GERSTEL Aktuell Nr. 41 (pdf; 3,75 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 

www.gerstel.de 

Kundenzeitschrift der GERSTEL GmbH & Co. KG · Eberhard-Gerstel-Platz 1 · 45473 Mülheim an der Ruhr · Telefon + 49 2 08 - 7 65 03-0 · gerstel@gerstel.de 

ISSN 1618 - 5900 

Nr. 41 Januar 2010 

Umwelt 

Pestizide und PFTs 

effizient, sicher und 

sensitiv nachweisen 

Drogen 

Rückstände im Nu aus Blut 

und Urin extrahieren 

Luftverunreinigungen 

ei 

ni 

ng 

en 

Dicke Luft – Feuerwerk 

und seine Risiken 

Urkundenfälschung 

ung 

Wenn der Schein trügt

mated DPX 

ymer analysis 

chaeology meets chemistry 

ISSN 1619-0076 

Produktionskontrolle 

Polymeranalyse 

Aroma-Profiling 

Water Analysis 

Food Safety 

Drug Monitoring 

2 

PECIAL 

65 03 3 

Edition 

Fehlgeschmack I: Korker 

Effiziente und sensitive 

Analyse von TCA & Co. 

Fehlgeschmack II: Böckser 

Bedeutung und Nachweis 

flüchtiger Schwefelverbindungen 

Archäologie trifft Chemie 

Pharaonen 

ins Weinglas geschaut 

ZIAL 

Tabakadditive 

FORENSIK SPEZIAL 

News from GERSTEL GmbH & Co. KG · Eberhard-Gerstel-Platz 1 · D-45473 Mülheim an der Ruhr · Germany · Phone + 49 2 08 - 7 65 03-0 · Fax + 49 2 08 - 7 65 03 33 

Drugs of abuse 

Blood alcohol analysis 

Forgery 

Drogen 


unreinigu 

ungenn 


ung 

In dieser Ausgabe 

Forensik 

Drogenrückstände im Nu aus 

Körperflüssigkeiten extrahieren Seite 4 

Lebensmittel 

Effiziente Komplettlösung für 

die Fettanalytik Seite 8 

Umwelt I 

Feuerwerk und seine Risiken Seite 9 

Umwelt II 

PFTs schnell, sicher und sensitiv 

nachweisen Seite 12 

Umwelt III 

Wasser effizient auf Pestizide 

und SHKW untersuchen Seite 16 

Labor im Porträt 

Wenn der Schein trügt: „GERSTEL 

Aktuell“ im Urkundenlabor des 

Bayerischen Landeskriminalamts Seite 20 

News Seite 3 

Vorschau Seite 24 

Impressum Seite 2 

Liebe Leserinnen 

und Leser, 

es ist nun schon einige Monate her, dass 

wir uns an dieser Stelle auf ein Wort begegnet 

sind. Wir, das heißt die Redaktion, die 

Autoren, der wissenschaftliche Beirat und 

all jene, die an der Herstellung der „GERS- 

TEL Aktuell“ (GA) beziehungsweise der 

„GERSTEL Solutions worldwide“ (GSW), 

dem englischsprachigen Pendant, beteiligt 

sind, haben die Zeit nicht untätig verstreichen 

lassen. Rückblickend betrachtet waren 

wir im vergangenen Jahr überaus produktiv 

und, gemessen am Feedback der Leser, 

sehr erfolgreich. 

Sie erinnern sich vielleicht: Anfang 2007 

hatten wir außer der Reihe eine Sonderausgabe 

der „GERSTEL Aktuell“ zur „Effizien- 

Guido Deußing, 

Redaktion »GERSTEL 

Aktuell« 

WEIN SPEZIAL 

SPECIAL 


L A N A L Y T I C A L S O L U T I O N S 

Co. KG · Eberhard-Gerstel-Platz 1 · D-45473 Mülheim an der Ruhr · Germany · Phone +49 (0) 2 08 - 76503-0 · gerstel@gerstel.com 

March 2009 

gs of Abuse: 

raction in seconds 

cient 

tomated Pyrolysis GC 

Fats, FAMEs, Fatty Acid Profiles, Rancidity . 

Focus on 

Food Analysis 

Qualitätssicherung 

Fette und Öle effi zient 

und sicher analysieren 

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Intelligent Automated Sample Preparation 

Efficient LC/MS 

trace analysis 

SPECIAL 

nd Revised and Expanded Edition 

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Intelligent Automation for GC/MS and LC/MS 

Pesticide Analysis EZ 

Fruit and Vegetables 

SPECIAL 

Moderne 

Weinanalytik 

Spurensuche in edlen Tropfen 

Brandbeschleuniger 

Mittels Pyrolyse- 

Forensische Toxikologie 

Im Dienst von 

Wissenschaft 

und Justiz 

Extraction in 

seconds 

Automated Static 

Headspace as the 

method of choice 

Hot in pursuit 

of forgers 

Forensic toxicology 

In the Service 

of Science 

and Justice 




Umwelt 








ISSN 1618 - 5900 

eking into 

araoh’s wine glass 

Schadstoffbelastungen von 

Getränkedosen überprüfen 

PFCs in Water & 

Waste Water 

GC Feuerteufeln das 

Handwerk legen 


Heiße Zeiten 

für Betrüger 

Wenn der Schein trügt 

Einfache Pyrolyse-GC mittels 

GERSTEL-KaltAufgabeSystem (KAS) 

Die Nase vorn 

hat die HSSE 

Pesticides, Aflatoxins, 

Antibiotics & Fungicides 

Drugs of abuse 

in Blood and Urine 

Klare Sicht im 

blauen Dunst 

Impressum 

Herausgeber 

GERSTEL GmbH & Co. KG 

Eberhard-Gerstel-Platz 1 

45473 Mülheim an der Ruhr 

Redaktion 

Guido Deußing 

ScienceCommunication 

Redaktionsbüro 

Uhlandstraße 16 

D-41464 Neuss 

Tel.: 02131 741606 

Fax: 02131 741605 

guido.deussing@t-online.de 

Wissenschaftlicher Beirat 

Dr. Eike Kleine-Benne 

eike_kleine-benne@gerstel.de 

Dr. Oliver Lerch 

oliver_lerch@gerstel.de 

Dr. Malte Reimold 

malte_reimold@gerstel.de 

Leserservice 

Andrea Hamm 

andrea_hamm@gerstel.de 

Gestaltung 

Paura Design, Hagen 

www.paura.de 

ISSN 1618-5900 

ten Spurenanalytik in der LC (LC/MS)“ aufgelegt. 

Die Nachfrage nach diesem Magazin 

war derart enorm, dass wir unsere Idee, 

weitere Themenhefte zu entwickeln, im vergangenen 

Jahr in die Tat umgesetzt haben. 

Den Auftakt machte im Frühjahr 2009 

die GSW „Pestizide Analysis EZ“, die einen 

Fokus auf die Rückstandanalytik in Obst 

und Gemüse legt. Zeitgleich wurde die LC 

(LC/MS)-Spezialausgabe der GSW „Efficient 

LC/MS trace analysis“ überarbeitet und 

um neue Beiträge erweitert. Den Sommer 

haben wir genutzt, um einen seit Langem 

gehegten Wunsch nach einem Magazin zu 

realisieren, das sich durchgängig mit dem 

Schwerpunktthema „Wein“ beschäftigt. 

Diese GA wurde im September 2009 unter 

dem Titel „Moderne Weinanalytik – Spurensuche 

in edlen Tropfen“ in einer Auflage von 

rund 28.000 gedruckt und unter anderem 

als Sonderbeilage der Fachzeitschrift „Labor- 

Praxis“ im deutschsprachigen Raum verteilt. 

Und, da wir einmal im Fluss waren, folgte in 

kurzem Abstand unter dem Titel „Im Dienst 

von Wissenschaft und Justiz“ eine „GERS- 

TEL Aktuell Spezial“, die sich mit der forensischen 

Toxikologie beschäftigte. 

Allen Magazinen, die Sie im Übrigen 

über unseren Leserservice (aktuell@gerstel.de) 

anfordern und unter www.gerstel.de 

herunterladen können, ist ihre applikative 

Ausrichtung gemein. Jede Ausgabe wirft 

ein Schlaglicht auf den Einsatz der GERS- 

TEL-Geräte und -Systeme in der Laborpraxis, 

auch die Ihnen vorliegende nunmehr 

41. „GERSTEL Aktuell“. Diese Ausgabe 

beschäftigt sich insbesondere mit der Analyse 

umweltbelastender Stoffe wie perfluorierten 

Tensiden und Pestiziden in Wasser 

oder den Auswirkungen von Feuerwerkskörpern 

auf die Luftqualität. 

Viel Vergnügen bei der Lektüre wünscht 

Ihnen 

Ihr 

Guido Deußing 

P.S. Von ganzem Herzen wünschen wir Ihnen 

einen gelungen Start in ein glückliches und 

erfolgreiches neues Jahr 2010. Auf dass alle 

Ihre Wünsche in Erfüllung gehen! 

2 GERSTEL Aktuell – Januar 2010

GERSTEL-MAESTRO-Steuersoftware 

Größtmögliche Funktionalität, maximale Produktivität, spielerisch 

einfach in der Bedienung 

Nicht jede Steuersoftware hält, was sie verspricht. Die Praxis zeigt: Es lohnt 

sich, genauer hinzuschauen und dem Blick auf die Details einen zweiten, 

vielleicht sogar dritten Blick folgen zu lassen. GERSTEL offeriert allen GC (GC/ 

MS)- und LC (LC/MS)-Anwendern die Möglichkeit, die GERSTEL-MAESTRO- 

Steuersoftware auf den Prüfstand zu stellen und genauestens unter die Lupe 

zu nehmen. 

Neben der Vielzahl von unterstützten 

Probenvorbereitungs- und Probenaufgabetechnologien, 

etwa der automatisierten 

Festphasenextraktion (SPE), der 

dynamischen Headspace (DHS) oder der 

Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE)mit 

dem patentierten GERSTEL-Twister, 

steht bei der MAESTRO-Steuersoftware 

die Bedienerfreundlichkeit im Vordergrund: 

Um eine Probensequenz bzw. eine 

Methode zu erstellen, bedarf es keiner 

Programmierung. Alle erforderlichen 

Bausteine (deutlich zu erkennen 

an unverwechselbaren Icons) lassen 

sich aus einem übersichtlichen Menü 

per Mausklick (!) zusammenstellen. Der 

Übersichtlichkeit halber werden nur die 

Objekte angezeigt, die der Anwender mit 

der aktuellen Konfiguration verwenden 

kann. Das geschieht auch bei der Einbindung 

der MAESTRO-Steuersoftware in 

die ChemStation von Agilent Technologies 

– damit läuft alles sehr viel sicherer. 

Dem Anwender steht eine integrierte 

Online-Hilfe zur Verfügung, die auch 

Dynamic Load and Wash für die LC/MS 

Schnell und zuverlässig niedrigste Nachweisgrenzen erreichen 

Wenn Substanzen von einer 

Analyse zur nächsten verschleppt 

werden, kann von Verlässlichkeit, 

Reproduzierbarkeit oder niedrigen 

Nachweisgrenzen keine 

Rede sein. Dieses Ärgernis gehört 

endgültig der Vergangenheit an. 

GERSTEL bietet seinen LC/MS- 

Kunden mit dem DLW (Dynamic 

Load and Wash) eine neue Option für den 

MultiPurposeSampler (MPS), mit dem sich 

das so genannte carry-over auf ein absolutes 

Minimum von

Forensische Toxikologie 

Drogenrückstände im Nu extrahieren 

Die forensisch-toxikologische Untersuchung von Körperflüssigkeiten setzt in der Regel 

eine aufwändige Probenvorbereitung voraus. GERSTEL präsentiert mit der Automatisierung 

der Disposable Pipette Extraction (DPX) eine neuartige Extraktionstechnik, die 

auf dem Einsatz mit losem Sorbensmaterial gefüllter Einwegpipettenspitzen basiert und 

den Arbeitsablauf effizienter gestaltet, vereinfacht und verkürzt. 

Körperflüssigkeiten stellen eine überaus 

komplexe Matrix dar. Um Drogen- 

und Medikamentenrückstände 

in Blut und Urin sicher und quantitativ 

zu bestimmen, bedarf es eines geeigneten 

chromatographischen Verfahrens 

sowie einer adäquaten Probenvorbereitung. 

Mitunter sind mehrere Extraktionstechniken 

vonnöten, soll die Analyse 

erfolgreich durchgeführt werden. Zu 

den gängigsten Extraktionstechniken in 

forensisch-toxikologischen Laboratorien 

gehört die Festphasenextraktion (SPE). 

Die traditionelle Vorgehensweise der 

SPE sieht den Einsatz größerer Mengen 

teils toxischer Lösemittel vor, die 

verdampft werden müssen, nicht selten 

nach mehreren zeitaufwändigen manuellen 

Arbeitsschritten, um die Analyten 

anzureichern und die geforderten Detektionsgrenzen 

zu erreichen. Schließt die 

chemische Natur der Analyten ihre Trennung 

mittels der Gaschromatographie 

aus, bleibt als Hintertür nur die Derivatisierung. 

Das Klagen der Anwender 

lässt sich nachempfinden, weil die arbeitsund 

zeitintensive Probenvorbereitung als 

„Flaschenhals“ der Analyse den Probendurchsatz 

und auch den Bewegungsspielraum 

des Laborpersonals limitiert. 

Dass es effizienter und schneller geht, 

also ohne aufwändige manuelle Arbeitsschritte, 

gleichzeitig sicher und zuverlässig, 

mit nur einem Bruchteil der bisher 

üblichen Lösemittel- und Probenmenge, 

zeigt die neuartige Disposable Pipette 

Extraction (DPX) von DPX Labs. Inhaber 

der Firma und Erfinder der DPX- 

Technik ist Professor William E. Brewer 

von der University of South Carolina. 

Automatisiert wurde die DPX von 

GERSTEL. Das Unternehmen aus Mülheim 

an der Ruhr zählt zu den weltweit 

führenden Experten in der Automatisierung 

der Probenvorbereitung und Probenaufgabe 

in der Gas- und Flüssigchromatographie. 

GERSTEL präsentierte 

die automatisierte DPX auf der PittCon 

2009 in Chicago, USA, erstmals einem 

größeren Fachpublikum. Erste Berührungspunkte 

mit Anwendern gab es 

allerdings schon im Oktober 2008 auf 

der Konferenz der Society of Forensic 

Toxicologists (SOFT) in Phoenix, Arizona 

(USA). „Die Reaktionen der Experten 

lassen den Schluss zu, dass wir mit der 

DPX eine viel versprechende Alternative 

Der DPX- 

Prozess 

 

 

 

 

 

 

1 

2 

3 

Sofern erforderlich, lässt sich 

das Sorbens in der Pipette 

mit einem Lösemittel vor der 

Extraktion konditionieren. 

