Zeitschrift für Geologie und Geophysik
Offener Zugang

Abstrakt

Tiefgehende Elementbestimmung in luftgetragenen atmosphärischen Aerosolen in italienischen Großstädten mittels Neutronenaktivierungsanalyse

Pasquale Avino, Geraldo Capannesi und Alberto Rosada

Das Interesse an der Speziation von Feinstaub hat in den letzten Jahren zugenommen: Insbesondere wird der anorganische Anteil auf seine gesundheitlichen Auswirkungen untersucht. Während die toxischen Wirkungen einiger Elemente gut bekannt sind, liegen über andere Elemente nur wenige Informationen vor. In diesem Zusammenhang spielen beispielsweise die Seltenen Erden, z. B. Ce, Eu und Yb, eine wichtige Rolle. Diese Elemente, von denen einige weltweit allgegenwärtig sind, werden in großem Umfang in verschiedenen industriellen Anwendungen (Lichtwellenleiter und Elektronik) eingesetzt, während es kaum Probleme hinsichtlich ihrer physiologischen Eigenschaften gibt. In jedem Fall sollten Ce und die anderen Seltenen Erden als mäßig toxisch betrachtet werden: Neuere Studien legen nahe, dass sich Seltene Erden spezifisch an endotheliale Stellen im Gehirn binden und für die physiologischen Gehirnfunktionen relevant sein können. Diese Schwierigkeit ist hauptsächlich auf ihre Bestimmung zurückzuführen: Sie kommen in sehr geringen Mengen, im Ultraspurenbereich, vor, und nur sehr wenige analytische Techniken können diese Nachweisgrenze erreichen. Darüber hinaus treten ähnliche analytische Probleme auch bei anderen wichtigen Elementen (z. B. Cd, Hg, Ni, V) auf, wenn ihre Mengen zu niedrig sind (z. B. in luftgetragenem Feinstaub). In dieser Studie verwenden wir eine Methodologie, die auf nuklearanalytischer Technik basiert, d. h. der instrumentellen Neutronenaktivierungsanalyse (INAA), um die Elementzusammensetzung (fast 40 Elemente) in PM10 während intensiver Probenahmekampagnen im Sommer und Winter in der Innenstadt von Rom zu untersuchen. Nach der Bestrahlung im Kernreaktor werden die Filter mittels verschiedener Gammamessungen gemessen, um möglichst viele Elementinformationen zu erhalten. Die granulometrischen Fein- und Grobfraktionen werden ebenfalls analysiert und die Ergebnisse kommentiert, insbesondere die Korrelation zwischen den Elementen zwischen und innerhalb der Fraktionen. Abschließend wird eine retrospektive Studie über 40 Jahre PM10-Bestimmung durchgeführt und die Anreicherungsfaktoren sowohl von PM10 als auch der Grobfraktion werden dargestellt und diskutiert. Anders als andere Untersuchungen kann diese Studie als das erste nahezu vollständige Bild der anorganischen Zusammensetzung von PM10 betrachtet werden, das in einer Großstadt wie Rom im Mittelmeerraum beprobt wurde, und setzt damit Maßstäbe für andere Forschungen.