Wasseranalytik

Mit der ICP-OES und der ICP-MS stehen uns zwei Techniken zur Verfügung mit denen wir nahezu alle Elemente für Sie bestimmen können.
Quecksilber bestimmen wir grundsätzlich mittels Kaltdampftechnik.

Die häufigsten Anionen wie Chlorid, Sulfat, Nitrat, Phosphat werden in unserem Labor mittels Ionenchromatographie bestimmt. Cyanide werden nach entsprechendem Aufschluss mittels Fließanalytik (CFA) bestimmt.

Der chemisch bestimmbare Sauerstoffbedarf (CSB) und der biologisch bestimmbare Sauerstoffbedarf (BSB) sind klassische Summenparameter. Der CSB ist die Sauerstoffmenge, die zur Oxidation der organischen Inhaltsstoffe einer Probe mit Dichromat-Ionen nötig ist damit ein Maß für die Belastung der Proben mit organischen Inhaltsstoffen. Der BSB (Biologischer Sauerstoffbedarf) erlaubt die Beurteilung der biologischen Abbaubarkeit von organischen Wasserinhaltsstoffen. Ermittelt wird dieser über den BSB5 (Abbau in 5 Tagen).

Die an organische Verbindungen gebundenen Halogene (Tab. 9) werden summarisch mittels Coulometrie bestimmt und als Chlorkonzentration angegeben. Nach Absprache ist auch eine Differenzierung in organisch gebundenes Chlor, Brom und Iod möglich (AOCl, AOBr, AOI). Die Detektion wird dann mittels Ionenchromatographie durchgeführt, wobei jedoch schlechtere Bestimmungsgrenzen als bei der Coulometrie in Kauf genommen werden müssen.

Der Summenparameter EOX (Extrahierbare organisch gebundene Halogene) erfaßt unpolare Organohalogenverbindungen, z.B. PCB, TCBT, Chlorparaffine.

Durch den Parameter AOX (Adsorbierbare organisch gebundene Halogene) werden zusätzlich auch polare Organohalogenverbindungen, z.B. Chloressigsäuren, Chlorphenole erfasst.

Die Parameter StOX bzw. POX (Ausblasbare organische Halogenverbindungen) erfassen alle leichtflüchtigen organischen Halogenverbindungen, z.B. leichtflüchtige, halogenierte Kohlenwasserstoffe (LHKW).

Der Parameter OX (Organisch gebundene Halogene) ergibt sich als Summe aus EOX und StOX. Dieser Parameter wird beispielsweise zur Charakterisierung von Abfallstoffen herangezogen.

Bei den genannten Parametern handelt es sich um Konventionsverfahren, deren Bestimmung deshalb streng nach den entsprechenden DIN-Verfahren erfolgen muss.

Gesamtphosphor und Gesamtphosphat werden nach den entsprechenden Aufschlüssen photometrisch bestimmt; Ortho-Phosphat wird mittels Ionenchromatographie analysiert.

Organischer Stickstoff, Gesamtstickstoff, Hydrazin und Ammonium (muss aus stark verunreinigten Wässern durch alkalische Destillation abgetrennt werden) werden photometrisch bestimmt.

Phenolindex

KW-Index

Chlor ges.
Chlor frei
MBAS
BIAS

• Leichtflüchtige Halogenwasserstoffe (LHKW)
• Einkernige Aromaten (BTEX)
• Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe
• Polychlorierte Biphenyle (PCB)
• Chlorbenzole
• Chlornaphthaline
• Tetrachlorbenzyltoluole
• Pestizide:
  • Chlorierte Pestizide
  • Phenylharnstoffderivate/Anilide
  • Triazine
  • Chlorphenoxyalkancarbonsäuren
• Phenole
• Chlorphenole
• Rüstungsaltlastentypische Stoffe
• Alkohole
• Phtalate
• Sonstige organische Einzelstoffe
•  

Aufgrund der großen Anzahl umweltrelevanter organischer Verbindungen sind Techniken zur gaschromatographischen Übersicht- bzw. Screeningsanalytik je nach Problemstellung sinnvoll. Diese Verfahren können:

• die Belastungsschwerpunkte von Proben ermitteln und damit die Richtung einer ggf. folgenden Einzelstoffanalytik vorgeben
• helfen, aus einer Vielzahl von Proben besonders belastete herauszusuchen, die dann ggf. quantitativ untersucht werden können
• Belastungsmuster aufzeigen
• die Belastung mit speziellen Stoffen bzw. Stoffgruppen aufdecken.

Die GC-Übersichtsanalyse ist damit ein wertvolles Hilfsmittel zur Durchführung von Altlastenerkundungen und Gefährdungsabschätzungen. Ihr Einsatz und die Bewertung der Ergebnisse bedarf jedoch einer kritischen Auseinandersetzung mit den Möglichkeiten und Grenzen der Methode. So ist zu berücksichtigen, dass durch das Extraktionsverfahren, die Bedingungen der gaschromatographischen Trennung und das Detektionsprinzip bereits eine Vorauswahl der bestimmbaren organischen Verbindungen getroffen wird.

So können beispielsweise bei Extraktion einer Probe mit einem unpolaren Extraktionsmittel nur weitgehend unpolare organische Verbindungen wie PAK, PCB, TCBT usw. erfasst werden – polare Verbindungen wie Phenole, Amine, Carbonsäuren usw. sind somit nicht erfassbar.