Sämtliche Schritte der DPX 

verlaufen auf dem MPS- 

Autosampler automatisiert: 

Die Probe wird aus der Vorlage in die 

Pipettenspitze gezogen, ohne mit der 

Nadel der Mikroliterspritze in Berührung zu 

kommen. 

Durch Ansaugen von Luft werden Probe und 

Sorbens optimal gemischt, mit dem Resultat 

einer effizienten Extraktion mit hoher 

Ausbeute. 

Nach 30 bis 90 Sekunden ist die Extraktion 

erfolgreich beendet; die Probenflüssigkeit 

wird aus der Spitze entleert. 

Bei Bedarf lässt sich ein Waschschritt einfügen. 

DPX- 

Spitze 

Festphase 

4 

kond 

it io nie 

r en n* 

*optionale Schritte, 

methode 

nabhängig 

Pr ob be au ufz ie ehe n 

du 

r ch hmische 

n 

Probe 

Gas 

Anschließend werden die extrahierten Analyten 

mittels eines geeigneten Lösemittels eluiert und 

der Extrakt wird in ein vorbereitetes Vial pipettiert. 

Die Extraktion einer Probe dauert maximal sechs 

Minuten. Probenvorbereitung und Analyse verlaufen 

zeitlich verschachtelt. 

Pr ob be en ntf er nen n 

was 

sc 

hen 

n* 

elui 

eren 

Extrakt 


zu den bislang gängigen Extraktionstechniken 

in den US-amerikanischen Markt 

eingeführt haben“, resümiert Dr. Robert 

Collins, Direktor der GERSTEL Inc. in 

Baltimore, Maryland (USA). 

Mit dem Ziel, die Effizienz der GC/ 

MS-Analyse von Drogen und deren 

Metaboliten in Blut und Urin zu steigern, 

griffen die Applikationschemiker 

von GERSTEL auf die DPX-Technologie 

zurück. Die Applikation machte 

es erforderlich, jede einzelne Probe zeitnah 

zur Analyse zu präparieren: Die Probenaufgabe 

habe just in dem Moment zu 

erfolgen, wenn das GC/MS-System nach 

Abschluss eines GC-Laufs wieder bereit 

für die Aufgabe der Probe ist, beschreibt 

Dr. Collins. 

Probenvorbereitung und Probenaufgabe 

zeitlich derart zu verschachteln, sei 

immer dann sinnvoll, wenn es darum 

gehe, Zeit und Gerätelaufzeiten zu optimieren 

oder wenn es sich um labile Proben 

handle und die Gefahr von Substanzverlust 

durch Umwelteinflüsse oder 

Abbaureaktionen bestehe, „was insbesondere 

nach der Derivatisierung nicht 

per se auszuschließen ist“, betont der 

Geschäftsführer. Dank MAESTRO- 

Steuersoftware mit PrepAhead-Funktion 

ließ sich das Vorhaben der Verschachtelung 

von Probenvorbereitung und -aufgabe 

leicht in die Tat umsetzen. 

Von der Theorie zur Praxis 

Um ihr MPS-DPX-KAS-GC/MS-System 

in der Praxis zu testen, dotierten und 

analysierten die GERSTEL-Experten 

Blut- und Urinproben mit unterschiedlichen 

Drogenwirkstoffen und Medikamenten. 

Die Bandbreite der untersuchten 

Stoffe erstreckte sich von Amphetaminen 

und Benzodiazepinen über Kokain und 

Methadon bis Tetrahydrocannabinol und 

seine Metaboliten (Details siehe Abbildungen). 

Die Analyse erfolgte unter Einsatz 

deuterierter interner Standards: Für 

die Blutproben wurde d5-PCP (0,2 ppm) 

eingesetzt, für die Bestimmung von Benzodiazepinen 

kamen d5-Nordiazepam 

(0,2 ppm) und d5-OH-Alprazolam (0,2 

ppm) zum Einsatz und für die Opiate verwendete 

man die deuterierte analoge Verbindung 

(jeweils 0,1 ppm). 

Erforderliche manuelle 

Probenvorbereitungsschritte 

Aufbereitung der Blutproben: 0,25 mL 

einer Vollblutprobe wurden zum Ausfällen 

der Proteine mit 0,5 mL Acetonitril 

versetzt und gemixt. Die Probe wurde 

zentrifugiert und der Überstand in saubere 

und etikettierte Röhrchen überführt, 

von denen jedes 0,1 mL einer 0,1 M Salzsäure 

(HCl) enthielt. 

 

Die DPX-Technik 

im Detail 

Im Unterschied zur konventionellen SPE arbeitet 

die DPX nicht mit Adsorbentien in Kartuschenform, 

sondern mit einer Einwegpipettenspitze. 

In der DPX-Pipettenspitze befindet 

sich das Sorbensmaterial nicht gepackt, 

sondern lose eingelegt und frei beweglich, 

weshalb die DPX auch zu den SPE-Techniken 

zählt. 

Ein Gitternetz am unteren Ende sowie 

ein Stopfen aus Kunststoff am oberen Ende 

der Spitze dienen als Barriere und sorgen 

dafür, dass das Sorbensmaterial nicht verloren 

geht. Die obere Barriere ist durchlässig für 

die Nadel der Flüssiginjektionsspritze und erfüllt 

zudem den Zweck eines Transportadapters, der es dem 

MultiPurposeSampler MPS, auf dem die DPX voll automatisiert abläuft, ermöglicht, 

die Spitze in alle drei Raumrichtungen zu bewegen. „Eine einzigartige und patentierte 

Extraktionstechnik, die dem Anwender wegen ihres hohen 

Automatisierungsgrades einen bislang ungekannten Komfort 

bietet“, freut sich Ralf Bremer, der bei GERSTEL als Geschäftsführer 

für die technischen Belange verantwortlich zeichnet. 

GERSTEL besitzt weltweit die exklusiven Rechte für den Vertrieb 

der automatisierten DPX-Technik. 

Die Handhabung der DPX ist so simpel wie genial: Der 

MPS entnimmt automatisch eine DPX-Spitze aus dem DPX- 

Tray. Die Zugabe von Lösemitteln erfolgt über eine Flüssigmikroliterspritze. 

Abhängig von der jeweiligen Anwendung 

Ralf Bremer zeichnet 

bei GERSTEL 

als Geschäftsführer 

für die techoniert 

werden: durch Aufziehen aus einer Vorlage (Vial) oder 

kann das Sorbens mit einem geeigneten Lösemittel konditinischen 

Belange durch Einspritzen. Die Probe wird in definierter Menge aufgezogen, 

wobei sie folgerichtig mit der Pipettenspitze in Berüh- 

verantwortlich. 

rung kommt, nicht aber mit der Nadel der Mikroliterspritze. „Es 

gibt keine Cross-Kontaminationen und Verschleppungen“, sagt 

Ralf Bremer und merkt an, dass Strömungsführung und Durchflussrate bei dispersiven 

SPE-Techniken, zu der die DPX nun einmal gehöre, keinen Einfluss auf 

deren Extraktionsleistung hätten. 

Aus dem Probenvial entfernt, zieht die Spritze Luft durch die aufgenommene 

Probe: „Die Aliquote werden sprudelnd durchmischt, was die Anreicherung der 

Analyten auf dem Sorbensmaterial beschleunigt“, sagt Ralf Bremer. Die Extraktion 

verlaufe unter optimalen Bedingungen und mit sehr viel weniger Sorbensmaterial, 

als andere SPE-Techniken benötigten. Die Probenflüssigkeit wird aus 

der Pipettenspitze in einen Abfallbehälter geleert, dann folgen der Waschschritt 

optional sowie die Elution der Analyten mit einem geeigneten Lösemittel in ein 

vorbereitetes Vial. Die Pipettenspitze wird verworfen, und der MPS ist bereit für 

die nächste Probe. 

Im Falle einer manuellen Vorgehensweise wäre der resultierende Extrakt in der 

Regel nun unter Schutzgas einzudampfen und der Rückstand mit einem tauglichen 

Lösemittel aufzunehmen. Auf diesen zeitraubenden Schritt kann der Anwender 

verzichten, wenn er die voll automatisierte DPX nutzt: „Die Probe wird einfach als 

LargeVolume-Injektion (LVI) in das GC/MS aufgegeben, das Lösemittel verdampft 

und die Analyten werden unmittelbar im GC-Liner angereichert, was allerdings 

den Einsatz eines geeigneten temperaturprogrammierbaren Injektors voraussetzt, 

etwa den des GERSTEL-KaltAufgabe Systems (KAS)“, merkt Ralf Bremer an. 

GERSTEL Aktuell – Januar 2010 5

EIC 

Drogen 

Totalionen-Chromatogramm (TIC) 

und die Ionenspuren (EIC) eines 

DPX-Extrakts von 250 μL Vollblut, 

versetzt mit 0,5 ppm einer 

Mischung gängiger Drogenwirkstoffe: 

1) Meperidin, 2) Interner 

Standard d5-PCP (Ion 205), 

3) PCP, 4) Methadon, 5) Methaqualon, 

6) Amitriptylin, 7) Kokain, 

8) cis-Doxepin 9) Imipramin, 

10) trans-Doxepin, 11) Desipramin, 

12) Pentazocin, 13) Codein. 

TIC 

Drogenwirkstoff 

RSD % 

Amphetamin 13.9 

Methamphetamin 14.4 

Meperidin 5.8 

PCP 2.2 

Methadon 3.3 

Methaqualon 3.6 

Amitriptylin 3.1 

Kokain 3.8 

cis-Doxepin 2.8 

Imipramin 3.3 

trans-Doxepin 3.2 

Pentazocin 5.3 

Codein 4.2 

Desipramin 6.4 

Aufbereitung der Urinproben für die 

Bestimmung von Benzodiazepinen: Um 

Drogen- und Medikamentenrückstände 

in Urin nachweisen zu können, bedarf 

es teils einer Hydrolyse der jeweiligen 

Konjugate. „Dieser Schritt ist nicht für 

alle Zielsubstanzen zwingend gewesen“, 

sagt Dr. Oliver Lerch, Applikationsexperte 

bei GERSTEL. Eingeleitet wurde 

die Hydrolyse-Reaktion durch Zugabe 

von 10 μL der wässrigen Lösung des 

Enzyms β-Glucuronidase und 50 μL 

0,1 M Natriumphosphatpuffer pH 4 in 

je 0,2 mL Urinproben. Sie wurden dann 

für die Dauer von zwei Stunden auf 

55 °C gehalten, auf Raumtemperatur 

abgekühlt und zur Ausfällung des 

Enzyms mit 0,25 mL Acetonitril versetzt. 

Die Lösung wurde zentrifugiert 

und der Überstand in saubere und etikettierte 

Probenröhrchen überführt. Nachdem 

jede Probe mit 200 μL einer 0,1 M 

Salzsäure versetzt worden war, wurden 

die Vials in das Probentray des MPS 2 

gestellt. 

Automatisierte Disposable- 

PipetteExtraction (DPX) 

Die DPX, automatisiert auf dem Multi- 

PurposeSampler (MPS), schloss sich an. 

Verwendet wurden so genannte 1-mL- 

DPX-CX-Spitzen von DPX Labs. Die 

Terminologie erlaubt Rückschlüsse auf 

das vorliegende Sorbensmaterial bzw. 

dessen Eigenschaften: DPX-CX-Spitzen 

enthalten als Sorbens einen Kationenaustauscher, 

der obendrein gewisse 

unpolare Eigenschaften besitzt. 

Das Prozedere verlief vollständig automatisiert: 

250 μL einer 30%igen Acetonitril-Wasser-Lösung 

wurden auf 

das DPX-Sorbens gegeben. Die DPX- 

Spitze tauchte in die Probenlösung, 

eine definierte Menge Probeflüssigkeit 

wurde aufgezogen. Mittels eingezogener 

Luft wurde die Probe mit dem Sorbens 

gut durchmischt. Nach einer Wartezeit 

von 30 Sekunden, in der sich die 

Analyten auf dem Sorbens angereichert 

und ein stabiles Gleichgewicht erreicht 

Analysenbedingungen 

KAS: 1 min Lösemittelausblendung 

(150 mL/min); splitlos, 

Temperaturprogramm: 

80 °C (1 min) – 12 °C/min – 

300 °C (3 min) 

Säule: 30 m HP5 (Agilent Technologies); 

di = 0,25 mm; df = 0,25 μm 

Pneumatik: He, konstanter Fluss, 1,5 mL/min 

GC-Ofen: 100 °C (0,5 min) – 20 °C/min – 

300 °C (12,5 min) 

MSD: Full-Scan- oder SIM-Modus 

PrepBuilder-Funktion der MAESTRO-Steuersoftware zur Einstellung der DPX. 


Benzodiazepine 

TIC von 0,2 ppm Benzodiazepinen 

in 0,2 mL Urin nach enzymatischer 

Hydrolyse, DPX und Derivatisierung: 

1) Diazepam, 2) Nordiazepam-d5- 

TBDMS, 3) Nordiazepam-TBDMS, 

4) Flunitrazepam, 5) 7-aminoflunitrazepam 

6) Oxazepam-2 TBDMS, 

7) Temazepam-TBDMS, 8) Nitrazepam, 

9) Lorazepam-2 TBDMS, 10) 

Clonazepam-TBDMS, 11) Alprazolam, 

12) α-OH-Alprazolam-d5-TBDMS, 

13) α-OH-Alprazolam-TBDMS 

Cannabis 

TIC von 10 ng/mL THC und 

seiner Metaboliten, extrahiert 

aus dem Überstand von 

0,5 mL Vollblut nach Fällung 

der enthaltenen Proteine und 

Zentrifugieren: 1) THC-TMS, 

2) OH-THC-TMS, 3) COOH-THC- 

2TMS. 

hatten, wurde die Probenlösung entfernt 

und das Sorbens erst mit 0,5 mL 

der 30%igen Acetonitril-Wasser-Lösung, 

dann mit 0,5 mL reinem Acetonitril 

gewaschen. Beide Waschlösungen wurden 

jeweils in den Abfallbehälter entleert. 

Die Elution der Analyten erfolgte 

unter Einsatz von 0,7 mL einer Lösung 

aus 2 % NH 4 OH, 78 % CH 2 Cl 2 und 

20 % Isopropanol direkt in vorher gekennzeichnete 

GC-Vials. „Die Gesamtzeit 

für Extraktion und Flüssigkeitshandling 

betrug je Probe nur sechs Minuten“, 

berichtet Dr. Lerch. 

