DE10035490A1

DE10035490A1 - Indikator für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe

Info

Publication number: DE10035490A1
Application number: DE2000135490
Authority: DE
Inventors: Romano T Ciupe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-01-31

Abstract

Die Durchführung der Überwachungsaufgaben der Umweltkontamination mit PAKs mit konventionellen Analysenmethoden wie Gas- und Flüssigkeitschromatographie ist an einem mit teuren Geräten ausgestatteten Labor und speziell ausgebildeten Bedienungspersonal gebunden, was zu zeitraubenden und teuren Verzögerungen führt. Mit dieser Erfindung steht ein neuer Schnellteststreifen in handlicher Form zur Verfügung, der die Durchführung von umfangreichen, robusten, schnellen und preiswerten Screening-Tests vor Ort, verbunden mit einer äußerst einfachen und schnellen Auswertung ermöglicht. DOLLAR A Der Schnellteststreifen unterschiedlicher Maße und Formen besteht aus hochverzweigtem Polymer, vorzugsweise aus Polyolefin LDPE (Low Density Polyethylene). Die Messung erfolgt nach einem 15 Sekunden Eintauchen des Indikators in einem n-Hexan Extrakt der Probe unter UV-Licht Bestrahlung bei 254 nm. Die optische Dichte ist proportional zur Konzentration der PAK-Moleküle in der Probe. DOLLAR A Die Erfindung soll bei Sanierungsprojekten eine schnelle und kostengünstige Klassifizierung der Ausbaustoffe entsprechend dem PAK-Kontaminationsgrad und/oder eine Teererkennung ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Indikator für die Prüfung der Anwesenheit von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) in kontaminierten Bodenproben, Erdölprodukten, Teeren, Teerölprodukten, Ausbauasphalt, Recyclingbaustoffen und Schüttgütern u. a. Sie kann auch als eine allgemeine Pechgehaltprüfung eingesetzt werden.

Eine Umweltkontamination des Erdreichs mit PAKs findet kontinuierlich durch Emissionen von unvollständigen Verbrennungsprozessen statt. Aufgrund ihres gesundheitlichen Gefährdungspotentials zählen die PAKs zu den am strengsten überwachten Umwelt schadstoffen.

Es ist bekannt, daß zur Erfüllung dieser Überwachungsaufgaben die PAKs mit konventionellen Analysemethoden wie Gas- und Flüssigkeitschromatographie genau bestimmt werden können. Die Durchführung ist jedoch an ein mit teuren Geräten ausgestattetes Labor und speziell ausgebildetes Bedienungspersonal gebunden, was zu zeitraubenden und teuren Verzögerungen führt. Diese aufwendigen chromatographischen Laborverfahren entsprechen nicht den Anforderungen, die an ein Testverfahren für die Vor-Ort-Analytik gestellt werden. Es sind auch immunologische Testverfahren bekannt, die in der Vor-Ort-Analytik für die Umweltanalytik zur Verfügung stehen.

Mit dieser Erfindung steht ein Stoff in handlicher Form zur Verfügung, der die Durchführung umfangreicher, robuster, schneller und preiswerter Screening-Tests vor Ort, verbunden mit einer äußerst einfachen und schnellen Auswertung, ermöglicht. Die Erfindung soll bei Sanierungsprojekten den Anwendern eine schnelle und damit kostengünstige Klassifizierung der Ausbaustoffe entsprechend dem Grad der Kontamination ermöglichen. Durch einen gezielten Einsatz von Indikatoren bei der Beurteilung der Schadstoffbelastung und Schadstoffverteilung sollen die Erkundungskosten bei Altlastsanierungen, die oft einen beträchtlichen Anteil an den Gesamtkosten haben, reduziert werden. Auch bei betriebsinternen Überwachungen werden durch einen einfachen Schnelltest sichere Aussagen über einen bestimmten Kontaminationsgrad ermöglicht, so daß rasch Entscheidungen getroffen und somit kostenträchtige Verzögerungen der Betriebsabläufe vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird mit dieser Erfindung dadurch gelöst, daß der handliche Schnellteststreifen unterschiedlicher Maße und Formen aus einem Stoff, entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, hergestellt ist. Eine Empfindlichkeitserhöhung des Teststoffs wird durch das in Anspruch 3 gekennzeichnete Verfahren erreicht. Die einfach gestaltete Durchführung des Schnelltests, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst, erfordert keine Vorkenntnisse aus der chemischen Analytik und erfolgt durch das einfache Eintauchen des Teststreifens in die Probelösung und anschließend die visuelle oder photometrische Auswertung der in UV-Licht angeregten Fluoreszenz.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein einziger Durchführungsschritt, der keiner speziellen Ausbildung bedarf, eine Vielzahl von Testablaufschritten der vorhandenen Vor-Ort-Analytik ersetzt. Durch die Fluoreszenz visualisierung wird ein arbeitsintensiver Schritt, die Farbreaktion, mit den dazugehörigen Reagenzien und Materialien vermieden. Für die Bestimmung von PAKs ist die Fluoreszenzanwendung bekannt. Der PAK-Indikator liefert also vor Ort oder im Labor sehr rasch, einfach und preiswert eine Aussage über die PAK-Kontamination der untersuchten Proben. Das einzige benötigte Reagenz n-Hexan ist mindergiftig.

