Mehrdimensionale Bodenanalyse
Programme zur Überwachung der Bodensanierung analysieren an dreieinhalb Millionen Standorten in ganz Europa Schadstoffe und Metabolitenkonzentrationen. Konventionelle Verfahren, mit denen sowohl Veränderungen im Lauf der Zeit und über die Fläche bewertet werden, sind jedoch aufgrund der mangelnden Fähigkeit, verschiedene Verunreinigungen zu lösen und deren Herkunftsquellen zu identifizieren, allzu oft uneindeutig. Die komponentenspezifischen Isotopenanalyse (Compound-specific isotope analysis, CSIA) ist eine neue aufkommende Analysetechnik, bei der die Verhältnisse natürlich vorkommender stabiler Isotopen in Umweltproben gemessen werden. Diese Verhältnisse können sich im Verlauf des biologischen Abbaus auf systematische Weise verändern. Somit kann man mittels CSIA Informationen über potenzielle Schadstoffquellen, das Ausmaß des Abbaus und die Vermischung von Schadstofffahnen gewinnen. Wissenschaftler leiteten das von der EU finanzierte Projekt Isosoil ("Contaminant-specific isotope analyses as sharp environmental-forensics tools for site characterisation, monitoring and source apportionment of pollutants in soil") in die Wege, um die konzentrationsunabhängige komponentenspezifische Isotopenanalyse auf verbindliche Weise als ein nutzerfreundliches und leistungsfähiges Werkzeug zur Überwachung der Bodensanierung zu etablieren. Im Lauf der ersten Projektphase wurden Daten aus Feldversuchen und Experimenten generiert, die Methodik für Analysen definiert sowie erste Proben analysiert. Die zweite und letzte Isosoil-Phase diente der Entwicklung neuartiger Erweiterungen der CSIA mittels bahnbrechender Methoden. Man entwickelte neue analytische CSIA-Protokolle zur effizienten und zuverlässigen Extraktion einer Familie von Verbindungen (Nitrotoluole), die zur Herstellung von Farbstoffen, landwirtschaftlicher Substanzen und Photochemikalien eingesetzt werden. Die Partner entwickeln nun ein vielversprechendes neues Verfahren zur Wasserstoffisotopenanalyse chlorierter und nicht chlorierter organischer Verbindungen, um somit eine wichtige Lücke der komponentenspezifischen Isotopenanalyse zu schließen. Ergänzende Arbeit innerhalb des Projekts resultierte in der Entwicklung einer mehrdimensionalen CSIA zur Quellenzuordnung und Überwachung des Abbaus chlorierter Lösungsmittel und Nitrotoluole. Die finale Version der Isosoil-Software wurde für ein Jahr kostenlos zur Verfügung gestellt. Sie umfasst die gesamte Kette von der Planung und Probenahme bis hin zur Probenanalyse und Interpretation der Daten. Die nutzerfreundliche Internetschnittstelle beinhaltet insbesondere den statistischen Code zur Optimierung der Probenahme, eine erweiterbare Datenbank, einen Kinetikrechner für Reaktionen und Isotopendaten sowie ein Framework zur Interpretation. Isosoil konnte eindrucksvoll vorführen, dass die konzentrationsunabhängige komponentenspezifische Isotopenanalyse zur Ergänzung der standardmäßigen Konzentrationsüberwachung geeignet ist und einen tieferen Einblick in standortspezifische Prozesse zulässt. Analysedienstleistungen anbietenden Umweltberatern und Unternehmen steht nun ein topmodernes internetgestütztes Instrument zur Probenahme und Interpretation von CSIA-Ergebnissen zur Verfügung.