Weder
mit illegaler Müllentsorgung noch mit Übermut hat
es zu tun, wenn Heinz-Detlef Kronfeldt und sein Team vor der
bretonischen Atlantikküste Hightech über Bord werfen.
Im Gegenteil. Die Forscher vom Optischen Institut der TU Berlin
werfen sehr gezielt Gerät ab, um der chemischen Verschmutzung
der Meere auf die Spur zu kommen. In Zusammenarbeit mit Forschern
aus sieben europäischen Ländern entwickelten sie im
EU-Projekt MISPEC* einen in situ
Lasersensor, der mit Hilfe der sogenannten oberflächenverstärkten
Raman-Streuung (SERS) chemische Verunreinigungen des Meerwassers
direkt vor Ort nachweist - und zwar im Nanomol-Bereich.
Nach
dem MARPOL-Umweltübereinkommen ist die Verklappung von
Schadstoffen auf See seit 1973 international verboten. Doch
die Einhaltung des Abkommens ist schwer zu kontrollieren.
Denn die übliche Analyse von Wasserproben an Land dauert
meist zu lange, um den Verursacher dingfest zu machen. Ein
Nachweis in Echtzeit und gleich am Ort des Geschehens - in
situ - ist deshalb von großem Nutzen.
Besonders
wichtig ist der in situ Nachweis von organischen Schadstoffen
im Meer. Der von den TU-Forschern entwickelte Sensor wurde
speziell für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe
(PAHs) wie Naphtalin, Phenanthren, Fluoranthren und Pyren
ausgelegt, die die Europäische Union als besonders gesundheitsgefährdend
einstuft.
Kernstück
des Sensors ist ein nur Stecknadelkopf großer Diodenlaser
(Leistung 150 Milliwatt), der rotes Licht von 785 Nanometer
Wellenlänge aussendet und vom Ferdinand-Braun Institut
für Höchstfrequenztechnik entwickelt wurde. Der
Detektor besteht aus einen Quarzsubstrat mit einer Sol-Gel-Schicht,
in der sich Silberkolloide befinden. An seiner rauen
Oberfläche werden im Meerwasser verteilte Chemikalien
adsorbiert, die das Laserlicht streuen können. Über
ein System aus Filtern, Spiegeln und Linsen wird das Licht
innerhalb der Optode, der optischen Einheit, weitergeleitet
und via Glasfaserkabel zum analysierenden Spektrometer (Core
unit) übertragen. Das Streulicht ist wie der Fingerabdruck
einer Substanz - ein einmaliges Peak-Muster, das sie verrät.
Weitere
Feldtests im Danziger Becken und dem stark verschmutzten Bosporus
haben die Seetauglichkeit des Sensors eindrucksvoll bestätigt.
Seine Aufgabe soll einmal die Überwachung von Küstenregionen,
Flussmündungen,
Wasserstraßen oder des Grundwassers sein. Neben stationären
Messungen, etwa in Messbojen, sind auch Zugmessungen (im Schlepptau
eines Schiffes), Tiefenprofile oder Tests direkt auf dem Meeresboden
möglich. Denn,
eingesetzt in einen stabilen Rahmen, kann der Sensor samt
Spektrometer bis 300 Meter Tiefe abgesenkt werden.
Zusätzliche Sensoren messen Druck, Temperatur, Salzgehalt
und pH-Wert, so dass ein vollständiges Bild der
chemischen und thermodynamischen Umgebung jedes Messpunktes
entsteht.
Doch da sich das System grundsätzlich für Flüssigkeiten
jeglicher Art (mit Raman-aktiven Stoffen) eignet, kann sich
der Sensor auch bei der Prozess-Kontrolle in der Industrie
nützlich machen - von Getränken bis hin zur Arzneimittel-Herstellung.
*
MISPEC steht für Multiparametric in-situ Spectroscopic
Measuring Platform
for Coastal Monitoring. Die internationale Projektleitung
hat das
Laserspektroskopie Team von Kronfeldt am Optischen Institut
der TU Berlin.
Weitere Informationen erteilt Ihnen gern: Priv.-Doz. Dr.-Ing.
Heinz-Detlef
Kronfeldt, Leiter des Fachgebietes Laserspektroskopie am Optischen
Institut
der Technischen Universität Berlin, Tel: 030/314-24807/
08, Hardenbergstraße 36, 10623 Berlin
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