Nährstoff- und Summenparameter-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 (Bild 1).

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 mehr als 720 Grad Celsius im Sauerstoffstrom und elementspezifischen Detektoren (Bild 2).

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 Grad Celsius und ionenchromatographischem Nachweis der gebildeten Ionen Fluorid, Chlorid, Bromid und Iodid (Bild 3) .