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Integrated Computational Techniques for Non-Target Screening of Environmental Contaminants using High Resolution Mass Spectrometry

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Auf der Suche nach Umweltschadstoffen

Wasser ist die Grundlage des Lebens. Allerdings gelangen jedes Jahr Millionen erzeugter Chemikalien zusammen mit Reaktionsmitteln und Nebenprodukten in den Wasserkreislauf. Viele dieser Chemikalien sind bis zum heutigen Zeitpunkt unbekannt und das Risiko, das sich für die menschliche Gesundheit und die Umwelt darstellt, lässt sich nicht vollständig abmessen.

Klimawandel und Umwelt

Es gibt ein wachsendes Bewusstsein für das Vorhandensein organischer Schadstoffe im Wasserkreislauf, im Fokus der derzeitigen Überwachungsstrategien steht jedoch eine begrenzte Auswahl priorisierter Schadstoffe. Die neuesten Fortschritte in den hochauflösenden, flüssigkeitschromatografischen Massenspektronomieverfahren ermöglichen allerdings die Erfassung bislang nicht entdeckbarer organischer Schadstoffe. Das CONTAMINANTID-Projekt (http://www.eawag.ch/forschung/uchem/schwerpunkte/projektuebersicht/projekt64/index?clear_lang=1) verbesserte durch die Entwicklung einer automatisierten Prozedur zur Durchsuchung von Stoffdatenbanken die Identifizierung organischer Schadstoffe im Wasser. Es wurden die Suchstrategien aktueller Datenbanken analysiert, um effizientere und benutzerfreundlichere Identifizierungsmethoden während der Routineüberwachung zu entwickeln. Da eine Datenbanksuche nicht immer die richtige Antwort liefert, entwickelten die Forscher ebenfalls Identifizierungsstrategien, die auf der Generierung von Strukturen basieren. Hierbei wurden alle möglichen Moleküle berücksichtigt und nicht nur diejenigen, die in der Datenbank gespeichert wurden. Das Ergebnis ist ein weitaus effektiverer Workflow, der die neuesten Identifizierungsverfahren aus dem Bereich der Umwelt und der Metabolomik beinhaltet. Stoffe, die als Benzotriazole bekannt sind, zählen zu den Schadstoffen mit der höchsten Konzentration im Abwasser. Daher wurde unter Anwendung eines Strukturgenerierungsverfahrens eine Untersuchung durchgeführt, um die Umwandlungsprodukte der Benzotriazole zu ermitteln. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in der Fachzeitschrift Environmental Science and Technology veröffentlicht. Die Suche nach besseren Identifizierungs- und Vergleichsmethoden führte zudem zur Einrichtung des CASMI-Projekts. Die Grundidee des CASMI-Projekts liegt in der Initiierung eines offenen Wettbewerbs im Hinblick auf die Identifizierung kleiner Moleküle über Massenspektronomiedaten. Dies regte zum Ideenaustausch zwischen dem Bereich der Metabolomik, der Umweltwissenschaft und weiterer Felder an. Das CONTAMINANTID-Projekt förderte somit den Austausch von Informationen zur Metabolomik und zur Umweltwissenschaft. Die Ergebnisse haben Implikationen für den pharmazeutischen, medizinischen und forensischen Bereich. Die Projektresultate verbessern zudem über den Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt die Lebensqualität von Millionen von Unionsbürgern.

Schlüsselbegriffe

Umweltschadstoffe, organische Schadstoffe, Massenspektronomie, Benzotriazole

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