Die Bindung macht’s: Neue Forschungsrichtung untersucht chemische Bindungsform von Elementen

DFG-Graduiertenkolleg „Elementspeziation“ stellt Ergebnisse vor – Nachweis von hochgiftigem Methylquecksilber in Seafood gelungen

Nach einer ersten, dreijährigen Förderperiode hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die Fortsetzung des Graduiertenkollegs „Spurenanalytik von Elementspezies: Methodenentwicklungen und Anwendungen“ an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz bewilligt. Zum Abschluss der ersten und dem Start der zweiten Phase werden aktuelle Entwicklungen auf dem Forschungsgebiet sowie bisherige Ergebnisse des Graduiertenkollegs bei einem Workshop am 29. und 30. September vorgestellt. Dazu werden rund 80 Teilnehmer in Mainz erwartet. Bei der Elementspeziation handelt es sich um ein relativ junges Forschungsgebiet, das für die Bereiche Umwelt und Gesundheit sowie die Geowissenschaft und die Materialwissenschaft von großer Bedeutung ist. Dabei werden die einzelnen Elemente mit ihren verschiedenen Bindungsformen untersucht.

Quecksilber beispielsweise ist, je nachdem, in welcher Form es vorliegt, mehr oder weniger giftig: In Form organischer Verbindungen wie Monomethylquecksilber und Dimethylquecksilber ist das Metall mindestens 100 Mal toxischer als eine gleich große Menge Quecksilber in anorganischer Bindungsform. Der Grund ist, dass Methylquecksilber im Gegensatz zu den anderen Spezies die Blut-Hirn-Schranke überwinden und damit das zentrale Nervensystem schädigen kann. Die Verbindung ist außerdem plazentagängig. Im Hinblick auf eine Gefährdung des Menschen ist somit relevant, das Vorkommen von organisch gebundenem Quecksilber in Nahrungsmitteln zu entdecken. Im Rahmen des Graduiertenkollegs konnte eine neue Analysemethode entwickelt werden, um die Konzentration von Methylquecksilber in Fischen und Meeresfrüchten zu bestimmen. Die Analysen von Seafood ergaben, dass ein hoher Prozentsatz des Gesamtquecksilbers in Fischen und anderen Meerestieren aus dem extrem giftigen Methylquecksilber besteht. Die Wissenschaftler raten daher insbesondere dazu, den Verzehr von äußerst belastetem Haifleisch weitgehend zu vermeiden und fordern die Gesetzgebung auf, Grenzwerte für Lebensmittel nicht länger auf das Gesamtquecksilber, sondern auf Methylquecksilber zu beziehen.

Ein weiterer Schwerpunkt, der auf dem Workshop in Mainz vorgestellt wird, ist die Entwicklung von Speziationsmethoden zur Untersuchung von Aerosolpartikeln in der Atmosphäre. Zum einen beeinflussen Aerosolpartikel wesentlich das Klima, da sie an der Entstehung von Wolken beteiligt sind. Andererseits können atmosphärische Partikel in Abhängigkeit von ihrer Konzentration und Beschaffenheit negative gesundheitliche Auswirkungen auf den Menschen haben. Insbesondere um die Frage zu klären, welcher Anteil des atmosphärischen Aerosols biogenen Ursprungs ist und welcher auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist, gilt es, die beteiligten Elementspezies zu identifizieren und zu messen. Mit Hilfe der in den vergangenen drei Jahren von Doktoranden des Graduiertenkollegs entwickelten hochempfindlichen Speziationsmethoden wurden bereits wertvolle Hinweise über die Bildungsmechanismen maritimer Aerosolpartikel in Zusammenhang mit der Iodfreisetzung durch Algen erhalten.

Graduiertenkollegs wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft an Hochschulen eingerichtet, um besonders qualifizierte Nachwuchswissenschaftler zu fördern und sie bei ihrer Promotion zu unterstützen. Doktorandinnen und Doktoranden können ihre Arbeiten im Rahmen eines koordinierten, von mehreren Hochschullehrern getragenen Forschungsprogramms durchführen. Das Graduiertenkolleg „Spurenanalytik von Elementspezies: Methodenentwicklungen und Anwendungen“ ist – wie von der DFG gewünscht – interdisziplinär angelegt und wird in der neuen Förderperiode drei Schwerpunkte verfolgen: Elementspezies in biologischen und Umweltproben, Speziation von Radionukliden in der Umwelt und die Speziation von Spurenelementen in der Atmosphäre. Die erste Phase haben 16 Doktorandinnen und Doktoranden erfolgreich abgeschlossen. Für den neuen Abschnitt hat die DFG die Vergabe von 15 Doktorandenstipendien und einer Postdoc-Stelle bewilligt.

Kontakt und Information:
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie
Prof. Dr. Klaus Heumann
Tel. 06131 39-25882
Fax 06131 39-24053
E-Mail: heumann@mail.uni-mainz.de
Prof. Dr. Thorsten Hoffmann
Tel. 06131 39-25716
Fax 06131 39-25336
E-Mail: t.hoffmann@uni-mainz.de