/l uranium at a relative standard deviation smaller than 3.3%. This performance is comparable to that of ICP/MS determinations. The present work examines the influence of the ph value and of different ingredients of the sample matrix such as organics, copper, chloride, and nitrate ions on the reliability of the uranium(vi) determination. 76

83 P 7 Fotometrische Bestimmung von Ammonium gemäß Berthelot mit Hexacyanoferrat als Katalysator Christian Ahlers 1, Nora Fleckstein 1, Tereza Cristina Rodrigues Elsholz 2, Olaf Elsholz 3 1 Hansa-Gymnasium Bergedorf, Hermann-Distel-Straße 25, Hamburg 2 UEMG, Campus Ituiutaba, Rua Ver. Geraldo Moises da Silva, Ituiutaba, Brasilien 3 HAW Hamburg, Fakultät Life Sciences, Lohbrügger Kirchstraße 65, Hamburg olaf.elsholz@haw-hamburg.de Die fotometrische Bestimmung von Ammonium analog zu dem von Berthelot beschriebenen Indophenolblauverfahrens ist seit vielen Jahren eines der Standardverfahren zur Bestimmung von Ammonium im unteren ppm-bereich [1,2]. Bei der zu Grunde liegenden Reaktion wird zunächst Ammoniak mit Hypochlorit zu Aminchlorid umgesetzt, welches dann mit Phenol in einer zweistufigen Reaktion zum Indophenolblau weiterreagiert. Aufgrund der toxischen Eigenschaften von Phenol wurde es inzwischen weitgehend durch Salicylat ersetzt. Als Katalysator wird in den zurzeit üblichen Verfahren Natriumnitroprussid verwendet. Dieses wird nur in geringen Mengen verwendet, ist aufgrund seiner toxischen Eigenschaften aber nur bedingt für Schülerversuche geeignet. Eine einmalig in der Literatur [3] beschriebene Alternative K 3 [Fe(CN) 6 ] erwies sich in den für diesen Beitrag beschriebenen Experimenten als ungeeignet. K 4 [Fe(CN) 6 ] zeigte dagegen Wirkung, wenn auch deutlich schwächer als Natriumnitroprussid. Die Reaktionszeiten mit K 4 [Fe(CN) 6 ] liegen im Bereich von 30 min bis zu einigen Stunden. Die Möglichkeiten und Grenzen Natriumnitroprussid bei der Berthelot-Reaktion durch K 4 [Fe(CN) 6 ] zu ersetzen und für entsprechende Schulversuche zu verwenden werden diskutiert. Literatur: [1] DIN (2005) Wasserbeschaffenheit - Bestimmung von Ammoniumstickstoff - Verfahren mittels Fließanalytik (CFA und FIA) und spektrometrischer Detektion; DIN EN ISO 11732:2005 [2] T. Peuker, K. Lenz, U. Scheffler, R. Stüven, O. Elsholz, R. Luttmann (2001) Simultane Reinigung hochstickstoff- und methanolbelasteter Abwässer in einer hochinstrumentierten Teilstrombehandlungsanlage. in: Erb R und Heiden S (Hrsg) Sensorik, Sonderausgabe der DBU in Kooperation mit BIOspektrum, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, pp [3] J. Ruzicka (2006) FIA Tutorial, CD-ROM available under 77

84 P 8 Photometrische Bestimmung von Arsen in Trinkwasser Entwicklung eines Verfahrens mittels Nanomaterialien Tobias Häselhoff, Achim Rübel, Torsten C. Schmidt und Klaus Geick IWW Zentrum Wasser Moritzstr. 26, D Mülheim an der Ruhr a.ruebel@iww-online.de Probleme mit toxikologisch relevanten Arsenkonzentrationen in Trink- und Grundwasser treten weltweit in vielen Ländern auf. Es besteht ein großer Bedarf an Methoden, mit denen die Konzentration an anorganischem Arsen (III) und Arsen (V) im unteren µg/l-bereich einfach, schnell und kostengünstig bestimmt werden kann. Die jüngsten Entwicklungen bei der Analytik mit Nanomaterialien deuten auf ein großes Potential dieser Technologie im Hinblick auf empfindliche und robuste Verfahren für chemische Spurenstoffe hin [1]. Allerdings ist bisher die Anwendung dieser Verfahren in den meisten Fällen auf den Einsatz in Forschungsinstituten beschränkt. Mit der Funktionalisierung von Goldnanopartikeln (AuNP) präsentierte [2] ein Analysenverfahren für Arsen, das eine gute Selektivität aufweist sowie eine sehr niedrige Bestimmungsgrenze im ng/l-bereich erreicht. Allerdings erfolgt bei diesem Verfahren die Detektion mit der gerätetechnisch aufwendigen dynamischen Lichtstreuung (DLS). Bei den funktionalisierten AuNP verändern sich durch den Effekt der Oberflächen Plasmon Resonanz auch deren optische Eigenschaften in Abhängigkeit von der Arsenkonzentration. Die Aggregation von AuNP nach der Zugabe von Arsen führt zu einer Erhöhung der Partikelgröße, das im sichtbaren Bereich eine Verschiebung des Absorptionsmaximums zu höheren Wellenlängen bewirkt. Vor diesem Hintergrund ergab sich die Zielsetzung, die Technologie der Analytik mit Nanomaterialien mit der etablierten Küvettenmesstechnik zu kombinieren und damit Arsen photometrisch zu bestimmen. In dem Poster werden die Ergebnisse der Untersuchungen von der Synthese der AuNP über deren Funktionalisierung bis hin zur Detektion der Arsenkonzentration in Trinkwasser vorgestellt und diskutiert. Literatur: 1) D.T. Pierce, J.X. Zhao, Trace analysis with nanomaterials, WILEY-VCH, Weinheim (2010) 2) J.R. Kalluri, T. Arbneshi, S.A. Khan, A. Neely, P. Candice, B. Varisli, M. Washington, S. McAfee, B. Robinson, S. Banerjee, A.K. Singh, D. Senapati, P.C. Ray, Use of Gold Nanoparticles in a Simple Colorimetric and Ultrasensitive Dynamic Light Scattering Assay: Selective Detection of Arsenic in Groundwater, Angewandte Chemie-International Edition, 48 (2009)

85 1) P 9 Sorbent Extraction Optosensing: A Widely Applicable Approach for Trace Ion Analysis of Environmentally Relevant Species in Water Wolfgang Frenzel 1) and Paula Regina Fortes 2) Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltchemie Technische Universität Berlin, Str. d. 17. Juni 135, D Berlin 2) Institute of Chemistry, Campinas State University P.O. Box 6154, Campinas, Brazil wolfgang.frenzel@tu-berlin.de A general means to increase sensitivity of chemical assays is the application of a preconcentration procedure. This in many instances also leads to selectivity improvement through matrix removal. Solid phase extraction, typically used for sample clean-up in chromatography, due to its inherent features has attracted considerable attention also for the preconcentration of trace elements [1,2]. The common procedures involve sorptive preconcentration of the target analyte itself or a derivate of the analyte formed in a preceding reaction, elution from the sorbent by a suitable solvent and determination of the analyte in the eluent. In order to adopt this methodology for trace element speciation the selectivity of the chemical derivatisation reaction and the sorption process can be utilised. Several years ago we have proposed a novel method relying on species selective sorptive preconcentration on so-called extraction membranes with direct (in-situ) optical detection of the sorbed compounds [3,4]. In this contribution we will outline the fundamentals of this conceptually widely applicable method and present some newer instrumental configurations for optical sensing of the sorbed species. Principle considerations concerning the selection of appropriate sorbents, conditioning of the sorbent material, choice of derivatisation reagent and the operational parameters during sorption and detection will be outlined. Applications presented include trace metal determinations (and if applicable, also metal speciation) of chromium, nickel, iron, aluminium, arsenic but also the speciation of non-metals like phosphorous, nitrogen and sulphur with respect to different oxidation states. Results of analysis of real samples will also be presented along with a discussion of problems and limitations encountered. 1) C. Kantipuly, S. Katragadda, A. Chow, H.D. Gesser, Chelating Polymers and related supports for separation and preconcentration of trace metals, Talanta, 37 (1990) 491 2) Y.A. Zolotov, N.M. Kuz'min, Preconcentration of Trace Elements, in: Wilson and Wilson's Comprehensive Analytical Chemistry, Vol. XXV, Elsevier, Amsterdam, ) W. Frenzel, Highly sensitive semi-quantitative field test for the determination of chromium (VI) in aqueous samples, Fresenius J. Anal. Chem., 361 (1998) 774 4) W. Frenzel, N. Dantan, Screening method for the determination of orthophosphates at microgram concentration levels, Chem. Anal. (Warsaw), 44 (1999) 539 5) N. Strehmel, Beiträge zur Selektivitäts- und Empfindlichkeitsverbesserung photometrischer Methoden, Diploma Thesis, TU Berlin, ) W. Frenzel, P.R. Fortes, B. Zinvirt; Sorbent extraction optosensing for trace ion analysis; Analytical Methods, submitted 79

86 P 10 Trace determination of phosphate in waste water and other complex sample matrices using a flow-through system incorporating in-line dialysis and solid-phase extraction prior to spectrophotometric detection Paula Regina Fortes 1) and Wolfgang Frenzel 2) 1) Institute of Chemistry, Campinas State University P.O. Box 6154, Campinas, Brazil prfortes@gmail.com 2) Institut für Technischen Umweltschutz, Technische Universität Berlin, Str. d. 17. Juni 135, D Berlin (Germany) wolfgang.frenzel@tu-berlin.de The determination of phosphate is frequently applied in environmental and agricultural laboratories. For this purpose the spectrophotometric method based on the formation of molybdenum blue is widely utilised since it offers sensitivity in the low µg/l-range and reasonable selectivity (arsenate being the only serious interfering compound). The utilisation of this method in flowthrough systems (i.e. CFA, FIA, SIA) provides ready automation and high sample throughput. Flow methods for ortho-phosphate and total phosphorus are implemented in the Standard Methods of Analysis worldwide (e.g. DIN/EN/ISO, EPA, ASTM, ). A general problem of all spectrophotometric methods (irrespective whether applied in batch or flow-through procedures) is that sample colour and turbidity interfere in the determination. An attractive way to overcome these problems in flow-through systems is the incorporation of in-line dialysis. However, in typical configurations considerable dilution of the target compounds occurs which is accompanied with declined limits of determination. In the case of ortho-phosphate determination the accessible working range with in-line dialysis is about one order of magnitude worse compared to direct determination. One principle way to enhance sensitivity of analytical methods is to preconcentrate the analyte prior to detection. For ionic species the use of ion-exchangers for this purpose is obvious and has frequently been applied. An alternative means for sensitivity enhancement is to form a derivate of the target compound followed by retention on a suitable sorbent. In the case of phosphate determination the latter has been accomplished by retaining the heteropoly acid (molybdenum blue) on anion exchangers and reversed-phase sorbents. The preconcentration step in both variants is however often disturbed due to the concurrence by other ions and/or the presence of high molecular weight compounds that may adsorb on the surface of the sorbent material and thus detract from retention of the target ion or the derivate formed. Coupling of in-line dialysis with subsequent preconcentration of the target ion in the dialysate is proposed here as a possible means to combine the benefits of both dialysis and sorbent extraction. The dialysis step eliminates the disturbing high molecular-weight compounds and the sorbent extraction step remedies the dilution caused by dialysis. The flow-through configuration designed will be presented and performance characteristics of the proposed method outlined. 80

87 P 11 Messung von Ionen in Regenwasser Olaf Elsholz 1 und Tereza Cristina Rodrigues Elsholz 2, 1 HAW Hamburg, Fakultät Life Sciences, Lohbrügger Kirchstraße 65, Hamburg 2 UEMG, Campus Ituiutaba, Rua Ver. Geraldo Moises da Silva, Ituiutaba, Brasilien olaf.elsholz@haw-hamburg.de Im Rahmen zahlreicher Projekte von Studierenden wurden seit 2008 an der HAW Hamburg kontinuierlich und an der UEMG sporadisch Regenwasserproben auf ph-wert und Leitfähigkeit, sowie auf die Gehalte an Ammonium, Chlorid, Nitrat und Sulfat gemessen. Erste Ergebnisse wurden auf der CIA 2009 vorgestellt [1]. Einzelberichte hierzu sind unter der Öffentlichkeit zugänglich. Zur Bestimmung von Ammonium wird die fotometrische Detektion nach Bildung von Indophenolblau [2,3] eingesetzt, an der HAW Hamburg mittels FIA (FIAstar 5000 der Fa. Foss/Tecator), an der UEMG mit einem Niedrigkosten-LED-Photosensor [4]. Die genannten Anionen werden mittels Ionenchromatografie (732 Basic IC mit der Säule Metrosepp A Supp 4, beides von der Fa. Metrohm) bestimmt. Dabei werden auch Fluorid, Nitrit und Phosphat erfasst. Die Konzentrationen dieser Anionen lagen bisher immer unter den Nachweisgrenzen. Es wird eine Zusammenfassung und eine vergleichende Betrachtung der bisherigen Ergebnisse dargestellt und diskutiert. Literatur: [1] O. Elsholz, B. R. Sureda, J. M. Estela, V. Cerdà (2009) Analyse von Regenwasser mit Ionenchromatographie und Fließinjektionsanalyse. Tagungsband CIA 2009 [2] DIN (2005) Wasserbeschaffenheit - Bestimmung von Ammoniumstickstoff - Verfahren mittels Fließanalytik (CFA und FIA) und spektrometrischer Detektion; DIN EN ISO 11732:2005 [3] T. Peuker, K. Lenz, U. Scheffler, R. Stüven, O. Elsholz, R. Luttmann (2001) Simultane Reinigung hochstickstoff- und methanolbelasteter Abwässer in einer hochinstrumentierten Teilstrombehandlungsanlage. in Erb R und Heiden S (Hrsg) Sensorik, Sonderausgabe der DBU in Kooperation mit BIOspektrum, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, pp [4] O. Elsholz und T.C. Rodrigues (2005) GIT Labor-Fachzeitschrift 6/2005, S Danksagung: Den Studierenden Milena de Abreu Gonçalves Paiva, Sarah Flashaar, Christoph Hess, Olena Ignatenko, Tim Kuhlmeyer, Maike Ladehoff, Lukas Lange, Rafael Malagocki, Birgit Matyschok, Karol Stankievic, Oliver Wessel und Matthias Zeyher wird für ihr Engagement in den Projekten gedankt. 81

