GERSTEL Aktuell Nr. 26 (pdf; 2,10 MB) - Gerstel GmbH & Co.KG

G L O B A L A N A L Y T I C A L S O L U T I O N S
Informationen der GERSTEL GmbH & Co.KG · Aktienstraße 232 – 234 · D-45473 Mülheim an der Ruhr · Telefon (02 08) 7 65 03-0 · Telefax (0208) 7650333
Nr. 26
März 2001
Auftakt bundesweiter Anwenderseminare
GERSTEL fördert
Erfahrungsaustausch
Forschung
Mit Twister PCB, PAK und
Phenolen auf der Spur
Interview
Prof. Thurow über den
Twister in der Umweltanalytik
Applikation
Simulation des biologischen
Abbaus mineralischer Öle
1
GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell Editorial
Zu neuen
Ufern
S
ie kennen bestimmt das gute Gefühl,
nach einem scheinbar schier unüberwindbaren
Aufgabenberg, zurückzuschauen und
sagen zu können: es ist geschafft. Wir hier bei
GERSTEL blicken zufrieden
vor allem auf das vergangene
In dieser Ausgabe
Jahr, das ereignisreicher und
erfolgreicher sicher nicht hätte
sein können. Hier ein Beispiel:
Um der stetig steigenden
Nachfrage nach GERSTEL-
Twister in der Tagespresse
Seite 3
Twister-Forschung: PCB, PAK
Systemen gerecht werden zu
und Phenolen auf der Spur
können, mussten wir die Fertigungskapazitäten
erweitern,
Seite 4 bis 6
Interview: Prof. Dr.-Ing. Kerstin
was im Stammhaus in Mülheim
nicht möglich war. Unse-
Thurow über ihre Erfahrung
mit der Anwendung des Twisters re Produktion befindet sich
in der Umweltanalytik
nunmehr seit Ende letzten
Seite 6
Jahres in einem modernen
GERSTEL News:
Industriepark in Duisburg-
Produktneuheiten und -änderungen
Schulungstermine 2001
Asterlagen. Die frei gewordenen
Räumlichkeiten bieten
GERSTEL in der FAH
Seite 7
jetzt auch Service, Vertrieb,
Applikation: Was wird aus
Applikation, Schulung und
Mineralölen im Boden? –
Entwicklung mehr Platz, mehr
Online-Derivatisierung von
Möglichkeiten, um in Zukunft
Triglyceridestern
auf Ihre Wünsche schneller,
Seite 8 bis 11
flexibler und innovativer reagieren
zu können.
Anwenderseminare: GERSTEL
fördert den Erfahrungsaustausch
Seite 11 2
Seit mehr als 30 Jahren zählt
GERSTEL zu den wichtigen Partnern der
Ein weiteres Beispiel: der Twister. Das revolutionäre
Probenvorbereitungsverfahren für die Gaschromatographie
brachte Bewegung in die Fachwelt; Anwender
und Wissenschaftler sind überzeugt, der Twister wird
der Gaschromatographie neuen Schwung geben, wie
auch im Interview auf Seite 6 mit Prof. Kerstin Thurow
von der Universität Rostock deutlich wird. Eine Tatsache,
die uns natürlich freut. Gleichzeitig dürften auch
Anwender zufrieden nach vorne schauen, denn zukünftig
lassen sich gaschromatographische Analysen
schneller, empfindlicher und kostengünstiger durchführen
– der Twister macht’s möglich. Apropos: Inzwischen
hat auch die Publikumspresse die besonderen Vorteile
des Twisters erkannt; über die Reaktionen der Medien
mehr auf der folgenden Seite.
Nun gilt es für uns, den Blick nach vorne zu richten.
Schließlich wollen wir auch künftig Produkte der
Spitzenklasse, einen individuellen und zuverlässigen
Service und – nicht zuletzt – herausragende Innovationen
offerieren. Bei der Gelegenheit: Wenn im Verlauf der
Umstrukturierung vereinzelt Unannehmlichkeiten auftraten,
bitten wir hiermit um Ihr Verständnis.
Ihnen ein gutes und erfolgreiches Jahr 2001.
Herzlichst
Ihr
Ralf Bremer
GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell Aktuelles
Twister in der Tagespresse
GERSTEL steigert Medienpräsenz
Nachdem Fachmagazine bereits mehrfach
über den Twister berichtet haben, ist nun auch die
Publikumspresse auf das neuartige Probenvorbereitungsverfahren
für die Gaschromatographie
und den damit verbundenen Nutzen für die Allgemeinheit
aufmerksam geworden. Neben Veröffentlichungen
in lokalen Gazetten schickte auch die Deutsche
Presse-Agentur (dpa) eine Meldung über den
Ticker. Die Resonanz darauf war verblüffend: Fernseh-
und Radiosender wurden auf den Plan gerufen
und berichteten ihrerseits über den Twister. Dem vorausgegangen
war ein Pressegespräch, das GERSTEL
durchgeführt hat. Grund war die Auslagerung der
Fertigung aus dem Stammhaus in Mülheim an der
Ruhr nach Duisburg-Asterlagen. Seit Ende letzten
Jahres befinden sich die neuen Produktionsräume in
einem unmittelbar an der BAB 40 verkehrsgünstig
gelegenen modernen Industriepark, etwa 20 Autominuten
vom Stammhaus entfernt. Auf rund 1000
Quadratmetern – was einer Verdopplung
der bisherigen Kapazitäten
entspricht – produziert das
Unternehmen unter anderem das
Kaltaufgabesystem KAS und
das Thermodesorptionssystem
TDS, die nunmehr
von Duisburg aus in alle
Welt exportiert werden. Die
freigewordenen Räumlichkeiten
im Firmensitz in Mülheim
an der Ruhr wurden
umgebaut und dienen jetzt
unter anderem Service, Vertrieb
und Entwicklung für die
Optimierung und Ausweitung
der Unternehmensaktivitäten.
