Vor-Ort Analytik

Messeinsatz der Vor-Ort Analytik (MET/UFZ)

Leiter

Dr. rer. nat. habil. Helko Borsdorf

( Kontakt )

Mitarbeiter

Thomas Mayer (M.Eng.)
Malcolm Cämmerer (M.Sc.)
Tobias Goblirsch (M.Eng.)
Lisa Dieterichs

New Mexico State University, Department of Chemistry, Las Cruces, USA
Arbeitsgruppe Prof. G.A. Eiceman

Queens University, Department of Chemistry, Kingston, Canada
Arbeitsgruppe Prof. J. Stone

Loughborough University, Centre for Analytical Science, Loughborough, U.K.
Arbeitsgruppe Prof. C.L.P. Thomas

Christian-Albrechts-Universität, Institut für Physikalische Chemie, Kiel, Germany
Arbeitsgruppe Prof. Dr. J. Grotemeyer

TU Dresden, Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik, Dresden, Germany
Arbeitsgruppe Prof. W.J. Fischer

Leibnitz Universität Hannover, Fakultät für Elektrotechnik und Informatik, Hannover, Germany
Arbeitsgruppe Prof. S. Zimmermann

HTWK Leipzig, FB Naturwissenschaften, Leipzig, Germany

Arbeitsgruppe Prof. C. Weickhardt

Sionex Corporation, Waltham, USA
Dr. E.G. Nazarov, Dr. R.A. Miller

IFU GmbH Privates Institut für Analytik, Frankenberg/Sa., Germany
Dr. R. Petrich, A. Delan

ECH-Elektrochemie Halle GmbH, Halle/Saale, Germany
Dr. M. Hahn

SARAD GmbH, Dresden, Germany
Prof. Dr. T. Streil

2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004

Dr. Nils Reiche
Dipl.-Ing. Andreas Rämmler
Doris Sonntag
Petra Fiedler

Drittmittelfinanziert:
Prof. Mathias Rudolph
Dr. Hubert Schelhorn
Dr. Dieter Schulze
Dr. Steffen Lau
Dr. Tibor Kohajda
Dr. Sven Rötering
Dr. Falk Mothes
Dr. Thomas Eckert
Dr. Mashaalah Zarejousheghani
Tanja Brandt
Christian Rauschenbach
Stefan Ulrich
Mathias Lincke
Kristian Neitsch
Johannes Klaucke
Sandra Baldeweg
Manuela Seyfarth
Francesca Löper
Markus Böhlmann
Irmgard Krause

Stipendiaten:
Kwasi Opoku Boadu
Ksenia Rasmus
Manuel Toledo

Laufende Vorhaben:

2019-2021: Schnelles Monitoring-System zur Optimierung der Prozessführung für die Wirkstoffgewinnung mit Mikroalgen (MOPro-Alge) Sächsische Aufbaubank (EFRE Technologieförderung, Antrag 100352242)


Abgeschlossene Vorhaben:

2018-2019: Geruchsemissionen aus Flüssigkeiten: Entwicklung eines Messsystems mit integrierter Datenauswertung zur automatisierten Erfassung und Quantifizierung Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) (Förderkennzeichen ZF4315806WM7)

2016 -2019: Entwicklung eines portablen Online-Messsystems für radioaktive Aerosole und organische Spurenstoffe (AeroRad) Sächsische Aufbaubank (EFRE Technologieförderung, Antrag 100236733)

2015-2019: TOXI-triage: Integrated and adaptive responses to toxic emergencies for rapid triage Kooperationsprojekt (Koordinatior und Bewilligungsempfänger: Loughborough University) European Commission, Horizon 2020, Topic: DRS-02-2014 (Proposal number: 653409)

2015-2017: Entwicklung einer Messapparatur und eines modularen Sondensystems zur tiefenorientierten Messung von natürlichen Bodengaskonzentration und –flüssen unter Berücksichtigung der messrelevanten Einflussparameter Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) (Förderkennzeichen KF2081019WD4)