88 P 12 Determining saccharidic tracers in atmospheric aerosols German Bogenschütz 1, Thomas Kolb 1, and Silke Rick 2 1 Deutsche Metrohm GmbH & Co. KG, D Filderstadt/Germany, g.bogenschuetz@metrohm.de 2 Leibniz Center for Tropical Marine Ecology (ZMT), D Bremen/Germany Anhydrosugars are thermal degradation products of cellulose and hemicellulose. They form an important fraction of water-soluble organic carbon in atmospheric aerosols and thus have a great potential of affecting, among others, cloud formation and precipitation and thus the climate in general. Due to residential wood burning for heating, concentrations of levoglucosan and its stereoisomers mannosan and galactosan are typically high during winter, while increased contribution of primarily biological sugar components becomes evident during summer months. Levoglucosan (1,6-anhydro-beta-D-glucopyranose) is a dehydrated glucose with a ketal functional group and serves as a unique source-specific tracer for biomass burning. The emissions of mannosan and galactosan are typically less than those of levoglucosan. Biomass smoke contribution to ambient aerosol levels can be determined by collecting aerosols on glass fiber filters. After extraction in water, levoglucosan, galactosan, and mannosan concentrations can be determined by ion chromatography (IC) followed by pulsed amperometric detection (PAD). PAD is highly sensitive and provides a simple alternative to GC-MS determinations, which require intensive and expensive sample extraction as well as derivatization. Determination of levoglucosan, mannosan, galactosan, and other carbohydrates as well as their separation from arabitol, mannitol, and glucose is possible in a simple isocratic run. The limit of detection for levoglucosan and other anhydrosugars is less than 5 ng/m 3 air, using a 4.7 cm diameter sub-filter from a 15 cm diameter filter on which aerosols from 80 m 3 air were collected. 82

89 P 13 Passive sampling of atmospheric nitrogen dioxide followed by spectrophotometric and ion chromatographic determination of nitrite Christian Schulz, Sina Kleiner and Wolfgang Frenzel Technical University of Berlin, Institute of Environmental Engineering, Str. d. 17. Juni 135, D Berlin, Germany Passive sampling [1] has a long tradition for personal exposure measurements at workplaces and has been used for the determination of a huge number of gaseous air contaminants. The pioneering work of Palmes in 1973 [2] has demonstrated that passive sampling can be likewise applied to the measurement of air pollutants at ambient concentration levels. The many papers on this subject published since then give strong evidence of the enormous potential of passive sampling [3]. However, today it is generally accepted that passive sampling is not a substitute for established methods rather than an addition to the arsenal of analytical approaches for the determination of gaseous air pollutants. The striking features of passive sampling are low cost, no electrical power requirements, miniature size, installation at remote locations and the ability to determine the sampled contaminant(s) in a central laboratory. An often stated deficiency of passive sampling is the relatively long sampling time required to collect sufficiently high amount of analyte for subsequent determination. Our interest in passive sampling is the development of new sampler geometries with improved sampling rates, optimisation of the determination step and increase of robustness of the overall procedure [4-7]. Applications are the determination of air pollutants with high spatial and moderate temporal resolution as is for instance of importance in profiling distribution patterns in street canyons or lee/luff-relationships in the vicinity of emission sources. In the present poster optimisation of a passive sampler for NO 2 based on the Palmes tube configuration will be reported and performance characteristics outlined as obtained in recent measurement campaigns. Spectrophotometry and ion chromatography have been applied to the determination of nitrite (the latter also for the simultaneous determination of NO 2 and SO 2 ) and results are compared with respect to different analytical characteristics. In recent investigations we have also attempted to use passive sampling for the determination of dry deposition and diffusive flux measurements towards solid surfaces [5,8]. These studies have revealed that no strict correlation exists between ambient air concentration and dry deposition. 1. A. Berlin, H. Brown, K.J. Saunders, Diffusive Sampling, Royal Soc. Chem., London E.D. Palmes, A.F. Gunnison, Am. Ind. Hyg. Assoc., 34 (1973) R.H. Brown, Pure and Appl. Chem., 65 (1993) Anett Hapka, Beiträge zur Passiven Probenahme von Stickstoffdioxid für Immissionsmessungen, Diplomarbeit, TU Berlin, Sina Kleiner, Experimentelle Untersuchungen zum Einsatz der passiven Probenahem für die Depositionsratenmessung von Stickstoffdioxid, Bachelorarbeit, BTU Cottbus, Christian Schulz, Einsatz der Passivprobenahme zur Bestimmung der urbanen Stickoxidimmissionen, Projektarbeit im Hauptstudium, TU Berlin, Dorothee Christensen, Svenja Clausing, Application of passive sampling for estimation of the NO 2 distribution on the Island of Mallorca (Spain), Studienarbeit, TU Berlin, W. Frenzel, Improved analytical procedure for the determination of atmospheric concentrations and dry deposition of nitrogen dioxide using passive sampling, submitted for publication. 83

90 P 14 Einsatz der Ionenchromatographie in der Luftstaubanalytik - Routineanwendungen und Herausforderungen - Steffen Joost, Duangkamol Yenying, Wolfgang Rotard und Wolfgang Frenzel Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz Str. d. 17. Juni 135, D Berlin wolfgang.frenzel@tu-berlin.de Die Luftstaubproblematik ist durch die permanente Überschreitung von Grenzwerten in Großstädten und Ballungsräumen ein in der Öffentlichkeit immer wieder diskutiertes und von Wissenschaftlern in vielfältiger Weise bearbeitetes Thema. Eine der neben den gesundheitlichen Auswirkungen hoher Staubbelastungen wichtigsten Fragestellungen ist die Ursachenanalyse, da langfristig nur darauf basierend eine wirksame Strategie für die Minderung der Immissionsbelastung entwickelt werden kann. Im Zusammenhang mit der Ursachen- und Herkunftsanalyse kommt der Ermittlung der Staubmassenkonzentration und der chemischen Zusammensetzung des Staubes in Abhängigkeit vom Probenahmeort und Zeitpunkt der Messung eine besondere Bedeutung zu [1]. Die Verknüpfung der Daten in Verbindung mit Modellrechnungen der Transmission kann letztlich zur Identifikation von Quellen und einer Abschätzung der relativen Beiträge zur Gesamtbelastung an einem gegebenen Ort führen. Bezüglich der chemischen Inhaltsstoffbestimmung sind die Komponenten von besonderem Interesse, die als Leitsubstanzen für bestimmte Quellen angesehen werden können. Ammonium, Nitrat und Sulfat sind als sogenannte Sekundäraerosolkomponenten (durch Gas-Partikelumwandlung aus SO 2, NO x und NH 3 entstanden) beispielweise Indikatoren für den Ferntransport von Luftstaub. Der Chloridanteil im Staub hängt maßgeblich von der Advektion maritimer Luftmassen ab, kann aber insbesondere bei Verwendung von Streusalz auch von der Aufwirbelung von Straßenstaub herrühren. Weitere wichtige Leitkomponenten für die Ursachenanalyse sind elementarer (Ruß) und organischer Kohlenstoff sowie eine Reihe von Spurenmetallen, die oft mit sehr spezifischen Quellen verbunden sind (z.b. Antimon aus Bremsbelegen, Arsen aus Braunkohleverbrennung, Vanadium aus Erdölraffinerien). Für die Bestimmung wasserlöslicher Komponenten im Luftstaub hat sich die Ionenchromatographie seit Jahrzehnten als leistungsstarke Methode etabliert. Sie ist für die Bestimmung der wasserlöslichen Anionen Chlorid, Nitrat und Sulfat auch in den Normmethoden zur Luftstaubanalytik verankert [2]. Die Bestimmung weiterer Anionen ist ebenfalls möglich; erfordert aber u.u. andere Trennbedingungen. Bezüglich der Bestimmung wasserlöslicher Kationen (Na, K, Ammonium und mit Einschränkung Ca und Mg) kann die Kationenchromatographie herangezogen werden, obgleich es hier in vielen Fällen nicht unerhebliche Probleme mit der Trennung von Natrium und Ammonium gibt. Herausforderungen an die Ionenanalyse in Luftstaub bestehen beispielsweise bei der Bestimmung organischer Säuren, die meist nur in sehr niedrigen Konzentrationen vorliegen. Ein ganz anderes Problem tritt bei der partikelgrößenfraktionierten Sammlung von Luftstaub mit Kaskadenimpaktoren auf. Hier liegen die gesammelten Staubmassen auf den jeweiligen Impaktorstufen meist im unteren µg-bereich und für die Bestimmung der Inhaltstoffe sind spezielle mikroanalytische Probevorbereitungstechniken erforderlich um die notwendigen Nachweisgrenzen zu erzielen. Im Poster werden die von uns gemachten Erfahrungen des Einsatzes der IC bei der Bearbeitung von Projekten zur Staubursachenanalyse präsentiert und die (noch) nicht befriedigend gelösten Probleme aufgezeigt. 1. M. Pesch, W. Frenzel, T. Kanitz, Ursachenanalyse von PM2,5 Feinstaubimmissionen in Berlin, Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben, TU Berlin, VDI 3497, Blatt 3 und 4, Handbuch Reinhaltung der Luft, Beuth-Verlag, Berlin, 1988/

91 P 15 Saliva, ion chromatography and.student habits Monika Wadowska, Małgorzata Wolska, Anna Sowa, Jolanta Janiszewska, Maria Balcerzak Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, Warsaw University of Technology, Noakowskiego 3, Warsaw, Poland Saliva is a physiological oral fluid composed of ca. 99% water and ca. 1% of the other substances of great health importance: electrolytes (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 2 PO 4 -, HPO 4 2- ), mucus, antibacterial compounds, enzymes and bacteria cells. Saliva plays an important role in tasting food, food digestion and protection from bacteria. It can play a diagnostic role for monitoring substances of potential negative effects to the organisms. Nitrate and nitrite provide an example of inorganic ions which occurrence in the human body requires special attention. A microbial reduction of NO 3 - to NO 2 - (the latter hazardous to human body) is initiated in saliva. The amount of nitrates occurring in the human body directly depends on the diet. Vegetables make the main sources of nitrates for humans. Ion chromatography (761 Compact IC, Metrohm, Herisau, Switzerland) with conductometric detection was used in the presented work for the determination of inorganic ions in humans saliva. Samples were collected from students with different diets and different habits. The samples were analysed directly (within the same day) after sampling. The examined saliva was diluted with deionized water, and after 30 min centrifuged at 7000 rpm for 30 min. The supernatant was passed through 0.45 μm membrane filter and C18 cartridge to remove organic components prior to injection into IC column (Metrosep A Supp 5; 150 mm length, 4.0 mm i.d.). The concentrations of particular anions determined were calculated from calibration graphs for each anion separately. Limits of detection (DL) and quantification (QL) of the analytes were evaluated as: 0.01 mg L -1 and 0.04 mg L -1 (Cl - ); 0.08 mg L -1 and 0.25 mg L -1 (NO - 2 ); 0.01 mg L -1 and 0.03 mg L -1 (Br - ); 0.02 mg L -1 and 0.06 mg L -1 (NO - 3 ); 0.05 mg L -1 and 0.14 mg L -1 (PO 3-4 ); and 0.01 mg L -1 and 0.03 mg L -1 (SO 2-4 ), respectively. The evaluated contents of particular anions in all examined samples from students were in the ranges: (Cl - ), <QL (NO - 2 ), <QL (Br - ), <QL-0.08 (NO - 3 ), (PO 3-4 ) and (SO 2-4 ) mg g -1. The obtained values were compared with results from different group of people: from baby and his mother to those of years old. 85

92 P 16 Perchlorat in Trink- und Badewasser Achim Rübel, Detlev Jensen, Barbara Hennig und Torsten C. Schmidt IWW Zentrum Wasser Moritzstr. 26, D Mülheim an der Ruhr Perchlorat ist in Spuren ubiquitär in der Umwelt zu finden. Eine Studie aus den USA bei ca öffentlichen Trinkwasserversorgern zeigte, dass bei 1,9 % der untersuchten Wasserproben die Perchloratkonzentration über 4 µg/l [1] lagen. Kontaminationen in der aquatischen Umwelt sind vor allem auf Einträge bei der Herstellung, bei der Verarbeitung oder durch die Nutzung von perchlorathaltigen Produkten zurückzuführen. Perchlorat kann auch als Nebenprodukt in Hypochlorit- und Chlorlösungen vorliegen [2,3], die z.b. zur Desinfektion von Trink- und Badewässern verwendet werden. Von toxikologischer Relevanz ist, dass Perchlorat den Jodstoffwechsel und damit die Hormonbildung in der Schilddrüse beeinflusst. In der aquatischen Umwelt zeigt Perchlorat eine hohe Mobilität und Persistenz und wird bei der konventionellen Trinkwasseraufbereitung in der Regel nicht entfernt. Zur Bestimmung von Perchlorat in wässrigen Matrices sind eine Reihe standardisierter Methoden verfügbar (US-EPA Methoden 314.0, 314.1, 331.0, 332.0). Über die in Deutschland auftretenden Perchloratkonzentrationen in wässrigen Matrices sind nach Kenntnisstand der Autoren bisher keine Daten veröffentlicht. Um erste Informationen über Perchloratkonzentrationen in verschiedenen Wassermatrices zu bekommen, wurden orientierende Untersuchungen in Grund-, Oberflächen-, Trink- und Badewässern aus dem Raum Nordrhein- Westfalen mittels Ionenchromatographie durchgeführt. In dem Poster werden die Ergebnisse der Untersuchungen vorgestellt und diskutiert. Von 48 untersuchten Trinkwasserproben an 32 verschiedenen Messstellen lag der Messwert in keinem Fall über 1 µg/l Perchlorat. Die Untersuchung von 87 Grundwassermessstellen und Brunnen zeigte, dass 5 Proben in landwirtschaftlich intensiv genutzten Gebieten Perchlorat im Konzentrationsbereich zwischen 2,3 und 5,8 µg/l enthielten. Von 13 Badebetrieben wurden aus 34 Becken in der Summe 51 Beckenwasserproben untersucht. In 20 Becken von 3 verschiedenen Badebetrieben lag die Perchloratkonzentration über der Bestimmungsgrenze von 1 µg/l. Zwischen den Badebetrieben mit positiven Messwerten zeigten sich sehr ausgeprägte Konzentrationsunterschiede im Bereich zwischen 6,4 bis 980 µg/l Perchlorat. Weiterhin werden zum Vergleich die Konzentrationsniveaus von weiteren anorganischen Desinfektionsnebenprodukten (Chlorit, Chlorat, Bromat) vorgestellt. Literatur: 1) US-EPA (2008) perchlorate_interim.pdf 2) P. Greiner, C. McLellan, D. Bennett, A. Ewing, J. Am. Water Works Assoc. 100 (2008) 68 3) W. Schmidt, G. Nüske, M. Fischer, Energie Wasser Praxis 61 (2010)

