Analytik organischer anthropogener Spurenstoffe - Anforderungen und Lösungsstrategien des Projektes „AGRO“

Karsten Nödler1, Tobias Licha2
1 Abteilung Analytik und Wasserbeschaffenheit, TZW: DVGW - Technologiezentrum Wasser
2 Abteilung Angewandte Geologie, Georg-August-Universität Göttingen

O 11.1 in Identifikation hydrogeologischer Prozesse mit Spurenstoffen

14.04.2016, 14:15-14:30, Plank Hörsaal, Geb. 40.32

 

Organische anthropogene Spurenstoffe wie Pharmazeutika, Pflanzenschutzmittel und Süßstoffe können praktisch überall in der aquatischen Umwelt nachgewiesen werden  [Nödler et al. 2013; Hillebrand et al. 2014]. Hinsichtlich ihrer physikochemischen Eigenschaften und Abbaubarkeit ist das Spektrum dieser Verbindungen äußerst breit gefächert, was in einem sehr spezifischen Umweltverhalten resultiert. Es bietet sich daher die Möglichkeit, diese Verbindungen beispielsweise als multifunktionale Indikatoren für die Charakterisierung von Aquifereigenschaften, Grundwasserchemie und Grundwasserhydraulik zu verwenden. Um diesen Ansatz effektiv verfolgen zu können, müssen entsprechend leistungsfähige (Simultan-)Analysenmethoden bereitgestellt werden, die sowohl ein breites Stoffspektrum abdecken als auch bei großen Probenserien mit variabler Matrix verlässliche Ergebnisse liefern können. Große Probenserien können je nach Umfang zu instrumentellen Engpässen führen und auch die Distanz zwischen Probenahmeort und Analyselabor stellt zusätzliche nicht zu unterschätzende Herausforderungen an Probentransport und Lagerung.

 

Aufgrund der hohen Verdünnung überschreiten individuelle Spurenstoffkonzentrationen am Projektstandort „Gallusquelle“ (Schwäbische Alb) nur selten 10–20 ng/L. Die niedrigen Konzentrationen bedingen zum einen effektive Extraktionsmethoden zur Anreicherung der Analyten. Zum anderen müssen spezielle Vorkehrungen getroffen werden, um biotische und abiotische Vorgänge, die zwischen Probenahme und eigentlicher Analyse zu einem Stoffverlust und damit Minderbefunden führen können, auf ein akzeptables Maß zu reduzieren. Ein prominentes Beispiel für eine solche kritische Substanz ist Koffein: Der Stoff wird üblicherweise schnell biologisch abgebaut, weshalb er bereits erfolgreich als Indikator für frisches unbehandeltes Abwasser eingesetzt wurde [Hillebrand et al. 2012]. Je nach Wassermatrix können in Wasserproben bereits nach wenigen Tagen signifikante Konzentrationsunterschiede zu beobachten sein. Zusätzlich handelt es sich bei Koffein um eine Substanz aus unserem täglichen Leben, weshalb ein Kontakt von Probe bzw. Oberflächen, die mit der Probe in Kontakt kommen, und Körperflüssigkeiten wie Schweiß und Speichel unbedingt vermieden werden muss. Im hochmodernen Laborumfeld stellt dies üblicherweise kein Problem dar, bedarf bei zeitlich hochaufgelöster Probenahme und Probenvorbereitung im Feld allerdings größter Sorgfalt.

 

Im Tagungsbeitrag soll auf die speziellen Herausforderungen an die Analytik im BMBF-Projekt „AGRO“ eingegangen werden. Es werden die besonderen Anforderungen (Probenahmefrequenz, Stoffspektrum und Konzentrationsbereich, Stoffverluste bei Probenlagerung sowie die Fallstricke im kontaminationsfreien Umgang mit Proben) sowie Lösungsansätze und ausgewählte Ergebnisse vorgestellt.

 



NÖDLER, K., HILLEBRAND, O., IDZIK, K., STRATHMANN, M., SCHIPERSKY, F., ZIRLEWAGEN, J., LICHA, T. (2013): Occurrence and fate of the angiotensin II receptor antagonist transformation product valsartan acid in the water cycle - A comparative study with selected β-blockers and the persistent anthropogenic wastewater indicators carbamazepine and acesulfame, Water Research 47: 6650–6659.

HILLEBRAND, O., NÖDLER, K., LICHA, T., SAUTER, M., GEYER, T. (2012): Caffeine as an indicator for the quantification of untreated wastewater in karst systems, Water Research 46: 395–402.

HILLEBRAND, O., NÖDLER, K., GEYER, T., LICHA, T. (2014): Investigating the dynamics of two herbicides at a karst spring in Germany: Consequences for sustainable raw water management, Science of the Total Environment 482–483: 193–200.



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