Die Geschäftsführung
der GERSTEL GmbH & Co.KG:
v.l. Eberhard G. Gerstel, Ralf
Bremer, Holger Gerstel.
dpa-Meldung
Holger
Gerstel
im Interview mit einer
Journalistin von
Radio Duisburg.
WAZ
Bild-Zeitung
WAZ
GERSTEL in Duisburg-Asterlagen
Produktion in neuer Personalverantwortung
Die neue Fertigung
von GERSTEL im Business-Park in Duisburg-Asterlagen,
unmittelbar an der BAB 40 gelegen.
Die Verlagerung der Produktion aus dem
GERSTEL-Stammsitz in Mülheim an der Ruhr nach
Duisburg steht im Einklang mit der positiven wirtschaftlichen
Entwicklung des Unternehmens. Um
den damit verbundenen gesteigerten Anforderungen
gerecht zu werden, bedurfte es jedoch nicht nur
einer räumlichen, sondern auch einer personellen
Erweiterung: Im Oktober 2000 legte GERSTEL die
Verantwortung für Produktion und Lagerwirtschaft in
die Hände von Ortwin Schneider (37). Der diplomierte
Maschinenbauer war vor seinem Wechsel zu
GERSTEL 14 Jahre in der Produktion eines Automobil-Zuliefererbetriebes
auf verschiedenen Aufgabenfeldern
tätig, unter anderem in der Produktionsplanung,
der Auftragsbearbeitung sowie der
Beschaffung und Kostenrechnung.
Ortwin
Schneider
3
GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell Forschung
Der Twister im Anwendertest: Umweltanalytik
PCB, PAK und Phenolen auf der Spur
Autoren
Prof. Dr.-Ing. Kerstin Thurow Institut für Mess- und
Sensorsysteme e.V., Fr.-Barnewitz-Str. 4, 18119 Rostock
Andreas Koch Institut für Automatisierungstechnik,
Universität Rostock, R.-Wagner-Str. 31, 18119 Rostock
Christian Wendler Institut für Automatisierungstechnik,
Universität Rostock, R.-Wagner-Str. 31, 18119 Rostock
Hauptaufgabe kommerzieller, umweltanalytischer
Laboratorien ist die Bestimmung umweltrelevanter
Schadstoffe wie Polyaromatische Kohlenwasserstoffe
(PAK), Polychlorierte Biphenyle (PCB) und Phenole/
Chlorphenole, deren Analyse bislang mit einem erheblichen
Aufwand verbunden ist. Bei herkömmlichen
Verfahren muss eine Vielzahl
unterschiedlicher
Schritte vollzogen werden,
um ein aussagekräftiges
Ergebnis zu erhalten.
Der erste und wohl einer
der wichtigsten Schritte
in der analytischen Bestimmung
liegt in der
Durchführung geeigneter
Abbildung 1
Probenvorbereitungsprozeduren,
um die zu be-
PCB nach Ballschmiter
stimmenden Substanzen
von der Matrix abzutrennen
und in eine verfälschungsfreie,
messbare
Form zu überführen.
Bislang werden hierzu
hauptsächlich klassische
Fest-Flüssig-Extraktionen
wie Ultraschall
oder Soxhlett eingesetzt.
Abbildung 2
Die Bestimmung
Temperatureinfluss auf die Extraktion von PCB von PCB, PAK und Phenolen
in Wasser ist nach
DIN 38407-3 /1/ beziehungsweise EPA 625 /2/
genormt. Beide Verfahren sind aus heutiger Sicht mit
gewissen Nachteilen verbunden, erfordern sie doch
große Probenmengen zur Extraktion, eine anschließende
Konzentrierung der Extrakte und in nicht unerheblichem
Maße teilweise toxische organische Lösungsmittel;
darüber hinaus sind sie zeit- und kostenintensiv.
Gegenwärtige Entwicklungen in der Probenvorund
–aufarbeitung haben daher alternative Verfahren
zum Ziel, die eine schnelle und kostengünstige Aufbereitung
von Umweltproben möglich machen. In der
Feststoffanalytik ist dies bereits durch die Etablierung
4 der Thermodesorption gelungen; entsprechende Ent-
wicklungen im Bereich der Flüssigphasenanalytik
standen noch aus.
Mit der Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) beziehungsweise
dem GERSTEL-Twister steht nun eine
Methode zur Verfügung, die den Nachweis lipophiler
Verbindungen aus wässrigen Medien ohne Einsatz organischer
Extraktionsmittel ermöglicht; das Verfahren
wurde bereits erfolgreich in der schnellen Qualitätskontrolle
von Lebensmitteln eingesetzt [4][5].
Experimentelles
Für die Extraktion wurden jeweils 10 ml einer definierten
PCB-, PAK- beziehungsweise Phenol-haltigen
wässrigen Lösung in ein Headspacevial gefüllt. Nach
Zugabe des Twisters wurde das Vial verschlossen und
bei unterschiedlichen Temperaturen und Rührgeschwindigkeiten
30 bis 120 min lang extrahiert.
Anschließend wurde der Twister entnommen, mit einem
Tuch trocken getupft und in ein Thermodesorptionsröhrchen
überführt.
Der Twister wurden 10 min bei 300 °C im Splitlos-
Modus mit einem GERSTEL-TDS 2 extrahiert. Die
Cryofokussierung der desorbierten Substanzen erfolgte
bei –100 °C in einem Kaltaufgabesystem KAS 4 der
Firma GERSTEL. Zur Messung wurde eine GC/MS-
Kombination Agilent Technologies 5973 verwendet.
Das TDS-System ist an einen Agilent Technologies
6890 GC adaptiert, der direkt mit einem Agilent
Technologies 5973 MSD gekoppelt ist. Bei allen Applikationen
erfolgte die chromatographische Trennung
stets auf einer Agilent Technologies 5-MS-Säule (30 m
x 0,25 mm ID x 0,25 µm).