93 P 17 Hyphenation of gas-diffusion separation and ion chromatography for the determination of sulfite, nitrite, ammonium and volatile amines Wolfgang Frenzel Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltchemie Technische Universität Berlin, Str. d. 17. Juni 135, D Berlin Ion chromatography is a high1y versatile method for the determination of many ions in a 1arge variety of samp1es. However, samp1es containing particu1ate matter and/or constituents that are capab1e to poison the stationary phase must be removed by appropriate means prior to samp1e injection. To this end generally (costly and cumbersome) microfiltration and solid phase extraction is emp1oyed. Although offering many beneficia1 features membrane-based samp1e preparation techniques have not yet attracted considerable attention as viab1e alternatives [1,2,3]. In the present work we present the results of a thorough investigation of gas-diffusion separation in hyphenation with ion-chromatography. As examp1es of this method the determination of sulfite, nitrite, ammonium and low mo1ecu1ar weight amines has been se1ected. In the procedure deve1oped the samp1e solution is continuous1y aspirated, mixed with a modifier solution to form the vo1ati1e species (i.e. sulfur dioxide, nitrogen oxides, ammonia or the protonated amines) and pumped through the donor channe1 of a gas-diffusion ce1l. The vo1ati1es generated diffuse across a hydrophobic microporous membrane and are redisso1ved in the acceptor stream which feeds the injection loop of an IC-system where chromatographic separation and detection of the various compounds takes p1ace. The operationa1 parameters affecting the gas-diffusion step have been optimized to give high sensitivity along with reasonab1y fast samp1e throughput. The final method permits the ana1ytes to be determined at the µg/l-level whereby samp1e preparation occurs during the chromatographic separation of the previous samp1e. Hence, no extra time is required. The membrane separation step has proven to be high1y reproducib1y with good long-term stability. The method developed has been app1ied to the determination of sulfite in different types of beverages [4] as well as ammonium and short-chain amines in various kinds of water samples [5,6]. Simultaneous determination of sulfite and nitrite was found impossible due gas-phase interactions during the membrane separation step. 1) N.C. van de Merbel, J.J. Hageman, U.A.Th. Brinkman, J. Chromatogr., 634 (1993) ) W. Frenze1, GIT-Labor-Fachzeitschrift, 41 (1997) ) W. Frenzel, Membrane-based sample preparation for ion chromatography, submitted for publication 4) S. Fä1dt, B. Karlberg, W. Frenze1, Fresenius J. Anal. Chem., 371 (2001) ) T. Kiesow, PhD Thesis, Technical University of Berlin, ) T. Kiesow, W. Frenzel, Membrangestützte Probenvorbereitung zur chemischen Analyse in Fließsystemen, Handbuch Umweltwissenschaften, Alpha Verlag, Lampertheim,

94 P 18 Determination of Halogens by Combustion Ion Chromatography Walter Terzer, Christian Emmenegger, and Andrea Wille Metrohm International Headquarters, CH-9101 Herisau/Switzerland The acronym RoHS stands for the directive on the «Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment». In response to the decreasing lifetime and the skyrocketing production of electronic and electrical equipment, the above directive aims at restricting the use of six hazardous species (lead, mercury, cadmium, hexavalent chromium, polybrominated biphenyls, and polybrominated diphenyl ethers) in manufacturing processes. In view of upcoming international regulations, a subject that will also gain paramount importance is the rapid and accurate monitoring of partly corrosive and toxic halogen compounds in challenging matrices such as coal, crude oil, naphtha, liquefied petroleum gas, etc. The most prominent techniques for halogen determination in these materials include inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP/MS), ion-selective electrodes (ISE) and ion chromatography (IC). The samples are often difficult to bring into solution and thus require complex and time-consuming sample preparation procedures. These problems can be overcome by using combustion IC: after an upstream thermal oxidative digestion, the liberated combustion gases are trapped in an aqueous absorbant that can be directly injected into the IC. Since combustion and absorption occur during the recording of the previous sample's chromatogram, the overall analysis time is short. Whereas the halogens are determined as fluoride, chloride, bromide, and iodide, sulfur compounds are determined as sulfate. This presentation will highlight the applicability of automated combustion IC to the determination of trace halogenated and sulfur compounds in a wide variety of sample matrices. 88

95 P 19 Neutral monosaccharide composition of cell wall material isolated from enzymatically modified pumpkin (Cucurbita moschata Duch.) purees Ivan Obreshkov 1,2, Dorit Franz 2, Iordanka Alexieva 1, Kiril Mihalev 3, Ingo Schellenberg 2 1 Department of Catering and Tourism, University of Food Technologies, 26 Maritza Boulevard, 4000 Plovdiv, Bulgaria 2 Anhalt University of Applied Sciences, Center of Life Sciences, Institute of Bioanalytical Sciences (IBAS), Strenzfelder Allee 28, D Bernburg, Germany 3 Department of Food Preservation and Refrigeration Technology, University of Food Technologies, 26 Maritza Boulevard, 4000 Plovdiv, Bulgaria The present study evaluated the release of cell wall polysaccharides in enzymatically modified pumpkin (Cucurbita moschata Duch.) purees. The neutral monosaccharide composition of the hydrolysed alcohol-insoluble residue was analysed using high-performance anion-exchange chromatography with pulsed amperometric detection [1-3]. Baseline separation of five monosaccharides, including xylose and mannose, was achieved. Glucose accounted for approximately 80% (non-enzymatically treated puree) of the total content of individual monosaccharides, followed by galactose (10%) and arabinose (5%). The monosaccharide content decreased after treatment with commercial pectolytic preparations, indicating that cell wall degradation occurred in the enzymatically modified pumpkin purees. The results that were obtained demonstrate that the enzymatic treatment releases cell wall polysaccharides in a a way which depends on the activities spectrum of the commercial pectolytic preparations, thus allowing improvement in the techno-functional properties of pumpkin puree. Moreover, this enzymatic modification could be worthwhile from a nutritional point of view, taking into account the potential health benefits of pumpkin polysaccharides. References: 1) Currie, H. A., Perry, C. (2006). Resolution of complex monosaccharide mixtures from plant cell wall isolates by high ph anion exchange chromatography. Journal of Chromatography A, 1128, ) Jahnel, J. B., Ilieva, P., Frimmel, F. H. (1998). HPAE-PAD a sensitive method for the determination of carbohydrates. Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 360, ) Martens, D. A., Frankenberger, W. T. (1991). Determination of saccharides in biological materials by high-performance anion-exchange chromatography with pulsed amperometric detection. Journal of Chromatography, 546,

96 P 20 Simple Separation and Detection Techniques for the Analysis of Carbohydrates Bruce Bailey l, Christopher Crafts 1, Marc Plante 1, John Waraska 1, Paul Gamache 1, Ian Acworth 1, Joachim Weiss 2, Ralph Neufang 2 1) ESA - A Dionex Company, Chelmsford, MA, USA, A part of Thermo Fisher Scientific 2) Dionex GmbH Idstein, Germany, A part of Thermo Fisher Scientific Carbohydrates are difficult to analyze because they are very polar compounds, exhibit similar structural characteristics, and do not have suitable chromospheres. Their analysis is often performed directly using high-performance anion exchange chromatography with pulsed amperometric detection (HPAE-PAD) with a high-ph mobile phase. This technique has been approved for use in a variety of official methods for the analysis of carbohydrates in foods. Another common technique is to derivatize the sample with a suitable fluorescent tag and use HPLC with fluorescence detection for the analysis. This approach can assist with the separation of sugar isomers and provides sensitive detection, although derivatization can contribute to increased assay variability. HPLC column technology for the separation of carbohydrates has advanced during the past several years. New hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) mode separations are providing a unique way to separate polar carbohydrates using simple organic/water mobile phases. This chromatographic approach not only provides suitable separations, but also enables the use of sensitive nebulizer-based detectors (i.e., mass spectrometry [MS] or charged aerosol detection (CAD)). The work presented here describes the use of the Corona CAD detector for the measurement of simple carbohydrates. The method has a limit of detection of <10 ng on column and a wide dynamic range that covers ng to µg levels with high reproducibility. The determination of more complex carbohydrates - for example, glycans liberated from glycoproteins - can be achieved using a combination of MS and CAD detection. Because the CAD is a non-specific detector, there is no need to form fluorescent tagged derivatives thus simplifying their analysis. CAD is used for quantitative analyses while MS is used for structural verification. Data showing the utility of the LC-MS-CAD platform for analysis of glycoproteins will be presented. 90

97 P 21 Is HILIC the Best Way for the Determination of Active Pharmaceutical Ingredients and Counter Ions? Xiaodong Liu 1, Christopher Pohl 1, Joachim Weiss 2, Ralph Neufang 2 1) Dionex Corporation Sunnyvale, CA, USA, A part of Thermo Fisher Scientific 2) Dionex GmbH Idstein, Germany, A part of Thermo Fisher Scientific Determinations of active pharmaceutical ingredients (APIs) and counter ions are important assays in pharmaceutical drug development. Due to the wide variety of ionizable substituents and hydrophobicities of these pharmaceutical-related molecules, it is challenging to simultaneously separate APIs and respective counter ions on a reversed-phase column. This is because many counter ions, such as sodium and chloride ions, cannot be retained on these columns without the use of ion-pair reagents. Hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) is a technique that is complementary to reversed-phase liquid chromatography (RPLC) with several benefits. These include retention of polar analytes that cannot be retained on an RP column, improved compatibility with electrospray LC/MS for good sensitivity, and simplification of sample preparation by eliminating the need for evaporation and reconstitution of a sample when dissolved in a non-aqueous solvent. Consequently, HILIC has been used for the simultaneous analysis of APIs and counter ions. However, despite its suitability to separate highly polar molecules, HILIC fails to adequately retain more strongly hydrophobic APIs. Moreover, HILIC requires an organic solvent-rich mobile phase, which is undesirable from cost and environmental-sustainability stand points. While HILIC is often useful for hydrophilicity-based class separation, its flexibility in method development is limited. Here, the authors present an alternative to HILIC for API and counter ion assays, which addresses aforementioned issues with HILIC. The proposed approach involves a mixed-mode chromatography column - the Acclaim Trinity P - which provides cation exchange, anion exchange, and reversed phase interactions. The new approach is suited to the simultaneous determination of APIs and counter ions regardless of their hydrophobicity, provides better control of selectivity in method development, and does not require a high concentration of organic solvent in the mobile phase. In all pharmaceutical applications described here, a popular and heavily promoted HILIC column (ZIC -HILIC) was used for comparison purpose. 91

98 P 22 Bestimmung von 127 Iod- und 129 Iod-Konzentrationen in Umweltproben mittels IC, IC-MS und AMS M. Schwinger, A. Daraoui und B. Riebe Institut für Radioökologie und Strahlenschutz, Leibniz Universität Hannover, Herrenhäuser Str. 2, Hannover, Deutschland Im Rahmen des Verbundprojektes Strahlung und Umwelt II, Radionuklide in der Umwelt, ihr Transport in Nahrungsketten zum und im Menschen bearbeitet das Institut für Radioökologie und Strahlenschutz (IRS) ein Teilprojekt zum großflächigen Eintrag, Inventaren und Transport von 127 I und 129 I in Deutschland. Iod aus natürlichen und anthropogenen Quellen wird mit dem Niederschlag aus der Atmosphäre eingetragen, mit dem Oberflächenwasser transportiert, infiltriert das Grundwasser, wird in Böden akkumuliert und macht seinen Weg durch die Biosphäre. Dabei sind die ökologischen Wege des Iod, und speziell die Radioökologie des 129 I immer noch nur unvollständig bekannt. Die Proben werden mittels induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) und Ionenchromatographie (IC) auf ihre Gehalte an 127 I untersucht. Des Weiteren ist vorgesehen mit der Ionenchromatographie für die Wasserproben den Gehalt an Iodid und Iodat zu bestimmen [1]. Die Bestimmung des 129 I/ 127 I Verhältnisses erfolgt mittels Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS). Die Probenvorbereitung erfolgt für die Wasserproben mittels Festphasenextraktion über ein Ionenaustauscherharz. Für die Untersuchung der Bodenproben wird ein Verfahren auf Basis einer Trockenveraschung unter Sauerstoffüberschuss und anschließenden Absorption in basischer, reduzierender Lösung verwendet. Die Luftfilter werden materialabhängig nach demselben Verfahren bzw. durch eine Flüssigextraktion mit Chloroform vorbereitet. Die Iodgehalte der Proben liegen im Bereich von mg/kg bis µg/kg ( 127 I) bzw. pg/kg bis fg/kg ( 129 I), weshalb für die Bestimmung des 129 I-Gehaltes unter Zugabe von 127 I-Lösung (Woodward Iod) als Träger gearbeitet werden muss [2-6]. In diesem Beitrag sollen die Messmethoden und erste Messergebnisse dargestellt werden. Dabei soll ein Vergleich der IC mit der ICP-MS erfolgen. Literatur: [1] V.W. Truesdale, Journal of Hydrology 179, 1996, 67. [2] A. Daraoui, Dissertation 2010, Leibniz Universität Hannover [3] L. Tosch, Dissertation 2010, Leibniz Universität Hannover [4] T. Ernst, Dissertation 2003, Leibniz Universität Hannover [5] K. Klipsch, Dissertation 2005, Leibniz Universität Hannover [6] S. Szidat, Dissertation 2000, Leibniz Universität Hannover 92

