In der Gruppe für Analytische Chemie von TROPOS betreiben wir zwei sich ergänzende, hochmoderne Labore, die darauf ausgelegt sind, umfassende Einblicke in die chemische Zusammensetzung von Luft- und Umweltproben zu liefern. Unsere Infrastruktur verbindet fortschrittliche Trenntechniken mit hochauflösenden Detektionssystemen und ermöglicht so sowohl gezielte als auch nicht-gezielte Analysen eines breiten Spektrums an Verbindungen.

Labor für Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC–MS)

Unser LC–MS-Labor ist auf die Analyse organischer Verbindungen spezialisiert, darunter neu auftretende Schadstoffe, Umwandlungsprodukte und komplexe Gemische, die in atmosphärischen Partikeln, wässrigen Proben und Umweltmatrizen vorkommen.

Die Plattform integriert Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) mit hochauflösender Massenspektrometrie (HRMS) und ist mit einem vielseitigen und leistungsstarken Instrumentenportfolio ausgestattet, darunter:

  • Ein Orbitrap-LC–MS-System (Exploris 240) für ultrahochauflösende und genaue Massenmessungen
  • Einem hybriden LC/IC–MS-System (Exploris 120), das die Analyse sowohl organischer Verbindungen als auch hochpolarer Spezies wie Carbonsäuren ermöglicht
  • Einem Agilent 6546 QTOF-System, gekoppelt an eine Infinity II HPLC, das hochauflösende Massenspektrometrie mit schneller Datenerfassung und hervorragenden MS/MS-Fähigkeiten bietet
  • Ein Q Exactive Plus Orbitrap-System, das online betrieben wird und direkt an die Atmosphärensimulationskammer angeschlossen ist, um Echtzeitmessungen zu ermöglichen

Diese Systeme ermöglichen:

  • Die empfindliche und selektive Quantifizierung von Schadstoffen im Spurenbereich
  • Die Strukturaufklärung unbekannter Verbindungen durch genaue Massenmessungen und Fragmentierungsmuster
  • Non-Target- und Verdachts-Screening-Workflows für eine umfassende chemische Profilierung
  • Die Online- und zeitaufgelöste Analyse atmosphärischer Prozesse unter kontrollierten Simulationsbedingungen

Das LC–MS-Labor wird routinemäßig für die Analyse einer breiten Palette von Verbindungsklassen genutzt, darunter biogene sekundäre organische Aerosole (BSOAs), Phenole, Aminosäuren, nitroaromatische Verbindungen (NACs), per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sowie aus Kunststoffen stammende Chemikalien.

Darüber hinaus ist die kontinuierliche Methodenentwicklung eine Kernaktivität des Labors. Wir erweitern aktiv unsere analytischen Fähigkeiten um neue und aufkommende Verbindungen, passen Arbeitsabläufe an und verfeinern Techniken, um sich entwickelnden Forschungsfragen in der Atmosphären- und Umweltchemie gerecht zu werden.

Dieses Labor spielt eine zentrale Rolle in der Forschung zu organischen Aerosolen, aus Kunststoffen stammenden Chemikalien und anthropogenen Schadstoffen und unterstützt sowohl die Routineanalyse als auch die Methodenentwicklung für neuartige Verbindungen.

Ionenchromatographie-Labor (IC)

Das IC-Labor konzentriert sich auf die Bestimmung anorganischer Ionen und kleiner polarer Spezies in Umwelt- und Atmosphärenproben. Das Labor ist ausgestattet mit:

  • Zwei Ionenchromatographiesystemen für die Analyse wichtiger Anionen und Kationen
  • Einem speziell für die Kohlenhydratanalyse konfigurierten IC-System

Diese Systeme eignen sich besonders für die Analyse von:

  • Wichtigen anorganischen Ionen (z. B. Sulfat, Nitrat, Ammonium)
  • Organischen Säuren und anderen hochpolaren Verbindungen
  • Kohlenhydraten und wasserlöslichen organischen Fraktionen von Partikeln

In Verbindung mit fortschrittlichen Detektionstechniken, darunter Leitfähigkeitsmessung und Massenspektrometrie, bieten die IC-Systeme hohe Empfindlichkeit und Robustheit sowohl für die Routineüberwachung als auch für Forschungsanwendungen.

Diese Plattform ist unerlässlich für das Verständnis atmosphärischer Prozesse wie der Bildung von Sekundäraerosolen, der Wolkenchemie und des Ferntransports von Schadstoffen.

Komplementarität und integrierte Arbeitsabläufe

Gemeinsam ermöglichen die LC–MS- und IC-Labore eine ganzheitliche Charakterisierung von Umweltproben und decken einen breiten chemischen Raum ab, der von anorganischen Ionen bis hin zu komplexen organischen Molekülen reicht. Durch die Kombination dieser Techniken können wir Quellen, Umwandlungsprozesse und Umweltauswirkungen von atmosphärischen Bestandteilen besser verstehen.

Unsere analytischen Fähigkeiten unterstützen die interdisziplinäre Forschung innerhalb von TROPOS sowie Kooperationsprojekte auf nationaler und internationaler Ebene.