Umweltanalytik Qualitätskontrolle von Wasser, Boden und Luft 2 Metrohm ... • ist der Weltmarktführer im Bereich Titration • bietet neben sämtlichen Methoden der Ionenanalytik – Titration, Voltammetrie und • Ionenchromatographie – ein komplettes Portfolio für die NIR- und Raman-Analytik • ist ein Schweizer Unternehmen und produziert ausschliesslich in der Schweiz • gewährt 3 Jahre Garantie auf Geräte und 10 Jahre auf chemische Suppressoren für die • Anionenchromatographie • unterstützt Sie bei Fragen mit einzigartigem Applikations-Know-how • stellt Ihnen kostenlos über 1800 Applikationen zur Verfügung • unterstützt Sie weltweit mit zuverlässigem Vor-Ort-Service • ist nicht an der Börse notiert, sondern im Besitz einer gemeinnützigen Stiftung • gibt einer nachhaltigen, den Interessen von Kunden und Mitarbeitern verpflichteten • Unternehmensführung Vorrang vor einer Maximierung der Rendite Metrohm – massgeschneiderte Umweltanalytik für Wasser-, Boden- und Luftproben Bedeutung der Umweltanalytik Auf unser Know-how können Sie zählen 3 Mit dem rasanten Wachsen der Erdbevölkerung ist der Metrohm bietet Ihnen komplette Lösungen für ganz kon-Energie- und Ressourcenverbrauch sowie auch die Pro- krete analytische Fragestellungen. Ihre Ansprech part ner duk tion von Konsumgütern und Chemikalien stark ge - bei uns sind Spe zialisten, die massgeschneiderte App li ka-stie gen. Man schätzt, dass insgesamt 17 Millionen chemi-tionen für Sie ent wickeln und Sie kompetent rund um sche Verbindungen auf dem Markt sind, von denen allein das Thema Um weltanalytik unterstützen. 100'000 im industriellen Grossmassstab produziert wer- den. Entdecken Sie auf den folgenden Seiten, welche überzeu- genden Lösungen Metrohm für die Analytik der Umwelt- Die Auswirkungen der menschlichen Aktivitäten auf die kompartimente Wasser, Boden und Luft bietet. Umwelt sind komplex und verlangen nach empfindlichen Analysenverfahren und leistungsstarken Analysen instru- menten. Als führender Hersteller von Geräten für die chemische Analytik wissen wir um diese Herausforderungen. Wir bie- ten Ihnen modernste Geräte und Systeme, mit denen Sie die Zusammensetzung Ihrer Wasser-, Boden- und Luft - proben überwachen können. Ausgewählte Normen aus der Umweltanalytik 4 In die Umwelt eingetragene Stoffe verteilen sich zwischen I. Wasser den Umweltkompartimenten Wasser (Hydros phäre), Bo den In wechselnden Aggregatzuständen durchläuft Wasser (Pedosphäre), Gestein (Lithosphäre) und Luft (At mos phäre) alle Sphären. Es ist das am häufigsten und am leichtesten sowie auf die sie besiedelnden Organismen (Biosphäre). zu analysierende Umweltkompartiment, da es – anders Nur wenn wir Art und Menge dieser Belas tun gen kennen, als im Fall der Luft oder des Bodens – bereits in der flüssi-können wir die Umwelt mit ihren Be woh nern schützen. gen Phase vorliegt. Handelt es sich um Analysen von Dies erfordert international anerkannte Normen mit Trink wasserproben ist meist keine Probenvorbereitung Grenz werten und Prüfverfahren. Metrohm-Ge räte erfül-not wen dig; dagegen ist sie bei Abwasserproben meist len sämtliche in den aufgeführten Normen festgelegten un um gänglich. Mindestanforderungen und Grenz werte. Nachfolgend eine Auswahl nach Um welt kom parti menten. Parameter Norm Matrix Methode Seite