Die GC-Bedingungen (Säule, Temperaturprogramm usw.) legen weiterhin fest, ob leicht- oder schwerflüchtige, polare oder unpolarere Verbindungen erfasst werden. Eine gleichzeitige Bestimmung aller Stoffe ist nicht möglich. Darüber hinaus sind einige wichtige Umweltschadstoffe nicht verdampfbar bzw. sie zersetzen sich unter den Bedingungen des Verfahrens. Sie müssen entweder mit der HPLC-Technik (z.B. Phenylharnstoff-Herbizide) oder gaschromatographisch nach Derivatisierung (z.B. Phenole, Chlorphenole, Chlorphenoxyalkancarbonsäuren) analysiert werden.

Nachfolgend werden die von der SEWA GmbH angebotenen Arten von Übersichtsanalyse beschrieben und ihr Leistungsumfang erläutert.

GC/FID-Übersichtsanalyse
Die Proben werden mit einem geeigneten Lösungsmittel extrahiert und ggf. nach Aufkonzentrierung und/oder Clean Up vermessen. Die Detektion kann dabei mittels FID oder MS erfolgen. Der Auftraggeber erhält als Ergebnis der Untersuchung die weitgehend unkommentierten Chromatogramme. Es werden lediglich Angaben zur Methodik gemacht: Anreicherungsmethode, GC-Bedingungen (Trennsäule, Temperaturprogramm usw.).

Solche Übersichtsanalysen sind nur von Fachleuten auswertbar. Sie können zur Auswahl belasteter Proben oder zur Erkennung von Belastungsmustern (z.B. Erkennung technischer PCB- Mischungen) dienen. Weiterhin sind sie sehr hilfreich bei vergleichenden Untersuchungen (z.B. Auswertung von Belastungsmustern bei Ölschäden).

In Wasser- und Bodenproben können im einzelnen die nachfolgend aufgeführten Fingerprint-Methoden beauftragt werden:

• GC/FID-Screening auf leichtflüchtige organische Verbindungen (GC/FID-Fingerprint l.f.)
• GC/FID-Screening auf schwerflüchtige unpolare organische Verbindungen (GC/FID-Fingerprint s.f.)
• GC/MS-Fingerprint auf schwerflüchtige unpolare organische Verbindungen (GC/MS-Fingerprint s.f.)

Im Rahmen der (Boden-)Luftanalytik werden nur GC/MS-Fingerprints im leicht- bis mittelflüchtigen Bereich angeboten.

Die Lieferung von Chromatogrammen gehört nicht zum Leistungsumfang der GC/FID Übersichtsanalyse. Diese müssen ggf. gesondert in Auftrag geben werden.

GC/MS-Screening
Beim GC/MS-Screening werden ausgewählte umweltrelevante Verbindungen bzw. Verbindungsklassen erfasst und semiquantitaiv ausgewertet. Die Ergebnisse werden tabellarisch dargestellt.

Routinemäßig können beim Screening auf leichtflüchtige organische Verbindungen niedrig siedende Mineralölkohlenwasserstoffe, LHKW, BTEX, höher alkylierte Benzole, Naphthalin und methylierte Naphthaline erfasst werden. Treten im Chromatogramm zusätzliche, nicht generell berücksichtigte Schadstoffe oder unbekannte Verbindungen in relevanten Mengen auf, so wird dies bei der Ergebnisausgabe des Screenings vermerkt. In diesen Fällen kann eine nachfolgende gezielte Einzelstoffanalytik bzw. im Falle von nicht identifizierten Stoffen ein GC/MS-Screening (s. dort) weitere Informationen liefern.

Um möglichst viele sonstige Verbindungen zu erfassen und ggf. zu identifizieren, wird das Monitoring im schwerflüchtigen Bereich mittels der GC/MS-Kopplung durchgeführt. Aufgrund der angewendeten Probenvorbereitungsmethode (Extraktion mit mittelpolarem Lösungsmittel) und den GC-Bedingungen (Säule: HT 5) können nur unpolare bis schwach polare organische Verbindungen nachgewiesen werden. Weichmacher (z.B. Phthalsäureester) werden aufgrund der Blindwertproblematik im Rahmen der Übersichtsanalyse nur berücksichtigt, wenn sie deutlich über den üblichen Konzentrationen (Background) liegen.

Das GC/MS-Screening basiert auf einer intensiven Auseinandersetzung mit den Ergebnissen einer GC/MS-Analyse. Dazu werden die erhaltenen Massenspektren detailliert ausgewertet und mit Vorschlägen einer Spektrenbibliothek abgeglichen. Auf diese Weise ist es oft möglich, unbekannte Peaks zu identifizieren und durch Vergleich mit ähnlichen Verbindungen zumindest annähernd zu quantifizieren.

An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass auch im Rahmen des GC/MS-Screenings die erfassbaren Stoffe durch die Probenvorbereitung (Extraktion, Aufkonzentrierung, ggf. Clean Up) und die gaschromatographischen Bedingungen (GC-Säule, Temperatur, Detektor) vorgegeben sind. Das GC/MS-Screening beinhaltet auf gesonderten Wunsch die Breitstellung des Chromatogrammes sowie der Massenspektren und Vorschläge der Spektrenbibliothek für die auffälligsten Verbindungen.

Im Rahmen des GC-Screenings werden für Wasser, Boden und Luft folgende Einzelleistungen angeboten:

• GC/MS-Screening auf schwerflüchtige apolare organische Verbindungen (GC/MS-Screening s.f.) (Wasser/Boden)
• GC/MS-Screening auf leichtflüchtige organische Verbindungen (GC/MS-Screening l.f.) (Wasser/Boden)
• GC/MS-Screening – Luft