Instrumentierung 

Die Analysen erfolgten auf einem GC/ 

MS-System 6890N/5975 (inert XL) von 

Agilent Technologies. Der GC war mit 

einem KAS ausgestattet. Zur automatisierten 

Probenvorbereitung und Probenaufgabe 

kam eine MPS-PrepStation mit 

DPX-Option und MAESTRO-Softwaresteuerung 

zum Einsatz. Steuern 

ließ sich das Komplettsystem komfortabel 

mittels einer integrierten Methode 

und einer integrierten Sequenztabelle aus 

der ChemStation von Agilent Technologies. 

Die MAESTRO-Steuersoftware 

von GERSTEL war darin eingebunden. 

Derivatisierung 

Manche Analyten erfordern eine Derivatisierung 

vor der GC-Analyse. „Das Kalt- 

AufgabeSystem (KAS) bietet eine inerte 

und temperierbare Umgebung“, schildert 

Prof. Brewer, „die sich eignet, überschüssiges 

Lösemittel zu verdampfen und 

gleichfalls die Derivatisierung der Analyten 

vorzunehmen.“ Zur Derivatisierung 

der Benzodiazepine wurden 20 μL 50 % 

N-(t-butyldimethylsilyl)-N-methyltrifluoracetamid 

(MTBSTFA) in Acetonitril 

in die Injektionsspritze gesaugt, 

gefolgt von 20 μL Luft und von 50 μL 

des Eluats aus der automatisierten DPX- 

Probenvorbereitung. „Die resultierende 

Sandwich-Injektion erfolgte zeitverzögert 

in einem programmierten Stopflow-Verfahren, 

um sicherzustellen, dass 

das Lösemittel vor der Injektion des 

Derivatisierungsreagens sicher und vollständig 

durch den Splitausgang entfernt 

wurde“, erklärt der Applikationsexperte. 

Die Temperatur wurde rasch auf 300 °C 

hochgefahren, wobei die Analyten derivatisiert 

und im Splitless-Modus auf die 

GC-Säule überführt wurden. 

„Die automatisierte Derivatisierung 

im GC-Eingang erwies sich als praktisch 

und komfortabel“, berichtet Prof. Brewer. 

Sie war erfolgreich für verschiedene Benzodiazepine 

in Blut. Andere Analyten 

ließen sich mit dieser Methode jedoch 

nicht so einfach derivatisieren, sie wurden 

deshalb im Probenvial derivatisiert. Das 

Eluat aus der DPX-Extraktion wurde 

dazu in klassischer Weise unter Stickstoff 

bis zur Trockene eingedampft, mit 

50 μL MTBSTFA oder BSTFA sowie 50 

μL Ethylacetat versetzt und für die Dauer 

von 20 Minuten auf 70 °C gehalten. Nach 

der Abkühlung wurde jede Lösung mittels 

LVI direkt in das Inlet des GCs injiziert 

(50 μL). 

Das Fazit des Experten 

„Die Messung mit der automatisierten 

DPX lieferte wie erwartet überdurchschnittlich 

gute Ergebnisse“, fasst Robert 

Collins die Ergebnisse zusammen. Ob - 

gleich sämtliche Analysen mit einem 

Probenvolumen von 0,25 mL (Vollblut) 

beziehungsweise 0,2 mL (Urin) durchgeführt 

wurden, war die resultierende Peakintensität 

sehr zufriedenstellend – auch 

wenn die Detektion im Full-scan-Modus 

erfolgte. Alles in allem ließe sich nach der 

durchgeführten Untersuchung feststellen, 

dass die auf dem MultiPurpose Sampler 

(MPS) automatisierte DPX-Technik eine 

schnelle Probenvorbereitung ermögliche. 

Am Rande bemerkt, führe die automatisierte 

DPX einschließlich aller weiteren 

Probenvorbereitungsschritte beim 

Arbeiten mit der GERSTEL- DualRail- 

MPS-PrepStation zum größtmöglichen 

Probendurchsatz. Diese Gerätekombination 

habe sich insbesondere bei der 

Bestimmung von zahlreichen basischen 

Drogen wie Kokain, Methadon, PCP, 

TCAs und Meperidin bewährt. Die 

meisten Benzodiazepine ließen sich gut 

bestimmen, wenn die Derivatisierung mit 

MTBSTFA im GC-Eingang erfolgte. 

Unter Beobachtung standen: Diazepam, 

Nordiazepam, Oxazepam, Temazepam, 

Alprazolam und α-OH-Alprazolam. 

„In Kombination mit der GC/MS 

brachte die DPX hervorragende Ergebnisse 

für die Bestimmung von elf Benzodiazepinen 

in Urin“, betont Robert 

Collins. Hohe Wiederfindung und auch 

hohe Empfindlichkeit zeigten sich bei der 

Bestimmung von Opiaten; für die meisten 

davon lagen die Nachweisgrenzen 

unter 1 ng/mL in Vollblut. 


Lebensmittelanalytik 

Effiziente Komplettlösung 

für die Fettanalytik 

Der effiziente „FatAnalyzer“ für die 

patentierte Caviezel-Methode liefert 

erstklassige qualitative und quantitative 

Aussagen über den Gesamtfettgehalt 

und den Milchfettanteil von Lebens- oder 

Futtermitteln. Gleichzeitig ermöglicht 

er die Untersuchung verschiedener 

Summenparameter sowie die Bestimmung 

eines Fettsäureprofils – in nur einem 

Bruchteil der bisher erforderlichen Zeit. 

Komplettsystem zur Fettbestimmung. 

Dank umfangreicher Automatisierung 

schrumpft sich die Dauer der Analyse 

einschließlich Probenvorbereitung auf 

rund 40 Minuten. 

Es gibt Auflagen, die einzuhalten und 

zu erfüllen absolut unstrittig ist. Etwa 

die Bestimmung des Fettgehalts eines 

Lebens- oder Futtermittels. Schließlich 

dient sie der Bestimmung der Qualität 

eines Lebens- beziehungsweise Futtermittels 

sowie der Angabe des Nährwertgehaltes, 

zu der der Lebensmittelhersteller 

per Gesetz verpflichtet ist. Um diese 

Aufgabe einwandfrei erledigen und entsprechende 

Angaben auch auf ihre Richtigkeit 

überprüfen zu können, bedarf es 

einer adäquaten Analysentechnik. 

Der Gesamtfettgehalt und Milchfettanteil 

eines Lebens- oder Futtermittels 

lässt sich auf unterschiedliche Art und 

Weise bestimmen. Ein gängiges und 

in der Lebensmittelanalytik etabliertes 

Verfahren ist die von BÜCHI entwickelte 

Caviezel-Methode. Sie ist von 

der AOAC international und der Deutschen 

Gesellschaft für Fettwissenschaft 

(DGF) bei der Auslegung von Normverfahren 

sowie zur Analyse des Gesamtund 

Milchfettanteils anerkannt. 

Nun haben BÜCHI und GERSTEL 

in enger Kooperation die bisherige technische 

Lösung auf den Prüfstand gestellt 

und mit dem GERSTEL-FatAnalyzer 

ein Komplettsystem entwickelt, mit dem 

sich die Fettbestimmung nach Caviezel 

noch schneller und effizienter durchführen 

lässt. 

Bei der Caviezel-Methode wird das 

Fett unter Zugabe eines internen Standards 

in einem Schritt aus der Probe extrahiert 

und alkalisch aufgeschlossen (verseift). 

Die resultierenden Kalisalze werden 

in die freien Fettsäuren überführt, die sich 

direkt gaschromatographisch (GC) trennen 

und mittels Flammenionisationsdetektor 

(FID) bestimmen lassen. Extraktion, 

Verseifung und Freisetzung der Fettsäuren 

erfolgen in der B-815-Extraktionseinheit 

von BÜCHI. So war es bisher, so 

ist es noch immer. 

Effizient dank hohem 

Automatisierungsgrad 

„Die Innovation liegt insbesondere in der 

sauberen Trennung der freien Fettsäuren 

über eine einzige Kapillarsäule“, wie Ralf 

Bremer, der technische Geschäftsführer 

von GERSTEL, hervorhebt: Die Probenaufgabe 

erfolgt voll automatisiert mit 

dem GERSTEL-MultiPurposeSampler 

(MPS) in ein leistungsstarkes GC/FID- 

System von Agilent Technologies. Die 

Überführung der Fettextrakte auf den 

MPS ist der einzig verbleibende manuelle 

Arbeitsschritt. 

Instrumentierung: Der FatAnalyzer 

besteht aus 1. der Probenvorbereitungseinheit 

B-815 von BÜCHI, die über vier Aufschlusspositionen 

mit integriertem optimiertem 

Heizungs- und Magnetrührprogramm 

verfügt, und 2. der Analyseneinheit, 

bestehend aus dem GERSTEL- 

MultiPurposeSampler (MPS) sowie dem 

GC 7890 von Agilent Technologie, konfiguriert 

mit einem FID. Ein in die GERS- 

TEL-MAESTRO-Software integriertes, 

für Fettanalysen maßgeschneidertes 

Reportsystem liefert detaillierte Probeninformationen. 

Probenvorbereitung: Die Probe 

wird homogenisiert, in ein Reaktionsgefäß 

eingewogen und mit zwei internen 

Standards, Pentansäure für die Milchfettbestimmung 

und Tridecansäure für 

die Gesamtfettbestimmung, sowie 1,5 g 

Kaliumhydroxid und 45 mL n-Butanol 

versetzt. Anschließend lässt man 

die Mischung 30 Minuten lang unter 

Rückfluss rühren und kochen, wobei 

die Triglyceride gespalten werden. Nach 

Abschluss der Extraktion sind die Fette 

quantitativ zu Glycerin und den Kaliumsalzen 

der jeweiligen Fettsäuren umgesetzt. 

Durch Zugabe eines sauren Puffers 

zum heißen Extrakt werden die Fettsäuren 

in die organische Phase überführt. 

Nach Abschluss der Phasentrennung 

wird ein Aliquot des organischen Überstands 

entnommen und für die folgende 

automatisierte GC-Analyse in ein leeres 

Vial überführt. 

Das Komplettsystem zur Bestimmung 

des Fettgehalts von Lebens- und 

Futtermitteln führt die Vorbereitung einer 

Probe in nur 30 Minuten durch, und 


Umweltanalytik I 

Dicke Luft 

Feuerwerk und seine Risiken 

Kalibrierung des FatAnalyzers mit einer 

Testmischung unterschiedlicher Fettsäuren. 

Während Feuerwerkskörper ein hübsches Lichtspiel an den 

nachtblauen Himmel zaubern, wird die Luft am Boden 

zunehmend ungesünder. Jeder Abschuss einer Silvesterrakete 

geht laut Umweltbundesamt (UBA) mit der Freisetzung 

erheblicher Mengen gefährlichen Feinstaubs einher. Laut einigen 

koreanischen Wissenschaftlern tragen gesundheitsschädliche 

Luftverunreinigungen, neudeutsch Hazardous Air Pollutants 

(HAPs), einen erheblichen Teil dazu bei. 

Ziegenkäse: Chromatogramm der Fettsäuren 

in Ziegenkäse. Der Gesamtfettgehalt 

liegt bei 28,3 %, der Milchfettanteil bei 26,3 

%. Beide Werte wurden mit dem FatAnalyzer 

in einem Analysenlauf ermittelt; die 

gesamte Analyse, einschließlich Probenvorbereitung, 

dauerte keine 40 Minuten. 

Apfelkuchen mit Cremefüllung: Für die 

Bestimmung des Gesamtfettanteils (26,1 

%) und des Milchfettanteils (28,9 %) benötigte 

der FatAnalyzers eine halbe Stunde. 

der GC-Lauf ist bereits nach 9 Minuten 

beendet. Aufgrund der parallelen Extraktion 

erfordert die Analyse von vier 

Proben lediglich 66 Minuten, das heißt 

einen Bruchteil der Zeit, die für die 

Fettbestimmung bisher erforderlich war. 

Der resultierende Report gibt dezidiert 

Auskunft über Gesamtfettgehalt 

und Milchfettanteil. Darüber hinaus lassen 

sich bei Bedarf einzelne Fettsäuren 

oder Summenparameter nach vorheriger 

Kalibrierung genau bestimmen. Ralf 

Bremer: „Für Anwender, deren Fokus 

auf einer effizienten Methode zur Fettbestimmung 

in Lebens- und Futtermitteln 

liegt, ist der GERSTEL-FatAnalyzer 

eine interessante, leistungsstarke und 

zukunftssichere Alternative.“ 

Prof. Gon Ok aus dem Wissenschaftsteam 

der Pukyong 

National University von 

Busan, Korea. 

Wenn am Neujahrsmorgen 

der Kopf 

schwer und die Glieder 

bleiern waren, muss 

nicht notwendigerweise 

ein übermäßiger Alkoholgenuss 

schuld sein. 

Es kann vielleicht auch 

am Lärm liegen, dem 

man ausgesetzt war, aber 

ebenso an der Luft , die 

man zum Jahreswechsel 

geatmet hat und die 

zunehmend dicker und 

ungesünder wurde, je 

mehr Feuerwerkskörper detonierten 

und Silvesterraketen in den nachtblauen 

Himmel schossen. 

Gleichgültig, ob die Augen brennen 

oder es im Hals kratzt – einer alten 

Tradition folgend, findet das Streichholz 

unzählige Male wie von selbst den 

Weg zur Lunte. Auch wenn oben die 

blühenden Feuerblumen am Firmament 

die Sinne betören 

und das Herz erfreuen 

mögen: Das Hantieren 

mit Feuerwerkskörpern 

hat seine Tücken, die, 

von den möglichen Folgen 

eines unsachgemäßen 

Gebrauchs einmal 

abgesehen, vor allem mit 

dem Qualm in Verbindung 

stehen, der beim 

Zündeln entsteht. 

Feuerwerksqualm 

besteht zu einem Großteil 

aus Feinstaub; die 

Größe der Staubpartikel (PM, Particulate 

Matter), die in der Regel für 

das menschliche Auge nicht sichtbar 

sind, beträgt mit bis zu 10 μm (PM 10 ) 

[1] nur den Bruchteil eines Millimeters. 

In einem Dokument [2] schreibt 

das Umweltbundesamt, es sei erwiesen, 

„dass Feinstaub negativ auf den 

Gesundheitszustand wirkt. Je klei- 


ner die Staubteilchen, umso größer das 

Gesundheitsrisiko.“ 

Laut aktuellen Untersuchungen ist 

die Belastung der Luft mit gesundheitsgefährdendem 

Feinstaub an Silvester vielerorts 

so hoch wie sonst im ganzen Jahr 

nicht: In den ersten Stunden des neuen 

Jahres wurden dem UBA zufolge in Großstädten 

PM 10 -Werte von bis zu 4000 μg/ 

m³ (4000 μg/m³ = 4000 Mikrogramm 

PM 10 pro Kubikmeter Luft) gemessen. 