2013-2015: Entwicklung und Anwendungserprobung eines neuartigen Probenahmemoduls basierend auf einer Membranextraktionszelle in Kopplung mit online Gaschromatographie Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) (Förderkennzeichen KF208101RH3)

2012-2015: Geruchsradar: Validierung eines Messsystems zur Lokalisierung und Quantifizierung diffuser Quellen von Gerüchen BMBF Programm Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung - VIP (Förderkennzeichen 16V0380)

2011-2012: Entwicklung und Bereitstellung instrumenteller Methoden und Algorithmen als Softwaretools zur Wahrnehmung, Klassifizierung und Quantifizierung von Geruchsmustern und anderen Multikomponentengemischen aus Ionenmobilitätsspektren Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) (Förderkennzeichen KF2081013WD1)

2010-2013: Konstruktion, Aufbau und Anwendung einer optimierten Kopplung von Ionenmobilitätsspektrometrie und Flugzeitmassenspektrometrie Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geschäftszeichen BO1824/4-1)

2010-2012: Entwicklung und Einsatzerprobung eines Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) basierten Gassensors Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) (Förderkennzeichen KF2081008AB0)

2009-2011: Bau und Einsatzerprobung einer kombinierten UV/Vis – Fluoreszenzmesssonde zum in-situ Nachweis organischer Kontaminationen in Wässern Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) (FKZ KF2081003AK9)

2004-2007: Ionenmobilitätsspektrometrie: Ionenbildung und Ionenmobilitäten Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geschäftszeichen: BO 1824/2-1, 2-2)

2001-2003: Entwicklung einer feldfähigen Kombination von Schnellextraktion und Dünnschichtchromatographie zur Vor-Ort-Analytik von PAKs aus Bodenmaterialien Deutsche Bundesstiftung Umwelt (AZ 16821)

2001-2003: Entwicklung einer in-situ Messsonde zum Nachweis organischer Verbindungen auf Basis des Photoionisationsdetektors Sächsische Aufbaubank (Projektnummer 6777/1054)

1999-2001: Entwicklung neuer massenspektrometrischer Methoden zur Bestimmung von partikelgebundenen Schadstoffen und Mikroorganismen im Altlastenbereich und der Abfallwirtschaft Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (FKZ 14511338)

1999-2001: Entwicklung einer feldfähigen Analysenmethode zur Mineralölkohlenwasserstoff-Analytik (MKW-Analytik) in Böden mittels mobiler Korona-IMS Deutsche Bundesstiftung Umwelt (AZ 14343)


Unsere Kernkompetenz ist die die Entwicklung und Anwendung von Methoden der Vor-Ort Analytik zum Schadstoffmonitoring im Wasser und in der Luft. Dies umfasst die Konstruktion, die prototypische Umsetzung und analytische Anwendung im Feld sowie die Validierung dieser Entwicklungen im Vergleich zu standardisierten Analysentechniken. Darüber hinaus bearbeiten wir umweltanalytische Fragestellungen für die Luft- und Wasseranalytik mit der Thermodesorptions-GC-MS, der GC-MS und der Flüssigchromatographie. Zur Bearbeitung dieser Themen bieten wir Praktika und Abschlussarbeiten für

  • Chemiker mit vertiefter analytischer Ausbildung
  • Umweltingenieure und -techniker
  • Elektrotechniker
  • Studenten der Natur- und Ingenieurswissenschaften

an zur Bearbeitung von Aufgaben in den Bereichen

  • Entwicklung, Validierung und Anwendungserprobung von Probenvorbereitungstechniken
  • Entwicklung, Validierung und Anwendungserprobung von Sensortechniken auf Basis der optischen Spektroskopie, Ionenmobilitätsspektrometrie und elektrochemischer Sensoren
  • Entwicklung und Anwendung von Verfahren zur Umweltprozessanalytik (bspw. Analyse der Nährmedien zur Gewinnung nachwachsender Rohstoffe)
  • neue Methoden zum Luftqualitätsmonitoring

Wir suchen Menschen mit Enthusiasmus für praktische Arbeiten in Labor und Feld, Teamfähigkeit und hoher Motivation für eine interdisziplinäre Zusammenarbeit.