99 P 23 Ultraspurenbestimmung von Aminocarbonsäure-Komplexbildnern anhand ihrer Pd 2+ -Komplexe mittels Online-Kopplung IC-ICP-MS Philipps-Universität Marburg, Fachbereich Chemie Hans-Meerwein-Str., D Marburg David Nette und Andreas Seubert Aminocarbonsäure-Komplexbildner wie NTA, EDTA und DTPA gelangen aufgrund ihrer Verbreitung in vielen industriellen Prozessen in das Abwasser. Jedoch passieren diese Komplexbildner die Kläranlagen nahezu ungehindert und gelangen so in die Oberflächengewässer und in den Trinkwasserkreislauf. [1] Die aktuelle Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern im Spurenbereich erfordert eine aufwendige Probenvorbereitung (Anreicherung und Veresterung) mit anschließender Messung über GC-MS. [2] Eine weitere Methode zur Analyse im mg l -1 Bereich beinhaltet die Umkomplexierung in Eisen-Komplexe, die über Ionenpaarchromatographie getrennt und mit UV/Vis detektiert werden. [3] Im Rahmen dieses Projektes wurde eine Methode entwickelt, die es mit einer einfachen Probenvorbereitung ermöglicht, diese Komplexbildner mit einer online-kopplung IC-ICP-MS zu detektieren. Hierfür wird jede Probe mit einem Überschuss an Palladium versehen, um die zu bestimmenden Komplexbildner in Palladiumkomplexe zu überführen. Diese anionischen Komplexe werden anschließend über die IC getrennt und mit dem ICP-MS sehr empfindlich detektiert. Diese neue Methode ermöglicht die Bestimmung von 5 bis 7 Aminocarbonsäure- Komplexbildner im ng l -1 Bereich innerhalb von 30 Minuten. Hierbei ist nur eine minimale Probenvorbereitung erforderlich. Literatur: [1] M. Bucheli-Witschel, T. Egli, FEMS Microbiol. Rev. 2001, 25, 69. [2] ISO 16588:2002 Water quality Determination of six complexing agents Gas-chromatographic method, International Standards Organisations, Geneva, [3] DIN , Deutsche Institut für Normung, Berlin,

100 P 24 Post-column chemistry for improved optical absorption detection Nadine Seifert, Jörg Kleimann, Heinz Krienbühl, and Katinka Meike Ruth Metrohm International Headquarters, CH-9101 Herisau/Switzerland In liquid chromatography with spectrophotometric detection, post-column reactions are a powerful means to improve selectivity and sensitivity. Especially when the target molecules show weak or no absorption in the UV/VIS region of the electromagnetic spectrum, derivatization and complexation reactions are used to generate chromophores for enhanced detection. Since chromatographically separated analytes are derivatized before entering the detector, signal strength is improved without compromising chromatographic separation. For inorganic ions, the typical photometry reagents such as 4-(2'-pyridylazo)-resorcinol (PAR), among many other complexing agents, can be used. For organic compounds, a great choice of suitable derivatization reagents is available. For method development, the choice of reagent as well as the reaction parameters are most important and subject to optimization. When the reagent is not selective, it can be used for many compounds of similar structure. A typical example is PAR, which forms complexes with many metal ions and allows trace analysis of the whole group of transition metals due to improved optical absorption of the complexes formed. In this case, the separation step is crucial and often the limiting factor. When the reagent is very selective, less performance is required in the separation step. Since this type of reagent does not react with matrix or excess components, traces can be selectively detected directly within the matrix. In the limiting case of selectivity for only one analyte, no separation is necessary and pure optical methods come into play. Typical examples of very high selectivity are molybdophosphoric acidbased applications. In our presentation we show improved equipment for post-column chemistry suited for any liquid chromatography system. Methods were developed and optimized in terms of reagent concentration, flow rates, and reactor residence time of the resulting mixture. Results are shown for typical trace-analysis applications from the environmental, pharmaceutical, semi-conductor, and food sector. 94

101 P 25 The elimination of matrix interferences during PGEs determination in soil and road dust samples by ICP MS Joanna Kowalska, Marta Lewandowska, Katarzyna Kińska, Beata Krasnodębska-Ostręga, Jerzy Golimowski University of Warsaw, Faculty of Chemistry Pasteura 1, Warsaw In the last few years environmental pollution by metals from platinum group elements (PGEs) has increased rapidly, mainly because of the usage of catalytic converters in automobiles. As PGEs have been reported as a potential health risk to humans and to environment their determination in the natural samples is required. Because of relatively low concentration of PGEs in the environment, very sensitive and selective methods should be applied. Moreover the presence of high concentrations of interfering matrix components enforces pre-concentration step combined with a matrix-separation. Various approaches were evaluated in order to eliminate the spectral interferences noted when Pt, Rh and Pd are determined in the soils and road dust samples by ICP MS. The chemical separation of PGEs can be performed on ion-exchange resins. During the studies undertaken different sorbents (anion-exchanger Cellex T, cation-exchangers Cellex P and Dowex HCR-S) were examined. The effect of resin mass and ph of the eluate solution on the recovery of investigated elements was tested. Based on preliminary studies carried out in standard solutions of Pt, Pd and Rh it was found, that anion exchange resin Cellex T permitted to concentrate and separate platinum and palladium from other metals. Rhodium cannot be pre-concentrated under applied conditions because it is not retained on the sorbent. The use of cation-exchange resin Dowex HCR-S ensured efficient separation of PGEs from interfering ions like Cd(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Pb(II), Fe(III), Sr(II). The separation procedure was then applied during determination of PGEs in the soil samples collected in the vicinity of motorway. Soils were digested in the microwave-closed system with the mixture of different mineral acids (HCl, HNO 3, HClO 4, HF). To validate the obtained results the analysis of certificate material BCR-723 was performed. It was found that ICP MS can be used only for determination of Pt and Rh. Inaccurate results of Pd determination by ICP MS are caused by unidentified interferences of column origin or matrix components. The studies were supported by grant DPN/N178/DFG/

102 P 26 Separation of compounds of Tl(I) and Tl(III) by solid-phase extraction from sea water enriched with Tl Beata Krasnodębska-Ostręga, Katarzyna Piotrowska, Monika Sadowska University of Warsaw, Faculty of Chemistry Pasteura 1, Warsaw, POLAND Thallium exists in the environment in two redox states Tl(I) and Tl(III), both harmful to living organisms. Tl(I) is a form thermodynamically more stable and therefore dominating in the environment. With respect to degree of toxicity, evaluated for microorganisms, trivalent thallocompounds are approximately few thousand times more toxic than Tl(I). Therefore, determination of total Tl content in environmental samples provides incomplete information about the real threat for the ecosystem, especially for aquatic ecosystems. It is necessary to determine various chemical species of thallium, especially in water environment, where phytoplankton activity may lead to oxidation of Tl(I) to Tl(III), which is stabilized by forming complexes with organic compounds and chlorides. Thallium naturally occurs in the environment in small amounts (lower ppb-range), which is at the level of quantification limits of most analytical methods. In case of speciation analysis it is necessary to separate Tl(III) from Tl(I) with a simultaneous pre-concentration of Tl(III). Developing a method of such separation was the aim of presented work. Solid-phase extraction was carried out with usage of two sorbents: an anion exchanger cellulose-cellex-t and an octadecyl-silica gel SGX C18. The sorbents were supposed to selectively retain Tl(III), which was delivered to the column as [Tl(III)Cl 4 ] - or Tl(III)-DTPA complex. Effective separation of Tl(III) from Tl(I) and pre-concentration of Tl(III) was obtained only during a procedure consisting of Tl(III) retention on the chemically activated with diethyldithiocarbamate (DDTC) SGX C18 sorbent further elution with ethanol and decomposition of Tl(III)-DDTC complex in high temperature. This method was applied for speciation analysis of Tl in samples of sea water enriched with both forms of Tl. The procedure was validated using HPLC ICP MS with anion exchange column as a reference method. 96

103 P 27 Mercury and arsenic speciation analysis by IC-ICP/MS Thomas Moritz 1, Laura Hinojosa Reyes 2, H.M. Skip Kingston 3, G.M. Mizanur Rahman 3, and Stefanie Czyborra 1 1 Metrohm International Headquarters, CH-9101 Herisau/Switzerland, tmo@metrohm.com 2 Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, N.L. / Mexico 3 Duquesne University, Pittsburgh, PA / USA The «zero tolerance» policy concerning mercury, arsenic, selenium, and chromium compounds in drinking water and foodstuff has led to ion chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry (IC-ICP/MS) becoming one of the most prominent detection methods for trace metals in environmental samples. The advantage of this technique is that it can distinguish between different oxidation states and chemical forms of a particular element. This approach is called speciation analysis. Individual concentrations of element-containing species are, from the toxilogical point of view, far more significant than total element concentrations as different valence states of an element have different properties. Mercury Mercury pollution mainly originates from industrial activities such as chlorine production, rubbish incineration and, above all, coal-fueled power generation. Mercury is found in several forms, particularly as elemental, inorganic, or alkylated mercury with pronounced transformation from inorganic mercury to the biologically active methylmercury and vice versa. Methylmercury is considered the most toxic species and is classified as a neurotoxin. Speciated isotope dilution mass spectrometry (SIDMS) allows to monitor transformations of mercury species during sample preparation. Arsenic Arsenic is known as a human carcinogen and poison. In environmental and biological samples, more than 20 arsenic species have been identified. Depending on their binding characteristics, they have different toxicities and chemical properties. Especially the trivalent arsenic species are highly toxic. Unlike mercury, arsenic is not prone to bidirectional interconversions during sample preparation. This article describes the use of IC-ICP/MS to determine inorganic and organic mercury and arsenic species. 97

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105 P 28 Monitoring of iodine- and gadolinium-containing contrast media in water treatment plants Thomas Moritz 1, Peter Pfundstein 2, Christian Martin 3, Wolfgang Schulz 4, Wolfram Seitz 2, and Dirk Flottmann 2 1 Metrohm International Headquarters, CH-9101 Herisau / Switzerland, tmo@metrohm.com 2 Hochschule Aalen, D Aalen / Germany 3 Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie (ZMT), D Bremen / Germany 4 Zweckverband Landeswasserversorgung, Betriebs- und Forschungslaboratorium, D Langenau / Germany In recent decades, surveillance and protection of aquatic resources have been steadily improved to ensure safe drinking water supplies. Besides the inorganic, physical, and microbiological water quality, attention has increasingly focused on organic substances in water. Formerly, sum parameters such as dissolved organic carbon (DOC) or absorbable organic halogen compounds (AOX) were used to describe the water quality. In the 1990s, the coupling of liquid chromatography to mass selective detectors became feasible and thus allowed the ultratrace detection of myriads of single organic compounds in water. This was a quantum leap forward in monitoring environmental contaminants in general and in monitoring pharmaceuticals in particular. Among the latter, there are the biologically inert iodinated X-ray contrast media (ICM) and gadolinium chelates, which are used as contrast agents in magnetic resonance imaging. These contrast media are applied in high amounts and are excreted in unmetabolized form via urine into wastewater. They are suspected to be non-degradable in most conventional water treatment plants (WTPs) and consequently accumulate in the aquatic environment. While considered harmless to the human body, their long-term effects on the environment are still unknown, for which reason their removal is mandatory. ICMs are commonly destroyed by oxidative treatment technologies using ozonization or UV radiation. Instead of complete ICM mineralization, ozonization leads to several unidentified iodine-containing oxidation by-products of unknown toxicity. Similarly, the addition of competitive Fe 3+ ions in the flocculation step enhances the displacement of gadolinium from its chelate complexes. Thereby, highly toxic Gd 3+ ions are released. In laboratory studies, the effects of ozonization and flocculation were evaluated, respectively, for iodine-containing (e.g., Iomeprol, Amidotrizoic Acid) and gadolinium-containing (e.g., Gadovist, Magnevist) contrast media. Speciation analysis of ionic iodine species and gadolinium was performed using IC-ICP/MS. 99

106 P 29 Entwicklung und Anwendung von Fließinjektionsmethoden zur Quantifizierung von Mangan und Platin mittels ICP-QMS Christoph A. Wehe 1, Julia Bornhorst 2,3, Georg Beyer 4, Michael Holtkamp 1, Michael Sperling 1,5, Giuliano Ciarimboli 4, Tanja Schwerdtle 2 und Uwe Karst 1 1) Universität Münster, Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Corrensstr. 28/30, Münster 2) Universität Münster, Institut für Lebensmittelchemie, Corrensstr. 45, Münster 3) Graduate School of Chemistry, Wilhelm-Klemm-Str. 10, Münster 4) Universitätsklinikum Münster, Medizinische Klinik und Poliklinik D, Experimentelle Nephrologie, Domagkstr. 3, Münster 5) European Virtual Institute for Speciation Analysis, Mendelstr. 11, Münster; Während die induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie mit Quadrupol-Massenanalysatoren (ICP-QMS) durch ihre hervorragende Nachweisstärke, den speziesunabhängigen Response und die Möglichkeit der quasisimultanen Quantifizierung fast aller Elemente des PSEs eine der meistverwendeten Techniken der modernen Elementanalytik darstellt, ist die Fließinjektionsanalyse (FIA) durch ihren geringen Probenverbrauch, den hohen Durchsatz und die Möglichkeit zur Automatisierung gekennzeichnet. Eine Kopplung beider Techniken bietet zudem den Vorteil kurzer Auswaschzeiten, verminderter Verschleppungen, einer Erhöhung der maximal einbringbaren Salzfracht und geringerer Analysekosten. Für die Bestimmung von Mangan (Mn) und Platin (Pt) wurden daher Systeme entwickelt, die eine einfache, schnelle und störungsfreie Quantifizierung in komplexen, biologischen Matrices ermöglichen. Durch den Einsatz der kinetischen Energiediskriminierung konnten spektrale Interferenzen erfolgreich unterdrückt werden, während die Verwendung eines geeigneten internen Standards Transportinterferenzen und Schwankungen des injizierten Probenvolumens anzeigte, die durch die Verwendung einer partiell mit Luft und Trägerflüssigkeit gefüllten Injektionsschleife auftraten. Eine Mangelerscheinung an Mn ist in Industrienationen durch das ubiquitäre Vorkommen äußerst selten, während eine Überversorgung zu progressiven, permanenten neurodegenerativen Schäden führen kann, deren Symptome denen von idiopathischem Morbus Parkinson ähneln. Da die zugrundeliegenden Mechanismen dieser als Manganismus bekannten Krankheit nicht vollkommen verstanden sind, jedoch ein Zusammenhang mit einer Mn-Anreicherung im Gehirn stark vermutet wird, wurden die beiden wichtigen Schrankensysteme des Gehirns, die Blut-Hirnund die Blut-Liquor-Schranke, in in vitro Modellen physiologisch relevanten Mn- Konzentrationen ausgesetzt. Der Austausch über die aufgebaute Barriere konnte nach erfolgreicher Evaluierung mit dem entwickelten FIA-System quantitativ verfolgt werden. Pt-haltige Cytostatika werden seit Jahren in der Medizin zur Behandlung von Karzinomen und Sarkomen angewendet. Bei Studien an aus Medulloblastomen gewonnenen Zelllinien zeigte sich hier eine unterschiedliche Toxizität. Um eine Korrelation zwischen dieser und der aufgenommenen Menge des applizierten Medikaments Cis-Platin festzustellen, wurde ein FIA- System mit frühzeitiger Zugabe des internen Standards entwickelt und die erhaltenen Ergebnisse in Zusammenhang mit der Proteinkonzentration gesetzt. Beide Anwendungen zeigen die Leistungsfähigkeit der FIA-ICP-QMS in Fragestellungen aus aktuellen Forschungsarbeiten verschiedenster Fachgebiete und sollen daher zusammen mit weiteren Kenndaten des automatisierten Systems vorgestellt werden. 100

