Synthese von grenzflächenaktiven Monomeren zur Herstellung von funktionalen Metall-Chalkogenid,Polymer-Hybridnanopartikeln

In dieser Arbeit wurde gezeigt, wie oberflächenfunktionalisierte Polystyrolnanopartikel zur Herstellung von Metallchalkogenid/Polymer-Hybridnanopartikeln eingesetzt werden können. Dazu wurden zunächst phosphonsäure- und phosphorsäurefunktionalisierte Surfmere synthetisiert, die anschließend bei der Miniemulsionspolymerisation von Styrol verwendet wurden. Die Surfmere dienten dabei zugleich zur Stabilisierung und als Comonomer. Die oberflächenfunktionalisierten Polystyrolnanopartikel wurden anschließend als Trägerpartikel für die Kristallisation von Metalloxiden eingesetzt. Dabei wurden Metalloxid/Polymer-Hybridnanopartikel mit einer „himbeerartigen“ Morphologie erhalten. Um die vielseitige Modifizierbarkeit der phosphonat- und phosphat¬funktionalisierten Polystyrolpartikel zu demonstrieren, wurden Cer-, Eisen- sowie Zinkoxid auf der Partikeloberfläche kristallisiert. Dazu wurden sowohl wässrige als auch alkoholische Metalloxid-Präkursorlösungen eingesetzt. Die synthetisierten Metall¬oxid/Polymer-Hybridpartikel wurden detailliert mit REM, TEM und PXRD analysiert. Die Untersuchung des Kristallisationsmechanismus hatte erwiesen, dass die komplexierten Metallkationen auf der Partikeloberfläche als Nukleationszentren wirkten und die Zutropfrate des Fällungsreagenz entscheidend für die Oberflächenkristallisation ist. Durch Mischungsexperimente von Metalloxidnanopartikeln und den oberflächen¬funktionalisierten Polymerpartikeln konnte die Hybridpartikelbildung über Hetero¬koagulation ausgeschlossen werden. Außerdem wurde festgestellt, dass die Polarität der funktionellen Gruppe über die Stärke der Komplexierung der Metalloxid-Präkursor bestimmt. Darüber hinaus wurde ein Modell zur Erklärung der kolloidalen Stabilisierung der Metalloxid/Polymer-Hybridsysteme aufgestellt und ein Zusammenhang zwischen dem gemessenen Zeta-Potential und der Oberflächenbedeckung der Polymerpartikel durch Metalloxid gefunden. Mit der Methode der Oberflächenkristallisation konnten frühe Stadien der Nukleation auf der Partikeloberfläche fixiert werden. Weiterhin wurden die individuellen physikalisch-chemischen Eigenschaften der hergestellten Metall¬oxid/Polymer-Hybridnano¬partikel untersucht. Dabei zeigten die CeO2/Polymer-Hybridpartikel eine hohe katalytische Aktivität bezüglich der photokatalytischen Oxidation von Rhodamin B, die als Modellreaktion durchgeführt wurde. Des Weiteren wurde die Magnetisierung der Magnetit/Polymer-Hybridpartikel gemessen. Die Fe3O4-Hybrid¬partikelsysteme wiesen eine vergleichbare Sättigungsmagnetisierung auf. Die Zinkoxid/Polymer-Hybridsysteme zeigten eine starke Lumineszenz im sichtbaren Bereich bei Anregung mit UV-Licht. Die Metalloxid/Polymer-Hybridpartikel, die mit den phosphonat- oder phosphatfunktion¬alisierten Polystyrolpartikeln hergestellt wurden, zeigten keine signifikanten Unterschiede in ihren physikochemischen Eigenschaften. Im Allgemeinen lässt sich schlussfolgern, dass sowohl Phosphonat- als auch Phosphatgruppen gleichermaßen für die Oberflächenkristallisation von Metalloxiden geeignet sind. Die Zink¬oxid/Polymer-Hybridsysteme stellen eine Ausnahme dar. Die Verwendung der phosphonat¬funktionalisierten Polystyrolpartikel führte zur Entstehung einer Zinkhydroxidphase, die neben der Zinkoxidphase gebildet wurde. Aufgrund dessen zeigten die ZnO/RPO3H2-Hybridpartikel eine geringere Lumineszenz im sichtbaren Bereich als die ZnO/RPO4H2-Hybridsysteme.rnDie Erkenntnisse, die bei der Oberflächenkristallisation von Metalloxiden gewonnen wurden, konnten erfolgreich auf Cadmiumsulfid übertragen werden. Dabei konnte Cadmiumsulfid auf der Oberfläche von phosphonatfunktionalisierten Polystyrolpartikeln kristallisiert werden. Mit Hilfe des RPO3H2-Surfmers konnten phosphonatfunktion¬alisierte Polystyrolpartikel mit superparamagnetischem Kern synthetisiert werden, die zur Herstellung von multifunktionalen CdS/Polymer-Hybridpartikeln mit Magnetitkern verwendet wurden. Die Kristallphase und die Oberflächenbedeckung der multi¬funktionalen Hybridsysteme wurden mit den CdS/Polymer-Hybridsystemen ohne magnetischen Kern verglichen. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass in beiden Fällen Cadmiumsulfid in der Greenockit-Modifikation gebildet wurde. Die multifunktionalen CdS/Polymer-Hybridpartikel mit superparamagnetischem Kern konnten sowohl mit einem optischen als auch einem magnetischen Stimulus angeregt werden.rnrn