Trinkwasser Permanganat-Index DIN EN ISO 8467 Titration 6 Oberflächenwasser ISO 6060 Trinkwasser, Chemischer Sauerstoffbedarf ISO 15705 Meerwasser, Titration 7 (CSB) ASTM D1252 Abwasser DIN 38409-44 ASTM D1126-12 EPA 130.2 Ca, Mg Trinkwasser Titration DIN 38406-3 DIN 38409-6 8 Säure- und Basekapazität DIN 38409-7 Wasser allgemein Titration Sulfid ASTM D4658 Wasser allgemein Titration ASTM D3868 Trinkwasser Titration Fluorid EPA 340.2 Abwasser Titration, Ionenselektive Elektrode (ISE) ASTM D1253-12 Freies Chlor Wasser allgemein Titration EPA 330.1 DIN EN ISO 10304-1 Wasser allgemein Anionen, z. B. F–, Cl–, Br–, EPA 300.0, Part A Trink- und Abwasser Ionenchromatographie 10 NO –, NO –, SO 2– etc. EPA 300.1, Part A Trinkwasser, 2 3 4 EPA 9056A Trinkwasser, Abwasser Chrom(VI), Anionen DIN EN ISO 10304-3 Wasser allgemein Ionenchromatographie ASTM D5257 Wasser allgemein Chrom(VI) Ionenchromatographie EPA 218.7 Abwasser DIN EN ISO 11206 Trinkwasser ASTM D6581 Trinkwasser DIN EN ISO 10304-4 Wasser allgemein Oxohalogenide DIN EN ISO 15061 Trink- und Mineralwasser Ionenchromatographie 11 EPA 300.0, Part B Trink- und Abwasser EPA 300.1, Part B Trinkwasser EPA 317.0 Trinkwasser EPA 326.0 Trinkwasser Kationen, z. B. Li+, Na+, K+, NH +, ISO 14911 Oberflächen- & Trinkwasser 4 Ionenchromatographie Mg2+, Ca2+ etc. ASTM D6919 Abwasser Amine (MMA, Guanidin) – Abwasser Ionenchromatographie 12 Bromat EPA 321.8 Trinkwasser Ionenchromatographie (IC-ICP/MS) Bromat, Halogenessigsäuren EPA 557 Trinkwasser Ionenchromatographie (IC-MS/MS) EPA 314.0 Perchlorat Trinkwasser Ionenchromatographie 13 EPA 332.0 Hydrosphäre, Hg, As, Cr EPA 6800 Ionenchromatographie (IC-ICP/MS) Biosphäre Zn, Cd, Pb, Cu, Tl, Ni, Co DIN 38406-16 Trinkwasser, Abwasser Voltammetrie Cd, Pb, Cu, FeII/FeIII, CrVI – Meerwasser Voltammetrie 15 CN– Probenvorbereitung Trinkwasser, Voltammetrie gemäss DIN 38405-13 Abwasser Grundwasser, Rohwasser, U DIN 38406-17 Voltammetrie Trinkwasser Anionen, Kationen, VoltIC (Voltammetrie und Verschiedene Wasser allgemein 16 Schwermetalle Ionenchromatographie) pH-Wert, Leitfähigkeit, Anionen, TitrIC (Titration und Verschiedene Wasser allgemein 17 Kationen Ionenchromatographie) Trinkwasser, pH-Wert, Leitfähigkeit, TOC, prozessabhängige Kesselspeisewasser, Online- und Atline- mit Titration und Voltammetrie 19 Grenzwertvorgaben Kühlwasser, Prozessanalytik bestimmbare Parameter Abwasser Weitere normkonforme Prüfmethoden für die Wasseranalytik finden Sie in der Broschüre «Wasseranalytik» (8.000.5141DE). II. Boden Der Boden ist ein Mehrphasensystem, in dem Hydrosphäre, Pflanzen und Tiere gelangen Bo den schad stof fe leicht in Atmosphäre, Lithosphäre und Biosphäre nebeneinander den menschlichen Körper. Bo denin halts stoffe sind nur existieren. Er dient als Wasser- und Nährstoffquelle für sehr schwer zu gänglich und schwer zu mobilisieren. Die Pflan zen, ist Lebensraum für eine grosse Zahl von Orga-Probenvorbereitung umfasst meist Ex traktionen und Auf- nis men und ist ein wichtiger Koh lenstoff spei cher. Über schlüsse. 