Ergebnisse und Diskussion
Untersucht wurden wässrige Standardlösungen
von PCB (6 Substanzen), PAK (16 Substanzen) und
Phenolen/Chlorphenolen (11 Substanzen) im Konzentrationsbereich
von 100 bis 0,01 µg/l. Ziel war es, Möglichkeiten
und Grenzen des Einsatzes der Stir Bar
Sorptive Extraction für die Bestimmung umweltrelevanter
Schadstoffe zu ermitteln. Dabei wurde vor
allem der Einfluss von Extraktionszeit, Extraktionstemperatur
und Rührgeschwindigkeit untersucht und
die mit dem Twister ermittelten Ergebnisse mit denen
klassischer Flüssigextraktionen verglichen.
Applikation 1: PCB in Wasser
Lösungen im Konzentrationsbereich von 100 bis
0,001 µg/l wurden bei Temperaturen von 25 °C bis
GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell Forschung
75 °C jeweils 30 bis 120 min extrahiert. Dabei zeigte
sich, dass die Temperatur den größten Einfluss auf die
Extraktionseffizienz hat (vgl. Abbildung 2). Der Einfluss
der Extraktionszeit ist wesentlich geringer; eine Erhöhung
der Extraktionsdauer von 60 auf 120 min steigerte
die Extraktionseffizienz lediglich um circa 15 %.
Bei einer Temperatur von 75 °C und einer Extraktionszeit
von 60 min konnten alle zugegebenen PCB mit
guten Peakformen eindeutig identifiziert werden. Entsprechend
der DIN 38407-3 /1/ werden bei der Bestimmung
von PCB in Wasser einheitlich Nachweisgrenzen
zwischen 0,01 und 0,1 µg/l gefordert. Nach Extraktion
mit dem Twister und Desorption mittels TDS konnten
Konzentrationen bis zu 1 µg/l je PCB im normalen Scan-
Modus nachgewiesen werden; die messtechnische
Erfassung geringerer Konzentrationen bis zu 0,01 µg/l
erfolgte im SIM-Modus bei den in Tabelle 1 angegebenen
Ionen (vgl. Abbildung 3). Die erhaltenen Ergebnisse
zeigen, dass die nach DIN 38407-3 geforderten
Detektionslimits erreicht werden. Darüber hinaus ist eine
Verringerung der Ansprechschwelle um etwa eine Größenordnung
möglich. Die erreichbaren Standardabweichungen
für die Reproduzierbarkeiten lagen im
Bereich der akzeptierten Detektionslimits bei 2-6 %.
Applikation 2: PAK in Wasser
Lösungen im Konzentrationsbereich von 100
bis 0,01 µg/l wurden bei Temperaturen zwischen 25 °C
und 75 °C jeweils 30 bis 120 min extrahiert. Die
Extraktionstemperatur hat auch hier einen entscheidenden
Einfluss auf die Extraktion aus wässrigen Lösungen;
im Unterschied zur Bestimmung von PCB ist sie jedoch
stark substanzabhängig: Während eine Temperaturerhöhung
von 25 °C auf 75 °C eine bessere Extraktion
der hochsiedenden Verbindungen zur Folge hat
(Benz(a)anthracen, Chrysen, Benz(b)fluoranthen, Benz-
(k)fluoranthen, Benz(a)pyren, Inden(1,2,3)pyren und
Benz(g,h,i)perylen), zeigt sich für alle anderen PAK eine
starke Abnahme der Extraktionseffizienz (vgl. Abbildung
4). Die Extraktionszeit beeinflusst das Messergebnis in
ähnlicher Weise wie bei der Bestimmung von PCB. Die
Bestimmungsgrenzen für PAK sind stark substanzabhängig
und liegen zwischen 1,6 µg/l (Naphthalen) und
7,8 µg/l (Benz(a)anthracen). Mit der eingesetzten Bestimmungsmethode
konnten alle PAK eindeutig nachgewiesen
werden.
Die Bestimmung erfolgte
bis zu Konzentrationen
von 1 µg/l
im Standard Scan-
Modus; geringere
Konzentrationen bis
zu 0,01 µg/l sind im
SIM-Modus durch Erfassen
und Auswerten
charakteristischer Ionenspuren möglich. Die von der
EPA 625 /2/ geforderten Detektionslimits konnten somit
um circa ein bis zwei Größenordnungen (substanzabhängig)
verringert werden. Die erreichbaren Standardabweichungen
für die Reproduzierbarkeiten lagen
im Bereich der akzeptierten
Detektionslimits
bei 3-8%.
Applikation
3: Phenole
in Wasser
Aufgrund ihrer
chemischen Eigenschaften
erfolgt die
klassische Extraktion der Phenole in der Regel im sauren
Milieu. Lösungen im Konzentrationsbereich von 100
bis 0,1 µg/l (pH 2) wurden, wie für Applikation 1 und 2
beschrieben, extrahiert. Optimal erwiesen sich geringe
Extraktionstemperaturen; eine Erhöhung der Temperatur
führte substanzabhängig zu einer starken Verringerung
der Extraktionsausbeuten.
Nach erfolgter Desorption wiesen die Chromatogramme
hohe Konzentrationen an Siloxanen auf, was
eine Anpassung bestehender chromatographischer
Methoden erforderte, um Überlagerungen mit
Substanzpeaks auszuschließen: Das stark saure
Extraktionsmedium greift die aus Polydimethylsiloxan
bestehende Sorptionsschicht des Twisters an und verschlechtert
bei mehrfachem Einsatz dessen Reproduzierbarkeit.
Die von der EPA 625 geforderten
Detektionslimits für die Phenole/Chlorphenole liegen
substanzabhängig zwischen 1,5 µg/l (Phenol) und 42
µg/l (2,4-Dinitrophenol); sie konnten mittels SBSE nach
Thermodesorption im Scan-Modus erreicht werden.
Abbildung 3
Chromatogramm
PCB-Mischung 0,01
µg/l nach SBSE
Substanz Quantifizierung Verifizierung Verifizierung
Ion Ion 1 Ion 2
PCB 28 256 186 150
PCB 52 292 255 220
PCB 101 326 218 184
PCB 138 360 290 218
PCB 153 360 290 218
PCB 180 394 359 324
Tabelle 1
SIM-Spuren der
gemessenen PCB
5
GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell Forschung
Fortsetzung von Seite 5
Prof.