107 P 30 Multisyringe Chromatographic Separation of Copper, Chromium and Nickel on a Dynamically-Coated Monolithic Column with Chemiluminescence Detection Burkhard Horstkotte 1, Grettel Diaz 2, Antonio Tovar Sanchez 1, Carlos M. Duarte 1, Víctor Cerdà 2 1) 2) IMEDEA, Department of Global Change Research, C/Miquel Marquez 21, Esporles, Spain Universidad de las Islas Baleares, Carreterra de Valldemossa km 7.5, Palma de Mallorca, Spain In this contribution we present the low-pressure separation of the transition metal ions Cu(II), Cr(III), and Ni(II) on a sodium dodecylsulfate (SDS) dynamically-coated octadecyl chromatographic monolithic column. Chemiluminescence detection was performed with postcolumn addition of luminol and hydrogen peroxide reagents. A home-made chemiluminescence flow cell was used in combination with a photomultiplier control device form Sciware SL (Palma de Mallorca, Spain). All solutions were driven using a multi-syringe pump device. In-situ column cleaning and conditioning was possible by the aspiration of the required solutions from a biocompatible selection valve. Chemical and physical parameters of the system such as eluent and reagent composition and ph, flow rate, and volumes of sample and water - used for sample stacking and gradient application were thoroughly studied. The system featured high sensitivity with detection limits in the range of some tens of nanomol per liter and linear working ranges over one and a half orders of magnitude. Baseline separation in less than 10 min was possible using a 25 mm column and a combination of sodium oxalate, sodium chloride, and lithium hydroxide as eluent. The potential of soap-chromatography in combination with monolithic columns was successfully demonstrated with possible improvements by the use of longer columns for the separation of further metals. Acknowledgements The works was supported from the projects CTQ and CTM E/ANT funded by the MEC (Spanish Ministry of Education and Science). GD was financially supported by Carolina Foundation. BH was funded by a JAE Postdoctoral fellowship from CSIC. 101

108 P 31 Neue Wege in der Arsenozucker-Analytik Claudia Niegel und Frank-Michael Matysik Universität Regensburg, Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik Universitätsstr. 31, Regensburg Die vorrangig in Meeresalgen vorkommenden als Arsenozucker bekannten arsenhaltigen Ribosederivate wurden seit ihrer erstmaligen Identifizierung in der Braunalge Ecklonia Radiata im Jahr 1981 durch Edmonds und Francesconi [1] im Rahmen der Arsenspeziationsanalytik vielfach untersucht. Als Standardmethoden zur quantitativen Bestimmung der Arsenozucker in unterschiedlichen Probenmatrices haben sich dabei die Anionenaustauschchromatographie (AEC) in Verbindung mit der induktiv-gekoppelten Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) sowie der Elektrospray-Massenspektrometrie (ESI-MS) etabliert. Der Einsatz der elektrochemischen Detektion (ECD) für die Arsenozucker-Analytik stellt eine interessante und attraktive Alternative zu den bisher verwendeten Detektionstechniken dar. Aufgrund des Ribose-Grundgerüstes der Arsenozucker kann man auf die in der konventionellen Zuckeranalytik routinemäßig angewendeten AEC-ECD-Methoden unter stark alkalischen Bedingungen (ph > 10) zurückgreifen und davon ausgehend modifizieren. Zunächst wurden ein Glycerol- sowie ein Sulfat-Oxoarsenozucker-Standard erfolgreich cyclovoltammetrisch charakterisiert. Die Trennung mittels AEC mit anschließender elektro-chemischer Detektion erfolgte mit dem seit kurzem auf dem Markt erhältlichen Kapillar-Ionenchromatographiesystem ICS-5000 der Firma Dionex. Im Gegensatz zur konventionellen Ionenchromatographie sind nur geringe Probevolumina erforderlich. Des Weiteren ist aufgrund der geringen Flussraten sowie des erhältlichen leistungsstarken Suppressors die direkte Kopplung des ICS-5000 mit einem Massenspektrometer möglich. Die Trennung von Arsenozuckern mit der Kapillarelektrophorese (CE) wurde bisher noch nicht in der Literatur beschrieben. Aufgrund des Fehlens bzw. der limitierten Verfügbarkeit ausreichender Mengen geeigneter (kommerzieller) Standards weist der Einsatz der CE jedoch einen erheblichen Vorteil auf, da für die Injektion nur sehr geringe Probevolumina (nl-bereich) erforderlich sind. Zudem können bei Verwendung von kurzen Kapillaren sehr schnelle Trennungen (< 1 Minute) erzielt werden. Die kapillarelektrophoretische Trennung gekoppelt mit der massenspektrometrischen Detektion von konventionellen Zuckern stellt jedoch oft eine Herausforderung für den Analytiker dar, da sich diese Analyte nur unter stark basischen Bedingungen (Natronlauge) oder als Boratkomplex separieren lassen. Diese Bedingungen sind jedoch nur bedingt kompatibel mit der MS-Detektion. Die Trennung eines Gemisches von vier Arsenspezies, das neben Arsenobetain und Arsenocholin noch den Glycerol- sowie den Sulfat- Oxoarsenozucker enthielt, konnte unter sauren Bedingungen realisiert werden. Die Detektion erfolgte dabei mit einem µ-flugzeitmassenspektrometer. Literatur: [1] J.S. Edmonds, K.A. Francesconi, Nature, 289 (1981)

109 P 32 Application of a 13 C-labeled calibration standard for the analysis of arsenobetaine in fish using HPLC-ESI-MS/MS S. Lischka, Ch. Piechotta, I. Nehls BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Department of Analytical Chemistry; Reference Materials, Richard-Willstaetter-Str. 11, Berlin, Germany susanne.lischka@bam.de There is an immense interest on the analysis of organic forms of arsenic due to the variety of species and their differences in toxicity and mobility. The high toxicological potential of inorganic arsenic species is known to cause adverse health effects. Methylated organic arsenic species like monomethylarsonic acid and dimethylarsinic acid possess lower toxic effects but are carcinogenic. Arsenobetaine and arsenocholine are the major arsenicals in seafood and were supposed to be nontoxic, but new studies indicate that they are transformed or metabolized in vivo to more toxicologic relevant species. HPLC-ICP-MS has been established as a reference method for the analysis of arsenic species. However, the increasing numbers of publications on real samples show the shortfall and limitations of this technique. Namely the risk of co-eluting species combined with retention time irreproducibility poses a risk of misidentification. In the presence of unidentified species it is impossible to classify them if reference substances are not available. Additionally, the ICP-MS is not as prevalent as other detection techniques because of its higher-than-average expenses for purchase and operation. Moreover, monoisotopic arsenic is not applicable for isotopic dilution mass spectrometry (IDMS) with ICP-MS. Using LC-ESI-MS deuterated or 13 C-labeled species can be used as internal standards. Hydrogen labels like 2 H or 3 H are known to induce isotope effects like deuterium-hydrogen exchange. Therefore stable isotope tracers of choice are 13 C-labeled species. Our aim was to develop, characterize and evaluate a new approach based on a twofold 13 C- labeled arsenobetaine ((trimethylarsonio)-1, 2-13 C-acetate, figure 1) calibration standard. For the first time the synthesized standard was used in real samples to establish an HPLC-ESI-MS/MS method as an economic alternative for the species analysis of arsenic compounds. We can clearly demonstrate that this standard is a powerful tool to assist the determination, quantification and monitoring of arsenic species in complex seafood matrices like mackerel, tuna fish or herring. Finally ESI-MS/MS is a reliable technique to quantify arsenic species by using a defined multiple reaction monitoring (MRM), a standard application for quantitative HPLC-ESI-MS/MS measurements. Figure 2: Structure of (trimethylarsonio)-1,2-13 C-acetate, the black dots symbolize the 13 C-positions 103

110 P 33 Combination of microchip electrophoresis, contactless conductivity detection and headspace single drop microextraction for the determination of aliphatic amines in seafood samples Jonas Mark, A. Kumar and Frank-Michael Matysik Institute of Analytical Chemistry, Chemo- and Biosensors, University of Regensburg, D Regensburg, Germany. Various volatile aliphatic amines are the reason for the typical fishy odor developing upon biodegradation of seafood tissue and are often responsible for toxic symptoms associated with fish or shrimp consumption. 1 The monitoring of this process can prove to be important in the quality control of seafood. Efficient control of amine levels in remote places requires simple, portable, fast and reliable analytical methods. 2 We have developed a method for the separation and determination of volatile aliphatic amines in complex sample matrices using a combination of headspace single drop microextraction (HS-SDME), microchip electrophoresis and capacitively coupled contactless conductivity detection (C 4 D). The separations are carried out with PMMA chips with integrated gold C 4 D electrodes for contactless conductivity detection. The chip is inserted into a portable and compact device (ChipGenie) which contains all relevant components, like high voltage power supply or detection electronics, needed for the determination of charged analytes. The device can be connected via USB to a personal computer and the data are analyzed with the corresponding LabView software. To avoid interferences by complex sample matrices, the ultrasound-assisted headspace single drop microextraction (HS-SDME) is used. Ultrasonic radiation is applied to the sample solutions (alkaline conditions) and the volatile amines are transferred from the solution into a 5 µl drop of separation buffer (His/MES, ph 6) which is exposed at the end of a microlitre syringe (head space). The preconcentrated samples are transferred into the chip sample reservoir, diluted and inserted with the chip into the ChipGenie system. By this means, 5 volatile amines (methylamine, dimethylamine, trimethylamine, diethylamine and triethylamine) are separated in less than 35 seconds at a separation voltage of 3.8 kv. In the course of the studies all relevant parameters, like separation voltage, buffer ph, detection voltage, extraction time, were optimized and applied to the real samples. Finally, the development of volatile amines resulting from improper storage of fish or shrimp samples could be studied. Literature: 1) Wootton, M.; Jansen, S.; Wills, R. B. J Sci Food Agric. 1989, 49, ) Vandaveer, W. R.; Pasas-Farmer, S.; Fischer, D. J.; Lunte, S. M.; Electrophoresis 2004, 25,

111 P 34 On-line Monitoring in Process Water with Microchip Capillary Electrophoresis G. Besselink Capilix BV, Agora 4, PO Box 7560, 8903 JN, Leeuwarden, The Netherlands Here we present results from our newly developed on-line microchip capillary electrophoresis (CE) analysis instrument working in a highly autonomous way for measurement, calibration and monitoring. Operation of the system requires no special direct care from an operator except for the occasional fluid replenishment and filter change. Also implemented is an automated intermittent calibration using a technical standard. Analysis time of multiple cation components is relatively short: much shorter (at least by a factor of 10) as compared to a separation method such as, for example, ion chromatography (IC). As a proof-of-principle, the on-line CE platform was tested at a potable water production site for monitoring Ca 2+ and Na + levels in the effluent of a water softening reactor. Several events were observed to happen such as, on the one hand, temporary rises in both the Ca 2+ and Na + level and, on the other hand, fluctuation of Ca 2+ alone. 105

112 P 35 Direktbestimmung von Nitrit in Käse- und Fleischprodukten Matthieu Tubino 1, Tereza Cristina Rodrigues Elsholz 2 und Olaf Elsholz 3 1 UNICAMP, Institute of Chemistry, Campinas, SP, Brasilien 2 UEMG, Campus Ituiutaba, Rua Ver. Geraldo Moises da Silva, Ituiutaba, MG, Brasilien 3 HAW Hamburg, Fakultät Life Sciences, Lohbrügger Kirchstraße 65, Hamburg olaf.elsholz@haw-hamburg.de In Fleischprodukten wird häufig Nitrit, typischerweise in Konzentrationen unterhalb von 150 mg/kg, zugesetzt, u.a. um das Wachstum von Mikroorganismen zu hemmen. In Mischung mit sekundären und tertiären Aminen kann Nitrit krebserzeugende Nitrosamine bilden. Daher ist die Bestimmung von Nitrit in Lebensmitteln von großem Interesse. Ein Standardverfahren zur Lebensmitteluntersuchung ist die fotometrische Bestimmung von Nitrit nach Diazotierungsreaktion mit Sulfanilsäure und N-(1-Naphtyl)ethylendiamin. Hierzu ist eine vergleichsweise aufwendige Probenvorbereitung notwendig. In diesem Beitrag wird ein einfacheres Verfahren beschrieben, das bei der Probenvorbereitung ohne Filtration auskommt. Verwendet wird eine Reaktion von Nitrit mit Sulfadiazin und α- Naphtol. Gemessen wird der gebildete Farbstoff mit einem Eigenbaureflexionsspektrometer [1]. [1] F. A. A. Mathias, M. M. D. C. Vila, M. Tubino: A simple device for quantitative colorimetric diffuse reflectance measurements. Sensors and actuators B, 88 (2003)