Zum Vergleich: Im Jahr 2006 betrug die 

mittlere PM 10 -Konzentration der städtischen 

Messstationen in Deutschland nur 

rund 30 μg pro Kubikmeter. 

Technische Details und Analyse 

Ungeachtet der Belastung durch 

Feinstaub birgt der Qualm von abrauchenden 

Feuerwerkskörpern obendrein 

ein nicht unerhebliches Gesundheitsrisiko 

durch so genannte Hazardous Air 

Pollutants (HAPs), zu Deutsch: gefährliche 

Luftverunreinigungen. Zu diesem 

Schluss kommen Wissenschaftler der 

Pukyong National University in Busan, 

Korea, die sich angesichts der Tatsache, 

dass Feuerwerk zu des Koreaners liebsten 

Freizeitbeschäftigungen zählt, veranlasst 

sahen, die Belastung von Mensch 

und Umwelt mit möglichen Schadstoffen 

eingehender zu untersuchen und vor allen 

Dingen quantitative Daten über Ausstoß 

von HAPs zu ermitteln. 

Prof. Gon Ok et al. vom Department 

of Earth Environmental Engineering der 

Pukyong National University gingen bei 

ihrer Arbeit wie folgt vor: Um den unterschiedlichen 

Einflussgrad der HAPs 

beim Spielen mit Feuerwerkskörpern zu 

untersuchen, nahmen sie in der Sommersaison 

Luftproben an einem Strand von 

Haeundae, an dem viele Touristen mit 

geschätzten 1000 bis 2000 Abschüssen 

pro Abend beziehungsweis 50.000 bis 

100.000 pro Saison ihrem pyrotechnischem 

Hobby nachgingen. 

Zum Vergleich zogen die Wissenschaftler 

Proben in der Umgebung ihrer 

stadtnahen Universität, in einer Region, 

Schematische Darstellung des Reaktorsystems, 

in dem die koreanischen Wissenschaftler Feuerwerkskörper 

zündeten, um die Rauchgase zu 

analysieren. 

wo man die Art der explosiven Freizeitbeschäftigung 

wenig beziehungsweise gar 

nicht pflegt. Um eine quantitative Aussage 

treffen zu können, erklärt Prof. Gon 

Ok, „haben wir einen speziellen Reaktor 

entwickelt, in dem wir Feuerwerkskörper 

unter Laborbedingungen zur Explosion 

bringen und abbrennen lassen und 

anschließend die Rauchgase analysieren 

können.“ 

Vom resultierenden Abgas wurde 

gemäß EPA-Methode TO-17 („Bestimmung 

von VOC in der Außenluft mittels 

Aktivsammlung auf geeigneten Sorbentien“) 

eine Probe genommen, und 

zwar mit Hilfe des GERSTEL-GS1- 

GasSamplers, der unmittelbar an den 

Reaktor angeschlossen war. Unter negativem 

Druck wurde die Gasprobe durch 

ein thermodesorbierbares Glasröhrchen 

geführt, das mit einer Packung aus 

drei verschiedenen Sorbensmaterialien 

auf Kohlenstoffbasis gefüllt war: Carbopack 

C, Carbopack B und Carbosive 

S-III. Die Röhrchen wurden entnommen, 

mittels ThermalDesorption 

System (TDS) desorbiert und dieAnalyten 

im KaltAufgabeSystem (KAS) cryofokussiert, 

der KAS-Injektor war in einem 

GC 6890 von Agilent Technologies eingebaut. 

Am Rande bemerkt: Bei der 

Probenahme am Strand von Haeundae 

GERSTEL-GS 1 

GasSampler 

kamen die gleichen TDS-Röhrchen zum 

Einsatz, und auch ihre Desorption und 

Analyse verlief in gleicher Weise. Nach 

Art und Menge identifiziert wurden die 

Analyten mit einem Agilent MSD 5973. 

Die Desorption der Analyten im 

TDS begann bei 30 °C. Die Temperatur 

wurde unverzüglich mit 60 °C/min gesteigert 

und endete bei 220 °C. Als Trägergas 

kam Helium zum Einsatz. Die Cryofokussierung 

erfolgte bei minus 50 °C 

im KAS, das anschließend mit 8 °C 

pro Sekunde auf 220 °C aufgeheizt wurde. 

Hierbei erfolgte die Überführung der 

Analyten auf die GC-Säule (Supelco 

VOCOL, 60 m x 320 μm x 1,8 μm). Gaschromatographisch 

getrennt wurde temperaturprogrammiert, 

beginnend bei 30 °C. 

Nach fünf Minuten ging es mit 3 °C/min 

auf 60 °C, mit 5 °C/min weiter auf 150 

°C und mit 2 °C/min auf 190 °C; die 

Endtemperatur wurde für zwei Minuten 

gehalten. 

Ergebnis und Ausblick 

Insgesamt detektierten die Wissenschaftler 

im Rauchgas der Feuerwerkskörper, 

das im Reaktor gewonnen wurde, 

rund 150 unterschiedliche HAPs, darunter 

60 verschiedene Aromaten, 35 Isoparaffine, 

20 Olefine und 30 Naphthine. 

Mit diesem Wissen gingen sie an die 

Analyse der realen Proben. Das Ergebnis 

der Untersuchung machte hellhörig: 

Die HAP-Konzentration variierte 

innerstädtisch, also in der Nähe der Pukyong 

National University, übers Jahr gesehen 

zwischen 2,5 ppb und 42 ppb, wobei 

BTEX-Verbindungen 99,9 Prozent der 

Aromaten-Gesamtkonzentration ausmachten. 

Die HAP-Konzentration am 

Strand hingegen, das heißt im Bereich 

der passionierten pyrotechnischen Frei- 


zeitaktivisten, lag in der Regel stets um 

den Faktor 10 (für m- und p-Xylol) beziehungsweise 

400 (für Benzol) höher. Der 

BTEX-Anteil betrug 69 Prozent und lag 

mit 1260 ppb weit über der Konzentration 

der Kontroll- beziehungsweise Vergleichsgebiete. 

„Das Abbrennen von Feuerwerkskörpern 

beeinflusst die Luftverunreinigung 

gewaltig“, schlussfolgern die 

Wissenschaftler. 

Diese Erkenntnis ist für Professor 

Gon Ok und seine Kollegen eindeutig 

und kann nur eine Konsequenz nach sich 

ziehen: Die koreanischen Wissenschaftler 

fordern ein Gesetz, das den Umgang 

und den Gebrauch von Feuerwerkskörpern 

einschränkt, um die Gesundheit der 

Bevölkerung zu schützen. 

In Deutschland ist man so weit noch 

nicht. Hier geht man die Angelegenheit – 

trotz eindeutiger Ausgangslage – vorsichtiger, 

zurückhaltender an, insbesondere 

wohl weil Feuerwerkskörper bei uns vornehmlich 

Silvester zum Einsatz kommen. 

Das UBA appelliert auf seiner Homepage 

an die Vernunft und den gesunden Menschenverstand: 

„Traditionen und Bräuche 

sind Teil unseres Lebens und sollen dies 

auch bleiben. Wir bitten Sie jedoch, einen 

Beitrag zur Verminderung der Feinstaubbelastung 

in der Silvesternacht zu leisten: 

Schränken Sie Ihr persönliches Feuerwerk 

ein oder verzichten Sie sogar ganz 

darauf. Gleichzeitig würden Sie so auch 

helfen, die Müllmenge von Verpackung 

und Umhüllung der Feuerwerkskörper 

und den Energieaufwand, der bei der 

Herstellung der Feuerwerkskörper erheblich 

ist, zu verringern.“ 

Weitere Informationen 

[1] www.umweltbundesamt.de/luft/ 

schadstoffe/downloads/silvester_ 

pm10.pdf 

[2] atlas.umwelt.hessen.de/servlet/ 

Frame/atlas/luft/ik/qualitaet/pm10/ 

pm10.htm 

Total-Ionen-Chromatogramm 

von HAPs, aufgezeichnet 

mittels GC/MS. 

Zusammensetzung der Sorbensmaterialien im TDS-Röhrchen zur Analyse 

der Rauchgase von Feuerwerkskörpern. 

Konzentration der HAPs in der Luft am Strand von Haeundae während 

eines Feuerwerks. 

Aromaten ppb Isoparaffine ppb 

Dichlormethan 476 2-Methylheptan N.D. 

Benzol 690 3-Methylheptan N.D. 

Toluol 557 2-Methyloctan N.D. 

Ethylbenzol 6.05 3-Methyloctan N.D. 

m,p-Xylol 4,66 Summe - 

o-Xylol 3,58 Olefine ppb 

Styrol 9.84 1-Penten 41,1 

Isopropylbenzol 0,33 1-Hepten 12,2 

n-Propylbenzol 0,93 1-Decen 8,56 

1,3,5-Trimethylbenzol 1,04 Summe 61,9 

1,2,4-Trimethylbenzol 3,27 Naphthene ppb 

1,4-Dichlorbenzol 1,51 Methylcyclopentan 9.90 

Naphthalin 1,49 Methylcyclohexan 0,68 

1,2,3-Trichlorbenzol N.D. t-1-Methyl-2-(4MP)cyclopentan 0,05 

Summe 1760 Summe 10,6 

Saisonale Konzentrationsschwankungen der HAPs in 

der Außenluft (Stadt). 

Aromaten Frühling Sommer Herbst Winter 

Benzol 2,50 1,70 N.D.* 0,84 

Toluol 5,99 2,43 1,57 7,25 

Ethylbenzol 9,80 0,39 0,25 1,19 

m,p-Xylol 8,88 0,45 0,34 1,82 

Styrol 1,94 0,11 N.D.* 1,18 

o-Xylol 6,27 0,28 0,20 1,45 

Brombenzol N.D.* N.D.* N.D.* N.D.* 

n-Propylbenzol 0,90 0,03 N.D. 0,62 

1,2,4-Trimetylbenzol 4,80 0,16 0,09 2,82 

tert-Butylbenzol N.D. N.D. N.D. N.D. 

sec-Butylbenzol N.D. N.D. N.D. N.D. 

n-Butylbenzol N.D. N.D. N.D. 0,28 

Summe 41,1 5,55 2,45 17,5 

BTEX 33,4 5,25 2.36 12.6 


Umweltanalytik II 

PFTs schnell, sicher und 


Der Nachweis perfluorierter Tenside (PFTs) in Wasser 

beziehungsweise wässrigen Matrices erfolgt gemäß 

international gültiger Standards (ISO) mittels HPLC-MS/MS 

nach Festphasenextraktion (SPE). Dass es besser und schneller 

geht, als es die Norm verlangt, und obendrein noch komfortabel 

automatisiert, konnten Applikationsexperten jüngst belegen. 

Wir braten unser Fleisch in Pfannen, 

die kein Anbrennen kennen, und 

schlüpfen in Jacken, Hosen und Schuhe, 

die nicht einen Regentropfen ins Gewebe 

sickern lassen. Der Chemie sei Dank! Sie 

erst ermöglicht uns diesen Luxus, der uns, 

so viel scheint sicher, nicht nur wohl tut, 

sondern auf Dauer auch teuer zu stehen 

kommt. Oft wird nämlich erst viel zu spät 

erkannt, dass mancher im Labor oder in 

großtechnischen Anlagen hergestellte 

Chemiewerkstoff weder gesund noch 

umweltverträglich ist. 

Nehmen wir einmal die so genannten 

perfluorierten Tenside, manchen vielleicht 

besser bekannt unter dem Akronym 

PFT. Das sind rein künstliche Gebilde, 

Kreationen aus dem Labor: PFTs entstehen 

durch Synthesereaktion, bei der 

die Wasserstoffatome vornehmlich von 

Carbon- und Sulfonsäuren (PFC) mit 

einer Kettenlänge von C 4 bis C 10 durch 

Fluoratome substituiert werden. Strenggenommen 

lassen sich die PFTs daher 

in zwei Stoffgruppen unterteilen: in die 

perfluorierten Alkylsulfonate (PFAS) 

mit dem Perfluoroctansulfonat (PFOS) 

als bekanntesten Vertreter, und in die perfluorierten 

Carbonsäuren (PFCA), deren 

namhaftester Repräsentant die Perfluoroctansäure 

(PFOA) ist. 

Einzigartiges Eigenschaftsprofil 

Einige interessante chemische Details: 

Während die Kohlenstoffkette der PFTs 

hydrophob ist, weist die jeweilige Kopf- 

gruppe hydrophile Eigenschaften auf. 

Der amphiphile Charakter erklärt die 

Verwendung dieser Verbindungsklasse 

als Tensid. Im Gegensatz zu den klassischen 

Tensiden besitzt die Kohlenstoffkette 

der PFTs allerdings noch einen 

lipophoben Charakter. Das bedeutet 

aus praktischer Sicht: Sie weist nicht 

nur Wasser ab, sondern ebenso Öl, Fett 

und Schmutz. Aus genau diesem Grund 

haben PFTs als Additive insbesondere 

in der Textil- und Papierindustrie rasch 

Karriere gemacht; dort werden sie eingesetzt, 

um Oberflächen zu modifizieren 

oder zu veredeln. Ihr Einsatzspektrum 

reicht jedoch noch sehr viel weiter. 

Grund ist die polare Kohlenstoff-Fluor- 

Bindung, die zu den stabilsten Bindungen 

zählt, die die organische Chemie 

kennt. PFTs sind thermisch und chemisch 

extrem stabil. Sie kommen zum 

Einsatz in der Galvanik, als Emulgator 

bei der Herstellung von Fluorpolymeren 

(Teflon) oder als Additiv bei Feuerlösch-, 

Schutz-, Schmier- und Imprägniermitteln. 

Wo Licht ist, da ist auch Schatten 

Die Eigenschaften, die PFTs auszeichnen, 

haften ihnen gleichzeitig als 

Makel an. „PFOA und PFOS sind toxikologisch 

teilbewertbare Stoffe; die 

Datenlage hinsichtlich weiterer PFTs 

ist dagegen sehr unvollständig. Primär 

bzw. stark gentoxische (das Erbmaterial 

unmittelbar angreifende) Wirkungen, 

etwa durch reaktive Metaboliten, sind 

allerdings unwahrscheinlich“, heißt es 

in der „Stellungnahme der Trinkwasserkommission 

des Bundesministeriums 

für Gesundheit (BMG) beim Umweltbundesamt“. 

Anders ausgedrückt: 

Die Experten meinen, PFTs sind aus 

heutiger Sicht begrenzt giftig; über die 

langfristigen Folgen ist man sich noch 

nicht ganz schlüssig, zumal sich diese 

Stoffe im menschlichen Gewebe anreichern. 

