Umweltuntersuchungsprogramme

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Abwasser fließt in einen Teich
Abwasser fließt in einen Teich

Hierzu zählen Untersuchungen, die für die Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL), für die Überwachung des chemischen Gütezustandes der oberirdischen Gewässer, für die staatliche Überwachung bei industriellen Großeinleitern sowie für die Überwachung des chemischen Zustandes des Grundwassers erforderlich sind.

Routinemäßig untersucht werden Proben aus dem Umweltbereich Wasser (Grundwasser, Rohwasser, Oberflächenwasser, Abwasser und Sickerwasser) unter Beachtung der gesetzlichen vorgegebenen Vorschriften (Normen).

  • Anionen und Kationen
  • AOX
  • Gebundener Stickstoff (TNb)
  • Gebundener und freier Kohlenstoff
  • Elemente

Nährstoff-Analytik - Bedeutung für die Umwelt und den Menschen

Bei den Parametern Ammonium, Chlorid, Gesamtphosphor, Nitrat, Nitrit, Orthophosphat und Sulfat handelt es sich um ionische Verbindungen.

Stickstoff- und Phosphorverbindungen sind die wachstumsbegrenzenden Nährstoffe für Wasserpflanzen. Ein Überangebot dieser Stoffe kann zu einer Eutrophierung führen. Sie gelangen über das Abwasser und die Auswaschung von Düngern in Gewässer. Nitrit und Ammoniak, welches sich in alkalischen Abwässern aus Ammonium bildet, gelten als fischtoxisch.

Sulfat und Chlorid haben ähnliche anthropogen bedingte Eintragspfade, Chlorid gelangt außerdem im Winter durch Streusalz in die Gewässer. Am Beispiel der Einleitung von salzhaltigen Abwässern aus der Kaliproduktion der Kali und Salz AG in die Werra wird deutlich, dass zu hohe Salzkonzentrationen zu einer Veränderung von Flora, Fauna und des gesamten ökologischen Zustandes führen können. Laut Trinkwasserverordnung können hohe Sulfat- und Chlorid-Gehalte im Trinkwasser korrosiv wirken.

Diese Parameter werden mit modernen, automatisierten Ionenchromatographen und Fließanalytiksystemen untersucht

Umweltlabor
12-Kanal-Fließanalysen-Gerät zur Bestimmung ionischer Wasserinhaltsstoffe

Summenparameter Analytik - Bedeutung für die Umwelt und den Menschen

Summenparameter beschreiben vergleichbare chemische, physikalisch-chemische oder biologische Eigenschaften unterschiedlicher Substanzen. Sie werden untersucht, um erste Aussagen über den Zustand, die Qualität oder die Beschaffenheit einer Umweltprobe zu geben. Die Verfahren sind im Vergleich zur Einzelstoffanalyse oft kostengünstiger, einfacher in der Handhabung und erheblich günstiger im Zeitaufwand.

Die Bestimmung der Massenkonzentration der ungelösten Schwimm- und Schwebstoffe im Gewässer erfolgt gravimetrisch. Die durch Schwebstoffe hervorgerufene Trübung kann dazu führen, dass die Lichtdurchlässigkeit des Wassers herab gesetzt und die Photosynthese der Wasserpflanzen eingeschränkt wird. Der daraus resultierende Sauerstoffmangel kann die im Wasser lebenden Organismen schädigen. Schwermetalle und andere Schadstoffe können an suspendierten Stoffen adsorbieren, sind somit verfügbar für wasserlebende Organismen und stellen eine Gefahr dar. Auch der Mensch an der Spitze der Nahrungskette kann davon betroffen sein.

Die Bestimmung der Säure- und Basekapazität ist ein Indikator für die Pufferkapazität eines Gewässers, d.h. Robustheit des Gewässers gegenüber pH-Wert beeinflussenden Einträgen (z.B. saurer Regen). Die Analytik erfolgt als pH-Wert-Messung mit Titrationsautomaten

Die Bestimmung des gesamt gebundenen Stickstoff (TNb) und gesamten organischen Kohlenstoff (TOC) erfasst gelöste, partikuläre und partikulär gebundene organische und Stickstoff- und Kohlenstoffverbindungen, die über Kläranlagen oder z.B. die Auswaschung von Düngern in Gewässer gelangen. Sie werden im Wasser von Bakterien unter Sauerstoffverbrauch abgebaut, ein möglicher Sauerstoffmangel kann weitere wasserlebende Organismen schädigen. Als Pflanzennährstoff kann ein hoher Stickstoffgehalt außerdem zu einer Eutrophierung im Gewässer führen.