113 P 37 Determination of Total and Free SO 2 in Wine Using Gas-diffusion Flow Injection Analysis Wolfgang Frenzel Technische Universität Berlin, Fachgebiet Umweltchemie Str. d. 17. Juni 135, D Berlin E.mail: wolfgang.frenzel@tu-berlin.de Sulphur dioxide has been used in the vinification process since centuries taking advantage of its inhibitory effect on the oxidase and its aseptic and anti-oxidative properties. The determination of sulfite - differentiated between free and (aldehyde) bound forms - is one of the many routine analytical tasks to be done in the quality control of wines at various stages of production and storage. Also limiting values for SO 2 -concentrations exist and in some countries labelling demands have to be followed for the bottled wines. Official methods for SO 2 -determination in wines include the classical and still widespread iodometric titration (i.e. Monnier-Williams) following isothermal distillation. This is a cumbersome, not well to automate and time consuming procedure which in addition requires considerable amount of sample. Automation of sulfite determination can be conveniently accomplished by flow-through methodology. Air segmented continuous flow and flow injection analysis systems have been developed and are now routinely applied in many laboratories. Spectrophotometry is by far the most popular detection technique, although some electrochemical methods have also been proposed. In the spectrophotometric methods the sample is merged with a suitable derivatisation agent (at least 8 variants have been found in a recent literature search) and the reaction product formed is brought to detection. In order to prevent interferences from sample colour and turbidity distillation and solid-phase extraction are sometimes used, considerably sicomplicating the entire analytical procedure. More attractive is the implementation of gas-diffusion separation (resembling the isothermal distillation step) into the flow system.. The gas-permeable membrane effectively prevents the passage of interfering compounds and the derivatisation reaction and detection takes place in the matrix-free receiver stream. For the determination of free sulphite the sample prior to reaching the gas-diffusion unit is merged with an acid to convert sulphite to dissolved SO 2 which is transferred across the membrane and trapped in the receiver stream where it reacts with the colour reagent. In order to release aldehyde bound SO 2, the sample must be made either alkaline for some time prior to injection, or more conveniently this step can be integrated into the flow system. Among the different derivatisation reactions proposed in literature decolourisation of malachite green is a very simple and sensitive method. The linear working range obtained is and 2-50 mg/l for free and total SO 2, respectively. The precision of the method is generally better 5%, with a sampling frequency of 30 and 50 h -1 for total and free SO 2 respectively. The method has been applied in our laboratory for analysis of various kinds of wine, other beverages and food products, but also for determination of atmospheric sulfur dioxide after trapping in formaldehyde solution. 107

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115 P 36 Automatisierte Bestimmung von Sulfit in Wein und Getränken Barbara Stadler 1), Antje Schöne 2) 1) Gesellschaft für Analysentechnik HLS, Ülzenerstrasse 34a, Salzwedel 2) MLE GmbH Dresden, B.-Voß-Str. 27, Radebeul Aufgrund der Deklarationspflicht des Sulfit-Gehaltes in Weinen und Getränken ist es notwendig, sowohl das freie als auch das Gesamt-Sulfit quantitativ zu erfassen. Die MLE GmbH hat hierfür robuste, sichere und schnelle Analysenverfahren für beide Parameter entwickelt, wobei Matrixstörungen oder Messwertverfälschungen durch einen hohen Zuckergehalt ausgeschlossen werden. Als Analysenprinzip wird eine photometrische Methode zur Bestimmung von Sulfit in wässrigen Proben unter Verwendung von Ellman s Reagenz angewendet [1]. Die bei den sonst üblichen Titrationen zur Bestimmung von freiem und Gesamtsulfit zusätzlich mitbestimmten Reduktone, wie z.b. Ascorbinsäure, werden bei dem hier verwendeten Analysenverfahren nicht erfasst und müssen demzufolge auch nicht gesondert bestimmt werden. Die MLE GmbH hat dieses Analysenprinzip in einem Analysensystem bestehend aus zwei Modulen der Baugruppe FIAmodula umgesetzt, wo parallel aus einer Probe sowohl freies als auch Gesamtsulfit bestimmt werden können. Durch die Verwendung eines 8-Port-Injektionsventils können zwei verschiedene Probeschleifen verwendet und somit ein großer Messbereich ohne Umbau realisiert werden. Mit dem Analysensystem der MLE GmbH lassen sich Gehalte von mg/l SO 2 als freies Sulfit bzw mg/l SO 2 als Gesamt-Sulfit bestimmen. 1. C. Sadegh, Ronald P. Schreck, The spectrophotometric determination of aqueous sulfite using Ellman s reagent, MIT Undergraduate research Journal, 8 (2003)

116 P 38 Aminosäuren in Kongresswürzen und deren Abbau zu höheren Alkoholen in Bier Warsteiner Brauerei Haus Cramer KG, Domring 4-10, Warstein M.-L. Wunsch, H. Waterkamp Ionenchromatographisch wurde die Aminosäureausstattung von Würzen und Bier und der Abbau von Aminosäuren zu höheren Alkoholen über den Ehrlich-Weg während der Gärung analysiert. Die Gehalte an Aminosäuren sind während der Gärung von Bedeutung, da sie im engen Zusammenhang mit der Hefeernährung stehen. Die Aminosäureanalytik erfolgte dabei auf dem von membrapure zur Verfügung gestellten Aminosäureanalysator Aracus unter Verwendung des membrapure Puffersystems. Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen werden im Poster vorgestellt. 110

117 P 39 Microbore Columns: A Contribution to Green Chemistry Andrea Wille and Katinka Ruth Metrohm International Headquarters, CH-9101 Herisau/Switzerland aw@metrohm.com Industrie`s impact on the environment is steadily growing. Therefore, ecological approaches and sustainable procedures are needed. In response to the environmental challenges during the last decades, several important laws such as the Clean Air and the Clean Water Act or the Pollution Prevention Act have been approved. While the first two acts rather focus on remediation in the sense that pollution is treated after it is formed, EPA`s green chemistry attempt aims at pollution prevention. It encourages the design of chemical products and processes that minimize the use and generation of hazardous substances. Microbore chromatography employs columns that have a smaller inner diameter (2 mm i.d.) than the normal bore columns (4 mm i.d.) and are thus operated with lower eluent flow rates (0.2 ml/min compared to ml/min). Not least because of their decreased solvent consumption, they comply with EPA`s green chemistry philosophy. Moreover, environ-mentally benign carbonate/bicarbonate solutions are important eluents for most anion separations. In the course of system miniaturization, not only columns got thinner, but also the suppressor module was scaled down, leading to reduced consumption of regenerant solution: for complete regeneration, as little as 2 ml acid (1 mol/l) is sufficient and no exchange of cartridges or membranes is necessary. With 2 mm microbore columns and the adapted suppressor module, lower overall flow rates are achieved. Besides the ecological benefits, microbore columns require less frequent eluent preparation and thus improve accuracy and save time. Additionally, they get along with only limited sample material and can be perfectly interfaced with various inline detectors. This poster presents several applications that demonstrate the merits of a 2 mm i.d. column packed with a high-capacity anion-exchange resin. 111

118 P 40 Kinetische Untersuchungen zur Stabilität von Anionenaustauschersäulen mit bifunktionalen Ammonium-Austauschergruppen Philipps-Universität Marburg, Fachbereich Chemie, Hans-Meerwein-Str, Marburg, Deutschland Patrick Gödecke und Andreas Seubert Kohlenhydrate haben ein breites Anwendungsspektrum von Lebensmitteln über die pharmazeutische Industrie bis hin zur Biochemie samt Stoffwechselprozessen [1]. Dabei wird die selektive und empfindliche Analytik der Kohlenhydrate auf Spuren bis Ultraspurenniveau immer wichtiger. Die klassischen, nasschemischen Methoden (z.b. Seliwanoff-Probe [2]) werden heute größtenteils von chromatographischen Methoden verdrängt. Dabei wird in vielen Bereichen die Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (RP-HPLC) eingesetzt. Das Problem dieser Methode liegt in photometrischen Detektion oder refraktometrischen Detektion, die sowohl von Matrix der Probe gestört werden als auch nicht besonders empfindlich sind [3]. Massenspektrometrische Methoden zur Detektion sind dagegen sehr teuer und auch nicht immer anwendbar. Eine wichtige Rolle in der Spurenanalytik von Kohlenhydraten spielt dagegen die Anionenaustauschchromatographie mit gepulster amperometrischer Detektion. Für diese Methode werden Anionenaustauschersäulen mit einer hohen Kapazität benötigt, da die meisten Kohlenhydrate erst bei hohen ph-werten (ph 12 bis 13) deprotoniert werden können [4]. Hierfür sind konzentrierte Alkalihydroxid-Eluenten gebräuchlich. Damit die deprotonierten Zucker noch hinreichend Retention erfahren ist eine sehr hohe Austauschergruppendichte notwendig. Eine Möglichkeit zur Generierung ist beispielsweise im einem Patent der Fa. Dionex [5] dokumentiert. Hier werden polyfunktionelle kationische Austauschergruppen eingesetzt [6]. Für die praktische Anwendung ist die Stabilität der Materialien bei hohen ph-werten von hoher Bedeutung, da die als funktionelle Gruppe eingesetzten quartären Ammonium-Ionen bei hohen ph-werten zum Zerfall neigen In diesem Beitrag wird die ph-stabilität eines bifunktionalen Anionenaustauschers auf Basis von Ammonium-Ionen untersucht und der Zerfall mit der Bestimmung der Zerfallskonstanten eines solchen Austauschers auch eindeutig dokumentiert. Literatur: [1] D. B. Werz, P. H. Seeberger, Chemistry - A European Journal, 11 (2005) [2] T. Seliwanoff, Ber. Deutsch. Chem Gesellschaft, 20 (1887) 181. [3] C. Martínez Montero, M.C. Rodríguez Dodero, D.A. Guillén Sánchez, C.G. Barroso, Chromatographia, 59 (2004) 15. [4] T. R. I. Cataldi, C. Campa, G. E. De Benedet, Fresenius J Anal Chem 368 (2000) 739. [5] R. W. Slingsby, C. A. Pohl, J. J. Jagodzinski, L. P. Narayanan, M. Weitzhandler, US Patent: B1 (2001). [6] Dionex, Combined Product Manual CarboPac MA1, PA1, PA10, PA100, Document No

119 P 41 Bestimmung der Stabilitätskonstanten von starken Metall-Ligand-Komplexen mittels Kationenaustauschchromatographie und spektrometrischer Detektion Philipps-Universität Marburg, Fachbereich Chemie, Hans-Meerwein-Straße, D Marburg Mareike Wacker und Andreas Seubert Ein wichtiges Anwendungsgebiet starker Komplexbildnern wie den Aminocarbonsäuren ist die Stabilisierung von Bleichmitteln in der Textil-, Waschmittel- wie auch Papierindustrie. Dabei fangen die Liganden störende Metallionen wie Eisen, Mangan und Kupfer ab, so dass diese die Bleichmittel nicht katalytisch zersetzen. Eine entscheidende Information ist die Stabilitätskonstanten als Maß für die Stärke eines Komplexes. Diese Information ist insbesondere für weniger häufige oder neuartige Liganden und seltenere Metallionen oftmals unbekannt, so dass ein schnelles und einfaches Bestimmungsverfahren hilfreich wäre. [1] Die Bestimmung von Stabilitätskonstanten kann mittels analytischer Untersuchungen oder über thermodynamische Berechnungen erfolgen. Da für viele Verbindungen die thermodynamischen Daten nicht bekannt sind, werden oft die Stabilitätskonstanten mit Hilfe analytischer Methoden ermittelt. Häufig werden Titrationen sowie elektrophoretische oder chromatographische Trennungen angewendet. Diese Methoden dürfen nicht das Gleichgewicht beeinflussen und die Gehalte der unterschiedlichen Spezies müssen bestimmt werden können. [2-4] Die in diesem Projekt untersuchten Komplexe als Modellsystem für die Entwicklung eines universellen Verfahrens bestehen aus trivalenten Metallionen (Me) und Ethylendiamintetraacetat- Liganden (EDTA). EDTA ist ein Säureanion, das über sechs funktionelle Gruppen das Zentralion komplexieren kann. Die anionischen bzw. neutralen Komplexe (MeEDTA -, MeH(EDTA) (aq) ) zeichnen sich durch hohe Stabilitätskonstanten aus und lassen sich mittels Kationenaustauschchromatographie von den freien Metallkationen [5, 6] trennen. Die Untersuchungen werden mittels einer online-kopplung von Ionenchromatrographie und ICP- AES durchgeführt. Treten zwei Metalle in Konkurrenz um den Liganden, kann aus den Signalanteilen die Stabilitätskonstante eines Komplexes berechnet werden. Mit Hilfe einer bekannten Konstante können somit unbekannte Stabilitätskonstanten bestimmt werden. Literatur: [1] C. K. Schmidt, H.-J. Brauch, Band 20: Aminopolycarbonsäuren in der aquatischen Umwelt, DVGW-Technologiezentrum Wasser Karlsruhe. [2] A. E. Martell, L. G. Sillén, Stability constants of metal-ion complexes,the Chemical Society, 1964, 2. [3] P. Janoš, J. Chromatogr. A, 1037, 2004, [4] Z. Y. Tao, Zh. J. Guo, W.M. Dong, J. Radioanal. Nucl. Chem., 256 (3), 2003, [5] P. C. H. Mitchell, J. Chem. Educ., 74 (10), 1997, [6] C. Huang, D. Beauchemin, J. Anal. At. Spectrom., 21, 2006,

120 P 42 Einfluss des Trägermaterial-Durchmessers auf die Leistungsfähigkeit von Latex-Anionenaustauschern Johanna Windhaus, Elena Schütz und Andreas Seubert Philipps-Universität Marburg, Fachbereich Chemie, Hans-Meerwein-Str., D Marburg In der Ionenaustauschchromatographie stellen die Latex-Ionenaustauscher eine besonders flexible und leistungsfähige Gattung der Packungsmaterialien dar. Dies beruht auf dem Aufbau aus kleinen funktionalisierten Polymerpartikeln (Latexpartikel), die elektrostatisch an die Oberfläche eines wesentlich größeren Trägermaterials gebunden sind [1]. So können zur Anpassung an ein spezifisches Trennproblem verschiedene Parameter von Latex und Träger modifiziert werden. Entscheidend für die Selektivität einer Säule ist unter anderem die Wahl der funktionellen Gruppe. Daneben spielt jedoch auch das Latexpolymer und das Trägermaterial eine Rolle, obwohl das Trägermaterial vollständig mit Latexpartikeln belegt ist [2]. Zur Verbesserung der Trenneffizienz kann aufbauend auf dem Modell von van Deemter [3] ein Zusammenhang zwischen der Bodenhöhe und der Geschwindigkeit der mobilen Phase herstellt werden. Berücksichtigt werden die Eddy-Diffusion, die Longitudinaldiffusion und der Massentransport. Aus der Eddy-Diffusion und aus dem Massentransport-Term ergeben sich ein antiproportionaler Zusammenhang zwischen Teilchengröße der stationären Phase und der Trenneffizienz. Kommerzielle Latex-Anionenaustauschersäulen sind seit längerem mit verschiedenen Durchmessern des Trägermaterials als auch des Latexpartikels am Markt verfügbar, allerdings gibt es keine veröffentlichten systematischen Studien zum Einfluss beider Durchmesser [4]. Der Vergleich verschiedener Packungsmaterialien mit unterschiedlich großem aber ansonsten identischem Trägermaterial und identischen Latexpartikeln zeigt die Abhängigkeit der ionenchromatographischen Effizienz von der Größe des Trägermaterials. Anhand eines Vergleichs oberflächenfunktionalisierten Anionenaustauschern mit unterschiedlicher Trägermaterialgröße zeigt die Übertragbarkeit der theoretischen Überlegungen, aber auch die spezifischen durch die Funktionalisierung bedingten Unterschiede. Literatur: [1] K. Cammann, Instrumentelle Analytische Chemie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, [2] L. Sonnenschein, Synthese und Charakterisierung neuer zwitterionischer stationärer Phasen für die Zwitterionenchromatographie und die ZIC-HILIC, Dissertation, [3] J. J. van Deemter, F. J. Zuiderweg, A. Klinkenberg, Chem. Eng. Sci., 1956, 5(6), 271. [4] J. Weiss, D. Jensen, Anal. Bioanal. Chem., 2003, 375,

