Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Bestimmung von Mineral\u00f6lkohlenwasserstoffen (MKW) erfolgt bisher nach Extraktion mit 1,1,2- Trichlortrifluorethan- einem FCKW und damit umweltgef\u00e4hrdenden Stoff- mittels IR- Spektroskopie (DIN 38409- H18\/ ISO TR 11046). Ausgel\u00f6st durch die L\u00f6sungsmittel- Diskussion bei der IR- spektroskopischen MKW- Bestimmung wird seit einigen Jahren weltweit nach Alternativen gesucht. So wurde von der SOFIA GmbH im Rahmen eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gef\u00f6rderten Projektes (AZ 07827, 1996) die Eignung einer neuen, l\u00f6sungsmittelfreien Technik, der solid-phase microextraction (SPME), zur Extraktion von MKW unterschiedlicher Siedebereiche aus Wasser mit anschlie\u00dfender
\ngaschromatographischer Bestimmung untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, da\u00df die Bestimmung von MKW aus Wasser mit einfachen Mitteln schnell und ohne die Verwendung von L\u00f6sungsmitteln m\u00f6glich ist. Damit sich diese Methode in die analytische Praxis umsetzen l\u00e4\u00dft, soll ausgehend von den Ergebnissen, die beim Projekt AZ 07827 mit der Kombination SPME\/GC-FID erzielt wurden, die Nachweisempfindlichkeit und die Reproduzierbarkeit der Analysenergebnisse verbessert werden. Abschlie\u00dfend soll der Einsatz dieser weiterentwickelten Methode an realen Proben getestet werde.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Prinzip der SPME beruht darauf, da\u00df organische Verbindungen aus w\u00e4\u00dfriger L\u00f6sung bzw. aus der Gasphase ohne Verwendung eines L\u00f6sungsmittels an einer ca. 1 cm langen, polymerbeschichteten Quarzglasfaser angereichert werden und dann direkt im Gaschromatographen thermisch desorbiert und gemessen werden. Die Weiterentwicklung der im Projekt AZ 07827 entwickelten Methode zur Senkung der Bestimmungsgrenze und Verbesserung der Reproduzierbarkeit soll durch folgende Schritte realisiert werden: 1) Automatisierung der Methode, 2) Zugabe von Salzen und\/oder Tensiden, 3) Einsatz anderer, dynamischer Extraktionstechniken wie Ultraschall, Vibration, 4) Mehrfachextraktion\/Desorption, 5) Erh\u00f6hung der Empfindlichkeit des Me\u00dfsystems durch Wechsel zu GC\/MS. Abschlie\u00dfend soll der Einsatz dieser Methode an realen Proben untersucht werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die im Rahmen dieses Projektes angestrebte Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Me\u00dfergebnisse konnte f\u00fcr Dieselproben durch die Automatisierung der Methode und f\u00fcr Schmier\u00f6lproben durch die Mehrfachextraktion von vorher 56 % auf 20- 30 % verringert werden. Da das Verfahren der Mehrfachextraktion jedoch f\u00fcr leichtfl\u00fcchige MKW (Benzine) und zum Teil f\u00fcr Mitteldestillate (Diesel) nur unter Erh\u00f6hung des apparativen Aufwandes (Cryofokussierung) bei gleichzeitig hohem CO2- Verbrauch m\u00f6glich ist, wird diese Methode nur f\u00fcr die schwerfl\u00fcchtigen MKW (Schmier\u00f6le) empfohlen. Weiterhin konnte das gestellte Ziel der Verringerung der Nachweisempfindlichkeit auf eine Bestimmungsgrenze von mindestens 0,1 mg MKW\/l durch den Wechsel des Me\u00dfsystems von GC\/FID auf GC\/MS erreicht werden. Dagegen brachte der Zusatz von Tensiden weder eine Verbesserung der Reproduzierbarkeit noch eine Senkung der Nachweisgrenze. Durch den Zusatz von Salzen und die Einstellung auf pH = 2 konnte die Extraktionsausbeute f\u00fcr Dieselproben bei c > 1 mg\/l verdoppelt werden. Daher wird empfohlen, generell allen Proben und der Kalibrierl\u00f6sung 10 g Na2SO4 pro 100 ml zuzusetzen, um die Extraktionsbedingungen zu standardisieren. Absolut betrachtet konnte jedoch durch den Salzzusatz die Nachweisempfindlichkeit