Rönningesjön är en sprickdalssjö, som ligger i Täby kommun ca 22 km norr om Stockholm. Den påverkas starkt av bebyggelse och vägar i Gribbylunds och Löttingelunds samhällen. Öster om sjön ligger ett stort naturområde med namnet Skavlöten. Målet med detta arbete är att undersöka hur näringsämnen påverkar sjön 2018. Fältarbetet gjordes i april 2018. Prover togs i tillflöden, i utflödet och i sjön. De analyserades på ett laboratorium på Kemiska institutionen på KTH. I den norra delen av sjön har flytande våtmarker installerats för att förbättra vattenkvaliteten i sjön. En ström av vatten rinner genom sjön och ut i Hägernässviken. Vattnet är skiktat i två delar och har ett språngskikt på 2,5 meters djup. Sjön är starkt eutrofierad och våtmarken läcker fosfor, som rinner ut i Hägernäsviken. Övriga tillflöden bidrar med en liten mängd näring till sjön. Sjöns sediment innehåller en stor mängd näring och kan läcka näring till sjön.Reningen av dagvatten bör förbättras. / Rönningesjön is a 4.5-meter-deep lake situated in a geological default, 25 km north of Stockholm in Täby municipality. It is strongly impacted by roads and the local societies Löttingelund and Gribbylund. To the east of Rönningesjön, a large forested recreation area is found, with the name Skavlöten. The goal of this work is to investigate the impact of nutrients on the lake in 2018. The field work was performed in april 2018. Samples were taken in creeks an in rivers running into the lake, the outlet and in the lake itself. The analyses of the samples were made in a laboratory at The department of Chemistry, KTH. In the northern part of the lake, floating wetlands have been installed to improve the water quality. A stream of water is running through the lake from north to south, and finally, out to Hägernäsviken, a part of the Baltic Sea. The water is divided into an upper part (the epilimnion) above 2.5 m depth and a lower part, below 2.5 m depth (hypolimnion). The lake is strongly eutrophiated and the constructed wetland leaks nutrients into the lake. The cleaning of the storm water should be improved.

I det här examensarbetet har Storsjön och Lillsjön undersökts. De ligger 35 km norr om Stockholm nära Lindaholmens stationssamhälle. Målet är att undersöka sjöarnas miljötillstånd. Sjöarnas omgivning är ett jordbruksområde. De ligger i ett avgränsat våtmarksområde med lågt pH (= 6,7). Alkalinitet (HCO3-) passerar genom sjöarna från jordbruken i söder och öster. En stor mängd fosfor passerar genom sjöarna och en del av denna lagras i sjöarnas sediment. Sedimenteringsdammar bör konstrueras för att avlägsna näring och en strandzon bör anläggas för upptag av näring. / In this thesis the lakes Storsjön and Lillsjön have been examined. They are two lakes situated 35 km north of Stockholm. The goal is to investigate the environmental condition of these lakes. The surrounding area is farming land. Close to the lakes, a wetland with low pH (= 6,7) is found. Alkalinity (HCO3-) passes throw the lakes from the farming land south and east of the lakes. A large amount of phosphorus passes throw the lakes, part of which is stored in the sediments. Dams for sedimentation should be constructed for recovery of nutrients and a zone of vegetation should be constructed for the uptake of nutrients.

Elemental analysis in forensic laboratories can be tedious and many trace evidence items are not analyzed to determine their elemental composition. Presently, scanning electron microscopy-energy dispersive x-ray spectroscopy (SEM-EDS) is the primary analytical tool for determining the elemental composition of trace evidence items. However, due to the time it takes to obtain the required vacuum and the limited number of samples that can be analyzed at any one time, SEM-EDS can be impractical for a high volume of evidence items. An alternative instrument that can be used for this type of analysis is laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). While LA-ICP-MS is a very precise and quantitative analytical method that determines elemental composition based on isotopic mass measurements; however, the instrumentation is relatively expensive and therefore is budgetarily prohibitive for many forensic laboratories. It is the purpose of this research to evaluate an inexpensive instrument that can potentially provide rapid elemental analysis for many forensic laboratories. Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) is an analytical method that meets these requirements and offers information about the elemental composition based on ionic, atomic and diatomic molecular emissions.