Dr.-Ing.
Kerstin
Thurow
Interview mit Prof. Thurow
Der Twister
erfüllt die
Erwartungen
Prof. Dr.-Ing. Kerstin Thurow wurde 1969 in Rostock geboren. Sie
studierte Chemie an der Universität Rostock, promovierte 1994 in
Metallorganischer Chemie an der Ludwig-Maximilians-Universität
München und habilitierte sich 1999 an der Ingenieurwissenschaftlichen
Fakultät der Universität Rostock. Am 1. Oktober 1999 wurde sie dort
am Lehrstuhl für Laborautomation zur Professorin ernannt. Geschäftsführende
Direktorin des Instituts für Mess- und Sensorsysteme e.V.,
Rostock, ist Frau Prof. Thurow seit 1998.
GERSTEL Aktuell: Frau Prof. Thurow, können sie twisten?
Prof. Thurow: Ich habe gesehen, wie man ihn tanzt, ich
selber kann es nicht.
GERSTEL Aktuell: Dafür beherrschen Sie den Twister aus
dem FF, oder?
Prof. Thurow: Als ich von GERSTEL gefragt wurde, ob ich
ein neues Probenvorbereitungsverfahren für die Gaschromatographie
testen wolle, das übliche Prozeduren überflüssig
macht, habe ich natürlich ja gesagt. Schließlich wollen wir in
der Laborroutine weg von langen und aufwendigen Schritten.
Um es kurz zu machen: Ich konnte Erfahrung im Einsatz des GERSTEL-
Twisters bei der Analyse von PCB, PAK und Phenolen sammeln und glaube
daher einschätzen zu können, was der Twister beziehungsweise die
SBSE kann.
GERSTEL Aktuell: Hat der Twister, also die Stir Bar Sorptive
Extraction, ihre Erwartungen erfüllt?
Prof. Thurow: Ja. Anders kann ich es nicht formulieren. Die Ergebnisse
sind vergleichbar mit denen herkömmlicher Verfahren. Mehr noch:
Der Twister erspart uns den Einsatz von Lösungsmitteln, Zeit und Geld.
Darüber hinaus sind die mit dem Twister erzielten Nachweisgrenzen
mindestens um eine Größenordnung besser. Es gibt aber noch
Forschungsbedarf.
GERSTEL Aktuell: Was meinen Sie damit?
Prof. Thurow: Sobald in einer stark sauren Lösung extrahiert wird,
zeigen sich im Chromatogamm Siloxane. Das heißt, der Sorptionsmantel
aus Polydimethylsiloxan wird durch Säure angegriffen. Den Substanzverlust
sieht man im Chromatogramm, und man stellt bei mehrfachem
Einsatz des selben Twisters eine schlechter werdende Reproduzierbarkeit
fest.
GERSTEL Aktuell: Schränkt das den Einsatz des Twisters im Laborbetrieb
ein?
Prof. Thurow: Solange in wässrigen Proben gearbeitet wird, mit
Bestimmtheit nicht. In Säuren können Probleme auftreten. Wie gesagt,
hier gibt es noch Forschungsbedarf.
GERSTEL Aktuell: Wie sehen Sie den Einsatz des Twisters generell?
Prof. Thurow: Die Kalibrierung sollte mit einem internen Standard
erfolgen. Auf diese Weise erlangt man ausreichende und aussagekräftige
Ergebnisse.
GERSTEL Aktuell: Und glauben Sie, dass der Twister in DIN-
Verfahren etabliert wird?
Prof. Thurow: Ich bin keine Hellseherin. Ich kann nur auf die mir
vorliegenden Ergebnisse zurückgreifen. Demnach kann ich sagen: Der
Twister steht herkömmlichen Verfahren in nichts nach. Aus diesem
Grund wird es sicher nur eine Frage der Zeit sein, bis DIN-Verfahren vom
Twister profitieren. Zuvor jedoch muss er sich in der üblichen Laborroutine
bewähren, woran ich aber keinen Zweifel habe.
6
Eine Verringerung der Ansprechschwellen
um ein bis
zwei Größenordnungen
war durch Messung im SIM-Modus möglich. Die
erreichbaren Standardabweichungen für die Reproduzierbarkeiten
lagen im Bereich der akzeptierten
Detektionslimits bei 3-7%.
Abbildung 4
Temperatureinfluss auf die Extraktion ausgewählter PAK
Schlussfolgerungen
Im Falle umweltrelevanter Schadstoffe wie PCB,
PAK und Chlorphenole stellt die Stir Bar Sorptive
Extraction ein alternatives Verfahren zur klassischen Extraktion
mit organischen Lösungsmitteln dar. Die Temperatur
beeinflusst das Extraktionsergebnis in Abhängigkeit
von der untersuchten Substanzklasse; es kann
auch innerhalb einer Substanzklasse stark variieren. Der
Einfluss der Rührgeschwindigkeit wurde für alle drei
Substanzklassen untersucht, wobei substanzunabhängig
das Optimum bei 1000 Umdrehungen/min
lag. Die erreichbaren Detektionslimits liegen in der Regel
etwa eine Größenordnung unterhalb der von geltenden
Standardnormen geforderten und akzeptierten
Werte; die erhaltene Empfindlichkeit ist somit für die Bestimmung
von PCB, PAK und Phenolen/Chlorphenolen
mehr als ausreichend.
Der Einsatz größerer Mengen toxischer Lösungsmittel
entfällt bei Einsatz der SBSE, ebenso die aufwendige
Aufkonzentrierung der Probe. Der Verzicht zusätzlicher
Probenvorbereitungsprozeduren reduziert darüber
hinaus die Zahl möglicher Fehlerquellen. Weiterer
Vorteil des Verfahrens: Die Probenvorbereitungszeit
wird verringert, folglich sinken die Analysekosten.
