Methoden der spurenanalytischen Bestimmung von Estrogenen im Abwasser

Abstract

Spurenanalytische Untersuchungen von Umweltproben erfolgen meist standardmäßig mittels Festphasenextraktion (SPE) und anschließender GC/MS. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, alternative Methoden für die spurenanalytische Bestimmung von Estrogenen aus Umweltproben aufzuzeigen. Als Analyte wurden die natürlichen Estrogene Estron (E1), Estradiol (E2) und Estriol (E3), sowie das synthetische Ethinylestradiol (EE2) ausgewählt. Da als Haupteintragspfad dieser Substanzen in die Umwelt die Kläranlagen anzunehmen sind, erfolgte die Methodenentwicklung ausgehend von gereinigtem Abwasser. Als Probenvorbereitungstechniken kamen neben der Festphasenextraktion (SPE), die klassische Flüssig-Flüssig-Extraktion (LLE), sowie die relativ neue Methode der Festphasenmikroextraktion (SPME) zum Einsatz. Die analytische Bestimmung der angereicherten Extrakte erfolgte mittels HPLC/UV und HPLC/ELCD bzw. mittels GC/FID und GC/MS. Zur Entwicklung einer Screening-Methode wurde die adsorptive Anreicherung der Estrogene an Kohlenstoffelektroden sowie das Cathodic Stripping von EE2 an Quecksilber erprobt. Die Verfahrensschritte wurden zunächst anhand dotierter Proben optimiert, und die Methoden dann anhand der erzielten Bestimmungsgrenze, Selektivität und Präzision verglichen. Die Eignung der Verfahren wurde abschließend durch die Messung realer Abwasserproben überprüft.

Trace analytical environmental investigations are usually done by solid phase extraction (SPE) and GC/MS. The aim of the present thesis was the development of alternative methods for the trace analysis of estrogens in the environment. Estrone (E1), Estradiol (E2) and Estriol (E3) as well as the synthetic estrogen Ethynylestradiol (EE2) were chosen for this investigation. These estrogens enter the environment mainly via sewage treatment plants. Therefore the method development was launched on purified waste water. Solid phase extraction (SPE), liquid liquid extraction (LLE) and the relatively new solid phase micro extraction (SPME) were used for sample preparation. The analytical determination of the extracted analytes was done by HPLC/UV and HPLC/ELCD or GC/FID and GC/MS. Adsorptive enrichment of estrogens on different carbon electrodes and cathodic stripping of EE2 on mercury were tested as possible screening methods. The established methods were optimized using spiked samples. After comparing their quantitation limits, selectivity and precision, they were applied to real sewage water samples for showing qualification.