14.3 Bestimmung von Schwermetallen in Leberproben von Brassen aus der Elbe Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst das rechnergestützte Steuerungs- und Meßwerterfassungsprogramm DART entwickelt. Dieses Programm ist methodenübergreifend in der Lage, eine vollständige Automation von frei kombinierbaren Meßapparaturen mit ihrem vollen Funktionsumfang zu gewährleisten.
Mit dem analogen System konnte im Rahmen dieser Arbeit zunächst die Automation der Inversvoltammetrie realisiert werden. Es wurden bis zu drei vorhandene Polarographen gleichzeitig zur inversvoltammetrischen Bestimmung von Schwermetallen eingesetzt.
Obwohl mit fortschreitender Automation und Optimierung der Autosampleranbindung eine Präzisionszunahme der inversvoltammetrischen Messungen erreicht werden konnte, sind dem analogen Versuchsaufbau zur simultanen Schwermetallbestimmung in biologischen Proben enge Grenzen gesetzt. Zur Weiterentwicklung der vollautomatischen Voltammetrie wurden deshalb erstmals Apparaturen verschiedener Hersteller über ein Meßwerterfassungs-Programm verknüpft, die über bidirektionale digitale Schnittstellen verfügen.
Durch Übergabe individueller Steuerungsparameter (Verdünnungs- und Reinigungsschritte u.a.) der vordefinierten Meßreihen an den Autosampler und automatischer Empfindlichkeitswahl des Meßgerätes konnten Probenlösungen mit sehr unterschiedlichen Elementgehalten gemessen werden.
Die Optimierung des apparativen Systemaufbaus und der Meßmethoden sowie eine Verknüpfung der Auswertung mit statistischen Verfahren der internen Qualitätssicherung gewährleisten einen erfolgreichen Einsatz dieses voltammetrischen Systems bei großen Meßreihen. Dies konnte durch die erfolgreiche Bestimmung von Metallen im Ultraspurenbereich in Meerwasser- und Arktisproben bestätigt werden, die nicht durch die erreichbaren Nachweis- bzw. Bestimmungsgrenzen, sondern durch Blindwerte limitiert waren.
Für die Bestimmung von Zn, Cd, Pb und Cu in Lebensmitteln und biologischen Materialien mußte zunächst ein geeignetes Probenaufschlußverfahren an die voltammetrischen Anforderungen angepaßt werden. Daher wurde eine UV-Aufschlußapparatur konstruiert, in welcher die in Aufschlußlösungen nach Druckaufschluß verbliebenen organischen Verbindungen weitestgehend oxidiert werden konnten.
Die Überprüfung dieses kombinierten Aufschlußverfahrens durch die voltammetrische Analyse verschiedener biologischer Standardreferenzmaterialien mittels Standardaddition ergab allgemein eine gute Wiederfindung mit hoher Präzision.
Die Güte des Aufschlußverfahrens erlaubte jedoch nicht die Cadmium-bestimmung von biologischen Materialien mit einem Gehalt unter 0,03 µg/g und die Kupferbestimmung wurde durch organische Restbestandteile teilweise erschwert. Zudem machten sich Zink- und Bleikontaminationen bemerkbar, weshalb eine Reihe weiterer Maßnahmen ergriffen wurden, um Kontaminationsrisiken zu vermindern. Die zur Probenvorbereitung benötigten Materialien und Arbeitsschritte wurden unter Reinraumbedingungen der Analysenstrategie und der apparativen Nachweisgrenze angepaßt.
Durch Einsatz und Optimierung eines kombinierten Mikrowellendruck-aufschluß- und Eindampfverfahrens konnte zudem die Aufschlußqualität und der Probendurchsatz erheblich gesteigert werden. Die Bestimmung von Ni und Co in Lebensmitteln war erst durch den Einsatz dieses Aufschlußverfahrens erfolgreich durchführbar. Eine Richtwertüberschreitung von Cd und Pb um das Doppelte kann mit diesem Verfahren in den verwendeten tierischen und pflanzlichen Lebensmitteln sicher erkannt und von dem Richtwert unterschieden werden.
Die Schwermetallbestimmung in Leberproben von Brassen aus der Elbe führte mit voltammetrischen und unterschiedlichen atomspektrometrischen Methoden zu vergleichbaren Ergebnissen hinsichtlich der Elementgehalte an Cadmium, Kupfer und Zink; bei den voltammetrischen Blei-Bestimmungen ergaben sich wegen geringer Restorganik-Gehalte deutliche Minderbefunde.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß die Voltammetrie im vollautomatischen Betrieb mit hoher Nachweisempfindlichkeit im Ultraspuren-bereich eingesetzt werden kann. Für Lebensmittel und biologische Proben-materialien kann das hier weiterentwickelte mikrowelleninduzierte Aufschluß- und Eindampfverfahren (MWE) angewendet werden, wodurch die Proben innerhalb eines Tages für die voltammetrische Analyse bereitgestellt und bei großen Meßreihen über Nacht gemessen werden können. Für die untersuchten Schwermetalle ist der Zeitaufwand mit dem atomspektrometrischer Methoden vergleichbar. Die hohe Nachweisempfindlichkeit und die geringen Betriebs-kosten stellen sich für die Voltammetrie als äußerst günstig dar.
Das entwickelte Meßwerterfassungs- und Steuerungssystem DART wurde auch für die Analytik von Polychlorierten Biphenylen mittels Kapillar-Gaschromatographie in biologischen Proben (AK Steinhart, Univ. Hamburg) und zur vollautomatischen Steuerung und Meßwerterfassung von mehreren Ionenchromatographen zur Bestimmung von Anionen im Routinebetrieb eingesetzt (AK Dannecker, Univ. Hamburg).
Das System wurde zudem für einige Projekte weiterentwickelt und z.B. als Stand-Alone-System in einem Regensammler (ATMOMAR-Projekt, AK Dannecker) oder zur psychophysiologischen Untersuchung der Wirkung skelettmuskulärer Aktivität auf den Atemwiderstand (Psychologisches Inst. III, Univ. Hamburg) verwendet.
Das beschriebene vollautomatische Voltammetriesystem wurde von AGFA-Gevaert (Bayer AG, Werk Leverkusen) übernommen und in der Routineanalytik eingesetzt.