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08.03.2005

Strukturchemische Charakterisierung von komplexen organischen Gemischen


Natürliche organische Materie (NOM) ist ein in terrestrischen, linmnischen und marinen Ökosystemen vorkommendes, operationell hinsichtlich seiner Funktion und nicht primär hinsichtlich seiner Struktur definiertes, hochkomplexes Gemisch aus organischen und (einigen) anorganischen Bestandteilen. NOM wird durch (bio)chemische Zersetzung von pflanzlichen und tierischen Überresten, durch mikrobielle Nutzung von Naturstoffen und Biopolymeren, sowie durch abiotische Reaktionen gebildet. Auf globaler Ebene übersteigt die Menge refraktären organischen Kohlenstoffs in Form von NOM (3 • 1015g) jene sämtlicher industriell hergestellter organischer Verbindungen um mehrere Größenordnungen und jene der Vorläufer-Biomoleküle sehr deutlich.

Nach derzeitigem Kenntnisstand erfolgte in der Erdgeschichte die Entwicklung des Lebens aus prebiotischen organischen Molekülen. Während NOM auf der Erde schon zu frühester Zeit aufgetreten war (interessant in diesem Zusammenhang ist die Landung der Raumsonde Huygens auf dem Saturnmond Titan, der eine Atmosphäre und komplexe organische Verbindungen aufweist, die jener der Urerde ähneln) haben sich primitive und höhere Lebensformen später gemeinsam mit NOM entwickelt - die Zusammensetzung von NOM, da aus abiotischen und biotischen Reaktionen gebildet, folgt in Koevolution jener der belebten Welt. Aufgrund des breiten Spektrums an Reaktivitäten bewirkt NOM/HS eine Abpufferung potentiell lebensfeindlicher Extremzustände in der Öko- und Geosphäre.

Die Aufklärung von Herkunft, Reaktivität und Schicksal dieser ubiquitären Materialien ist auf eine leistungsfähige chemische Analytik angewiesen; bis heute wird die vielfältige, aus einer (stereo)chemischen Strukturanalyse verfügbare geochemische Information nur unzureichend verstanden. NOM spielt eine kaum zu überschätzende Rolle in der Natur als wesentlicher Bestandteil des globalen Kreislaufes an Kohlenstoff und anderen Elementen (z. N, P, S, B). NOM definiert im wesentlichen die Bindungsform und Bioverfügbarkeit von toxischen und Nährstoff-Metallen und von organischen Verbindungen anthropogenen Ursprunges, spielt wesentliche Rollen bei der Modulation der Oberflächentemperatur der Erde, bei der Verwitterung von Gesteinen zu Böden, bei der Stabilisierung des Anteiles atmosphärischen Sauerstoffes über geologische Zeiträume, und ist Vorläufer von Kohle und Erdöl. Organische Verbindungen in marinen Sedimenten und alten Böden archivieren detailliert die Naturgeschichte der Erde, auch in Abwesenheit makroskopischer Fossile. Huminstoffe sind als die entscheidende transiente Speicherform organischer Materie in der Geosphäre eine wesentliche Kreuzungsstelle anthropogener und natürlicher Stoffströme. Die Zusammensetzung von NOM/HS wird durch die gegenwärtig zu beobachtende Zunahme der UV-Strahlung und des atmosphärischen CO2-Gehaltes beeinflusst.

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Quelle: Aktuelle Wochenschau




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