Dissolved organic matter in the Lena River Delta Region, Siberia, Russia

Connectivity between the terrestrial and marine environment in the Artic is changing as a result of climate change, influencing both freshwater budgets and the supply of carbon to the sea. This study characterizes the optical properties of dissolved organic matter (DOM) within the Lena Delta region and evaluates the behavior of DOM across the fresh water-marine gradient. Six fluorescent components (four humic-like; one marine humic-like; one protein-like) were identified by Parallel Factor Analysis (PARAFAC) with a clear dominance of allochthonous humic-like signals. Colored DOM (CDOM) and dissolved organic carbon (DOC) were highly correlated and had their distribution coupled with hydrographical conditions. Higher DOM concentration and degree of humification were associated with the low salinity waters of the Lena River. Values decreased towards the higher salinity Laptev Sea shelf waters. Results demonstrate different responses of DOM mixing in relation to the vertical structure of the water column, as reflecting the hydrographical dynamics in the region. Two mixing curves for DOM were apparent. In surface waters above the pycnocline there was a sharper decrease in DOM concentration in relation to salinity indicating removal. In the bottom water layer the DOM decrease within salinity was less. We propose there is a removal of DOM occurring primarily at the surface layer, which is likely driven by photodegradation and flocculation.

Phytol and phytyldiol concentrations at DYFAMED time series station and sediment trap

Particulate samples from the water column were collected monthly from depths of 5-150 m, between May 1996 and March 1997, in the northwestern Mediterranean Sea (Ligurian Sea) as part of the DYFAMED project within the French JGOFS program. These samples were analyzed by gas chromatography-electron impact mass spectrometry for their phytol and 3-methylidene-3,7,11-trimethylhexadecan-1,2-diol (phytyldiol) content. The corresponding Chlorophyll Phytyl side chain Photodegradation Index, molar ratio of phytyldiol to phytol, was calculated and the mean amount of chlorophyll photodegraded within the euphotic zone estimated. Seasonal differences in the chlorophyll photodegradation process appear in the one-year study. The chlorophyll appeared more photodegraded in the surface water (generally more than 40% photodegraded at 5-10 m) than at the deep chlorophyll maximum (DCM) (40-50 m) observed in the summer stratified waters (about 20% photodegraded). This difference was attributed to the healthy state of the phytoplankton community (coincidence with the highest primary production levels) and to the lower intensity of irradiance at the DCM level. On the other hand, the bulk of the detrital chlorophyll (chlorophyll associated with phytodetritus, phaeopigments) undergoes photodegradation before it sinks out of the photic zone. However, in January (winter mixed water) the pigments exported towards the sea floor were less photodegraded. This is thought to result from a shorter period of residence of the pigments in the photic zone due to vertical convection and grazing activity of macrozooplankton (salps), which are producers of rapid sinking fecal pellets.

(Supplementary Table 1) Mercury isotope values for common and thick-billed murre (Uria aalge, Uria lomvia) eggs from Alaska

Atmospheric deposition of mercury to remote areas has increased threefold since pre-industrial times. Mercury deposition is particularly pronounced in the Arctic. Following deposition to surface oceans and sea ice, mercury can be converted into methylmercury, a biologically accessible form of the toxin, which biomagnifies along the marine food chain. Mass-independent fractionation of mercury isotopes accompanies the photochemical breakdown of methylmercury to less bioavailable forms in surface waters. Here we examine the isotopic composition of mercury in seabird eggs collected from colonies in the North Pacific Ocean, the Bering Sea and the western Arctic Ocean, to determine geographical variations in methylmercury breakdown at northern latitudes. We find evidence for mass-independent fractionation of mercury isotopes. The degree of mass-independent fractionation declines with latitude. Foraging behaviour and geographic variations in mercury sources and solar radiation fluxes were unable to explain the latitudinal gradient. However, mass-independent fractionation was negatively correlated with sea-ice cover. We conclude that sea-ice cover impedes the photochemical breakdown of methylmercury in surface waters, and suggest that further loss of Arctic sea ice this century will accelerate sunlight-induced breakdown of methylmercury in northern surface waters.

Contaminantes orgánicos (PAHs) derivados de la escombrera de la Central Térmica de Aliaga (Teruel)

The aim of this study was to determine if the soils, waters and plants from the Aliaga dump contained polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their quantification.The results showed that PAHs concentrations in soils are in general higher than the reference levels from the Spanish legislation. Waters and plants contained PAHs but in low concentrations. The possible actions for remediation (photodegradation and bioremediation) seem to be unviable here because of the large volume of materials involved, although its use as an additive for the cement industry and derivatives can be considered. It is proposed that fluorantene in waters, and phenanthrene and benzo[ghi]perilene in soils be considered as pollutants as well as to study the incorporation of PAHs to plants. Key-words: Polycyclic aromatic hydrocarbons, soil, plant and water contamination, fly- ash, power plant. RESUMEN: El objetivo de este estudio fue determinar y cuantificar los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs) en los suelos, plantas y aguas de la Escombrera de Aliaga. La concentración de PAHs en las cenizas supera, en general, los valores establecidos en la legislación española.Las aguas y plantas contienen PAHs, aunque en concentraciones bajas. La remoción de los materiales para someterlos a fotodegradación y biorremediación es inviable debido al gran volumen de la escombrera, aunque se plantea su uso como aditivo en la fabricación de productos derivados del cemento. Se propone incluir el fenantreno y benzo[ghi]perileno en la normativa de suelos, así como el naftaleno en la de aguas y la elaboración de una legislación sobre la incorporación de estos compuestos a las plantas.