Wobei man, am Rande bemerkt, 

bei der Untersuchung in der Regel 

+ 

* 

+ 

* 

+ 

+ + + 

* 

+* 

* 

PFPeA: 0,9998 

PFHxA: 0,9996 

PFHpA: 0,9987 

PFOA: 0,9966 

PFNA: 0,9993 

PFDA: 0,9991 

PFOS: 0,9992 

0 100 200 300 400 500 600 

Kalibriergerade PFTs 5 ng/mL bis 500 ng/mL 

externe Standardlösungen. 

+ 


Chemische Struktur des PFOS 

Chemische Struktur der PFOA 

PFOA und PFOS betrachtet; andere 

PFTs sind weniger gut untersucht. 

Wie die Mitglieder des berühmtberüchtigten 

„Dreckigen Dutzends“, 

also die persistenten organischen Schadstoffe 

(POPs), sind PFTs ubiquitär. 

Über Industrieabfälle und -abwässer 

gelangen sie in die Umwelt und breiten 

sich rund um den Globus aus. Man 

findet sie überall auf der Welt: in Oberflächen-, 

Fließ- und Grundwässern; sie 

reichern sich in der Nahrungskette an 

und lassen sich sowohl in der Leber freilebender 

Eisbären 

als auch im Humanblut 

nachweisen. 

Im Gegensatz 

zu POPs unterliegen 

PFTs indes 

keinerlei photolytischen, 

hydrolytischen, 

oxidativen 

oder reduktiven 

Transformationen. 

Sie sind beständig 

gegenüber 

UV-Strahlen und 

Verwitterung und 

werden weder aerob 

noch anaerob 

abgebaut. PFOS, 

PFOA und die 

anderen Mitglieder 

der PFT- 

Familie bleiben uns aller Wahrscheinlichkeit 

nach sehr, sehr lange erhalten. 

Da die Büchse der Pandora nun 

einmal geöffnet ist, sind wir gefordert, 

das Beste aus der Situation zu machen. 

Vorneweg: Es besteht kein Grund zur 

Hysterie, schließlich gibt es Mittel und 

Wege, Gesundheitsrisiken zu minimieren, 

insbesondere durch Einhaltung 

empfohlener Grenzwerte. Die Trinkwasserkommission 

etwa führt als Richtgröße 

1 μg/L ins Feld. Die Einhaltung 

dieses Wertes zu überwachen, erfordert 

jedoch eine leistungsstarke Analysentechnik. 

Sie sollte es ermöglichen, 

Rückstandsbelastungen auch in geringer 

PFTs sind thermisch sehr stabil, was ihren Einsatz 

in Feuerlöschmitteln erklärt. 

Konzentration in unterschiedlichen, 

zum Teil komplexen problematischen 

Umweltproben wie matrixlastigen Abwässern 

oder Klärschlamm sicher, sensitiv 

und reproduzierbar und vor allem 

auch einfach und schnell zu bestimmen. 

Entwicklung einer automatisierten 

SPE-HPLC-MS/MS-Methode 

Ausgehend von der gültigen ISO-Norm 

(ISO/DIS 25101), die sich auf die 

Bestimmung von PFOS und PFOA konzentriert, 

haben wir versucht, die gängige 

HPLC-MS/MS-Methode zum Nachweis 

von PFTs aus Wasser und Klärschlamm 

nach vorheriger Festphasenex- 

x10 5 

3.6 

3.5 

3.4 

3.3 

3.2 

3.1 

3 

2.9 

2.8 

2.7 

2.6 

2.5 

2.4 

2.3 

2.2 

2.1 

2 

1.9 

1.8 

1.7 

1.6 

1.5 

1.4 

1.3 

1.2 

1.1 

1 

0.9 

0.8 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

Perfluordecansäure (PFDA) 

Perfluornonansäure (PFNA) 

Perfluoroctansäure (PFOA) 

Perfluoroctansulfonat (PFOS) 

Perfluorheptansäure (PFHpA) 

Perfluorhexansäure (PFHxA) 

Perfluorpentansäure (PFPeA) 

+ PFOS 

PFOA 

PFPeA 

Spike 5 ng/ml 

Spike 5 ng/ml 

Spike 5 ng/ml 

+ + + + + + + 

1 2 3 4 5 6 7 8 

Eine Abwasserprobe wurde mit 0.5 ng/mL aufgestockt und achtmal unabhängig voneinander aufgearbeitet. 

Hier zu sehen sind die MRM-Spuren im Overlaid-Modus. Zu erkennen ist eine exzellente 

Reproduzierbarkeit für alle Substanzen: PFPeA (blau), PFHxA (braun), PFHpA (violett), PFOA (grün), 

PFNA (rot), PFOS (schwarz), PFDA (gelb). 

Wiederholbarkeit der Methode 

PFOS, PFOA, PFPeA. 


Einzelstandard PFOS 0,1 ng/mL (grün) und 0,01 

ng/mL (rot) in H 2 O, Injektionsvolumen hier: 60 

μL. 

x10 2 1 

0.95 

0.9 

0.85 

0.8 

0.75 

0.7 

0.65 

0.6 

0.55 

0.5 

0.45 

0.4 

0.35 

0.3 

0.25 

0.3 

0.15 

0.1 

0.05 

0 

6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 

traktion (SPE) auf die Bestimmung von 

weiteren gebräuchlichen PFTs auszudehnen 

und zu optimieren. Ziel war es ferner, 

insbesondere die notwendige Probenvorbereitung 

zu vereinfachen und idealerweise 

zu automatisieren, um auf die aufwändigen 

manuellen Arbeitsschritte der 

SPE verzichten zu können und damit die 

Analysendauer und die Zahl möglicher 

Fehlerquellen zu minimieren, was die 

Analyse letztlich sicherer macht. 

Der Nutzen, den man aus der Automatisierung 

der Probenvorbereitung 

zieht, liegt auf der Hand: reproduzierbare 

Messergebnisse, höherer Probendurchsatz, 

größere Flexibilität des Laborpersonals. 

Um den individuellen Erfordernissen 

gerecht zu werden, haben wir bei 

der Methodenentwicklung darauf Wert 

gelegt, die automatisierte SPE wahlweise 

offline oder online zur LC-MS/ 

MS-Analyse durchführen zu können, was 

uns auch gelang. Noch eine kurze Randbemerkung: 

Da wir uns vornehmlich 

damit beschäftigt haben, die maßgebliche 

Norm (ISO/DIS 25101) zu optimieren, 

werden wir im weiteren Verlauf dieser 

Arbeit darauf verzichten, Grundlagen, 

die der Normschrift zu entnehmen sind, 

zu referieren. Stattdessen fokussieren wir 

unsere Aufmerksamkeit auf die Automatisierung 

der üblicherweise zeit- und arbeitsintensiven 

SPE und die Konsequenzen, die 

sich aus diesem Schritt ableiten. 

Material und Methode 

Zur Untersuchung kamen reale Flussund 

Abwasserproben, die mit verschiedenen 

PFTs unterschiedlicher 

Konzentration aufgestockt waren. Die 

Methodenentwicklung sowie die nachfolgende 

Analyse erfolgte auf einer LC- 

MS/MS-Gerätekombination von Agilent 

Technologies (1200 LC mit 6400 

Series Triple Quadrupole LC/MS) 

in Verbindung mit dem GERSTEL- 

MultiPurposeSampler (MPS) beziehungsweise 

der GERSTEL-PrepStation, 

der DualRail-Variante des MPS, 

die beide für die automatisierte SPE 

ausgestattet waren. Mittels automatisierter 

SPE-HPLC-MS/MS wurden 

folgende PFTs bestimmt: Perfluordecansäure 

(PFDA),Perfluornonansäure 

(PFNA), Perfluoroctansäure (PFOA), 

Perfluoroctansulfonat (PFOS), Perfluorheptansäure 

(PFHpA), Perfluorhexansäure 

(PFHxA) sowie die 

Perfluorpentansäure (PFPeA). Zur 

Quantifizierung wurde Perfluorbutansäure 

(PFBA) als interner Standard 

eingesetzt, da diese Verbindung nicht 

als Kontaminant in der Probe vorlag. 

PREP 

PREP 

HPLC- 

MS/MS 

PREP 

HPLC- 

MS/MS 

PREP-AHEAD-Funktion 

A HPLC- 

MS/MS 

HPLC- 

PREP MS/MS 

PREP 

PREP 

HPLC- 

MS/MS 

HPLC- 

MS/MS 

Herkömmliche 

Vorgehensweise/Bearbeitung 

PREP 

HPLC- 

MS/MS 

PREP 

HPLC- 

MS/MS 

Die PrepAhead-Funktion der GERSTEL-MAES- 

TRO-Steuersoftware ermöglicht es, Probenvorbereitung 

und LC-MS/MS-Analyse zeitlich zu 

verschachteln, was hinsichtlich der bisher üblichen 

Analysenzeit eine Einsparung von bis zu 

50 Prozent bedeutet. 

HPLC-Parameter 

HPLC-Anlage: 

HPLC-Säule: 

Fluss: 

Eluenten: 

Agilent 1200 SL 

Maisch Reprosil 

C 18 HD, 50 x 

2,1 mm, 3 μm 

0,3 mL/min 

Ammoniumacetat- 

Puffer/Methanol 

(MeOH) 

Eluentengradient: 

0 min 20 % MeOH 

10 min 100 % MeOH 

14 min 100 % MeOH 

15 min 20 % MeOH 

Analysendauer: 25 min 

Injektionsvolumen: 2 μL 

MS-Parameter 

MSD: 

Agilent Triple 

Quadrupole 6410 

Ionisationsmodus: ESI neg. 

N 2 -Temperatur: 350 °C 

N 2 -Fluss: 10 L/min 

MS-Modus: MRM 

(multiple reaction 

monitoring) 

Massenübergänge: 

PFDA 513 -> 469 m/z 

PFNA 463 -> 419 m/z 

PFOA 413 -> 369 m/z 

PFOS 499 -> 99 m/z 

PFHpA 363 -> 319 m/z 

PFHxA 313 -> 269 m/z 

PFPeA 263 -> 219 m/z 


MPS-SPE-Parameter 

Beim MPS beziehungsweise bei der 

GERSTEL-PrepStation handelt es sich 

jeweils um einen multifunktionalen Autosampler 

für die GC und HPLC, der 

neben der automatisierten SPE (mit 

Standardkartuschen) sämtliche in der 

LC und GC gängigen Probenvorbereitungstechniken 

automatisieren und dem 

Anwender einen Mehrwert bieten kann, 

etwa in Bezug auf eine flexible Methodenentwicklung 

oder die täglich anstehende 

Routineanalytik. Unter anderem 

lassen sich der MPS wie auch die MPS- 

PrepStation durch Einbindung der 

GERSTEL-MAESTRO-Steuersoftware 

in die ChemStation sowie durch 

Anbindung an die MassHunter-Software 

(beide von Agilent Technologies) 

steuern. Es braucht nur eine Sequenztabelle 

erstellt zu werden; Probenvorbereitung 

und Probenaufgabe lassen sich im 

wahrsten Sinne des Wortes per Mausklick 

planen, einstellen und steuern. 

Sämtliche Schritte werden vom MPS 

automatisiert vorgenommen, und zwar 

stets so, dass die Vorbereitung der Probe 

abgeschlossen ist bzw. ihre Aufgabe 

ins System (online-Vorgehensweise mit 

MPS-PrepStation) exakt in dem Moment 

erfolgen kann, wenn der vorherige 

LC-Lauf abgeschlossen ist. 

Die folgende Tabelle zeigt die einzelnen 

Schritte der SPE (verwendet 

wurden handelsübliche Kartuschen 

der Marke Oasis WAX 150 mg 6 mL), 

wie sie vom MPS beziehungsweise der 

MPS-PrepStation automatisch vorgenommen 

werden: 

Probe wird direkt in ein 20 mL-Vial 

gefüllt und in den 

GERSTEL-MPS platziert 

Konditionierung der Kartusche mit 2 mL 

MeOH/NH 3 , 2 mL MeOH und 2 mL H 2 O 

Aufgabe von 10 mL Probe auf die 

Kartusche 

Trocknen der Kartusche im N 2 -Strom 

für 1 min 

Aufgabe von 2 mL Acetatpuffer 

auf die Kartusche 

Trocknen der Kartusche im N 2 -Strom 

für 1 min 

Elution mit 2 mL MeOH und 

2 mL NH 3 /MeOH 

Injektion des Eluats zur 

HPLC-MS/MS-Messung 

Schema der SPE-Schritte, wie sie vom MPS automatisiert 

durchgeführt werden. 

Ergebnisse und Diskussion 

Die in der vorliegenden Arbeit vorgestellte 

LC-MS/MS-Methode mit automatisierter 

SPE zum Nachweis der C 5 - 

bis C 10 -perfluorierten Tenside erbrachte 

sehr gute und überzeugende Resultate, 

und zwar in jeder Hinsicht: Kalibrierung, 

Sensitivität, Wiederfindung und 

Reproduzierbarkeit sowie im Hinblick 

auf Effizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit. 

Da die automatisierte SPE mit 

dem MPS beziehungsweise der MPS- 

PrepStation mit handelsüblichen Kartuschen 

arbeitet, lassen sich bestehende 

Methoden leicht übertragen, so auch im 

Fall der PFTs. Für jede einzelne Probe 

wird eine neue Kartusche eingesetzt, 

womit Verschleppungen ausgeschlossen 

sind. Dank der Verschachtelung 

von SPE (Probenvorbereitungsdauer: 

25 min.) und Probenaufgabe lässt sich 

die Analysensequenz in der Hälfte der 

bisher üblichen Zeit durchführen. Die 

Kalibrierung mit dotierten Lösungen 

(5 - 500 ng/mL) erbrachte eine sehr gute 

Linearität über den gesamten betrachteten 

Bereich. Die Reproduzierbarkeit 

lässt sich als ausgezeichnet klassifizieren. 

Die Standardabweichung bei Überprüfung 

der Wiederholbarkeit lag substanzabhängig 

zwischen 1 und 3 Prozent. 

Die Bestimmungsgrenze lag bei einem 

Anreicherungsfaktor von 2,5:1 bei 0,5 

ng/mL; eine Anreicherung um den Faktor 

100 ist denkbar und möglich, was zu 

einer weiteren Reduzierung der Bestimmungsgrenze 

führt. 