Unter TNb versteht man organisch und anorganisch gebundene Stickstoffverbindungen. Ammoniak, Ammonium, Nitrit, Nitrat und organische Verbindungen werden erfasst, elementarer Stickstoff nicht.

Unter TOC versteht man die Summe der organisch gebundenen Kohlenstoffverbindungen. Cyanat, Thiocyanat und elementarer Kohlenstoff werden miterfasst.

Die Analyse erfolgt automatisiert mittels Hochtemperaturaufschluss bei >720 °C  im Sauerstoffstrom und elementspezifischen Detektoren.

TOC- / TNb-Analyser
TOC- / TNb-Analyser: Hochtemperaturaufschluss Gerät zur Bestimmung von organischen Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen

AOX

AOX steht für „adsorbierbare organisch gebundene Halogene“. Das X steht für die Halogene Chlor, Brom und Iod. Fluor-Verbindungen werden mit dem Verfahren nicht erfasst.

Das AOX-Verfahren erfasst die Gruppe der Halogene und unterscheidet nicht zwischen Chlor, Brom und Iod, weshalb die Ergebnisse als Chlorid in mg/l bzw. µg/l berichtet werden. Organische Fluorverbindungen können verfahrensbedingt nicht analysiert werden. Fluorid Ionen bilden im Gegensatz zu den anderen Halogenid Ionen mit Silber Ionen keinen für die Detektion notwendigen schwer löslichen Niederschlag.

Halogenkohlenwasserstoffe besitzen eine besondere (öko)toxikologische Bedeutsamkeit, weil sie in der Regel nur  schwer biologisch abbaubar sind, sich häufig in der Nahrungskette anreichern und einige mutagen und carcinogen wirkenden Stoffe beinhalten können.

Die AOX-Analyse erfasst allerdings unspezifisch stark toxische, weniger toxische sowie nichttoxische Verbindungen. Folglich kann keine allgemeingültige Aussage über die Toxizität von adsorbierbaren organisch gebundenen Halogenen getroffen werden. Durch die Analyse kann eine erste Abschätzung über die Belastung mit AOX-Verbindungen erfolgen.

Die Verbindungen gelangen überwiegend anthropogen bedingt über kommunale und industrielle Kläranlagen in die Gewässer.

Die Bestimmung des AOX  erfolgt nach Adsorption der Halogenkohlenwasserstoffe an Aktivkohle automatisiert mittels Hochtemperaturaufschluss bei 950 °C und elektrometrischer Bestimmung der gebildeten Halogenide.

AOX Kompakt-Messplatz
AOX Kompakt-Messplatz zur Bestimmung von adsorbierbaren organischen Halogenverbindungen

CIC

CIC steht für „Combustion Ionenchromatographie“ und stellt die gerätetechnische Kopplung einer Verbrennungseinheit mit einem Ionenchromatographen dar.  Das Verfahren ermöglicht die elementspezifische Bestimmung der adsorbierbaren organisch gebundenen Chlor-, Brom-, Iod- sowie die der fluororganischen Verbindungen, die sich dem AOX-Verfahren entziehen. Dementsprechend können mit dem Verfahren der AOF, AOCl, AOBr und der AOI bestimmt werden.

Die Bestimmung erfolgt analog der des AOX automatisiert mittels Hochtemperaturaufschluss bei 950 °C und ionenchromatographischem Nachweis der gebildeten Ionen Fluorid, Chlorid, Bromid und Iodid.

Ionenchromatograph
CIC-Messplatz zur Bestimmung von adsorbierbaren organischen Fluor-, Chlor-, Brom- und Iod-Verbindungen nach oxidativem Hochtemperaturaufschluss