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StartseiteForschung aktuellDem Gift auf der Spur02.06.2010

Dem Gift auf der Spur

Fingernagelgroßes Analysegerät weist Quecksilber in Gewässer nach

Umwelt. - Quecksilber und seine Salze waren beliebte Gifte bei den Mördern früherer Jahrhunderte. Denn unser Körper kann Quecksilber nicht abbauen - es sammelt sich also über Jahre hinweg an, schädigt das Nervensystem und führt zu "Gedächtnisschwäche oder sogar zu Verblödung", wie es in einem etwas älteren Lexikon heißt. Vor allem Fische speichern das Schwermetall in ihrem Gewebe, und deshalb ist die Überwachung von Gewässern besonders wichtig. Ein neues Verfahren aus Frankreich verspricht nun einen deutlich schnelleren und einfacheren Nachweis als bisher.

Von Hellmuth Nordwig

50 Mikrogramm Quecksilber pro Liter Wasser ist der Grenzwert, der in der EU bei Flüssen und Seen erreicht werden soll.  (Stock.XCHNG / Vaughan Willis)
50 Mikrogramm Quecksilber pro Liter Wasser ist der Grenzwert, der in der EU bei Flüssen und Seen erreicht werden soll. (Stock.XCHNG / Vaughan Willis)

Umständlicher geht es kaum: Eine Gewässerprobe muss erst in ein Labor gebracht werden, bevor Chemiker dort den Quecksilbergehalt bestimmen können. Dabei wäre ein schneller Nachweis vor Ort gefragt, doch den gibt es bisher nicht. Vor allem, weil die Quecksilbermengen extrem gering sind, sagt Michel Vaultier von der Universität Rennes in der Bretagne.

"Wir müssen uns also eines Tricks bedienen: Wir holen das Quecksilber aus dem Wasser heraus und reichern es an. Dann können wir auch kleinste Mengen genau nachweisen."

Der französische Forscher hat gemeinsam mit Fachkollegen aus Grenoble einen solchen Trick gefunden: Er hat eine Substanz entwickelt, mit der man Quecksilber aus dem Wasser herausfischen kann. Es handelt sich um eine so genannte ionische Flüssigkeit. Das ist ein Salz, das jedoch bei Raumtemperatur nicht fest, sondern flüssig ist. Der große Vorteil einer solchen Substanz:

"Man kann sie nach Maß schneidern. Wenn wir eine Substanz mit einer bestimmten Eigenschaft brauchen, entwerfen wir sie entsprechend und versehen das Molekül mit den entsprechenden Merkmalen. In unsere ionische Flüssigkeit haben wir eine Struktur eingebaut, die das Quecksilber einfängt, so ähnlich wie eine Pinzette. Und mehr noch: Wir haben sie so gewählt, dass sie fluoresziert, wenn sie Quecksilber gebunden hat und farblos ist, wenn kein Quecksilber vorhanden ist."

Für den Nachweis haben die französischen Chemiker ein Gerät konstruiert, das gerade einmal fingernagelgroß ist. Das Wasser, das analysiert werden soll, wird darin durch einen Kanal gepumpt. In einem benachbarten Kanal fließt die ionische Flüssigkeit. Die beiden Kanäle sind immer wieder durch winzige Öffnungen miteinander verbunden. So vermischen sich die beiden Flüssigkeiten nicht, und doch kann das Flüssigsalz Quecksilber aus dem Wasser zu sich herüber ziehen. Ist das Schwermetall vorhanden, beginnt die ionische Flüssigkeit blau zu leuchten. Und das schon bei sehr geringen Mengen an Quecksilber.

"Unsere Nachweisgrenze sind 50 Teile pro Milliarde. Das haben wir jetzt mit der ersten Generation unseres Geräts erreicht. Unser Ziel ist es, zehn von einer Milliarde Teilen nachzuweisen."

50 Teile pro Milliarde, also 50 Mikrogramm Quecksilber pro Liter Wasser, das ist derzeit der Grenzwert, der in der EU bei Flüssen und Seen erreicht werden soll. Bis Mitte dieses Jahres muss ein entsprechender Nachweis sichergestellt sein. Mit ihrem hochempfindlichen, raschen Vor-Ort-Nachweis wollen die Forscher dazu beitragen, die entsprechende europäische Richtlinie zu erfüllen. Viele Flüsse in Deutschland sind allerdings deutlich höher mit Quecksilber belastet, zum Beispiel Elbe und Main. Das gilt auch für die Rhône, wo Michel Vaultier und seine Kollegen ihr Gerät in der Praxis erprobt haben. Nachdem es sich dort bewährt hat, entwickeln sie nun Designerpinzetten für andere Schadstoffe.

"Wir wollen Kadmium und Arsen nachweisen, und außerdem andere Schadstoffe wie Antibiotika. Sie sind häufig im Abwasser zu finden und können in den Kläranlagen nicht abgebaut werden."

Ihr handgefertigtes Einzelstück aus dem Labor wollen die französischen Forscher in der nächsten Zeit zu einem robusten Produkt weiter entwickeln, das mehrere Schadstoffe zugleich aufspürt. Geplant ist auch, ein Modul zu integrieren, das die Daten per Satellit zu einer Überwachungsbehörde überträgt. Dann könnte das fingernagelgroße Analysesystem autonom und kontinuierlich melden, ob an einer Messstelle bedenkliche Schadstoffmengen auftreten.

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