relative Peakhöhe

Analytische Fragestellung

Analytische Lösung Warum ?

Was ?

Worin ?

Wer ?

Wie ? Wohin ?

Wann ? Wieviel ?

Gesetze, Verordnungen Vorgaben Qualitäts-Anforderungen

Infos für Entscheidungen

Welche Stoffe bzw.

Stoffgruppe

Weitere Infos, wie z.B. Toxizität, physikalische Daten usw.

In welcher Matrix ?

Analytik von der Probenahme bis zur Interpretation, Kosten!

Welche Mitarbeiter führen die Untersuchungen durch?

Wieviel kostet die Untersuchung?

Wer bezahlt die Rechnung?

Wer erhält die Informationen?

Wo werden die Daten gespeichert?

Bis wann muß das Ergebnis vorliegen?

Wesentliche Bereiche der Untersuchungsstrategie in der

Umweltanalytik

Probennahmegefäße

evakuierter Probenbehälter

gasdichte Spritze Sammelgefäß

mit Septum

Probenbeutel

Gasprobenschlinge

Probenahme aus Gasen

Luftprobe

Filter

„Gasmaus“

Derivatisierung Absorption Cold Trapping Adsorption Kryoadsorption Chemisorption

Gravimetrie

Volumetrie

Photometrie

Erhitzen

Erhitzen Eluieren GC

GC (DC, HPLC)

Erhitzen

Probenahme von Staubpartikeln und Aerosolen

Luftprobe

Partikel, Aerosol

Filter

Elution des Filters mit Wasser, Säuren,

org. Lösungsmitteln usw.

Säureaufschluss von Filtern mit der Probe

Soxhlet-Extraktion mit organischen

Lösungsmitteln

z.B. Schwermetalle Leichtlösliche anorga- z.B.PAH`s, PCB usw.

an/oder in Staub- nische und organische

partikel Stoffe

Probennahmeeinrichtungen

(wässrige Proben)

- Fördersystem - Steuereinrichtung

- Probenverteilung und Dosierung (kurze, geschlossene Leitungen) - Probenaufbewahrung (Kühlung, Lichtausschluss)

∗ Schöpfbecher (oberflächennah)

∗ Schöpfapparate (tiefere Schichten)

∗ Leitungssysteme (by-pass)

Automatisches Probennahmesystem

fördern dosieren fördern

Probenahme von Wasser

Durchfluss

Zeitproportionale Probennahme

Durchflussproportionale Probennahme

Volumenproportionale Probennahme

V

V

V

V

t

t t t

Zeitproportional: gleiche Zeitabstände, Entnahme gleicher Volumina zur Mischprobe Abflussproportional: in konstanten Zeitabständen veränderliche Volumina

Volumenproportional: konstante Volumina, zu veränderlichen Zeiten

Probennahmevorrichtung

Probenahme von Böden

Normalmethode Festparzelle Diagonale Querstreifen

Probennahmen von Böden

- mindestens 20 Einzelproben pro 10000 m

- Einstichtiefe: Ackerboden bis 20 cm, Grünlandproben bis 10 cm

- Benutzung von Stechzylindern, notfalls Spaten (Proben mind. 100 cm

)

- Aufbewahrung oft in Kunststoffbeuteln

Anforderungen an die Probennahme

- Repräsentanz

(Stichprobe bis 5 Einzelproben) - Homogenität

(Roh-, Misch-, Sammelprobe) - Materialfluss

(zeitproportional, volumenproportional) - Zeitabhängigkeit

(Jahreszeit, Tageszeit) - Ortsraster

- Teilraster

(z.B. Pflanze Blüte, Stängel, Blatt, Gesamtpflanze)

- Verhinderung von Kontaminationen

Formular – Probenahmeprotokoll

(Beispiel nach DEV)

-Sediment-

Probenkennzeichnung: ______________________________________

Probenahmestelle:

Gewässer: ______________________________________

Bezeichnung des Ortes: ______________________________________

Koordinaten: ______________________________________

Anlass der Probenahem: ______________________________________

Zeitpunkt der Probenahme: ______________________________________

(Datum) (Uhrzeit)

Art der Probenahme: ______________________________________

______________________________________

Örtliche Feststellungen:

am Gewässer: ______________________________________

am Sediment: ______________________________________

an der Sedimentprobe: ______________________________________

Messungen an Ort und Stelle: ______________________________________

______________________________________

Probenteilung: ______________________________________

Probenkonservierung: ______________________________________

Bemerkungen: ______________________________________

______________________________________

Zur Untersuchung übergeben an:

am: _______________________Uhrzeit_________

Probenehmer: ______________________________________

Beständigkeit eines Gasgemisches

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8

relative Peakhöhe

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Zeit/Stunden

Rückgang der Konzentration der Bestandteile

S, 5 Vol% CO

, 500 Vppm Benzol

Konservierung von Ammonium

13 12 11 10 9

8

5 10 20 30

NH₄ -N mg/L

4 °C (Kühlschrank)