Die Aufgaben der Arbeitsgruppe liegen in der Entwicklung und Bereitstellung von Verfahren der Vor-Ort Analytik und deren Anwendung zum Schadstoff-Monitoring sowie zur Untersuchung des Schadstofftransfers in und zwischen den verschiedenen Umweltkompartimenten.

Die Entwicklung neuer Messtechniken für die konkreten umweltanalytischen Fragestellungen umfasst die Konstruktion und deren prototypische Umsetzung. Wir nutzen dazu CAD- und Simulationsprogramme sowie moderne Fertigungsverfahren (bspw. 3D Druck). Die elektronische Ansteuerung und moderne Verfahren der Datenübertragung sind ebenfalls Bestandteil dieser Entwicklungsarbeiten. Im Rahmen interdisziplinärer Forschungsprojekte werden diese Messtechniken im Feld erprobt und angewendet. Deren Validierung erfolgt systematisch auch im Vergleich zu standardisierten Analysenverfahren. Der Schwerpunkt dieser Entwicklungen liegt dabei auf der Ionenmobilitätsspektrometrie, der optischen Spektroskopie und modernen Sensortechnologien.

Neben der Bereitstellung der Messtechnik an sich entwickeln wir auch neue Sonden zur Probennahme von Bodengas und Grundwasser sowie zur in-situ Analytik organischer Kontaminationen in Wasser. Die Synthese und Formatierung hochselektiver Adsorbentien und deren Kombination mit Sensorik zur Erhöhung der Selektivität der Messungen ist ein weiteres Arbeitsfeld unserer Gruppe.

Anwendung finden diese Messtechniken in verschiedenen Forschungsprojekten, bspw. zur Überwachung der Wasser- und Luftqualität, zur Erfassung von Geruchsemissionen, zur Prozessüberwachung bei der Produktion von Mikroalgen oder zur Detektion von Forstschädlingen.

Projekte/ Forschungsthemen


Die konkreten Applikationen ergeben sich im Wesentlichen durch interdisziplinäre Forschungsprojekte im Rahmen der programmorientierten Forschung am UFZ. Aus diesen Themenstellungen resultieren eine Reihe konkreter Forschungsprojekte mit nationaler und internationaler Einbindung. Zu deren Realisierung konnten in den letzten Jahren eine Vielzahl von Drittmittelprojekten erfolgreich eingeworben werden, die von der EU, dem BMBF, der DFG, der AIF sowie der Sächsischen Aufbaubank gefördert wurden.

Die derzeit bearbeiteten Forschungsprojekte sind:

  • Grundlegende Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) zur Weiterentwicklung dieser Methode für Anwendungen im Rahmen der Vor-Ort-Analytik und Applikationsentwicklung für umweltanalytische Fragestellungen
  • Entwicklung neuer in-situ Messtechniken auf Basis physikalisch-chemischer Messverfahren zur Erfassung organischer Kontaminationen in Wässern
  • Entwicklung von Funktionsmustern zur in-situ Probennahme gasförmiger und wässeriger Proben in Kombination mit direct-push Techniken
  • Kombination selektiver Anreicherungstechniken auf Basis molekular geprägter Polymere mit Sensorik
  • Entwicklung analytischer Verfahren zum VOC-Nachweis in Pflanzenmaterialen und Untersuchungen zur Pflanzenaufnahme und Metabolisierung leicht- und mittelflüchtiger Schadstoffe in Constructed Wetlands
  • Anwendung von Methoden der Vor-Ort Analytik zur Prozessüberwachung bei der Produktion von Mikroalgen
  • Detektion von Forstschädlingen anhand emittierter volatiler Verbindungen