Literatur
[1] “Deutsches Einheitsverfahren zur Wasser, Abwasser- und Schlammuntersuchung
- Gemeinsam erfassbare Stoffgruppen (Gruppe F) - Teil 3:
Gaschromatographische Bestimmung von polychlorierten Biphenylen
(F3)”, DIN-Norm 38307-3 (1998)
[2] Method for Organic Chemical Analysis of Municipal and Industrial
Waste. Method 625: Base/Neutral and Acids, EPA (1998)
[3] E. Baltussen, P. Sandra, F. David, C. J. Cramers, Microcolumn
Separations 11 (1999), 737
[4] A. Hoffmann, R. Bremer, Gerstel Aktuell 24 (2000), 4
[5] A. Hoffmann, W. R. Sponholz, F. David, P. Sandra, Gerstel Aktuell 25
(2000), 10
GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell News
Kurse für jeweils vier Personen
Schulungstermine
2001
GERSTEL führt auch in diesem
Jahr GC-, KAS- und TDS-
Schulungen durch – erstmals in
einem neuen Schulungslabor. Eine
weiterere Neuheit ist die MPS 2-Schulung, die sich
als 4-Tage-Schwerpunktkurs buchen lässt: KAS,
LargeVolume, Headspace und SPME, oder in zwei Einheiten
geteilt: KAS/LargeVolume und Headspace/
SPME. Alle Kurse sind ausgelegt für jeweils vier Personen
und können als Grund- oder Kombi-Kurs gebucht
werden. Weitergehende Informationen sowie das
Anmeldeformular erhalten sie von Herrn Friedhelm
Rogies, Telefon: 0208/76503-26. Programmänderungen
sind vorbehalten; bitte beachten Sie daher unsere
Angaben im Internet unter www.gerstel.de/Schulungen.
Kursbezeichnung Termin Kurs-Nr. Anmerkungen
KAS 24.04.-25.04.2001 GK 010-00 Grundkurs
TDS 26.04.-27.04.2001 GK 020-00 Grundkurs
KAS/TDS 24.04.-27.04.2001 GK 999-07 Kombi-Kurs
KAS 15.05.-16.05.2001 GK 010-00 Grundkurs
TDS 17.05.-18.05.2001 GK 020-00 Grundkurs
KAS/TDS 15.05.-18.05.2001 GK 999-07 Kombi-Kurs
KAS 22.05.-23.05.2001 GK 010-00 Grundkurs
KAS 29.05.-30.05.2001 GK 010-00 Grundkurs
TDS 31.05.-01.06.2001 GK 020-00 Grundkurs
KAS/TDS 29.05.-01.06.2001 GK 999-07 Kombi-Kurs
MPS 2 KAS/LV 18.09.-19.09.2001 GK 050-00 Grundkurs
MPS 2 HS/SPME 20.09.-21.09.2001 GK 051-00 Grundkurs
MPS 2 KAS/LV/HS/SPME 18.09.-21.09.2001 GK 999-09 Kombi-Kurs
MPS 2 KAS/LV 25.09.-26.09.2001 GK 050-00 Grundkurs
MPS 2 HS/SPME 27.09.-28.09.2001 GK 051-00 Grundkurs
MPS 2 KAS/LV/HS/SPME 25.09.-28.09.2001 GK 999-09 Kombi-Kurs
KAS 09.10.-10.10.2001 GK 010-00 Grundkurs
TDS 11.10.-12.10.2001 GK 020-00 Grundkurs
KAS/TDS 09.10.-12.10.2001 GK 999-07 Kombi-Kurs
KAS 16.10.-17.10.2001 GK 010-00 Grundkurs
TDS 18.10.-19.10.2001 GK 020-00 Grundkurs
KAS/TDS 16.10.-19.10.2001 GK 999-07 Kombi-Kurs
GERSTEL in der FAH
Zusammenarbeit
mit Pharma-
Herstellern
intensiviert
Seit mehr als 30 Jahren zählt
GERSTEL zu den wichtigen Partnern
der chemischen Analytik in
Industrie, Forschung und Hochschule.
Im Bereich der pharmazeutischen
Analytik erfolgt jetzt
eine Vertiefung des Kontakts: Seit
Anfang des Jahres ist GERSTEL
Mitglied in der Forschungsvereinigung
Arzneimittel-Hersteller e.V.
(FAH). Ziel des Unternehmens ist
es, die Zusammenarbeit mit der
Pharmaforschung und -industrie
zu intensivieren und auszuweiten,
um individueller auf ihre speziellen
Anforderungen eingehen und entsprechende
analytische Lösungen
anbieten zu können.
GERSTEL-Produktneuheiten und -änderungen
Peltierkühlung für MPS 2-Schüttler
Durch eine Erweiterung lassen sich die Proben im MPS 2-Autosampler erstmals wahlweise
beheizen oder kühlen. Der Clou steckt im Cooling Heating Device (CHD) von GERSTEL,
das mit dem Intervallschüttler verbunden ist: Über eine Peltierkühlung wird das Kühlmittel mittels
eines Wärmetauschers auf die gewünschte Temperatur abgekühlt und über ein Leitungssystem
durch den Intervallschüttler gepumpt; das Heizsystem funktioniert wie üblich, wird
jedoch durch das CHD gesteuert. Externe Kühlmedien, wie etwa flüssiger Stickstoff oder flüssiges
Kohlendioxid, werden nicht benötigt. Bestellnummer: GC 09798 00
Verbesserte CO 2 -Ventile
GERSTEL hat neue CO 2
-Ventile für alle TDS- und KAS-Module im
Programm. Sie sind kleiner in den Abmessungen und leichter zu montieren.