HgCl₂ (Chemische Konservierung)

- 18 °C (Tiefgefrieren)

0,45 µm (Membranfiltration)

Zeitdauer in Tagen

Ursachen der Parameterveränderung:

-

Eintrag von störenden Stoffen

Austrag von Stoffen

-

chemische-biochemische Reaktionen in der Probe

Probenvorbereitung

- physikalische Techniken wie Trocknen, Zerkleinern, Sieben

- chemische Techniken wie Lösungs-, Aufschluß- und Elutionsverfahren

- physikalische und chemische Techniken bei Abtrenn- und Anreicherungsverfahren

∗ Aufschlüsse in offenen Systemen:

- Salpetersäure/Wasserstoffperoxid Bestimmung von Schwermetallen in belasteten Wässern

Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid Zinn in Abwasser

-

Ammoniumsulfat/Schwefelsäure Titan in Abwasser

-

Kaliumperoxidisulfat Bestimmung von Gesamtphosphat

∗ Aufschlüsse unter Rückfluss:

-Königswasser(HNO₃

/3HCl) säurelöslicher Anteil in Böden und Schlämmen, Abfällen

∗ Ultraschallaufschluss:

-Kaliumpermanganat/Kaliumperoxidisulfat

Aufschluss auf Quecksilber in belasteten Wässern Vorteil: kurze Reaktionszeit, Maximaltemperatur nur 50 °C

∗ Mikrowellenaufschluss:

-

überall dort wo früher Heizblöcke als Erwärmungsquelle dienten

∗ UV-Aufschluss:

-

bei gering verunreinigtem Wasser unter Zugabe von Wasserstoffperoxid und Säuren

Druckaufschlüsse

Vorteil Abschirmung gegen Laboratmosphäre, geringe Verluste auch mit Mikrowellenanregung

Drucklose Aufschlüsse

Druckaufschlusssysteme

Drucktopfdeckel

Verschlussring

Autoklavendruck (> 100 bar)

Heizblock einsatz

Drucktopf Heizelement

Aufschlussgefäß mit Deckel

Reaktionsdruck (< 100 bar)

Probe

und Säure

Festphasenextraktion

- Säule

breite Palette an Sorptionsmaterial, gereinigt mit Extraktionsmittel, mit Wasser kalibriert,

Aufgabe Probelösung, mit Gas trockenspülen, Elution in Aceton z.B. bei Wirkstoffen

Beispiele: Schwermetalle als Komplexverbindungen, KW, Pestizide usw.

- Soxhlet-Extraktion

Extraktionsmittel z.B. Alkane, Toluol Matrizes Schlämme, Sedimente, Stäube Beispiele: PCB, PAK, Dioxine

- Extraktion mit überkritischen Phasen

Extraktion mit überkritischen Phasen CO

, NH

Beispiele: Pestizidbestimmung in Lebensmitteln, Dioxine in Flugasche

Flüssig-Flüssig-Extraktion

das System besteht aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten und einem in beiden Phasen löslichen Stoff,

meist eine polare Flüssigkeit z.B. Wasser (Hydrophil) eine unpolare Flüssigkeit z.B. Pentan (lipophil)

Extraktion besteht auf den unterschiedlichen Löslichkeiten des anzureichernden Stoffes, Grundlage ist das Nernstsche Verteilungsgesetz: C

/ C

= K

/ K

= α

Verteilungskoeffizient α = Gleichgewichtskonstante eines Verteilungsgleichgewichtes (abhängig von der Art der beiden Phasen, der Temperatur und dem Druck)

Beispiele:

aus Wasser und suspendierten Feststoffproben lassen sich extrahieren:

∗ aromatische KW

∗ halogenierte KW

∗ polychlorierte Biphenyle

∗ Pestizide

Adsorption von Stoffen aus der Gasphase

● Probenahme mit Pumpe

● Probenahme durch Diffusion

Edelstahlröhrchen

zur Pumpe

zur Pumpe Adsorptionsmittel

Glaswolle Glasröhrchen

10 – 200 mL/min

Diffusionsmembrane

(falls angebracht) Adsorptionsmittel

Edelstahlröhrchen

Edelstahlnetz

Verschlusskappe Diffusions-

kappe Edelstahlnetz

Trennmethoden durch Überführung in eine andere Phase

Gas

Flüssigkeit

Feststoff

Gas

Flüssigkeit

Feststoff

Diffusion durch Membran

Lösungsmittel- extraktion

Kondensation

„Stripping“

Verdunstung

Destillation

Ionen

austausch

Adsorption Auflösen