5 Parameter Norm Matrix Methode Seite pH-Wert ISO 10390 Boden pH-Wert-Messung 22 Leitfähigkeit ISO 11265 Boden Leitfähigkeitsmessung 23 Gesamter organischer – Boden Titration 24 Kohlenstoff (TOC) Cyanid ISO 11262 Boden Kontinuierliche Fliessanalyse 25 Anionen, z. B. F–, Cl– – Boden Titration Anionen EPA Method 9056 Feste Abfallstoffe Ionenchromatographie Boden Perchlorat EPA Method 6860 Ionenchromatographie Feste Abfallstoffe ISO 15192 DIN EN 15192 Chrom(VI) Boden Ionenchromatographie 26 EPA 3060A EPA 7199 Anionen und Kationen – Boden Ionenchromatographie 27 DIN ISO 11466 Spurenelemente Boden Voltammetrie DIN ISO 19730 28 Phosphororganische Pestizide AOAC 970.53 Boden Voltammetrie III. Luft Die Atmosphäre bildet einen wichtigen Wärmepuffer ge - stoffe zeichnen sich durch eine extreme Mobilität aus, gen den Weltraum und schützt die Erde vor kosmi scher gelangen über die Atmung leicht in den menschlichen Strahlung. Sie ist der Ort der Wolkenbildung und in ihr Or ga nis mus und beeinflussen Klima und Wetter. Fil ter - kommt Wasser in allen Aggregatzuständen vor. Sie stellt me tho den so wie Aerosol- und Gassammler überführen somit ein heterogenes Gemisch von fein verteilten, festen die Luft inhalts stoffe in die für chemische Analysen bevor-oder flüssigen Teilchen in einem Gas (Luft) dar. In halts - zugte wässrige Phase. Parameter Norm Matrix Methode Seite Saccharidmarker – Aerosole Ionenchromatographie, Filter 31 ISO 16740 Chrom(VI) ASTM D6832 Luft am Arbeitsplatz Ionenchromatographie, Filter 32 ASTM D7614-12 Pb, Cd, Zn, Cu – Aerosole Voltammetrie, Filter 33 Anionen und Kationen – Aerosole Ionenchromatographie, PILS* 35 Pb, Cd, Zn, Cu – Aerosole Voltammetrie, PILS* Anionen, Kationen, Ionenchromatographie und – Aerosole 36 Pb, Cd, Zn, Cu Voltammetrie, PILS* Chlorwasserstoff DIN EN 14791 Abgase, Schornsteine Ionenchromatographie, MARGA* Schwefeldioxid DIN EN 14791 Abgase Schornsteine Ionenchromatographie, MARGA* 38 Stickstoffdioxid DIN EN 16339 Umgebungsluft Ionenchromatographie, MARGA* * PILS bezeichnet einen semikontinuierlichen Aerosolsammler, der an einen oder mehrere Analysatoren (z. B. IC und/oder VA) gekoppelt ist; MARGA ist die Kombination aus Aerosol- und Gassammler sowie Ionenchromatographen. I. Wasser 6 Titration Summenparameter kennzeichnen meist gleichartige che- Permanganat-Index nach DIN EN ISO 8467 mische, physikalische, physikalisch-chemische oder bioloDer Permanganat-Index bestimmt den leicht oxidierbaren gische Merkmale unterschiedlicher Inhaltsstoffe. Ihr Vor-Anteil der organischen Inhaltsstoffe im Wasser und dient teil liegt in der schnellen Bestimmung und Aussage kraft, im weiteren Sinne als Mass zur Beurteilung der organisch-die eine rasche Bewertung der Probe erlauben. So wie chemischen Belastung in kaum oder gering belasteteten die elektrische Leitfähigkeit Rückschlüsse auf den Salzge-Wässern wie Trinkwasserproben. Zur Bestimmung wird halt einer Wasserprobe ermöglicht, ist die chemische die Wasserprobe mit Schwefelsäure und einem Über-Oxidier bar keit von Wasserinhaltsstoffen ein aussagekräfti-schuss Permanganatlösung bekannter Konzentration für ger Pa rameter für Art und Menge der in der Wasserprobe zehn Minuten in einem siedenden Wasserbad erhitzt. Im vor han denen organischen Materie. Anschluss bestimmt man den Permanganatverbrauch durch Zugabe eines Überschusses an Natriumoxalatlösung Gemäss der Oxidationskraft der eingesetzten Oxidations- und Rücktitration des verbrauchten Oxalats mit Perman- mittel unterscheidet man zwischen dem Permanganat- ganatlösung. Ausgedrückt