In dieser Doktorarbeit wurde eine analytische Methode zur Charakterisierung metallischer Nanopartikel (NPs) entwickelt und die Methode bei der Untersuchung natürlicher Proben angewendet. Mit einem analytisches System bestehend aus einem Mikrotropfengenerator (microdroplet generator, MDG) zusammen mit einem pneumatischen Zerstäuber und einem induktiv gekoppeltem Plasma-Massenspektrometer (ICP-MS) konnte eine quantitative und qualitative Charakterisierung von NPs durchgeführt werden. Der MDG wurde verwendet um die Kalibrierungsfunktion für die massenspektrometrische Quantifizierung der Metalle in den Nanopartikelproben, die über den pneumatischen Zerstäuber eingeführt wurden, einzurichten. Der Hauptvorteil dieser Anordnung besteht darin, dass mit dem MDG für jedes Metall Tropfen einer gewünschten Größe hergestellt werden können und eine 100 %-ige Transporteffizienz gegeben ist. Die eingeführte Masse korrelierte mit der Signalintensität von Nanopartikeln, so dass die mit dem MDG generierten Tropfen für die Kalibrierung verwendet werden konnten ohne dass Referenzmaterial erforderlich war. Die aufwändige und fehleranfällige Bestimmung der Effizienz eines Zerstäubers, die für die Bestimmung des Metallgehaltes von NPs mittels eines Einzelpartikel-ICP-MS (spICP-MS) erforderlich ist, konnte dadurch vermieden werden. Unter Anwendung dieser dualen Einführungsmethode wurden Größen und Konzentrationen einer Reihe von Standard Silber (Ag) NPs und Referenz Gold (Au) NPs mit hoher Genauigkeit bestimmt. Zusätzlich wurde mit einem neuen kommerziell verfügbaren ICP-Flugzeitmassenspektrometer (ICP-TOF-MS) Ag und Au NPs in unterschiedlichen Matrices charakterisiert: in verschiedenen Salzsäure (HCl)- und Salpetersäure (HNO3)- Konzentrationen und in Gegenwart verschiedener Elemente. Bei den unterschiedlichen Matrices war die Größenbestimmung innerhalb der gegebenen Standardabweichungen korrekt. / In this doctoral thesis an analytical method for characterising metal nanoparticles (NPs) was developed and its application for investigating natural samples verified. An analytical system consisting of a microdroplet generator (MDG) used in combination with a pneumatic nebuliser (PN) and an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) proved capable of quantitatively and qualitatively identifying NPs. The MDG was used to establish the calibration function for mass quantification of the metal present in the sample NPs introduced via the PN. The major advantage of this configuration is that the MDG generated droplets of tailored size for any given metal while offering a 100 % transport efficiency. The introduced mass correlated with signal intensities of NPs and thus the microdroplet generated droplets could be used for calibration purposes without the need for any reference material. Thus, the tedious and error-prone nebuliser efficiency determination step that is required when determining the NP metal content using the single particle mode ICP-MS (spICP-MS) approach, could be avoided. With this dual sample introduction method, the sizes and concentrations of a range of standard silver (Ag) NPs and gold (Au) reference NPs were determined with high accuracy. Additionally, together with a new commercially available ICP-time of flight-MS (ICP-TOF-MS) the characterisation of Ag- and Au-NPs was carried out in various matrices: In hydrochloric (HCl) and nitric acid (HNO3) at a range of concentration and in different elemental environments. In the presence of matrices, it was found that the size characterisation of the NPs is correct within the standard deviation.

In dieser Arbeit wurde ein Verfahren zur rückführbaren Proteinquantifizierung unter Verwendung von Schwefelisotopenverdünnung mit induktiv gekoppelter Plasmamassenspektrometrie (ID-ICP-MS) entwickelt. Die Methode dient zur zuverlässigen Quantifizierung laborinterner Proteinstandards. Sie eignet sich nur zur Analyse reiner Proteine, deren Stöchiometrie bekannt ist, da die Proteinkonzentration aus dem Schwefelgehalt bestimmt wird. Nicht proteingebundener Schwefel wird durch Membranfiltration von der Proteinfraktion abgetrennt und mit ID-ICP-MS quantifiziert. Der Gesamtschwefelgehalt in der Probe wird ebenfalls mittels ID-ICP-MS quantifiziert und um die Menge an ungebundenem Schwefel korrigiert. Die Optimierung der Probenvorbereitung zeigte, dass ein Aufschluss die Unsicherheit des Ergebnisses verbessert. Für die Methodenentwicklung wurden ein zertifiziertes Rinderserumalbumin-Referenzmaterial (BSA), sowie ein kommerzielles Avidin verwendet. Die Bestimmung der Proteinmassenfraktionen und Unsicherheitsbudgets erfolgte nach Korrektur für den ungebundenen Schwefel (0,4 % für BSA, 30 % für Avidin). Die Methode wurde auf das Tau-Protein angewendet, das ein Biomarker für die sogenannten „Tauopathien“ ist – eine Gruppe neurodegenerativer Krankheiten, die die Alzheimer-Krankheit und die frontotemporale Demenz einschließen. Durch Verwendung eines isotopenangereicherten Spikes, der an das SI-System angebunden ist, wurde die metrologische Rückführbarkeit für den Massenanteil des Tau-Proteins erreicht. Dieser Tau-Standard wurde zur absoluten Quantifizierung toxischer transgener Tau-Spezies in der löslichen Hirnfraktion transgener Mäuse verwendet. Die entwickelte Methode ist für die rückführbare Quantifizierung von Proteinen zur Verwendung als Standards in der biologischen und medizinischen Forschung anwendbar. Sie zeigte eine ähnliche Präzision wie etablierte Verfahren, erforderte jedoch weniger Probenvorbereitung und keine spezies-spezifischen Standards. / In this work, a method for traceable protein quantification using sulphur isotope dilution inductively coupled plasma mass spectrometry (ID-ICP-MS) was developed. The method is intended for the reliable quantification of in-house protein standards. It is only suited for pure protein formulations for proteins of known stoichiometry because the protein concentration is determined from the sulphur content. Non-protein bound sulphur is separated from the protein fraction by membrane filtration and is quantified by ID-ICP-MS. The total sulphur content in the sample is as well quantified by ID-ICP-MS and corrected for the amount of non-protein bound sulphur. Optimisation of the sample preparation showed that digestion improves the uncertainty of the result. For method development, a certified reference material bovine serum albumin (BSA) and a commercial avidin were used. The protein mass fractions with full uncertainty budgets were determined after correction for unbound sulphur. The developed procedure was applied to the tau protein, which is a biomarker fort he so-called „tauopathies“ – a group of neurodegenerative diseases including Alzheimer’s disease and Frontotemporal dementia. By employing an isotopically enriched spike, which is linked to the SI system, full metrological traceability was achieved for the tau mass fraction. The mass fraction of (0.328 ± 0.036) g kg-1 for tau was determined by ID-ICP-MS and confirmed by amino acid analysis. This tau standard was used for the absolute quantification of toxic transgenic tau species in the soluble brain fraction of transgenic mice. The developed method is applicable for the traceable quantification of proteins for use as standards in biological and medical research. The precision of the method was similar to established absolute protein quantification procedures while requiring less sample preparation and no species-specific standards.

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