Das Prinzip des Verfahrens ist wie folgt: Für bestimmte Moleküle, Molekülteile oder Strukturen existieren passende Gegenstücke, die sich an diese Zielstrukturen anlagern. In diesem Fall sind die PAK-Moleküle Gegenstücke bzw. funktionalisierte PAK-Nanopartikel, die unter UV-Lichtanregung selbst fluoreszieren. Die Polyolefinstruktur des Schnellteststreifens entspricht der Zielstruktur. Auf der Oberfläche des Streifens entsteht ein stabiles fluoreszierendes PAK-LDPE-Schichtkonjugat mit einer ausgeprägten Konformations selektivität. Diese selektive Matrix-Struktur-Affinität bzw. topomimetische Wechselwirkung, die einer Affinitätschromatographie gleicht, macht eine Vorreinigung der Probe unnötig.

Welche der Struktureigenschaften der wechselwirkenden PAK- bzw. LDPE-Partner den günstigen selektiven Effekt erzeugt, kann nicht mit Sicherheit gesagt werden. Vermutlich führt die topographische Schichtähnlichkeit der Moleküle bei der Annäherung zu einer Doppelschicht, die durch Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten wird. Die Dichte bzw. die Fluoreszenz der PAK-Schicht auf der Oberfläche des Teststreifens hängt direkt von der Konzentration des PAK-Moleküle in der Probelösung ab. Die Fluoreszenz ist sowohl direkt visuell als auch photometrisch auswertbar. Die optische Dichte ist proportional zur Konzentration der PAK-Moleküle und wird bei 450 nm gemessen. Der gewünschte Meßbereich ist über ein Verdünnungsverfahren festzulegen, beispielsweise 10-500 mg PAK/kg Probe.

Claims

1. Indikator für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, der selektiv aus einer komplexen Probe die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe zum Vorschein bringt, dadurch gekennzeichnet, daß er in handlicher Scheiben-, Streifen- oder Stabform aus einem chemisch widerstandsfähigen Material hergestellt ist.

2. Indikator für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführung aus Polyolefin, vorzugsweise aus stark verzweigtem LDPE (Low Density Polyethylen) besteht.

3. Verfahren zur Verwendung eines Indikators für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, gemäß der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung nach einem beliebig langen Eintauchen des Indikators, vorzugsweise für 15 Sekunden, in einem n-Hexan Extrakt der Probe unter UV-Licht bei 254 nm Bestrahlung erfolgt.

4. Indikator für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, gemäß der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Eintauchen des LDPE-Materials für 5 Sekunden in auf 50°C erwärmtem n-Hexan eine Verschärfung der Fluoreszenz bzw. eine Steigerung der Empfindlichkeit des Indikators erreicht wird.

5. Indikator für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, gemäß der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fluoreszenzabschwächung durch mögliche in der Probe auftretende anwesenden Begleitsubstanzen durch eine Spülung für 5 Sekunden des Indikators mit n-Hexan beseitigt wird.