Fazit und Ausblick 

Die von uns entwickelte automatisierte 

SPE-LC-MS/MS-Methode zum 

Nachweis von PFTs hat sich in jeder 

Hinsicht bewährt. Dank der automatisierten 

Vorgehensweise bei der SPE 

erfolgt die Reduktion von Matrixeffekten 

auf überaus effektive und anwenderfreundliche 

Weise mit dem Effekt einer 

erstklassigen Reproduzierbarkeit. Die 

Vergleichbarkeit mit der ISO-Methode 

ist voll gegeben, die hier beschriebene 

SPE-LC-MS/MS-Methode überzeugt 

hinsichtlich Reproduzierbarkeit und 

Sensitivität. Wie vermutet, entfaltet sie 

die volle Wirksamkeit insbesondere bei 

schwierigen Proben wie Abwässern. Die 

von uns durchgeführte Untersuchung 

sowie deren Resultate lassen den Schluss 

zu, dass sich die hier beschriebene automatisierte 

SPE-LC-MS/MS-Methode 

zum Nachweis von PFTs auch aus anderen 

komplexen Matrices wie Urin und 

Blut anwenden lässt. 

Hochleistung auf 

zwei Schienen: 

Meike Baden 

positioniert Vials 

auf den Probentrays 

der Dualrail-Variante 

des 

MultiPurpose- 

Samplers (MPS). 

Autoren 

Dr. Norbert Helle, Meike Baden, 

TeLA GmbH Bremerhaven, 

Fischkai 1, 27572 Bremerhaven, 

Tel. ++49-471-4832423, 

Fax. ++49-471-4832438, 

www.tela-bremerhaven.de 


Umweltanalytik III 

Keine Frage der Größe: 

Pestizide und SHKW 

effizient nachweisen 

Gemäß der gültigen Verordnung (TrinkwV 2001) muss Trinkwasser auf relevante mikrobiologische und 

chemische Kontaminationen untersucht werden. Nach einem Ringversuch zeigt sich, dass nicht alle 

Laboratorien den Anforderungen genügen. Das Referat „Spezielle Analytik für Umweltüberwachung“ des 

Bayerischen Landesamtes für Umwelt (LfU) nahm an einem Ringversuch mit Erfolg teil, bei dem es um 

den Nachweis von Pestiziden und schwerflüchtigen halogenisierten Kohlenwasserstoffen ging. Zum Einsatz 

kam mit dem GERSTEL-Twister eine effiziente Extraktionstechnik mit anschließender GC/MS-Analyse, die 

nur ein Fünftel der bisher üblichen Zeit erforderte. 

Um die einwandfreie Güte von Trinkwasser 

gewährleisten zu können, 

hat die Weltgesundheitsorganisation 

(WHO) Leitlinien für eine Reihe chemischer 

Stoffe und Indikatoren für Krankheitserreger 

entwickelt, die aus heutiger 

Sicht als Kontaminationen in Wasser 

relevant sind. Auf Basis der WHO-Vorgaben 

hat die Europäische Union (EU) 

Grenzwerte und Rahmenbedingungen 

definiert, die von den Mitgliedsstaaten 

in nationales Recht umzusetzen waren. 

Die Trinkwasserverordnung 

(TrinkwV 2001) stellt das in Deutschland 

gültige Regelwerk dar. Die Einhaltung 

der darin beschriebenen analytischen 

Vorgaben erweisen sich allerdings für 

manches Labor immer noch als schwierig, 

wie ein Ringversuch [1] zeigt, durchgeführt 

unter der Leitung des Hamburger 

Instituts für Hygiene und Umwelt; 

das Institut gehört zur Behörde für Soziales, 

Familie, Gesundheit und Verbraucherschutz 

[2]. 

Leistungsfähigkeit von 

Wasserlaboratorien 

Der Trinkwasser-Ringversuch O5 „Spezielle 

organische Parameter“ [3] diente 

zur Überprüfung des Parameters „Pflanzenschutzmittel 

und Biozidprodukte“ 

(lfd. Nr. 10 der Anlage 2 der TrinkwV 

2001). Insgesamt waren acht Vertreter 

ausgewählter Chlorpestizide (α-HCH, 

γ-HCH, 4,4’-DDT, 4,4’-DDD, Aldrin, 

Dieldrin, Trifluralin und Hexachlorbenzol) 

sowie zwei Vertreter der Gruppe der 

phosphororganischen Pflanzenschutzmittel 

(Parathion-Ethyl und Dimethoat) 

nachzuweisen. 

Obwohl es seit geraumer Zeit verboten 

ist, diese Verbindungen auszubringen, 

Dr. Manfred Sengl, Bayerisches Landesamt für 

Umwelt: „Wir haben uns aus gutem Grund für 

die SBSE als Anreicherungs- bzw. Extraktionstechnik 

entschieden.“ 

sie daher im Wasser auch häufig nicht 

mehr gefunden werden, gilt es trotzdem, 

Trinkwasserproben auf ihre Anwesenheit 

hin zu untersuchen. Schließlich, 

bemerken die Ausrichter des Ringversuchs 

in ihrem Abschlussbericht, handle 

es sich um langlebige (persistente) Verbindungen, 

von denen einige, etwa Aldrin 

und Dieldrin, zudem namentlich in der 

TrinkwV 2001 aufgeführt und obendrein 

noch mit einem niedrigeren Grenzwert 

als die übrigen Pflanzenschutzmittel 

(PSM) und Biozidprodukte belegt sind. 

Da jeder Parameter einzeln bewertet 

wurde, war es den Teilnehmern überlassen, 

Anzahl und Art der von ihnen 

zu bestimmenden Parameter festzulegen. 

Jeder Teilnehmer bekam insgesamt 

jeweils drei Niveaus zugesandt. Das zugesandte 

Volumen sollte eine Doppelbestimmung 

erlauben, als Ergebnis sollte 

jedoch nur ein Wert abgegeben werden. 

Daher bekam jeder Teilnehmer insgesamt 

sechs 1-L-Glasflaschen durch einen 

Paketdienst zugestellt. 

Das Teilnehmerfeld bestand aus 79 

Laboratorien, darunter unser Wasserlabor 

„Referat Spezielle Analytik für Umweltüberwachung“ 

des Bayerischen Landesamtes 

für Umwelt in München. Laut 

Abschlussbericht des Initiators gaben 

fünf Laboratorien keine Daten ab, weswegen 

letztlich die Werte von 74 Laboratorien 

in die Berechnung der Ringversuchskenndaten 

einflossen. Die Wahl des 

Analysenverfahrens war den Teilnehmern 

freigestellt, allerdings musste sichergestellt 

sein, dass sich mit dem gewählten 

Verfahren eine untere Arbeitsbereichsgrenze 

von 0,01 μg/L erreichen ließ. So 

weit die Pflicht. Die Kür bestand darin, 

zwei weitere Komponenten, die nicht 

benannt wurden und bei denen es sich 

um das Chlorpestizid β-HCH sowie das 

Fungizid Triadimefon, ein Triazolderviat, 

handelte, qualitativ und/oder quantitativ 

zu bestimmen. Dieser freiwilligen Aufgabe 

widmeten sich 31 der teilnehmenden 

Laboratorien. 

Wahl der Methoden 

Aufgrund der aktuell abgeschlossenen 

Methodenentwicklung entschlossen wir 

uns für die Stir Bar Sorptive Extraction 

Der Ringversuch bestätigte den Twister als Mittel 

der Wahl. Dr. Sengl im Gespräch mit Mitarbeiterin 

Sonja Krezmer. 


Substanz 

Arbeitsbereich 

ng/L 

Substanz 

Arbeitsbereich 

ng/L 

(SBSE) als Anreicherungs- bzw. Extraktionsverfahren 

mit anschließender Thermodesorption 

und GC/MS-Analyse. 

Diese Kombination von Probenvorbereitung 

und Analyseverfahren erweist 

sich für den quantitativen Nachweis von 

Pestiziden und schwerflüchtigen haloge- 

Kleiner Twister, große Wirkung: Die große Menge 

an sorbierendem Polydimethylsiloxan erklärt die 

hohen Anreicherungsfaktoren mit dem Twister. 

nierten Kohlenwasserstoffverbindungen 

aus wässrigen Matrices als effizient, sensitiv 

und nachweisstark. Obendrein wird 

die Zahl der Probenvorbereitungsschritte 

sowie der Einsatz von Lösemitteln auf 

nahezu Null reduziert. 

Die SBSE erfolgt mit dem patentierten 

GERSTEL-Twister. Hierbei handelt 

es sich, vereinfacht ausgedrückt, um ein 

Rührstäbchen für Magnetrührer, das mit 

Polydimethylsiloxan (PDMS) als Sorptionsmedium 

ummantelt ist. Für das 

Funktionsprinzip der SBSE ist der Verteilungskoeffizient 

zwischen PDMS und 

Wasser von Bedeutung: Das mit PDMS 

beschichtete Rührstäbchen durchmischt 

die wässrige Probe, wobei die Extraktion 

beziehungsweise Sorption der weniger 

polaren Inhaltsstoffe in den PDMS- 

Mantel erfolgt. Der Logarithmus des 

Trifluralin 5-20 

Diazinon 5-20 

γ-HCH (Lindan) 5-20 

Triallat 5-20 

Alachlor 5-20 

Parathion-ethyl 10-100 

α-Endosulfan 5-20 

β-Endosulfan 5-20 

Endosulfan-sulfat 20-100 

Diflufenican 1-10 

Bifenox 25-100 

λ-Cyhalothrin 25-100 

Permethrin 5-20 

Cyfluthrin 50-150 

Cypermethrin 25-100 

Parameterumfang der PSM-Methode mit jeweiligem 

Arbeitsbereich und zugehöriger Bestimmungsgrenze; 

der untere Wert entspricht der 

Bestimmungsgrenze der jeweiligen Substanz. 

gerührt. Für den Nachweis der Chlorpestizide 

wurden folgende Verbindungen 

als interner Standard (Isotope) zugesetzt: 

Lindan ( 13 C 6 , 99 %), β-Endosulfan 

( 13 C 9 , 99 %) sowie Cypermethrin (Phenoxy- 

13 C 6 , 99 %), Isomerengemisch; für 

den Nachweis der SHKW: Lindan ( 13 C 6 , 

99 %), β-Endosulfan ( 13 C 9 , 99 %), Diel- 

PDMS-Wasser-Verteilungskoeffizienten 

ist annähernd dem Logarithmus des 

Oktanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten 

(Log K OW ) äquivalent. K OW ist ein 

physiko-chemischer Parameter, der verwendet 

wird, die hydrophilen oder hydrophoben 

Eigenschaften einer Chemikalie 

zu beschreiben [4]. Der Logarithmus 

des K OW -Wertes dient dazu, ihre 

Werte zu charakterisieren: Ein großer 

Log K OW steht für hohe Hydrophobizität, 

was bedeutet, dass die Substanz sehr 

gut im PDMS sorbiert und sich mit entsprechend 

hoher Wiederfindung mit dem 

Twister extrahieren lässt. 

Parameter der Pestizid/SHKW- 

Bestimmung 

Probenvorbereitung: 100 mL Probe werden 

in ein Glasgefäß gefüllt, mit 200 μL 

30 %-iger HCl versetzt, anschließend mit 

dem internen Standard dotiert und bei 

960 U/min für 2,5 h auf der Rührplatte 

α-HCH 1-10 

β-HCH 5-20 

γ-HCH (Lindan) 2-20 

4,4’ –DDE 2-20 

4,4’ –DDD 2-20 

2,4’ –DDT 2-20 

4,4’ –DDT 2-20 

Methoxychlor 1-10 

Aldrin 5-24 

Dieldrin 2-20 

Endrin 2-20 

Isodrin 2-20 

Heptachlor 2-20 

Heptachlorepoxid 2-20 

α-Endosulfan 5-20 

β-Endosulfan 5-20 

1,2,4-Trichlorbenzol 1-10 

1,2,4,5-Tetrachlorbenzol 1-10 

Pentachlorbenzol 1-10 

Hexachlorbenzol 1-10 

Pentachlornitrobenzol 2-20 

PCB 28 1-10 

PCB 52 1-10 

PCB 101 1-10 

PCB 138 1-10 

PCB 153 1-10 

PCB 180 1-10 

PCB 194 2-10 

Parameterumfang der SHKW-Methode mit 

jeweiligem Arbeitsbereich und zugehöriger 

Bestimmungsgrenze; der untere Wert entspricht 

der Bestimmungsgrenze der jeweiligen 

Substanz. 


Abundance 

280000 

260000 

240000 

220000 

200000 

180000 

160000 

140000 

120000 

100000 

80000 

60000 

40000 

20000 

Time--> 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 

Abundance 

110000 

100000 

90000 

80000 

70000 

60000 

50000 

40000 

30000 

20000 

10000 

Time--> 

TIC: PSM.D\data.ms 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 9 10 

Twister-TDU-GC/MS-Chromatogramm (SIM-Mode) von Trinkwasser 

gespikt mit einer PSM-Standardlösung 

1 

TIC: SHKW.D\data.ms 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

11 

12 

13 14 15 

8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 

Twister-TDU-GC/MS-Chromatogramm (SIM-Mode) von Trinkwasser 

gespikt mit einer SHKW-Standardlösung 

8 

9 

10 

11 

12 

13 

14 

15 

16 

17 

18 

19 

20 

21 

22 25 

23 

24 

26 27 

Einfach in der Anwendung: Die Thermodesorption 

erfolgt automatisiert in der GERSTEL-TDS 

oder TDU. 

Unit (TDU) (beide GERSTEL) verwendet. 

Die Analyse der Twister erfolgt automatisiert 

mit dem MultiPurposeSampler 

MPS von GERSTEL. Bei der eingesetzten 

Säule handelt es sich um eine J&W 

DB-XLB (Nr. 122-1236), Länge: 30 m, 

Filmdicke: 0,50 μm, Innendurchmesser: 

250 μm, Trägergas ist Helium und der 

Modus Solvent Vent eingestellt. Das Profil 

des Temperaturprogramms: Starttemperatur 

70 °C, Initial time: 2 min – 25 °C/ 

min – 150 °C (3 min) – 8 °C/min – 280 

°C (9 min). Die massenselektive Detektion 

erfolgt im SIM-Modus. 

Thermodesorption: Verwendet wird 

der MPS in Verbindung mit einem TDU/ 

KAS und Flüssigstickstoff-Kühlung: 

• Pestizide • TDU: Starttemperatur 40 

°C – 720 °C/min – 280 °C (6 min). KAS: 

minus 100 °C – 12 °C/s – 280 °C (5 min); 

• [SHKW] • TDU: Starttemperatur 40 

°C – 720 °C/min – 300 °C (6 min). KAS: 

minus 100 °C – 12 °C/s – 280 °C (5 min). 

Die Desorption erfolgte splitlos. 

Ergebnis des Ringversuchs 

Auszug aus dem Abschlussbericht 

„Trinkwasser-Ringversuch O5 – Spezielle 

organische Parameter – hier: Chlorpestizide 

und Phosphor-Organika, ent- 

drin ( 13 C 12 , 99 %), 4,4’-DDT (Ring- 

13C 12 , 99 %), Hexachlorbenzol ( 13 C 6 , 99 

%) sowie 2,4,4’-Trichlorbiphenyl ( 13 C). 