121 P 43 Thermometric Determination of Methoxide Concentration in Methanolic Industrial Solutions Matthieu Tubino and Flavio Adriano Bastos Institute of Chemistry, University of Campinas, CP Campinas, SP, Brazil Sodium methoxide is a very important industrial reagent. It is widely used in pharmaceutical synthesis remarkably in the production of vitamin A and C. Nowadays it is also applied as catalyst for the preparation of biodiesel. Usually it is sold in methanolic solution at a concentration of about 30 % w/w, which is reported as being the total alkalinity as it was determined through acid-base titrations. Therefore, for example, if OH - (NaOH) is present it will be included in the result as being sodium methoxide. In face of such situation we understand that it is important to develop analytical methods that are able to specifically determine methoxide concentrations in such solutions. In the present work we are developing a thermometric method in which the temperature increase after mixing the reagent solution with that of the analyte, is proportional to the methoxide concentration, at least from 15 % w/w up to 30 % w/w of NaOCH 3, without significant interference of the hydroxide ion. This characteristic of the method allows to easily determining methoxide content in industrial methanolic solutions. This work was developed using a Thermometric Titrator Metrohm, Titrotherm

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123 P 44 Zeit ist Geld: Schnelle sequentielle Photometrie Frank Fürle, Marco Rastetter, Heinz-Martin Kuß Thermo Fisher Scientific, Microgenics GmbH Spitalhofstraße 94, Passau Die physikalische Detektion von Ionen in wässrigen Lösungen mittels spektroskopischer Methoden ist sehr schnell und darum kein limitierender Faktor, wenn es darum geht, bestimmte Inhaltsstoffe in realen Proben quantitativ mit z.b. der Spektralphotometrie, zu bestimmen. Die Gesamtanalysenzeit einer Probe wird wesentlich durch die Zeit für die Probenvorbereitung bestimmt. Bei der Analyse von mehreren Proben kommt ein weiterer Faktor hinzu. Bei sequentiellen Analysenverfahren werden Proben nacheinander mit nur einem Analysensystem vermessen und damit addieren sich die Einzelzeiten zu der Gesamtanalysenzeit, bei simultanen Verfahren, werden zeitgleich mehrere Proben mit parallel geschalteten Systemen analysiert, die Gesamtanalysenzeit ist deutlich niedriger. Die Forderung nach kurzer Analysenzeit oder viele Proben pro Zeiteinheit analysieren zu können, führte zum einen zur Fließanalyse (FIA, CFA). Der Zeitgewinn liegt darin, dass sich mehrere Proben gleichzeitig in unterschiedlichen Bearbeitungsstadien in dem Fließsystem befinden. Damit reduziert sich die Gesamtanalysenzeit deutlich. Ein Fließsystem ist für einen zu analysierenden Parameter geeignet, weitere Parameter erfordern zusätzliche Fließsysteme. In einem anderen Ansatz wird ein universell einsetzbares Analysensystem in alle zeitrelevanten Schritte unterteilt, wie z. B. Probenzufuhr, Reagenzienzufuhr, Reaktionszeiten, Rühren/Mischen, Messen u.a.m. und jede Operation in den Schritten automatisiert. Der große Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass hier lediglich Operationszeiten optimiert werden, es können aber z.b. unterschiedliche Reagenzien verwendet werden, andere Reaktionszeiten eingestellt werden, die Messung bei unterschiedlichen Messeinstellungen ablaufen etc.. Das Analysensystem ist universell einsetzbar und erlaubt, jedes Analysenverfahren individuell auf die Probe und die die darin zu bestimmenden Parameter abzustimmen. Automation und ein intelligentes Zeitmanagement beim Einsatz nur eines Analysensystems führt dazu, in kurzer Zeit in vielen Proben mehrere unterschiedliche Parameter zu bestimmen. An Beispielen mit photometrischer Detektion wird die schnelle Analyse von An- und Kationen in Wässern vorgestellt. 117

124 P 45 Spurenbestimmung von Beryllium in Pflanzen R. Frankfurter 1, K. Bollig 2, W. Horst 2, C. Vogt 1 1 Leibniz Universität Hannover, Institut für Anorganische Chemie, Callinstr. 9, Hannover; 2 Leibniz Universität Hannover, Institut für Pflanzenernährung Beryllium ist mit einem Anteil von 2-5 ppm im Boden ein weit verbreitetes Element. Eingesetzt wird es aufgrund der Toxizität allerdings nur in wenigen Anwendungsfeldern, angefangen von Speziallegierungen, über Röntgen- bzw. Kerntechnik bis hin zu geologischen Datierungen. Mittels ICP-MS und ICP-OES wurde der Einfluss von Beryllium auf ausgesuchte Pflanzenspezies untersucht. Hierzu wurden in Modellexperimenten die Aufnahme von Beryllium und seine Verteilung innerhalb der Pflanze untersucht. Dafür wurden den Pflanzen in einem begrenzten Zeitrahmen Spurenmengen an Beryllium in leicht verfügbarer Form angeboten. Anschließend wurden die Be-Gehalte in verschiedenen Pflanzenteilen analysiert. Die Untersuchungen bilden die Basis für weiterführende Experimente zur Speziation der Be- Verbindungen in Pflanzen und zur Bioverfügbarkeit in Abhängigkeit von der Bindungsform des Berylliums. 118

125 P 46 Untersuchungen zur Kontamination aus hochreinen Polymermaterialien bei der Elementspurenanalyse R. Frankfurter 1, D. Witt 1, A. H. Feuerbacher 2, C. Vogt 1 1 Leibniz Universität Hannover, Institut für Anorganische Chemie, Callinstr. 9, Hannover; 2 AHF Analysentechnik AG, Kohlplattenweg 18, Tübingen Mit empfindlicheren Messgeräten und sinkenden Nachweisgrenzen steigen die Anforderungen an die verwendeten Gefäßmaterialien für die Elementspurenanalyse. PFA-Gefäße, die in der Spurenund Ultraspurenanalytik sehr häufig Anwendung finden, wurden im Hinblick auf herstellungsbedingte Kontamination, Leachingprozesse und Langzeitstabilität von sehr niedrig konzentrierten Standards (unterer ppb- bis oberer ppt-bereich) untersucht. Da hierfür Konzentrationen im untersten ng/kg Bereich gemessen werden mussten und für die Messungen ein Quadrupol-MS unter Reinraum-Bedingungen zum Einsatz kam, war eine Vielzahl an Reinigungs- und Optimierungsschritten sowie der Einsatz der Kollisionszelle notwendig, um die für die Untersuchungen relevanten Elemente im ppt- bis ppb-bereich bestimmen zu können. 119

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127 P 47 Application of a lipophilic oxa-aza macrocycle for the preparation of nitrate-selective electrodes Ingrid Hayenga 1, Michael Jeitziner 1, Buchs, Roger Fehér 2, Caspar Demuth 2 1 Sigma Aldrich GmbH, Industriestrasse 25, 9471 Buchs, Switzerland 2 Institute of Biotechnology, Zurich University of Applied Sciences (ZHAW), Campus Grüental, 8820 Wädenswil, Switzerland Methods for rapid and reliable determination of nitrate ions are important in different fields such as drinking and waste water, foodstuffs or cultivation processes in biotechnology. Nitrateselective sensors were developed a few decades ago and have been commercially available from different suppliers. However, most of these sensors are based on quaternary ammonium salts that act as non-specific ion-exchangers. Therefore, applications of these electrodes were hampered by high detection limits and poor selectivities. In this work, a nitrate selective electrode based on a hexadecyl derivative of Tetraoxatetraazacycloeicosane [1] is presented. Embedded into solvent polymeric membranes, this ionophore showed detection limits in the µm range, low ph-dependence and high potential stability. Compared to electrodes based on ion-exchangers, the electrodes show favourable selectivity towards ubiquitous anions such as chloride or sulphate. Selectophore from Sigma-Aldrich is the most comprehensive product line available to fulfil requirements for the preparation of sensor membranes for ion-selective potentiometric and optical devices. It is essential that the ionophores are free of disrupting impurities, such as metal ions or surfactants. However, the specific purity requirements are a function of the analyte, with some analyte-ionophore combinations being more sensitive to impurities than others. For this reason, all Selectophore ionophores are application tested. [1] P. Kong Thoo Lin, A.N. Araujo, M.C.B.S.M. Montenegro, R. Pérez-Olmos, J. Agric. Food Chem. 53, (2005). 121

128 P 48 Sommerkurse für Umweltanalytik und Umweltchemie Georg Kubsch 1 und Wolfgang Frenzel 2 1) Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Chemie Brook-Taylor-Str.2, Berlin 2) Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz Str. d. 17. Juni 135, Berlin In den vom Institut für Chemie der HU Berlin in den Semesterferien angebotenen Sommerkursen Umweltanalytik und Umweltchemie beschäftigen sich die Teilnehmer(innen) in einer der schönsten Landschaften Norddeutschlands mit der Untersuchung von geschichteten Süßwasserseen. Die Feldberger Seenlandschaft bietet dafür ideale Bedingungen. Hier gibt es Seen mit unterschiedlicher Wasserqualität, die ausreichend tief sind, um die Probleme während der Sommerstagnation der Seen aufzeigen zu können. Ionenanalytik spielt dabei im gesamten analytischen Prozess, der die Bestimmung der Gewässergüte eines Sees zum Ziel hat, eine wesentliche Rolle. Die Studierenden nehmen die Proben selbst, arbeiten sie auf und untersuchen diese Proben auf verschiedene Parameter. Anschließend werten sie diese Messergebnisse aus und interpretieren sie. Für die Untersuchungen werden AAS (Ca, Mg, Fe), Inversvoltammetrie (Cd, Pb, Cu), Gaschromatographie (CH 4 ), Ionenchromatographie (Cl -, NO 2 -, NO 3 -, SO 4 2-, und PO 4 3- ), Photometrie (NH 4 +, PO 4 3- ) und Fließinjektionsanalyse (NH 4 +, NO 2 -, NO 3 -, PO 4 3- ) genutzt. Nach der Wasserrahmenrichtlinie sind die biologischen Untersuchungen eines Gewässers ein wesentlicher Bestandteil bei der Bestimmung der Gewässergüte [1]. Deshalb werden in den Kursen unter Anleitung eines fachkundigen Gewässerbiologen auch vorkommende Makrophyten bestimmt und das Plankton unter dem Mikroskop untersucht. Für Schüler und Schülerinnen aus Profil- und Leistungskursen Chemie und Biologie findet jedes Jahr im Juni ein Schülersommerkurs in Berlin am Weißen See statt. In diesen Kursen soll das im Unterricht erworbene Wissen im Praktikum vertieft und ergänzt werden. Sie sollen auch das Interesse an naturwissenschaftlichen Studienrichtungen stärken. Auf diesem Poster werden die beiden Sommerkurse kurz vorgestellt und einige Ergebnisse der dort durchgeführten Messungen präsentiert [2]. Literatur: 1) Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL), Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften L 327 vom , S ) Kubsch, G., Richter, W., Täuscher, L., Bericht vom 15. Sommerworkshop für Umweltanalytik und Umweltchemie, 2010 Die Sommerkurse werden vom AK M. Linscheid (HU Berlin) in Zusammenarbeit mit W. Frenzel (TU Berlin), L. Täuscher (IaG) und W. Richter (Bonito e.v.) durchgeführt. Kontaktadresse: Georg Kubsch - georg.kubsch@chemie.hu-berlin.de Allgemeine Information: 122

129 P 49 Die Rolle der Ionenanalyse im Curriculum des Studiengangs Technischer Umweltschutz an der TU Berlin Wolfgang Frenzel Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz Str. d. 17. Juni 135, D Berlin Der Studiengang Technischer Umweltschutz an der TU Berlin wurde vor fast 35 Jahren ins Leben gerufen und hat sich seitdem als sehr erfolgreicher Ausbildungsgang für Umweltingenieure erwiesen. Seit 2009 ist der ehemalige Diplomstudiengang vom Bachelor- bzw. Masterstudium abgelöst worden. In den ersten Semestern des Studiengangs werden vornehmlich natur- und ingenieurwissenschaftliche Grundlagen vermittelt. Darauf aufbauend wird in den Folgesemestern ein stark medienbezogenes (Wasser, Luft, Boden, Abfall) Angebot unterbreitet. Ein nicht unbedeutender Bestandteil der Ausbildung der angehenden Umweltingenieure ist mit physikalischer Messtechnik und Analytischer Chemie verbunden. Insbesondere in den Fachgebieten Umweltchemie und Wasserreinhaltung, aber auch in der Abfallwirtschaft, der Umweltverfahrenstechnik und der Umweltmikrobiologie lernen die Studierenden in Vorlesungen und Praktika Messmethoden zur Bestimmung von umweltrelevanten Stoffen in den unterschiedlichsten Matrices kennen. Anders als in den Studiengängen für Chemiker werden diese Themen allerdings weniger methodenorientiert sondern eher anwendungsbezogen vermittelt. Ein wichtiges Lernziel ist dabei auch die Vermittlung von Beurteilungskriterien bezüglich der Eignung der existierenden Verfahren für gegebenen Fragestellungen (Was ist wann einzusetzen?). Da die Ionenanalyse in den Umweltwissenschaften eine herausragende Rolle spielt, wird sie auch in der Ausbildung gebührend berücksichtigt. Die Studierenden lernen in den Vorlesungen alle wichtigen Methoden der Ionenanalyse kennen und wenden zahlreiche dieser Methoden in den Praktika des Grund- und Hauptstudiums (jetzt Bachelor- und Master-Studiengang) an. Ein wichtiges Anliegen der praktischen Ausbildung ist es neben der Durchführung der Ionenbestimmung auch die Möglichkeiten und die Bedeutung der Probenahme und Probenvorbereitung kennenzulernen und sich auch kritisch mit der Auswertung von Messergebnissen und der Dateninterpretation auseinanderzusetzen. Im Poster wird ein Überblick der Lehrveranstaltungen, in denen Ionenanalytik behandelt wird, gegeben und die in Praktika angebotenen Versuche im Kontext der übergeordneten Fragestellung vorgestellt. Auswahl von empfohlener Literatur für die Studierenden zum Thema Analytische Chemie im Allgemeinen und Ionenanalyse im Speziellen: 1) G. Schwedt, Analytische Chemie, 2. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, ) D.C. Harris, Lehrbuch der Quantitativen Analyse, Vieweg, Wiesbaden (englische Version, Freeman, New York) 3) D.A. Skoog, F.J. Holler, S.R. Crouch, Principles of Instrumental Analysis, 6th ed., Brooks/Coole, ) W. Kölle, Wasseranalysen richtig beurteilt, 3. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, ) G. Schwedt, C. Vogt, Analytische Trennmethoden, Wiley-VCH, Weinheim, ) H.H. Rump, Laborhandbuch für die Untersuchung von Wasser, Abwasser und Boden, 3. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, ) H. Hein, W. Kunze, Umweltanalytik mit Spektrometrie und Chromatographie, 3. Auflage, Wiley-VCH,

