Forschungsprojekt

Gelöstes organisches Material (dissolved organic matter, DOM) ist eine Sammelbezeichnung für eine komplexe Mixtur aus organischen Verbindungen in wässrigem Milieu. Es stellt eines der größten Reservoirs von organischem Kohlenstoff auf der Erde dar. Der Großteil dieses organischen Materials ist refraktär, d.h. es wird von Mikroorganismen nur sehr langsam abgebaut. Obwohl DOM auf der gesamten Erde aufzufinden ist, und die Konzentration von Treibhausgasen und somit das globale Klima beeinflussen kann, ist die Biogeochemie von DOM bislang nicht ausreichend verstanden.

Ultrahochauflösende Massenspektrometrie mit Hilfe von Fourier-Transformation Ionenzyklotron-Resonanz Massenspektrometrie (FT-ICR-MS) liefert die exakten Massen von tausenden Komponenten im DOM und ermöglicht auf diese Weise die Zuordnung von Summenformeln zu diesen detektierten Verbindungen. Äußerst schwierig bleibt allerdings die Analyse der strukturellen Zusammensetzung der einzelnen Verbindungen und ihrer möglichen Isomere.

Insbesondere die schwefelhaltigen Komponenten im DOM sind bislang wenig untersucht und bieten daher ein breites Forschungsfeld in der organischen Geochemie. Schwefelverbindungen werden zum einen direkt von lebenden Organismen produziert und entstehen auch durch komplexe abiotische Reaktionen über reaktive Sulfid-Zwischenstufen. Mit Hilfe von diversen selektiven Derivatisierungsreaktionen und verschiedenen massenspektrometrischen Analysemethoden am FT-ICR-Massenspektrometer werden unterschiedliche DOM-Proben auf mögliche schwefelhaltige funktionelle Gruppen hin untersucht. Alle entwickelten Experimente werden mit Modellverbindungen verifiziert. Desweiteren sollen in interdisziplinäre Experimente Hypothesen zur Bildung und Umsetzung der organischen Schwefelverbindungen im Labor untersucht werden.