wird der Permanganat-Index In dex und dem chemischen Sauerstoffbedarf (CSB). Ist als Menge Sauerstoff in mg/L, der für die Oxidation not-der Permangant-Index für kaum bis schwach belastete wendig wäre. Proben der aussagekräftigere Parameter, so eignet sich der CSB für stark belastete Proben. Das MATi 13-System für die vollautomatische Bestimmung des Permanganat-Indexes 7 Das MATi 12-System für die vollautomatische CSB-Bestimmung Chemischer Sauerstoffbedarf gemäss Automationslösungen von Metrohm DIN 38409-44 und ASTM D1252 Die manuelle Bestimmung des Permangant-Indexes und Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) ist eine Masszahl des CSBs ist mit einem hohen Arbeitsaufwand und in folge für die Summe der in einem bestimmten Wasservolumen der schwer reproduzierbaren manuellen Einzelschrit te meist durch Chromat oxidierbaren Stoffe. Chromat ist ein deut-mit ungenauen Ergebnissen verbunden. lich stärkeres Oxidationsmittel als Permanganat, weshalb es auch die meisten organischen Verbindungen praktisch Metrohm löst diese Aufgabe jeweils mit einem vollauto-vollständig zu CO oxidiert. In Kläranlagen gilt der CSB als matisierten System, in dem die Titrationssoftware tiamo 2 aussagekräftiger Leitparameter zur Beurteilung der Klär - alle einzelnen Schritte steuert, von der Probenvorbereitung leistung. über die Zugabe der diversen Lösungen bis hin zur Da - ten erfassung und -archivierung. Die identischen Ab läufe Zur massanalytischen Bestimmung des CSBs wird die ga ran tieren eine einmalige Reproduzierbarkeit. Die frei Was serprobe über einen definierten Zeitraum mit Kalium-kon figurierbaren Systeme können jederzeit um neue Ap - dichromat erhitzt. Anschliessend titriert man die verblie-p li kationen erweitert werden, ganz gleich ob es sich um bene Menge Kaliumdichromat mit Ammonium eisen(II)- die Bestimmung des pH-Werts, der Leitfähigkeit, der sulfat zurück. Säu re kapazität oder um eine Kopplung mit einem Io nen- chro matographen handelt. Damit besteht die Mög lich- Die Oxidation der Wasserinhaltsstoffe erfolgt entweder keit, jedes Standardsystem individuell an die jeweilige in einer speziellen CSB-Heizvorrichtung unter Rückfluss-Auf ga benstellung im Labor anzupassen. kühlung oder in einem geschlossenen Reaktionsgefäss und einer externen Heizquelle. Die Titration erfolgt direkt in den Reaktionsgefässen, ohne dafür den Inhalt in andere Gefässe überführen zu müssen. Dies verhindert Pro- ben verluste und erspart insbesondere bei hohem Pro ben- durchsatz wertvolle Zeit. 8 Säure- und Basenkapazität nach DIN 38409-7 Chlorid Die Säure- und Basekapazität sind Kenngrössen für die Die Bestimmung der Chloridionen erfolgt mittels poten-Pufferkapazität des Wassers gegenüber Säuren und tio metrischer Titration mit dem Titranten AgNO nach 3 Basen. Es sind wichtige Summenparameter in der vor hergehender pH-Wert-Einstellung mit Salpetersäure Wasseranalytik, die die pH-Stabilität der Probe kenn- und einer kombinierten Ag-Ring-Elektrode, der Ag-Tit- zeichnen. Beide werden durch Titration bis zu den pH- rode. Die wartungsfreie Ag-Titrode verwendet als Re fe - Werten 4.3 und 8.2 bestimmt. Erstere erfasst alle alkali-renz elektrode eine pH-Glasmembran, wodurch das regel- schen Bestandteile durch Titration mit Salzsäure, letztere mässige