Der besondere Nutzwert liegt vor allem in ihrer Auslegung: Durch ein geringeres Volumen reduziert
sich im Ventil die CO 2
-Expansion, das Kohlendioxid bleibt flüssig und die Zuleitungen
bleiben ohne Vereisungserscheinungen durchlässig. Bestellnummer: GC 11102 00
Universalspritzenhalter für MPS 2
Als Rundumlösung für den GERSTEL-MPS 2 erweist sich der neue Universalspritzenhalter
von GERSTEL: Erstmals lassen sich Spritzen der Größe 1,2 bis
1000 µl einsetzen, ohne die Vorrichtung wechseln zu müssen. Der Universalspritzenhalter
gehört serienmäßig zum Lieferumfang. Bestellnummer: GC 01048 00
Analytical Supplies in 2. Auflage
GERSTEL hat seinen Zubehörkatalog Analytical Supplies in aktueller und überarbeiteter
Form neu aufgelegt: Auf 144 Seiten sind sämtliche für GERSTEL-Produkte und -Systeme
lieferbaren Ergänzungs-, Ersatz- und Verbrauchsartikel übersichtlich dem jeweiligen Produkt zugeordnet.
Jeder Artikel ist mit kurzen, erläuternden Beschreibungen in Deutsch und Englisch,
Bestellnummer und farbiger Abbildung versehen. Ein ausführliches Stichwortverzeichnis erleichtert
die Suche. Der Katalog ist ab sofort gegen eine geringe Schutzgebühr erhältlich; Kunden
erhalten ihn kostenlos. Zur Bestellung verwenden Sie bitte den Coupon auf der letzten Seite
dieser GERSTEL Aktuell. Übrigens: »Analytical Supplies» ist auch auf CD-Rom erhältlich.
7
GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell Applikation
Online-Derivatisierung von Triglyceridestern mittels GERSTEL-LVS
Biologischer Abbau mineralischer und
pflanzenölbasierter Öle im Boden
8
Autoren
Johannes Landwehr, Dietmar Goetz
Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg,
Allende-Platz 2, D-20146 Hamburg
www.geowiss.uni-hamburg.de/i-boden/
Keywords
Triglyceridester, Hydrauliköle, nachwachsende
Rohstoffe, Derivatisierung
Abbildung 1
Biologischer Abbau technischer Öle in Bodenmaterial
(Mittelwert aus 5 Parallelen und Standardabweichungen)
Abbildung 2
Derivatisierung eines Triglycerids mit TMSH zu
Fettsäuremethylester
Problemstellung
Ölkontaminationen infolge von Unfällen, unsachgemäßer
Anwendung oder betriebsbedingter Freisetzung
belasten Böden erheblich. Zur Einschätzung
möglicher Umweltgefährdungen dienen die Mobilität
der Kontaminanten im Boden und deren biologischen
Abbaubarkeit als entscheidende Kriterien. Zur Bewertung
der biologischen Abbaubarkeit technischer Öle
liegen standardisierte Methoden der OECD und CEC
(OECD 1981,1992; CEC 1982) vor. Bei Abbauversuchen
in Bodenmaterialien stellten wir fest, dass
mineralölbasierte Produkte im Boden nicht oder nur
schwer biologisch abgebaut werden, unabhängig
davon, wie diese Öle nach gängigen Standardmethoden
eingestuft werden (Goetz und Landwehr,
1998; Landwehr und Goetz, 2000). In Abbildung 1 sind
die Ergebnisse zusammenfassend für vier verschiedene
Betontrennmittel wiedergegeben.
Die bestehenden Standardmethoden nach OECD
oder CEC sind für aquatische Medien entwickelt
worden. Die Abbauversuche erfolgen daher in Wasser;
die Ergebnisse lassen sich nicht auf Bodenmaterialien
übertragen, da der biologische Umsatz in diesem
Umweltkompartiment grundsätzlich von anderen
Faktoren beeinflusst wird: Wasser- und Lufthaushalt
sowie die Adsorption von Schadstoffen an Tonminerale
und Huminstoffe spielen eine entscheidende Rolle. Zur
Beurteilung der biologischen Abbaubarkeit technischer
Öle in Bodenmaterialien fehlt bisher ein geeignetes Test-
GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell Applikation
system. Um die Umweltverträglichkeit insbesondere
von Mineral- und Plflanzenölen sachgerecht beurteilen
zu können, fördert die Fachagentur Nachwachsende
Rohstoffe die Entwicklung eines für Bodenmaterialien
angepassten Testverfahrens.
Material und Methode
Der Primärabbau der Öle (siehe Abbildung 1) wird
gaschromatographisch verfolgt. Verwendet wurde dazu
ein Gaschromatograph mit massenselektivem Detektor
(GC: Agilent Technologies 5890 A II; MSD: Agilent
Technologies 5971 A) in Verbindung mit einem Injektor
GERSTEL-KAS 3 und dem Autosampler GERSTEL-LVS.
Während die Analytik von Mineralölen und
Fettsäuremethylestern gaschromatographisch kein
Problem darstellt, lassen sich Triglyceride auf Grund
ihres niedrigen Dampfdruckes nur mittels Hochtemperatur-
GC untersuchen. Um eine technische Umrüstung des
Gaschromatographen zu vermeiden, entschieden wir
uns für die Derivatisierung der Triglyceride zu Fettsäuremethylestern
mit Trimethylsulfoniumhydroxid (TMSH
Macherey und Nagel; Best.Nr. 701520.101). Die Reaktion
ist an einem Beispiel in Abbildung 2 dargestellt.
Die Reaktion der Triglyceride verläuft einfach und
schnell durch Zugabe der TMSH-Lösung zum Extrakt
(Butte, 1983; Müller et al., 1990) mit einer Reaktionsdauer
von 15 min bei 50 °C. Um die Derivatisierung
für die Routineanalytik zu vereinfachen, wurde von
GERSTEL der Autosampler für eine Koinjektion von
Reagenz und Probe umgerüstet: Im Anschluss an die
Probe wird das Derivatisierungsreagenz auf die Injektionsspritze
gezogen und gemeinsam injiziert. Für die
Derivatisierungsoption wurden die LVS-Parameter um
folgende Punkte erweitert:
• Injektionsvolumen #2
• Erstes Derivat
• Letztes Derivat
• Derivat n-mal
Mit dieser Derivatisierungsoption untersuchten wir
ein Hydrauliköl auf Basis nachwachsender Rohstoffe,
das aus Triglyceriden besteht.
