REM-Aufnahmen von Staubpartikeln an Spinnweben

Nanopartikel & Staub

REM-Aufnahmen von Staubpartikeln an Spinnweben
Foto: Angewandte Geologie Jena

Kleinste Partikel im sub-mm-Bereich spielen in den Geo- und Umweltwissenschaften eine herausragende Rolle. Aufgrund ihrer geringen Größe können sie im Wasser und der Atmosphäre über weite Strecken transportiert werden und tief in Organismen eindringen. Zudem sind sie aufgrund ihres hohen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen häufig Hauptakteure bei Sorptions- und Transformationsprozessen von Nähr- und Schadstoffen. Die AG Angewandte Geologie arbeitet in verschiedenen Projekten (u.a. NacoTe, TRANS-LARA, USER II), zu den Themen Nanopartikeln, (Bio-)Kolloiden und Staub und untersucht mittels eines multimethodischen Ansatzes dabei sowohl verschiedene Umweltkompartimente als auch natürliche und anthropogene Partikel.

Abb.1: Anwendung bildgebender Methoden für (bio)kolloidale Phasen; A) 3D Rasterkraftmikroskopie (AFM) - Aufnahme eines begeißelten Mikroorganismus B) Rasterelektronenmikroskopie (REM) - Aufnahme einer multimineralischen kolloidalen Phase Abb.1: Anwendung bildgebender Methoden für (bio)kolloidale Phasen; A) 3D Rasterkraftmikroskopie (AFM) - Aufnahme eines begeißelten Mikroorganismus B) Rasterelektronenmikroskopie (REM) - Aufnahme einer multimineralischen kolloidalen Phase Foto: Marcus Böhm

Die AG Angewandte Geologie arbeitet in verschiedenen Bereichen zu kleinsten Partikeln. Dabei werden sowohl verschiedene Umweltkompartimente als auch natürliche und anthropogene Partikel beleuchtet.

Beteiligte: Dr. N. v. Laaten

Nanopartikel/(Bio)Kolloide

Die quantitative Beschreibung der transportkontrollierenden Prozesse von natürlichen und künstlichen Nanopartikeln über die Bodenzone in Grundwasserleiter oder aus dem Grundwasserleiter über die Bodenzone in die Biosphäre ist noch weitestgehend unverstanden. Gegenstand aktueller Forschung ist daher das Prozessverständnis durch einen sogenannten „Bottom-up“ Ansatz im Rahmen von klein- und mesoskaligen Säulenexperimenten bis hin zu Feldexperimenten mit Großlysimetern. Dabei werden gezielt einzelne Parameter, wie bestimmte Eigenschaften des Kollektors (z.B. hydrogeochemische Eigenschaften von Aquifer- oder Bodensubstraten sowie Kluftoberflächen) oder der Nanopartikel variiert. Damit einhergehend liegt ein weiterer Fokus der Arbeiten auf dem Co-Transport von Schadstoffen an natürlichen und künstlichen anorganischen und organischen Nanopartikeln und (Bio-)Kolloiden und hier speziell (a) die Gründe für die beobachteten Spurenelement Desorptionskinetiken (Sorption oder struktureller Einbau) und (b) die modelltechnische Beschreibung dieser Transportprozesse. Dabei liefern Kombinationen von Labor- und Geländeversuchen sowie verschiedenen Analysemethoden auch in Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen, wie z.B. Hydrogeologie und Mineralogie grundlegende Erkenntnisse.

Beteiligte: Prof. Dr. T. Schäfer, M. Böhm, S. Nettemann

Nanopartikel Tracking Analyse Nanopartikel Tracking Analyse Foto: li.Marcus Böhm, re.Sarah Nettemann

Feinstaub

Als Folge der Industrialisierung und Urbanisierung ist anthropogener atmosphärischer Feinstaub ein nahezu globales Problem mit Auswirkungen auf die Gesundheit und die Umwelt. Um die erhöhten Gehalte in der Atmosphäre zu reduzieren ist eine möglichst genaue, lokale Identifikation von Feinstaubquellen vonnöten. Die Arbeiten auf diesem Gebiet beschäftigen sich unter anderem mit den Möglichkeiten, Daten von Beprobungskampagnen in Kombination mit statistischen Methoden (z.B. Hauptkomponentenanalyse, Diskriminanzanalyse) zu diesem Zweck zu nutzen. Zur Gewinnung der Daten kommen vor allem nicht klassische Beprobungsmethoden zum Einsatz. Diese beinhalten z.B. die Beprobung von Spinnweben, an deren Oberfläche die Staubpartikel haften, oder das Biomonitoring mittels Moossäckchen („moss bag biomonitoring“).

Beteiligte: Dr. N. v. Laaten

 

Publikationen:

van Laaten N. Merten D. von Tümpling W, Schäfer T, Pirrung M (2020). Comparison of spider web and moss bag biomonitoring to detect sources of urban particulate matter. Water Air and Soil Pollution.

van Laaten N., von Tümpling W., Merten D., Bro R., Schäfer T., Pirrung M. (eingereicht). Spider web biomonitoring: A cost-effective source apportionment approach for urban particulate matter. Environmental Pollution.

Feinstaub Feinstaub Foto: Neele van Laaten