Metalle - Spezies-Analytik

[Karlheinz]

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FORSCHUNG AKTUELL

10.09.2007 · 16:35 Uhr

Experten sehen in der so genannten Spezies-Analytik ein Zukunftsfeld der Chemie. (Bild: AP)

Giften auf der Spur
"Spezies-Analytik" fahndet nach giftigen Metallverbindungen
Von Volker Mrasek
Chemie. - Um einzuschätzen, ob und wie giftig eine Substanz für Mensch und Tier sein kann, genügt es nicht allein, ihre Konzentration in Körper und Nahrung zu bestimmen. Vielmehr entscheidet auch ihre Verbindung und Form über ihre Wirkung im Stoffwechsel. Darauf hat sich die Disziplin der Spezies-Analytik spezialisiert.


Chrom ist nicht gleich Chrom, Quecksilber nicht gleich Quecksilber und Arsen nicht gleich Arsen:

Ein Arsen kann mit anderen Elementen des Periodensystems verschiedene Verbindungen bilden. Und so kommen sie auch in der Natur vor.

Chemiker wie Michael Sperling sprechen von unterschiedlichen Wertigkeiten eines Elementes oder auch von unterschiedlichen Oxidationsstufen. Eisen zum Beispiel unterschied man früher nach Ferro- und nach Ferri-Verbindungen. In ihnen liegt das Metall einmal zweiwertig vor, das andere Mal dreiwertig. Eisen-II-Verbindungen nehmen gerne Sauerstoff auf, Eisen-III-Verbindungen geben ihn gerne ab. Ein völlig unterschiedliches Reaktionsverhalten ...

Zum Beispiel der Fall des Chroms. Da sieht man auch die Relevanz für den Menschen. Das Chrom III ist ein essentielles Element, das dem Menschen zugeführt werden muss, weil er es für seinen Metabolismus braucht. Das Chrom VI dagegen ist kanzerogen, also krebserzeugend. Deshalb muss man also in allen relevanten Bereichen - sei es der Umweltbereich, sei es der Nahrungsmittelbereich oder wo auch immer - eigentlich dafür sorgen, dass der Mensch möglichst wenig Kontakt zu dem Chrom VI hat.

Chemiker Sperling leitet das Europäische Institut für Spezies-Analytik. Genau das ist die Methode, mit der man Metalle genauer differenzieren kann. Die zeigt, ob Chrom in einer Probe in der gesundheitsförderlichen Spezies vorliegt oder doch in der gesundheitsschädlichen:

Wir sehen die Spezies-Analytik im Kommen, weil wir der Meinung sind: Heutzutage wird der höhere Informationsgehalt gewünscht und gebraucht. Und in diesem Bereich hat sie einen viel besseren Informationswert als die konventionelle Analytik.

Dennoch setzt sich diese Technik in der Praxis bisher nicht so richtig durch. Das ist mit ein Grund, warum das virtuelle Institut gegründet wurde, unter Beteiligung von Forschung, Industrie und Untersuchungslaboren. Es soll die Möglichkeiten der Spezies-Analytik stärker vermitteln. Uwe Karst, Professor für Analytische Chemie an der Universität Münster:

Im Grunde genommen ist es so, dass es im wissenschaftlichen Bereich sehr viel an Entwicklungen gibt. Und sie werden bisher überraschend wenig angewandt, einfach deswegen, weil gesetzliche Vorgaben fehlen. In der Regel ist es noch so, dass es Grenzwerte gibt für die Gesamtmetall-Konzentrationen, für eine ganze Reihe von verschiedenen Metallen. Wenn der Gesetzgeber natürlich verlangt, dass ein bestimmter Grenzwert in der Summe eingehalten wird, dann wird natürlich die Firma, die die Analysen durchführt, eher dazu neigen, dann eben Summenverfahren zu machen, als dass man eben zur wesentlich teureren Speziationsanalytik geht.

Teurer ist sie, weil sie verschiedene Analysemethoden kombiniert. Es muss ja nicht nur der Metallgehalt bestimmt werden - vorher sind auch noch die verschiedenen Spezies voneinander zu trennen. Das erfordert die Kopplung mehrerer aufwendiger Laborverfahren. Für Chrom gebe es bereits einen speziesgebundenen Grenzwert, wie Karst ihn nennt. Die krebserregende, sechswertige Form kommt unter anderem in gegerbtem Leder, in Zement und in Elektronikschrott vor. Doch bei anderen, potentiell giftigen Metallen wie Quecksilber oder Arsen fehlen entsprechende Regelungen :

Andere Bereiche, die in den nächsten Jahren sicherlich stark diskutiert werden, sind Platinmetalle.

Sie werden durch die Abgas-Katalysatoren von Autos freigesetzt:

Die Katalysatoren haben eben als hauptaktive Substanzen Edelmetalle, das heißt Platin, Rhodium, Ruthenium. Und diese Katalysator-Materialien können natürlich auch in die Umwelt eingetragen werden. Was dann eben nur die Frage ist: In welcher Form liegen die in der Umwelt vor? Kann der menschliche Organismus sie aufnehmen oder nicht? Auch da gibt's eine ganze Menge an analytischen Fragestellungen.

Die Spezies-Analytik wäre imstande, sie zu beantworten. Doch es könne schon zehn Jahre dauern, bis sie auch auf anderen Feldern der Schadstoffüberwachung akzeptiert sei, hieß es auf der Tagung in Münster. Eine raschere Verbreitung traut Michael Sperling der Spezies-Analytik in den Biowissenschaften zu. Denn auch viele Proteine im menschlichen Organismus enthielten Metalle:

Es gibt mehr als 80 Proteine, in denen Selen vorkommt. Man hat nicht sehr viele Ideen, wozu die überhaupt gut sind. Da kann die Spezies-Analytik auch ihren Beitrag leisten.

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