Abbildung 3
Gaschromatogramm des methylierten Triglyceridöls.
(Peak 9 abgeschnitten)
Ergebnisse
Das durch Koinjektion mit TMSH derivatisierte
Triglyceridöl hat als Hauptkomponente den Methylester
der ungesättigten Ölsäure (C 20) (siehe Abbildung 3).
Weitere Bestandteile sind die Methylester der gesättigten
Fettsäuren Palmitinsäure (C 18) und die Stearinsäure
(C 20). In kleinen Mengen kommen vor: die Methylester
von Myristinsäure (C 14), ungesättigte Palmitoleinsäure
(C 16) sowie gesättigte und ungesättigte
C 22- und C 24-Säuren.
Das Chromatogramm des durch Koinjektion
derivatisierten Triglycerids entspricht im Wesentlichen
den Ergebnissen einer Derivatisierung nach Literaturangaben.
Die Intensität der Methylester ist bei längerer
Reaktionsdauer etwa um den Faktor zwei höher; die
Reaktion jedoch ist reproduzierbar. Dies zeigt auch die
über einen weiten Konzentrationsbereich
gute Kalibration,
wie sie in Abbildung
4 für Ölsäuremethylester
dargestellt ist.
Der biologische Abbau
des Triglyceridöls ist
Abbildung 5
Abbau des
pflanzenölbasierten
Hydrauliköls
(Mittelwert aus
5 Parallelen und
Standardabweichungen)
sowohl quantitativ durch
Verringerung des Ölgehalts
als auch qualitativ in
veränderten Gaschromatogrammen
zu verfolgen.
Abbildung 5 zeigt die
Abnahme der Ölkonzen-
Abbildung 4
Kalibrationstabelle für
Ölsäuremethylester im
mit TMSH methylierten
Triglyceridöl: Flächenverhältnis
(interner
Standard) gegen
Ölkonzentration im
Boden (in %)
9
GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell Applikation
Frisch Nach acht relative
(%) Wochen (%) Anreicherung
16:1 Palmitoleinsäure 0,5 3,0 5,7
16:0 Palmitinsäure 6,5 47,9 7,4
18:1 Ölsäure 100,0 100,0 1,0
18:0 Stearinsäure 3,3 21,1 6,3
20:0 Arachinsäure 0,8 6,4 7,8
Tabelle 1
Relative Peakintensitäten des methylierten Triglyceridöls,
bezogen auf Ölsäuremethylester (100%), und relative
Anreicherung während der Bebrütung.
tration während der acht Wochen dauernden Bebrütung.
Der Abbau verläuft langsamer als bei den methylesterbasierten
Produkten (Abbildung 1); erreicht wird
nach acht Wochen ein sehr niedriges Niveau von 12%
des Ausgangsgehalts. Abbildung 6 zeigt das Gaschromatogramm
des degradierten Hydrauliköls. Die
wesentlichen qualitativen Veränderungen des biologischen
Abbaus sind: eine Verschiebung des Verhältnisses
der Fettsäuremethylester zueinander und das Entstehen
von Metaboliten.
Die Hauptkomponente Ölsäuremethylester wird
am stärksten abgebaut, während sich die anderen Fettsäuremethylester
relativ dazu anreichern (Tabelle 1).
Während des achtwöchigen Abbauversuches kommt
es weiterhin zur Bildung von Metaboliten. Diese
Zwischenprodukte des Stoffwechsels der Mikroorganismen
können bei einem Abbauweg entstehen, wie er
in Abbildung 7 vorgeschlagen ist.
Die Untersuchungen zeigen, dass es möglich ist,
den Abbau von Triglyceridölen in Bodenmaterialien
detailliert zu verfolgen. Dazu half eine einfache Online-
Derivatisierung, wie sie von der Firma GERSTEL zur
Verfügung gestellt wurde. Die Entwicklung und Anreicherung
von Hauptmetaboliten, vor allem Ölsäureepoxid,
Dicarbonsäuren und Nonansäure (Pelargonsäure),
ist durch einfache Interpretation von Massenspektren
möglich. Die Degradation des getesteten
Hydrauliköls ist ein weiteres Beispiel für die gute biologische
Abbaubarkeit von pflanzenölbasierten technischen
Ölen in Bodenmaterialien.
Literatur
[1] Goetz, D; Landwehr, J. (1998): Biologischer Abbau und Mobilität von
Betontrennmitteln auf Basis nachwachsender Rohstoffe im Vergleich zu
herkömmlichen, mineralölbasierten Trennmitteln im Boden. SUMOVERA,
Kooperationsstelle Hamburg.
[2] Landwehr, J.; Goetz, D.(2000): Biodegradation of Technical Oils in Soil
Material: A Comparision of Vegetable Oil Based Products with Mineral Oil
Based Products. In: Telford, T.: Contaminated Soil 2000; 757-758.
[3] Butte, W., J. (1983): Rapid method for the determination of fatty acid
profiles from fats and oils using trimethylsulphonium hydroxide for
transesterification. Journal of Chromatography, 261, 142-145.
Abbildung 6
Gaschromatogramm des degradierten Hydrauliköls
[4] Müller, K. D.; Husmann, H.; Nalik, H. P.; Schomburg, G. (1990): Trans-
Esterification of Fatty Acids from Microorganisms and Human Blood
Serum by Trimethylsulfonium Hydroxide (TMSH) for GC Analyses;
Chromatographia, 30, 245-248.
[5] Coordinating European Council for the Development of Performance
Tests for Lubricants and Engine Fuels (CEC), Scientific Workshop on the
Biodegrability of Two-stroke Emissions in Natural Water, Test Method for
the Biogradability of Two-stroke cycle Outboard Engine Oils in Water
(1982). Tentative Test Method CEC L-33-T-82, 61 New Cavendish Street,
London W1M 8AR, UK.
[6] Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD)
(1981): Guidelines for Testing of Chemicals, “Inherent Biodegradability in
soil” - 304 A - Paris.