Die verwendeten Twister waren 2 cm 

lang und besaßen einen PDMS-Mantel 

von 1 mm Phasendicke. 

Allgemeine Betrachtung: Durch die 

Zugabe der Säure lässt sich verhindern, 

dass Kalk ausfällt und sich an den Rührstäbchen 

absetzt. Die Kalkablagerungen 

sind optisch sichtbar, reduzieren die 

Sensitivität und Reproduzierbarkeit der 

Ergebnisse. Wir nutzen beide Methoden 

bei der Untersuchung von Oberflächen-, 

Grund sowie kleinerer Fließgewässer, insbesondere 

wenn sie sich im Einzugsgebiet 

intensiv genutzter landwirtschaftlicher 

Flächen befinden. Regelmäßig wurden 

2008 u. a. die Vils (Niederbayern), 

die Rednitz, die Pegnitz (Mittelfranken), 

die Eger (Schwaben) und die Ussel, die 

Wolnzach und die Schutter (Oberbayern) 

beprobt. In der Großen Laber und in der 

Pfatter beobachteten wir im Frühjahr und 

im Herbst einen Anstieg der Diflufenican-Werte 

von 1 ng/L auf bis zu 19 ng/L. 

Beide Flüsse liegen in der Oberpfalz, in 

der Getreide eine Hauptkultur der Landwirtschaft 

ist. In keinem der Gewässer 

wurden hingegen SHKW in relevanten 

Mengen nachgewiesen. 

GC/MS-Analyse: Für den Nachweis 

der ausgewählten Pesitzide und 

SHKW wird ein GC/MS-System 

6890N/5973N von Agilent Technologies 

ausgestattet mit einem KaltAufgabeSystem 

(KAS) und der ThermalDesorptionnommen 

dem Kapitel „Zusammenfassung“: 

Bei Betrachtung der ermittelten 

empirischen Vergleichsstandardabweichungen 

fällt auf, dass in mehr als der 

Hälfte der Bestimmungen Werte > 25 

% ermittelt wurden. Der Wert von 25 

% wurde vom Ringversuchsveranstalter 

– in Übereinstimmung mit anderen 

Trinkwasser-Ringversuchsveranstaltern 

sowie der LAWA – als oberes Limit für 

die Vergleichsstandardabweichung derartiger 

Stoffe festgelegt. 

Als Resümee ergibt sich daraus, dass 

die Analytik dieser Stoffgruppen den 

Anforderungen der Ringversuchsveranstalter 

nicht entspricht. Offensichtlich 

werden die Schwierigkeiten bei der 

Bestimmung dieser „klassischen“ Komponentengruppe 

unterschätzt. Dies hängt 

eventuell damit zusammen, dass diese 

Komponenten in der Praxis im Trinkwasser 

in Deutschland kaum mehr eine 

Rolle spielen und daher die Analytik vergleichsweise 

selten benötigt wird. Aller- 


1 Trifluralin 

2 Diazinon 

3 δ-HCH (Lindan) 

4 Triallat 

5 Alachlor 

6 Parathion-ethyl 

7 α-Endosulfan 

8 β-Endosulfan 

9 Diflufenican 

10 Endosulfan-sulfat 

11 Bifenox 

12 Lambda-Cyhalothrin 

13 Permethrin 

14 Cyfluthrin 

15 Cypermethrin 

1 1,2,4-Trichlorbenzol 

2 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol 

3 Pentachlorbenzol 

4 α-HCH 

5 Hexachlorbenzol 

6 δ-HCH (Lindan) 

7 Pentachlornitrobenzol 

8 β-HCH 

9 PCB 28 

10 Heptachlor 

11 PCB 52 

12 Aldrin 

13 Isodrin 

14 Heptachlorepoxid 

15 PCB 101 

16 α-Endosulfan 

17 4,4`-DDE 

18 Dieldrin 

19 Endrin 

20 2,4`-DDT 

21 4,4`-DDD 

22 PCB 153 

23 β-Endosulfan 

24 4,4`-DDT 

25 PCB 138 

26 Methoxychlor 

27 PCB 180 

dings sind einige dieser Verbindungen 

wie Aldrin, Dieldrin, Heptachlor und 

Heptachlorepoxid als Einzelstoffe in der 

TrinkwV aufgeführt. Für diese Stoffe gilt 

darüber hinaus ein schärferer Grenzwert 

(0,03 μg/L) als für die übrigen Verbindungen 

der PSM und Biozidprodukte 

(je 0,1 μg/l). 

Alle zehn Parameter des Ringversuchs 

sowie die insgesamt 30 Parameter- 

Niveau-Kombinationen (PNK) konnten 

für die Bewertung der Niveaus herangezogen 

werden. Die Bewertung wurde 

anhand von Z-Scores vorgenommen. 

Als Bewertungskriterium wurde Z = 2 

gewählt. Die Erfolgsquoten (erfolgreiche 

Bestimmungen pro Anzahl Teilnehmer) 

für die Bestimmung der einzelnen Verbindungen 

liegen bei den Chorpestiziden 

bei > 90 %, die der phosphororganischen 

Verbindungen bei ca. 82 %. 

Neben den oben genannten Verbindungen 

waren dem Parametermix zusätzlich 

zwei weitere Komponenten aus den 

gleichen Stoffgruppen zugefügt worden, 

die namentlich nicht genannt wurden. 

Interessierte Labore konnten daran 

eine qualitative und quantitative Bestimmung 

durchführen. Die Auswertung dieser 

Komponenten erfolgte in der gleichen 

Art wie für die vorgenannten Substanzen, 

allerdings wurde auf eine Bewertung verzichtet. 

Es zeigte sich, dass von den insgesamt 

74 Laboratorien nur 31 (41,9 %) die 

aus der Gruppe der Chlorpestizide stammende 

unbekannte Substanz als ß-HCH 

identifizierten und quantifizierten. Die 

zweite zugesetzte unbekannte Substanz 

wurde sogar nur von acht Laboren (10,8 %) 

untersucht; sechs Labore erkannten sie 

richtigerweise als Triadimefon (Triazolderivat) 

und bestimmten auch den 

Gehalt. 

Einordnung der eigenen Ergebnisse 

und Schlussbemerkung 

Als einziges am Ringversuch teilnehmendes 

Labor hat die LfU die Wasserproben 

mittels SBSE (GERSTEL- 

Twister) behandelt. Die SBSE-Methode 

wird am Bayerischen Landesamt für 

Umwelt sowohl zur Bestimmung ausgewählter 

Pestizide als auch zum Nachweis 

schwerflüchtiger halogenierter Kohlenwasserstoffe 

(SHKW) eingesetzt und erfordert 

nur rund ein Fünftel der Zeit herkömmlicher 

Techniken. Alle geforderten 

Parameter, einschließlich β-HCH, wurden 

erfolgreich bestimmt; Ausnahmen 

bildeten Dimethoat und Triadimefon, da 

sie nicht in unserem Parameterumfang 

enthalten waren. Sämtliche Z-Scores 

lagen unter 1 und damit 12,5 % unter 

der genannten Vergleichsstandardabweichung. 

Damit wird deutlich: Die SBSE- 

GC/MS-Methode ist mindestens 

gleichwertig mit den für den Nachweis 

von Pestiziden und schwerflüchtigen 

halogenierten Kohlenwasserstoffverbindungen 

klassischerweise angewandten 

Methoden. Die mit der SBSE-GC/MS 

erzielten Ergebnisse sind als sehr gut zu 

klassifizieren. Verwendet wurden isotopenmarkierte 

interne Standards, um 

Sorptionsschwankungen auszugleichen. 

Die resultierenden Nachweisgrenzen 

liegen sehr niedrig, die SBSE erfüllt 

die Anforderungen der TrinkwV hinsichtlich 

des Nachweises von Pestiziden 

mustergültig. Die vorliegende Methode 

lässt sich mit Erfolg auch für die Untersuchung 

von Oberflächengewässern 

einsetzen und ist damit für die Untersuchung 

einiger prioritärer Stoffe gemäß 

Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG) 

vom 20. 12. 2000 geeignet. 

Autoren 

Dr. Manfred Sengl und 

Sonja Krezmer 

Bayerisches Landesamt für Umwelt 

Referat 75 

Kaulbachstr. 37 

80539 München 

E-Mail: manfred.sengl@lfu.bayern.de 

E-Mail: sonja.krezmer@lfu.bayern.de 

Quelle 

[1] www.hamburg.de/ringversuche/ 

[2] www.hamburg.de/hu/ 

[3] www.hamburg.de/content 

blob/112470/data/bericht-trinkwrvo5.pdf 

[4] Maylan, M. W.; Howard, P. H. 

Atom/Fragment contribution 

method for estimating octanolwater 

partition coefficients. 

J. Pharm. Sci. 1995,84, 83-92. 


Kriminaltechnik 

 

Die Rechtslage ist eindeutig: „Wer zur Täuschung im Rechtsverkehr eine unechte 

Urkunde herstellt, eine echte Urkunde verfälscht oder eine unechte oder 

verfälschte Urkunde gebraucht, wird mit Freiheitsstrafe bis zu fünf Jahren oder 

mit Geldstrafe bestraft.“ Schon der Versuch, heißt es in § 267 Strafgesetzbuch 

(StGB), ist strafbar. Bei der Aufklärung von Urkundenfälschung setzt das 

Bayerische Landeskriminalamt in München auf das Wissen und die Erfahrung 

seiner Ingenieure und Wissenschaftler sowie auf bewährte Analysentechnik. 

Eines der zentralen Elemente bei der Begutachtung fraglicher Dokumente ist, 

wie der Blick ins Urkundenlabor des Bayerischen Landeskriminalamtes zeigt, die 

Thermodesorptions-GC/MS. 


Sofern die Polizei nicht an Ort und Stelle zwischen 

„echt“ oder „gefälscht“ unterscheiden 

kann, werden verdächtige Dokumente im 

Urkundenlabor einer kritischen Begutachtung 

unterworfen. Dabei steht zunächst der Vergleich 

mit Sammlungsmustern, wie z. B. mit 

asservierten Fälschungen, markiert mit einem 

roten Punkt, im Mittelpunkt. Wichtigste Hilfsmittel 

sind hierbei: Fachwissen, Erfahrung und 

der so genannte Fadenzähler, eine kleine Lupe 

mit zehnfacher Vergrößerung. 

Nach dem Konkurs eines Unternehmens 

legte der Firmenchef dem 

Konkursverwalter eine Übereignungsurkunde 

vor. Diese Urkunde war auf 

fünf Jahre vor dem Konkurs datiert und 

sollte belegen, dass er sein Aktienvermögen 

in Millionenhöhe, seine Nobelkarossen 

und seine kostspielige Waffensammlung 

vor geraumer Zeit schon auf 

seine Frau übertragen hatte, was natürlich 

zur Folge hätte, dass die Gläubigerbanken 

keinen Zugriff auf diesen Besitz hätten. 

Die Banken witterten einen Betrug 

und erstatteten Anzeige. Ausgehend von 

der Annahme, der Mann habe den Übereignungsvertrag 

erst nach dem Konkurs 

erstellt und der Einfachheit halber rückdatiert, 

wurde die Polizei beauftragt, das 

„Herstellungsdatum“ der Urkunde zu 

überprüfen. 

Nicht immer ist eine Urkundenfälschung 

offenkundig. „Der Grund dafür 

liegt in der Natur der Dinge“, weiß Dr. 

Jürgen Bügler, Chemiker im Kriminaltechnischen 

Institut des Bayerischen 

Landeskriminalamtes (LKA) in München: 

Kein Polizist könne alle international 

sich im Umlauf befindlichen offiziellen 

Dokumente kennen, geschweige 

denn zwischen echten und gefälschten 

unterscheiden. „Muss auch niemand“, 

betont der Experte. Es genüge bereits 

ein Anfangsverdacht, um die Kriminalbeamten 

aufmerken zu lassen: ein auffälliges 

Verhalten hier, eine kleine Rasur 

dort, vielleicht ein Foto, das fehlt. Den 

Rest erledigen dann die Wissenschaftler 

im kriminaltechnischen Labor. 

Das LKA Bayern verfügt über eines 

der weltweit größten Archive mit mehr 

als 100.000 Dokumenten und Urkunden 

aus aller Herren Länder, darunter Personalausweise, 

Reisepässe, Führerscheine 

und Geburtsurkunden, in Karteikästen 

abgelegt und nach Land und Dokumententyp 

wohl sortiert. Rund 5000 Mal pro 

Jahr sind die Experten der Kriminaltechnik 

in Bayern mit Urkundenfälschung 

konfrontiert. In 95 Prozent der Fälle bildet 

die Sammlung im Urkundenlabor des 

Bayerischen LKA den Prüfstein für die 

Echtheit eines fragwürdigen Dokuments. 

Die wissenschaftliche Untersuchung 

beginnt mit der Inaugenscheinnahme 

und dem Vergleich des Corpus Delicti 

mit, sofern vorhanden, einem Original 

aus dem Fundus des LKA. „Der Fadenzähler, 

eine Lupe mit bis zu zehnfacher 

Vergrößerung, ist in dieser Phase das 

wichtigste Hilfsmittel, die offensichtlichen 

Sicherheitsmerkmale wie Wasserzeichen, 

feine Linienstrukturen, so 

genannte Guillochen, oder spezielle 

Farbverläufe zu überprüfen“, erklärt Dr. 

Jürgen Bügler. Ergibt die optische Voruntersuchung 

mit der Lupe keinen nennenswerten 

Aufschluss, wird die Begutachtung 

des fragwürdigen Dokuments 

unter dem Mikroskop fortgesetzt. 

Dr. Bügler: „Durch eine Untersuchung 

der Lumineszenz beziehungsweise 

eine Messung der Remission lassen 

sich Rasuren oder anderweitig von 

Hand entfernte Eintragungen im Dokument 

erkennen.“ Auch in welcher Reihenfolge 

Eintragungen vorgenommen 

wurden, lässt sich vielfach rekonstruieren: 

„Wenn jemand mit einem Kugelschreiber 

nachträglich etwas in ein kopiertes oder 

gedrucktes Dokument eingetragen oder 

nachträglich Textpassagen in ein unterzeichnetes 

Dokument mittels Drucker 

oder Kopierer eingefügt hat, lässt sich 

das anhand unterschiedlicher Lumineszenzen 

unter Umständen nachweisen“, 

weiß der Experte. 

Was aber, wenn es sich nicht um ein 

offizielles staatliches Dokument wie einen 

Personalausweis oder Reisepass handelt, 

sondern um, sagen wir mal, einen Barscheck, 

mit dem der Empfänger überraschenderweise 

mehr Geld abzuheben in 

der Lage war, als der Aussteller vorgesehen 

hatte? Was, wenn ein Testament 

mit einem Mal jemanden begünstigt, 

dem der liebe Verstorbene zu Lebzeiten 

nicht einen einzigen Cent gegönnt hatte? 