Nachfüllen mit Elektrolyt entfällt. alle sauren Bestandteile durch Titration mit Natronlauge. Anders als Standard-pH-Elektroden garantiert die Aquatrode Plus mit ihrer speziellen Glasmembran schnel- Fluorid nach ASTM D3868 und Sulfid nach le, korrekte und sehr genaue pH-Messungen und pH- ASTM D4658 Titrationen in Lösungen, die eine niedrige Ionenstärke Fluorid- und Sulfidionen werden mittels ionenselektiver aufweisen oder schwach gepuffert sind. Elektroden bestimmt. Für die Fluoridbestimmung wird der Probe eine Puf fer- Calcium und Magnesium nach DIN 38406-3 substanz zugegeben, die zum einen die Ionenstärke kons- und EPA 130.2 tant hält und den pH-Wert reguliert und zum anderen Bei der Wasserhärte unterscheidet man zwischen tempo- störende Alu mi nium- und Eisen(III)-Ionen komplexiert. rärer (Carbonathärte) und permanenter Härte (Sulfat här- te). Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Gesamthärte, Für die Messung von Sulfid wird ein Puffer zugesetzt, der welche die Summe der Erdalkalimetallkationen angibt sowohl den pH-Wert reguliert als auch die Oxidation von und sich näherungsweise aus der Summe der Calcium- Sulfid durch Luftsauerstoff verhindert. und Mag nesiumhärte zusammensetzt. Die Bestimmung der tem porären Härte erfolgt durch Endpunkttitration mit Salz säure, die Bestimmung der Gesamthärte mittels komplexometrischer Titration mit dem Titranten Na EDTA 2 und einer Ca2+-selektiven Elektrode. Kombinierte Polymermembranelektrode Ag-Titrode zur Chloridbestimmung Ionenselektive Elektrode F zur Calcium- und Magnesiumbestimmung 9 Automation – effizienter und reproduzier barer Das MATi 01 ist ein ausgezeichnetes Beispiel dafür, wie gen hat. Neben der Zeitersparnis erzielt man gerade bei unsere Systemlösungen Ihren Laboralltag vereinfachen, vielen Proben durch die Automatisierung reproduzierba-sei es die Probenvorbereitung, die Leitfähigkeits- und pH-rere Ergebnisse, insbesondere bei Schichtbetrieb. Doch Messung oder die vollautomatische Bestimmung der damit nicht genug: Die Titrationssoftware tiamo erlaubt Alkalinität und Wasserhärte in einem Lauf aus nur einem es, zahlreiche Drittgeräte einzubinden, sei es die Be stim - bereit gestellten Probenbecher. Vorbei sind die Zeiten, in mung der Trübung gemäss DIN EN ISO 7027 oder die denen man für jeden Parameter ein anderes Gerät benö- Be stim mung der Färbung nach DIN EN ISO 7887. tigte und die Daten mühsam manuell ins LIMS übertra- Das MATi 01-System für die vollautomatische Wasseranalyse inklusive Probenabmessung Ionenchromatographie 10 Die moderne Ionenchromatographie (IC) erlaubt es, an - dation der im Wasser vorhandenen Halogenide entstehen. or ganische und niedermolekulare organische Anionen Aufgrund ihrer vermuteten karzinogenen Eigen schaften und Kationen effizient zu trennen und zu bestimmen. muss ihre Konzentration im Trinkwasser kontrolliert werden. Ver schiedene Trennmechanismen und Detektionsarten sowie die Möglichkeit der Automatisierung und Proben - Vor der Injektion passieren die Proben die direkt am 858 vorbereitung machen die IC zur Routinemethode in der Professional Sample Processor installierte Ultrafiltra - Wasser- und Umweltanalytik. tions zelle. Probenvorbereitung und Analyse laufen voll au to matisch ab. Gerätesteuerung, Datenerfassung und Oxohalogenide und Standardanionen im -man age ment sowie Systemüberwachung erfolgen durch Trinkwasser (EPA 300.1) die intelligente Chromatographie-Software MagIC Net. Chlorat, Chlorit und Bromat sind Nebenprodukte, die bei Die klaren Symbole, die übersichtliche Darstellung und die der Desinfektion des Trink- und Mineralwassers durch Oxi - in tuitive Bedienung machen die Analyse denkbar einfach. 