Abbildung 7
Ein möglicher Abbauweg
für Ölsäureglycerid
[7] Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD)
(1992): Guidelines for Testing of Chemicals, Ready Biodegradability, - 301
- Paris.
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GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL Aktuell Titel
Anwenderseminare in München und Berlin
GERSTEL fördert den Erfahrungsaustausch
GERSTEL hat erstmals im Dezember 2000 Analytiker
zu einem Erfahrungsaustausch nach München
eingeladen. Die Reaktion auf das Treffen war überwältigend.
Im Plenum saßen Chemiker und Ingenieure
aus Industrie, Wissenschaft und Hochschule, die über
neue applikative Verfahren, GERSTEL-Systeme und
-Lösungen, diskutierten. Im Mittelpunkt des Treffens
standen sechs Themenschwerpunkte, für die das
Unternehmen Anwender als Vortragende gewinnen
konnte.
Zwei Vorträge hatten den Twister zum Thema:
Dr. Alexander Hässelbarth von Kraft Foods R&D Inc.,
München, stellte unter dem Titel “Twister: Diskussion
der Anwendungsmöglichkeiten und erste experimentelle
Erfahrungen” seine ersten Schritte im Umgang mit dem
neuartigen Probenvorbereitungsverfahren für die Gaschromatographie
vor. Dem schloss sich Prof. Dr.-Ing.
Kerstin Thurow von der Universität Rostock an. Teil
ihres Vortrags: »Möglichkeiten und Grenzen des
Twisters für Umwelt- und Syntheseapplikationen« ist der
auf Seite 4 dieser GERSTEL Aktuell abgedruckte
Bericht.
Über ein neues Kalibrierverfahren für die Thermodesorption
berichtete der Ingenieur Reinhard Keller vom
Institut für Medizinische Mikrobiologie der Medizinischen
Hochschule Lübeck in seinem Vortrag »Kalibration
bei der Analytik mittels Thermodesorption am
Beispiel der Innenraumanalytik« (siehe auch GERSTEL
Aktuell 24, Seite 8). Damit legte Reinhard Keller die
Basis für eine schnellere und reproduzierbare Analytik
von Luft, die zukünftig Anwendern zugute kommt.
Anwendern wie Dr. Harald Creutznacher von der Gesellschaft
für Umweltmessung und Umwelterhebung in
Karlsruhe. Der Titel seines Vortrags auf dem Seminar
GERSTEL-Solutions München 2000 lautete nämlich:
»Thermodesorptionsanalytik von Innenraumluft
und Außenluft mit praktischen
Fallbeispielen«.
Über »Einsatz und Möglichkeiten der
GC-Sniff-Methode beim Aufspüren von
Geruchsverursachern in Materialproben«
berichtete anschließend Dr. Hans-Peter
Schlegelmilch von der IMAT GmbH in Mönchengladbach.
Der Sniff-Detektor von
GERSTEL stand hierbei im Mittelpunkt –
eine von vielen Innovationen des Unternehmens,
die eine individuelle Anwendung fand. Über
weitere »Kundenorientierte Sonderlösungen von
GERSTEL, Möglichkeiten und Beispiele« berichtete
zuletzt Dr. Arnd C. Heiden.
Fazit: Die Resonanz auf das erste Anwendertreffen
von GERSTEL war so enorm, dass im Unternehmen
beschlossen wurde, weitere durchzuführen.
Gesagt, getan: Das nächste Treffen findet am 1. März
2001 in Berlin statt, zu dem die dortige Vertriebsbeauftrage
des Unternehmens, Harriet Diedering,
Anwender aus der unmittelbaren Umgebung einlädt.
Bei Redaktionsschluss dieser Ausgabe lagen
120 Anmeldungen vor – so viele, dass bereits eine
Warteliste angelegt werden musste. Mehr über das
Seminar GERSTEL-Solutions Berlin 2001 berichten wir
in der nächsten Ausgabe von GERSTEL Aktuell.
Helmut
Boljahn,
Außendienstmitarbeiter
von GERSTEL
(links) in München,
demonstriert
einem
interessierten
Analytiker
das TDS.
Coupon für die Anforderung von Informationen
März 2001
Twister
ThermoDesorptionSystem TDS
Bitte rufen Sie mich an. Ich benötige Beratung
zu folgendem Thema:
KaltAufgabeSystem KAS
LargeVolumeSampler LVS
MultiPurposeSampler MPS 2
Zubehörkatalog »Analytical Supplies«
GERSTEL-Schulungen
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GERSTEL Aktuell 26 / März 2001

GERSTEL, GRAPHPACK und TWISTER sind eingetragene Warenzeichen
der GERSTEL GmbH & Co.KG
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G L O B A L
A N A L Y T I C A L
S O L U T I O N S
Unser Team braucht Verstärkung
Servicetechniker (m/w)
Für unser Technisches Büro in
Karlsruhe sowie für unser neues »Technisches
Büro Schweiz« suchen wir zum
frühestmöglichen Eintrittstermin jeweils
einen Servicetechniker (m/w).
Nach intensiver Einführung in die
Technik und Ausbildung an unseren
Systemen am Sitz der Gesellschaft
in Mülheim an der Ruhr gehört zu Ihren Aufgaben die
Installation, Wartung und Reparatur unserer Systeme bei
Kunden in Süddeutschland beziehungsweise in der
Schweiz. Wir setzen eine geeignete, anerkannte Ausbildung
voraus, und Sie sollten bereits Erfahrungen im
Umgang mit gaschromatographischen Systemen haben.
Ihre aussagekräftige Bewerbung mit Angabe des
nächstmöglichen Eintrittstermins sowie Ihrer Gehaltsvorstellung
richten Sie bitte an die
GERSTEL GmbH & Co.KG
Technisches Büro Karlsruhe
Herrn Dipl.-Ing. Klaus Klöckner
Greschbachstrasse 6a, D-76229 Karlsruhe
E-Mail: klaus_kloeckner@gerstel.de
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