der Methode nicht gesenkt werden, aufgrund der Verschlechterung des Signal\/Rauschverh\u00e4ltnisses und der Volumenvergr\u00f6\u00dferung der Probe. Der Wechsel von dem bisher getesteten R\u00fchren zu anderen dynamischen Extraktionstechniken (Ultraschall, Vibration), wie in der Literatur empfohlen, brachte keine positiven Ergebnisse. Hauptnachteil der Ultraschallbehandlung ist die Zersetzung der Probenkomponenten bei gleichzeitiger Erw\u00e4rmung der Probenl\u00f6sung. Bei den Versuchen zur Vibration kam es zu einer hohen mechanischen Beanspruchung der Faser, so da\u00df diese in einigen F\u00e4llen schon nach wenigen Extraktionen brach. Die Bestimmung von MKW mit der hier untersuchten Methode ist aus Trink-, Oberfl\u00e4chen- und Seewasser sowie gereinigtem Abwasser (Ablauf einer Kl\u00e4ranlage) ohne Beeintr\u00e4chtigung m\u00f6glich. Bei stark verunreinigten, kommunalen und industriellen Abwasserproben war die Bestimmung von MKW nicht mehr m\u00f6glich. Diese Proben wiesen starke organische Belastungen -ausgedr\u00fcckt als CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf)- auf und waren visuell betrachtet braun- schwarz gef\u00e4rbt und undurchsichtig. Die Bestimmung von MKW aus Wasserproben mittels Direkt- SPME bei CSB- Werten > 0,2 g\/l ist ohne eine vorherige Reinigung nicht mehr m\u00f6glich. Im September 1998 wurde von der ISO (International Organisation for Standardisation) ein Vorschlag f\u00fcr eine neue Standardmethode f\u00fcr die Bestimmung von MKW in Wasser herausgegeben. Diese Methode beruht auf der Extraktion der MKW mit einem kohlenwasserstoffhaltigen L\u00f6sungsmittel, Reinigung des Extraktes an einer Florisils\u00e4ule sowie qualitative und quantitative Bestimmung der MKW mittels GC\/FID. Der Vergleich der hier untersuchten SPME- Technik zeigt, da\u00df bei gleichem Me\u00dfsystem (GC\/FID) die Nachweisgrenze beider Methoden oberhalb 0,1 mg MKW\/l Wasser liegt. Hauptvorteil der SPME- Methode gegen\u00fcber dem Vorschlag der ISO ist, da\u00df bei der SPME- Methode v\u00f6llig ohne L\u00f6sungsmittel und mit wesentlich kleineren Probevolumina gearbeitet wird. Desweiteren k\u00f6nnen mit der SPME- Methode im Gegensatz zu dem Vorschlag der ISO auch leichtfl\u00fcchtige MKW erfa\u00dft werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Eine Ver\u00f6ffentlichung ist in Vorbereitung.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Bestimmung der MKW aus Wasserproben ist mittels SPME- Technik m\u00f6glich. Aufgrund der Inhomogenit\u00e4t der Stoffgruppe von sehr leichtfl\u00fcchtigen bis hin zu schwerfl\u00fcchtigen und schlecht l\u00f6slichen Substanzen wird die Bestimmung von MKW immer fehlerbehaftet sein. Diese Problematik zeigt sich auch darin, da\u00df bisher noch keine neue Standardmethode als Ersatz f\u00fcr die bisherige IR- Methode ver\u00f6ffentlicht wurde, obwohl weltweit schon seit einigen Jahren an dieser Thematik gearbeitet wird. Da diese Methode im Vergleich zu allen anderen Methodenvorschl\u00e4gen ganz ohne den Einsatz von
\nL\u00f6sungsmitteln auskommt, ist die SPME- Methode -aus \u00f6kologischer Sicht betrachtet- die sinnvollste Alternative. Da die Standardisierung von Methoden auf internationaler Ebene von der ISO und CEN (Comite Europeen de Normalisation) in Zusammenarbeit mit den nationalen Gremien der Mitgliedsl\u00e4nder erarbeitet wird, sollte in Form einer Publikation zun\u00e4chst auf diese Methode aufmerksam gemacht werden. St\u00f6\u00dft diese Methode dann auf Interesse ist an dieser Methode zur Standardisierung weiter zu arbeiten und ein Vergleich mit anderen Methodenvorschl\u00e4gen durchzuf\u00fchren<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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