Was die wenigsten Ganoven ahnen: 

Die Manipulation einer Urkunde, sei sie 

auch noch so dezent und lig, hinterlässt deutliche Spuren! 

Dr. Jürgen Bügler: „Wenn 

wir das fragwürdige 

unauffäl- 

Dokument einmal in 

Händen halten, stehen 

die Chancen gut, 

eine eventuelle Urkundenfälschung 

eindeutig 

aufzudecken.“ 

Der Chemiker berichtet 

von einer zur Anzeige 

gebrachten offensichtlichen 

Scheckbetrügerei. Die Höhe des 

auf dem Bankdokument vom Aussteller 

eingetragenen Betrags wurde 

durch Anhängen einiger Nullen regel- 


Durch Untersuchung der Lumineszenz lassen 

sich Rasuren oder anderweitig gelöschte Eintragungen 

sichtbar machen. Auch die Reihenfolge 

von Eintragungen kann hier untersucht werden. 

Unten: Schwarzer Strich ist Toner (Kopierer), 

oranger Strich ist das Schreibmittel im Lumineszenzbild. 

Die orange Lumineszenz des Schreibmittels 

liegt über dem Toner, wurde also nachher 

aufgebracht. 

recht potenziert, nach Angaben des Ausstellers 

ohne seine Zustimmung. Dieser 

erhob daraufhin Klage, und die Angelegenheit 

wurde von Dr. Jürgen Bügler, den 

das Gericht als unabhängigen Gutachter 

bestellt hatte, unter die Lupe genommen. 

Um es vorwegzunehmen: Der Betrug flog 

auf, der Scheckbetrüger wurde überführt 

und verknackt. Wie aber sind die Wissenschaftler 

des LKA vorgegangen? 

Der Schlüssel zum Fälschungsnachweis 

liegt in der Analyse des verwendeten 

Schreibmittels, sprich: des Stifts beziehungsweise 

des Toners, mit dem das 

Dokument manipuliert wurde. Dr. Jürgen 

Bügler: „Die genaue Analyse des verwendeten 

Schreibmittels ist entscheidend 

bei der Bestimmung der Echtheit eines 

Dokuments beziehungsweise des Alters 

einer Eintragung.“ Ebenfalls lasse sich 

klären, in welcher Reihenfolge die Eintragungen 

in das fragwürdige Dokument 

vorgenommen wurden. 

Seit 1952 sammelt die kriminaltechnische 

Abteilung des LKA Bayern 

unter anderen Kugelschreiberpasten. 

6000 Muster umfasst die Kollektion des 

LKA, die laufend aktualisiert und erweitert 

wird. „Die verschiedenen Schreibmittel 

unterscheiden sich im Wesentlichen 

durch die Zusammensetzung der 

enthaltenen Farbstoffe, die sich mittels 

Dünnschichtchromatographie vergleichsweise 

einfach, schnell und sicher 

aufklären und handlich archivieren lässt“, 

erläutert Dr. Jürgen Bügler. Durch Vergleich 

der jeweils resultierenden Chromatogramme 

kann das eingesetzte Schreibmittel 

identifiziert und — darin liegt ein 

Schlüssel zur Aufklärung von Urkundenfälschung 

— von einem anderen Schreibmittel 

unterschieden werden. 

Um den Zeitpunkt einer handschriftlichen 

oder drucktechnischen Eintragung 

zu bestimmen, untersucht der Experte das 

im Schreibmittel verwendete Lösemittel, 

das sich mit der Zeit verflüchtigt. „Auf 

diese Weise sind Altersbestimmungen 

bei Dokumenten möglich“, schlussfolgert 

Dr. Bügler. 

Zurück zum Barscheck: Um zu ermitteln, 

welches beziehungsweise, im Fall 

einer Ergänzung, welche Schreibmittel 

verwendet wurden, wird an fragwürdiger 

Stelle des Schecks, im geschilderten Fall 

bei den Nullen, ein Stück beschriebenen 

Papiers entnommen und näher untersucht. 

Ziel sei es, erklärt Dr. Jürgen Bügler, 

die flüchtigen Verbindungen aus dem 

Schreibmittel, etwa der Kugelschreiberpaste, 

zu extrahieren und zu bestimmen. 

Das aber sei alles andere als trivial. 

Erschwert werde die Arbeit nämlich 

durch die geringe Menge an Analyten 

und die instabile Papiermatrix, die 

auf Dauer die interessanten chemischen 

Verbindungen absorbiere und ihr verfügbares, 

sprich: nachweisbares Quantum 

reduziere. Ohnehin arbeite man bereits 

mit Probemengen, die als verschwindend 

gering zu bezeichnen seien. Zur Orientierung: 

Laut Dr. Jürgen Bügler entspricht 

ein mit einem Kugelschreiber gezogener 

Strich von einem Zentimeter Länge 

rund zehn Nanogramm (ng) Schreibmittelpaste, 

davon sind sechs ng Lösemittel, 

vom dem sich bereits innerhalb des ersten 

Tages rund 95 Prozent verflüchtigen; 

getragen werde die Paste von rund 100 μg 

Papier. „Unsere Aufgabe ist es“, bemerkt 

der Wissenschaftler, „das Restlösemittel 

zu bestimmen — keine Angelegenheit, 

die man mal eben so erledigt“. 

Als zusätzliche Herausforderung 

kristallisiert sich für den Wissenschaftler 

die fehlende Bezugsgröße heraus. 

„Ein Strich auf Papier kann sehr inhomogen 

sein“, weiß Dr. Jürgen Bügler. 

Man könne daher nie genau sagen, welche 

Menge Kugelschreiberpaste tatsächlich 

aufs Papier gebracht worden sei. Die 

klassische quantitative Analytik, wie sie in 

der Forensik beispielsweise zur Bestimmung 

von Drogenrückständen angewendet 

werde, komme daher beim Nachweis 

von Urkundenfälschungen nicht infrage 

Eine große Rolle spiele auch die Alterung, 

die von Schreibmittel zu Schreibmittel 

unterschiedlich schnell vonstatten 

gehe: Farbstoffe bleichen aus, Lösemittel 

verdampfen oder werden von der 

Papiermatrix adsorbiert, Harze (Bindemittel) 

vernetzen und härten aus. Dr. 

Bügler: „Es laufen vielfältigste Prozesse 

ab, die bei der Bewertung der resultierenden 

analytischen Ergebnisse berücksichtigt 

werden müssen.“ Methode und Probenvorbereitung 

müssten daher höchsten 

Anforderungen genügen, fordert der 

Experte. 


Neben dem LKA Bayern verfügt nur noch das 

Urkundenlabor des Secret Service der Vereinigten 

Staaten von Amerika über eine ähnlich 

große Sammlung an Schreibmitteln. Wenn 

der Vergleich der jeweiligen Dünnschichtchromatogramme 

keinen Aufschluss über die 

Zusammensetzung liefert oder Eintragungen in 

einem Dokument auf Zusammensetzung oder 

Schriftalter untersucht werden müssen, ist die 

automatisierte TDS-GC/MS mit Online-Derivatisierung 

das Mittel der Wahl. 

Wichtigstes Hilfsmittel bei der Aufklärung 

von Urkundenfälschung ist die 

Gaschromatographie in Verbindung mit 

der massenselektiven Detektion (GC/ 

MS). „Die Extraktion der Schreibmittelpaste 

gelingt mittels Flüssigextraktion“, 

weiß Dr. Jürgen Bügler zu berichten, auch 

wenn es sich um ein relativ schwieriges 

Unterfangen handle, eben weil Substanzmenge 

und Analytgehalte sehr klein seien. 

Eine Alternative stelle die Pyrolyse dar, 

also die thermische Zersetzung des Probenmaterials 

bei etwa 400 °C unter Sauerstoffausschluss. 

Diese Vorgehensweise 

sei weit verbreitet, jedoch hätten Versuche 

gezeigt, „dass sich das Papier zersetzt und 

die resultierenden Pyrolyseprodukte die 

Bestimmung der Schreibmittelkomponenten 

erschweren“. Um die interessanten 

Analyten störungsfrei bestimmen zu 

können, kam Dr. Bügler auf die Idee, die 

Temperatur zu senken: „Dieser Ansatz 

führte uns letztlich zur Thermodesorption 

mit dem ThermalDesorptionSystem, 

kurz: TDS.“ Damit gelinge es, greift der 

Wissenschaftler vor, die flüchtigen Analyten 

auf einfache und effiziente Weise 

temperaturprogrammiert zu extrahieren, 

in einer Kühlfalle anzureichern und so 

die Analyse sensitiver zu gestalten. Mit 

herkömmlichen Pyrolyseapparaten hingegen 

sei das ganz und gar unmöglich. 

Um schwer verdampfbare oder leicht 

zersetzliche Substanzen gaschromatographisch 

fass- und detektierbar zu machen, 

werden sie derivatisiert, das heißt durch 

Modifikation auf molekularer Ebene 

chemisch verändert. Obgleich im GC- 

Tagesgeschäft üblich, ist der Schritt der 

Derivatisierung alles andere als trivial. „Je 

nach Aufgabe und Zielsetzung kann sich 

diese Art der Probenvorbereitung, die in 

aller Regel über einen Zwischenschritt 

in Lösung erfolgt, als überaus aufwändig 

erweisen“, weiß Dr. Jürgen Bügler 

aus Erfahrung. Doch es geht auch anders, 

schnell und effizient — in der Gasphase! 

Angeregt von Dr. Jürgen Bügler, 

haben die Experten von GERSTEL 

ein Modul entwickelt, das die Online- 

Derivatisierung nach Thermodesorption 

mit dem ThermalDesorptionSystem 

(TDS) in der Gasphase ermöglicht 

und damit den bisherigen 

Einsatz teils kniffliger Konstruktionen 

im Liner vollständig überflüssig 

macht. Das System erweist sich in der 

kriminaltechnischen Praxis beim Nachweis 

von Urkundenfälschungen als wirksam 

und überaus effizient. 

Mittlerweile arbeitet nicht nur das 

Bayerische Landeskriminalamt mit 

der TDS-GC/MS zum Nachweis von 

Urkundenfälschungen, sondern auch die 

Kantonspolizei Zürich sowie weitere kriminaltechnische 

Laboratorien weltweit. 

Aus gutem Grund, wie Dr. Jürgen Bügler 

sagt: „Mit diesem System lassen sich die 

flüchtigen Inhaltsstoffe von Schreibmitteln 

effizient, sensitiv und sicher untersuchen, 

ohne dass die Matrix Papier dabei 

stört.“ Proben mit Abmessungen von 

5 mm x 1 mm reichen aus, um komplizierte, 

bislang ungelöste Kriminalfälle 

aufzuklären. 

Apropos: „Der Versuch, mit einem 

getürkten Barscheck mehr Geld zu erhalten, 

als der Aussteller vorgesehen hatte, 

war nur kurzzeitig erfolgreich“, berichtet 

Dr. Bügler. Letztlich habe er durch 

TDS-GC/MS-Analyse und Vergleich 

der verwendeten Kugelschreiber eindeutig 

die Urkundenfälschung nachweisen 

und damit dem Geschädigten zu seinem 

Recht verhelfen können. Ähnlich verhielt 

es sich auch mit dem Übereignungsvertrag. 

Die Analyse ließ mit an Sicherheit 

grenzender Wahrscheinlichkeit darauf 

schließen, dass der in Konkurs gegangene 

Unternehmer den Vertrag mit seiner 

Frau nicht zu besagtem Zeitpunkt 

vor fünf Jahren, sondern erst nach dem 

Konkurs aufgesetzt hat“, erklärt Dr. Jürgen 

Bügler. Schon Sophokles (496-406 

v. Chr) wusste: „Durch Betrug erlistet ist 

noch nicht gewon- 

nen.“ 

GERSTEL-Thermal- 

DesoptionSystem 

(TDS) 


Drogen 


ungen 


ng 

GERSTEL GmbH & Co. KG • Postfach 10 06 26 • 45406 Mülheim an der Ruhr 

Deutsche Post AG 

Entgelt bezahlt 

45473 Mülheim 

Das lesen Sie in unserer nächsten Ausgabe 

Im Internet 

GERSTEL auf der „analytica 2010“ 

Halle A1, Stand 321/420 

Im kommenden Jahr öffnet die Messe München ihre Pforten zur „22. analytica“, einer der international bedeutendsten 

Fachmessen für instrumentelle Analytik, Labortechnik und Biotechnologie. Mit von der Partie ist 

auch GERSTEL. Der weltweit führende Anbieter von Lösungen für die automatisierte Probenvorbereitung und 

Probenaufgabe in der GC/MS und LC/MS präsentiert sich, seine Produkte und Systemlösungen in Halle A1, Stand 

321/420. „GERSTEL Aktuell“ berichtet über die Produkthighlights des Unternehmens auf der „analytica 2010“. 

Untersuchung und Minimierung der Migration von 

Chemikalien aus Verpackungsmaterialien 

Zum Schutz der Verbraucher muss sichergestellt sein, dass keine schädlichen Verbindungen 

aus zur Herstellung von Verpackungen verwendeten Materialien in 

Lebens- oder Arzneimittel migrieren können. Routinemäßige Migrationsstudien 

reichen im Bereich der Lebensmittelverpackung nicht, um den Sicherheitsstandards 

Genüge zu tun. Die Barriere-Eigenschaft der Primärverpackungen ist vielmehr 

auch experimentell zu überprüfen und sicherzustellen. An Arzneimittelverpackungen 

müssen „Leachables & Extractables“-Studien durchgeführt werden. Als 

effiziente und sensitive Screening-Methode für die Analyse von Lebens- und Arzneimittelverpackungen 

erweist sich die Thermodesorption gekoppelt mit der GC/MS. 

Off-Flavor-Verbindungen passiv 

am Wasserhahn anreichern 

Französische Forscher haben auf Basis der lösemittelfreien Stir Bar Sorptive Extraction 

(SBSE) einen neuartigen Passivsammler entwickelt und patentieren lassen, mit dem sich 

Geruchsverursacher im Trinkwasser unmittelbar am Wasserhahn unter Alltagsbedingun-ngen 

anreichern lassen. Thermodesorption, Identifikation und Qualifikation der Off-Flavor- 

Verbindungen erfolgten automatisiert mittels Thermodesorptions-GC/MS. 

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über das Unternehmen und seine 

kundenorientierten Lösungen finden Sie im 

Internet unter www.gerstel.de 

Apropos: Sollten 

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einem der Beiträge 

in dieser 

41. Ausgabe der 

„GERSTEL Aktuell“ 

haben oder 

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wünschen, freuen 

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