130 Enten legen Ihre Eier in aller Stille. Hühner gackern dabei wie verrückt. Was ist die Folge? Alle Welt ißt Hühnereier. John Ford 124

131 Adressenverzeichnis der ausstellenden und unterstützenden Verlage und Gerätehersteller AHF Analysentechnik AG Kohlplattenweg 18, D Tübingen Tel: ++49 (0) Alliance Instruments GmbH Industriestrasse 1, D Ainring Tel: ++49 (0) Deutsche Metrohm GmbH & Co.KG In den Birken 3, D Filderstadt Tel.: ++49 (0) / info@metrohm.de Dionex GmbH, A part of Thermo Fisher Scientific Am Wörtzgarten 10, D Idstein Tel: ++49 (0) 6126 / germany@dionex.com Gesellschaft für Analysentechnik HLS Uelzener Straße 34, D Salzwedel Tel.: ++49 (0) info@analysentechnik-hls.de GIT Verlag / Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGAA GIT Labor-Fachzeitschrift Rößlerstraße 90, D Darmstadt Tel (0) team@git-labor.de Innovative Sensor Technologies GmbH Rainergasse 7, A-2231 Strasshof Tel: ++43 (0) info@istech.at 125

132 membrapure GmbH Am Kuemmerling 37a, D Bodenheim Tel: ++49 (0) Metrohm AG Ionenstrasse, CH-9100 Herisau Tel: MLE - Medizin und Labortechnik Engineering GmbH, Dresden Bernhard-Voß-Straße 27, D Radebeul Tel: info@mle-dresden.de Sigma-Aldrich Chemie GmbH Eschenstr. 5, D Taufkirchen Tel.: deorders@sial.com SKALAR analytic GmbH Gewerbestraße Süd 63, D Erkelenz Tel: ++49 (0) info@skalar-analytic.de Springer Wien NewYork Microchimica Acta, MCA Sachsenplatz 4-6, A-1201 Wien Tel: ++43 (0) Thermo Fisher Scientific, Microgenics GmbH Spitalhofstrasse 94, D Passau Tel: ++49 (0) info.depas@thermofisher.com 126

133 Anmerkungen zur Technischen Universität Berlin Die Wurzeln der TU Berlin Die Geschichte der Technischen Universität Berlin beginnt nicht erst mit der Neugründung im Jahr Die Wurzeln reichen zurück bis in das 18. Jahrhundert. Friedrich der Große gründete 1770 in Berlin die Bergakademie, eine der drei bedeutendsten Vorläufereinrichtungen der TU-Berlin. Die beiden anderen sind die 1799 gegründete Bauakademie und die 1821 eröffnete Gewerbeakademie. Bau- und Gewerbeakademie verschmolzen 1879 zur Königlich Technischen Hochschule zu Berlin, deren Sitz ins damals eigenständige Charlottenburg verlegt wurde wurde auch die Bergakademie in die Technische Hochschule eingegliedert. Schinkels Bauakademie, Stahlstich von E. Mandel aus dem Jahr 1853 Aufstieg der Technikwissenschaften Die Gründung der Königlichen Technischen Hochschule zu Berlin war ein wichtiger Schritt, wuchs doch die Bedeutung der Ingenieure mit der zunehmenden Industrialisierung im 19. Jahrhundert. Der Bedarf an ausgebildeten Ingenieuren nahm zu, ebenso die Forderung nach ihrer gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Anerkennung sprach der deutsche Kaiser und König von Preußen Wilhelm II. den technischen Hochschulen in Preußen als ersten technischen Hochschulen im Deutschen Reich das Recht zu, den Doktortitel zu verleihen. Die feierliche Zeremonie fand im Lichthof der TH zu Berlin statt. Damit wurde der Ingenieur den humanistisch gebildeten Akademikern formal gleichgestellt. Die TU Berlin sieht sich in der Tradition dieser Hochschule, die den guten Ruf der technischen Forschung in Berlin prägte und einen entscheidenden Anteil am Aufstieg zu einer der größten Industriestädte Europas hatte. Die TH zu Berlin entwickelte sich nicht nur für Preußen und Deutschland, sondern für alle Kulturländer zu einem geistigen Mittelpunkt, einem viel beneideten Vorbild und einem Brennpunkt des technischen Fortschritts, wie der Verein Deutscher Ingenieure 1906 schrieb. Bis in die 1930er-Jahre studierten und lehrten mehrere Wissenschaftler an der TH zu Berlin, die mit einem Nobelpreis gewürdigt wurden. Zu ihnen gehören die Chemiker Carl Bosch und Fritz Haber sowie die Physiker Gustav Hertz, Eugene Paul Wigner, Wolfgang Paul, George de Hevesy, Dennis Gabor und Ernst Ruska erhielt der Berliner Chemiker Gerhard Ertl den Nobelpreis für Chemie. Der Forscher vom Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft ist seit 1986 Honorarprofessor der TU Berlin. 127

134 Stütze der NS-Kriegsmaschinerie Noch vor der Machtübernahme 1933 wurde die Technische Hochschule, insbesondere bezogen auf die Studentenschaft, zu einer Hochburg der Nationalsozialisten. Auch unter der Professorenschaft waren viele, die den Nationalsozialisten freundlich gegenüberstanden. Die Diskriminierung und Vertreibung jüdischer und kritischer Wissenschaftler, zu ihnen zählten auch Gustav Hertz und Georg Schlesinger, der Wegbereiter der modernen Produktionswissenschaften und zusammen mit Albert Einstein der Mitbegründer des Technion Haifa, bilden das dunkelste Kapitel in der Geschichte der Universität. Die Hochschule zeichnete sich durch eine peinlich genaue Beachtung aller neuen Vorschriften aus. So wurde die Technische Hochschule zu "einer der Stützen der technischen Entwicklung jener ungeheuren Kriegsmaschinerie, mit deren Hilfe das Nazi- Deutschland andere Völker angriff und unterdrückte", wie es der Vertreter der britischen Militärregierung bei der offiziellen Eröffnung der neuen "Technischen Universität" im April 1946 ausdrückte. Die alte Nordfront des Hauptgebäudes Aufräumarbeiten im Mai 1945 Bruch mit nationalsozialistischer Vergangenheit - Ein Neubeginn mit Weitblick Die Neueröffnung 1946 wurde bewusst nicht als Wiedereröffnung begangen, um zu zeigen, dass nicht an die nationalsozialistische Vergangenheit angeknüpft werden sollte. Dies wurde auch durch den neuen Namen deutlich: Als erste Technische Hochschule Deutschlands bekam sie den Namen "Technische Universität". Zugleich wurde der Bildungsauftrag neu bestimmt: Im Mittelpunkt stand nun eine universale Bildung. Ausgefüllt wurde diese neue Programmatik durch die Einführung des "humanistischen Studiums" als Bestandteil aller Studienrichtungen. So wurden 1948 Lehrstühle für Geschichte, Literaturwissenschaft, Anthropologie und Sozialethik geschaffen. Das humanistische Studium erfüllte jedoch nicht die Erwartungen und wurde als obligatorischer Bestandteil der Ingenieursausbildung auf Betreiben der Studierenden 1968 aufgegeben. Die Frage nach dem Verständnis von Gesellschaft und Technik ist aber bis heute aktuell geblieben. Von Beginn an zeigte sich die TU Berlin für Reformen und Neuerungen aufgeschlossen. Grundlegende Veränderungen für das deutsche Hochschulsystem brachte dann die Studentenbewegung Ende der 60er-Jahre. Durch ihre zentrale Lage war die TU Berlin oftmals Ausgangspunkt für Aktivitäten der Berliner Studierenden in dieser Zeit. Die 60er- und 70er-Jahre 128

135 waren geprägt vom deutlichen Ausbau der deutschen Universitäten. So stieg auch die Zahl der Studierenden an der TU Berlin. Des Weiteren wurden zum 1. April 1980 Teile der ehemaligen Pädagogischen Hochschule Berlin in die TU Berlin integriert. Doch seit den 1980er-Jahren bekam auch sie immer stärker die Finanzknappheit der öffentlichen Haushalte zu spüren. Der Fall der Mauer vergrößerte schlagartig den Wissenschaftsstandort Berlin und in der Folge auch seine Kosten. Mit der Einführung der so genannten Hochschulverträge stellte sich das Land Berlin der Herausforderung. Seit Ende der 90er-Jahre bieten sie den Universitäten einerseits finanzielle Planungssicherheit und fordern andererseits zahlreiche Reformschritte. Die TU Berlin verfolgt diesen Weg konsequent. Ein schlankes, modernes Management, die Umstellung der Studiengänge auf Bachelor- und Masterabschlüsse sowie eine exzellente Forschung stehen dabei im Fokus. Die Technische Universität Berlin heute Die Technische Universität Berlin versteht sich als international renommierte Universität in der deutschen Hauptstadt, im Zentrum Europas. Eine scharfe Profilbildung, herausragende Leistungen in Forschung und Lehre, die Qualifikation von sehr guten Absolventinnen und Absolventen und eine moderne Verwaltung stehen im Mittelpunkt ihres Agierens. Ihr Streben nach Wissensvermehrung und technologischem Fortschritt orientiert sich an den Prinzipien von Exzellenz und Qualität. Eine starke regionale, nationale und internationale Vernetzung mit Wissenschaft und Wirtschaft ist dabei ein zentraler Aspekt. Forschung und Lehre werden von einem breiten Spektrum sich ergänzender Disziplinen bestimmt. Sie reichen von den Ingenieurwissenschaften über die Natur-, Planungs- sowie Wirtschaftswissenschaften bis hin zu den Geistes- und Sozialwissenschaften. Luftbild des Stammgeländes der TU Berlin Durch zahlreiche Reformvorhaben hat sich die TU Berlin ein neues Gesicht gegeben. In den vergangenen zehn Jahren halbierte sich die Anzahl ihrer Fachgebiete. Die Universität hat diesen Prozess aktiv zur Schärfung ihres spezifischen Profils genutzt. Viele Alleinstellungsmerkmale im Studienangebot und in der wissenschaftlichen Ausrichtung kennzeichnen heute die TU Berlin. So bietet sie als einzige Universität in der Region eine ingenieurwissenschaftliche Ausbildung. Als starke Forschungsuniversität fördert sie die Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft. Ein hohes Drittmittelvolumen ist ein Beleg hierfür. 129

136 Sieben Zukunftsfelder Um den gesellschaftlichen Anforderungen und technischen Fragestellungen der Zukunft gerecht zu werden, organisiert sie ihre Kernkompetenzen in interdisziplinären Forschungsverbünden. Als Schwerpunktbereiche hat die TU Berlin sieben Zukunftsfelder - unter Einbezug der Grundlagenforschung - definiert: Energie Gestaltung von Lebensräumen Gesundheit und Ernährung Information und Kommunikation Mobilität und Verkehr Wasser Wissensmanagement Für eine gezielte Schwerpunktsetzung wird auch der sich vollziehende Generationswechsel in der Professorenschaft genutzt. Die strategische Berufungspolitik der TU Berlin dient daher zur nachhaltigen Förderung von Exzellenz in wichtigen Disziplinen. Der Weg in die Zukunft Zu den aktuellen hochschulpolitischen Prioritäten gehört auch die umfassende Reform des Studienangebots. Infolge des Bologna-Prozesses entstehen so neue und zukunftsweisende Ausbildungsangebote einige davon besitzen deutschlandweit einen einzigartigen Charakter. Eine flächendeckende Qualitätssicherung der Lehrinhalte soll das hohe Niveau auch für die Bachelorund Masterangebote sichern. Zahlreiche universitätsinterne Programme fördern die Verkürzung von Studienzeiten und die Verbesserung der Betreuungsquote von Studierenden. Eine neue Leitungs- und Gremienstruktur garantiert ein modernes Hochschulmanagement, die Trennung von strategischen und operativen Aufgaben sowie einen hohen Grad an Autonomie. Mit diesem Reformschritt konnten auch renommierte Persönlichkeiten gewonnen werden, die der Universität nun als Kuratorinnen und Kuratoren beratend zur Seite stehen. Künftig soll ein umfassendes Qualitätsmanagement als grundlegendes Prinzip der Hochschulsteuerung verankert werden. Zahlreiche Reformvorhaben im Bereich der Verwaltung vom Facility Management bis hin zur eigenverantwortlichen Bewirtschaftung der Sach- und Personalmittel durch die Fakultäten sind eine weitere Säule des Erneuerungsprozesses der Universität. Umfangreiche Bautätigkeiten werden das Erscheinungsbild der Universität in der Öffentlichkeit in wenigen Jahren modernisieren. Mit der räumlichen Konzentration auf dem Hauptcampus in Berlin-Charlottenburg wird sie zur "Universität der kurzen Wege". Die genannten Maßnahmen verdeutlichen einen kontinuierlichen Prozess, mit dem sich die TU Berlin auf die aktuelle Wettbewerbssituation und die Herausforderungen der Zukunft einstellt. 130

137 Notizen Ich reise nie ohne mein Notizbuch. Im Zug sollte man immer etwas Sensationelles zu lesen dabeihaben. Oscar Wilde 131

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140 Auch das schlechteste Buch hat seine gute Seite: die letzte. John Osborne