2.4 2.2 2.0 Chlorid; 11 mg/L Nitrat; 12 mg/L Sulfat; 8 mg/L 1.8 1.6 Leitfähigkeit [µS/cm] 1.4 1.2 Fluorid; 95 µg/L Dichloroacetat; 500 µg/L Phosphat 100 µg/L 1.0 Chlorit; 10 µg/L Bromat; 11 µg/L Nitrit; 40 µg/L Bromid; 47 µg/L Chlorat; 18 µg/L 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Zeit [min] Trinkwasserprobe, aufgestockt mit je 10 µg/L ClO –, BrO –, ClO –, je 40 µg/L NO –, Br–, 100 µg/L 2 3 3 2 PO 3–, 500 µg/L Dichloracetat; Säule: Metrosep A Supp 7 - 250/4.0; Eluent: 3.6 mmol/L Na CO , 4 2 3 0.8 mL/min; Säulentemperatur: 45 °C; Probenvolumen: 20 µL; Leitfähigkeitsdetektion nach sequenzieller Suppression 940 Professional IC Vario mit 941 Eluent Production Module und 858 Professional Sample Processor für die vollautomatische Anionen- und Kationenanalytik im Trinkwasser Bromat im Trinkwasser (EPA 326.0) 11 Bromat entsteht während der Ozonisierung von Trink- sequenzieller Suppression er laubt die Bestimmung von was ser. In zahlreichen internationalen Normen sind Grenz-Bromat im unteren µg/L-Be reich. Im ng/L-Bereich lässt werte und Prüfmethoden festgelegt. Je nach geforderter sich Bromat mittels IC/MS-Kopplung oder Nachsäulen-Nachweis gren ze kom men verschiedene Detektions- derivatisierung mit Kaliumiodid und an schliessender metho den zum Einsatz: Die Leit fähigkeits detektion mit UV-Detektion nachweisen. Leitungswasserprobe mit 1 µg/L Bromat aufgestockt 3.0 Leitungswasserprobe ohne Aufstockung 2.5 Bromat 2.0 U] 1.5 1.0 Intensität [mA 0.5 0.0 -0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 Zeit [min] Aufgestockte und nicht aufgestockte Trinkwasserprobe; Säule: Metrosep A Supp 16 - 100/4.0; Eluent: 100 mmol/L H SO , 19.3 µmol/L Ammoniumheptamolybdat, 0.8 mL/min; Nachsäulenderivatisierungsrea-2 4 genz: 0.27 mol/L KI, Flussrate Nachsäulenreagenz: 0.2 mL/min; Säulentemperatur: 45 °C; UV-Detektion, Wellenlänge: 352 nm; Probenvolumen: 1000 µL Prüfmethoden und Nachweisgrenzen (gemäss DIN 32645) der Bromatbestimmung Injektions-EPA Methode Nachweisgrenzen volumen Reinstwasser Trinkwasser* [μL] [μg/L] Leitfähigkeitsdetektion mit 300.1 100 0.130 0.390 sequenzieller Suppression IC/MS-Kopplung; MS-Detektion – 100 0.006 0.007 Nachsäulenderivatisierung mit 317.0 100 0.210 0.640 o-Dianisidin; VIS-Detektion Nachsäulenderivatisierung mit 326.0 1000 0.032 0.066 KI; UV-Detektion *Trinkwasser-Matrix: je 100 mg/L Chlorid, Sulfat und Carbonat Aliphatische Amine im Abwasser Aliphatische Amine sind wichtige Ausgangs- und Zwi - Die Bestimmung von kurzkettigen aliphatischen Aminen schenprodukte der chemischen und pharmazeutischen in Industrieabwässern erfolgt bequem auf einer Katio nen-In dustrie. Sie dienen der Herstellung von Lösungs- und austauschersäule mit anschliessender Leitfähigkeits detek - Pflanzenschutzmitteln, Polymeren, Detergenzien, Farb-, tion. Neben wichtigen Aminen (Methylamin, Dime thy la-12 Spreng- und Schmierstoffen sowie von Pharma zeutika. min, Trimethylamin, Ethanolamin, Guanidin etc.) kön nen Ihre massive industrielle Verarbeitung hat zu einem star-auch Alkali- und Erdalkalimetalle in einer einzigen Be stim-ken Eintrag in aquatische Systeme geführt. Insbesondere mung nachgewiesen werden. Aufwändige De ri va ti sie run-die sekundären Amine gelten als wassergefährdend, rea- gen sind nicht er forder lich. Die in vielen (Ab-)Wasserproben gieren sie doch bereits im Spurenbereich mit Nitrit zu den stö ren den Par tikel, Kolloide, Algen oder Bakterien werden karzinogenen Nitrosaminen. durch Inline-Ultra fil tra tion vollautomatisch vor der Analyse entfernt. -560 -565 -570 Natrium; 20 mg/L -575 Ammonium; 10 mg/L -580 Leitfähigkeit [µS/cm] Methylamin; 10 mg/L -585 Guanidin; 5 mg/L Aminoguanidin; 5 mg/L -590 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Zeit [min] Mit abwassertypischen Aminen aufgestockte Was serprobe; Säule: Metrosep C 4 - 100/4.0; Eluent: 1.7 mmol/L HNO , 0.7 mmol/L Dipicolinsäure, 5 % Aceton, 0.9 mL/min; Säulentemperatur: 25 °C; Proben-3 volumen: 10 µL; Leitfähigkeitsdetektion ohne Suppression Kationenanalytik nach Inline-Ultrafiltration: 930 Compact IC Flex mit 919 IC Autosampler plus Moderne Detektionsmethoden in der IC Durch die Kopplung der IC mit der Massenspektrometrie den verschiedenen Oxidationsstufen ein und desselben (MS) und der induktiv gekoppelten Plasma-Massen spek-Elements. Diese Elementspeziesanalytik ist bedeutend für trometrie (ICP/MS) rücken Nachweisgrenzen in den Ultra-Elemente wie Arsen, Chrom, Quecksilber, Selen oder spurenbereich. Liegt der grosse Vorteil der strukturspezi-auch Gado li nium, die als einfache Element- und Molekü- fischen IC/MS in der Möglichkeit, Verbindungen nicht nur l io nen oder als polare und ionische Koordinations ver-13 durch ihre Retentionszeit sondern auch anhand ihres MS- bindungen auftreten und in Abhängigkeit von ihrer Bin-Spektrums zu identifizieren (organische Säuren), so er - dungsform un ter schiedliche Toxizitäten aufweisen. möglicht die IC-ICP/MS eine Unterscheidung zwischen Trennung und Detektion von Arsenit, Monomethylarsinat, Dimethylarsonat sowie Arsenat mittels IC-ICP/MS; Säule: Metrosep A Supp 15 - 150/4.0; Eluent: 8 mmol/L Ammoniumnitrat, pH = 8.3, 0.7 mL/min; Probenvolumen: 10 µL; ICP/MS: ohne Reaktions- und Kollisionsmodus, m/z: 75 Weitere Applikationen Analyt Kopplung EPA-Methode Bemerkung IC/MS – neben anderen Oxohalogeniden Bromat IC-MS/MS EPA 557 neben Halogenessigsäuren und Dalapon IC-ICP/MS EPA 321.8 nach Entfernung von Halogenessigsäuren EPA 332.0 Perchlorat IC/MS in Wasser- und Bodenproben EPA 6860 Anionen und IC/MS – Parallelbestimmung in verschiedenen Matrices organische Säuren Kationen IC/MS – Alkali- und Erdalkalimetalle sowie Übergangsmetalle sehr empfindliche Bestimmung in Wasser- und Amine IC/MS – Lebensmittelproben Organische Säuren IC/MS – in Prozesswasser neben einer hoher Salzmatrix zur Peakidentifizierung nach Quantifizierung mit ampero- Kohlenhydrate IC/MS – metrischem Detektor Chrom(VI) IC-ICP/MS EPA 6800 Speziationsanalytik Arsen IC-ICP/MS – Speziationsanalytik Selen IC-ICP/MS EPA 6800 Speziationsanalytik Quecksilber IC-ICP/MS EPA 6800 Isotopenverdünnungs-Massenspektrometrie Gadoliniumhaltige Analytik von Gadoliniumchelaten (Gadovist, Magnevist IC-ICP/MS – MRT-Kontrastmittel etc.) und freien Gadoliniumionen Voltammetrie 14 Die voltammetrische Spuren- und Ultraspurenanalytik von Nach jeder Zugabe einer Metallstandardlösung zur Was - Trink-, Grund-, Oberflächen-, Meer- und Abwasser dient ser probe wird ein Voltammogramm zur Messung der Peak-der Bestimmung von elektrochemisch aktiven anorgani- höhe aufgenommen. Das Auftragen der daraus erhalten schen Ionen. Sie wird häufig zur Ergänzung und Va li die-Stromstärken ge gen die in der Probenlösung je weils vor - rung spektroskopischer Methoden eingesetzt und über - handenen Me tallmenge liefert eine Titrations kurve, aus zeugt durch geringen apparativen Aufwand, vergleichs-der sich die Komplexierungskapazität bestimmen lässt. weise niedrige Investitions- und Betriebskosten, ein fache Probenvorbereitung, kurze Analysenzeiten so wie hohe Vielseitige Einsatzgebiete Genauigkeit und Empfindlichkeit. Die Voltammetrie eignet sich insbesondere für Labors, in denen bei mittlerem Probendurchsatz nur einige wenige Speziationsanalytik Parameter überwacht werden müssen. Wichtige Ein satz - Ein besonderer Vorteil der Voltammetrie liegt in der Mög-gebiete umfassen die Umweltkontrolle, Limnologie, Hy d- lichkeit einer Speziationsanalytik: Der Analyt wird nicht in rographie, Ozeanographie, Meeresbiologie und Boden - seiner Gesamtheit, sondern in den vorliegenden verschie- kunde. denen Oxidationsstufen und Bindungsformen bestimmt. Die Speziationsanalytik er laubt wichtige Aus sagen zur 884 Professional VA Bioverfügbarkeit und Toxi zi tät von Schwermetallen. Das 884 Professional VA ist ein flexibles Messgerät für genaue und empfindliche voltammetrische Analysen. Die Bestimmung der Komplexierungskapazität dazugehörige viva-Software erlaubt die individuelle Natürliche Wasserproben enthalten häufig organische Ver- Optimierung der Methoden. bindungen. Diese können Schwermetalle komplexieren und verändern somit deren Bioverfügbarkeit und Toxizi tät. 909 UV Digester Als Kenngrösse zur Quantifizierung der in der Probe vor-Mit dem 909 UV Digester können störende Organika in handenen Komplexbildner dient die Komplexie rungs ka - Oberflächen- und Abwasserproben schnell, sicher und pa zität; sie bezeichnet die Menge an Schwerme tallio nen, kontaminationsfrei aufgeschlossen werden. Der UV-Auf-die in einer Wasserprobe noch komplexiert wird. Ihre Be - schluss ist die ideale Probenvorbereitung für die voltam-stimmung erfolgt durch voltammetrische Titration. metrische Bestimmung von Schwermetallen. 15 Viele toxische Übergangsmetalle und einige Anionen las- Stripping-Voltammetrie mit der scTRACE Gold. sen sich voltammetrisch mit ho her Empfindlichkeit und ohne vorherige Pro ben vor bereitung in diversen Wässern Die scTRACE Gold vereint alle drei zur Messung erforder-bestimmen. Einige interessante Bei spiele: lichen Elektroden. Durch die Wahl der Messparameter ist eine Unterscheidung zwischen As(III) und As(V) möglich. Nickel und Cobalt Diese Metallionen müssen regelmässig in Was ser proben Darüber hinaus kann auch anorganisches Quecksilber mit analysiert werden. DIN 38406 Teil 16 beschreibt deren der scTRACE Gold bestimmt werden. Hier liegt die Be stimmung in verschiede nen Wässern. Nachweisgrenze bei 0.1 µg/L. -150 Nachweisgrenzen Ni Nachweisgrenze -125 Element [ng/L] -100 Antimon SbIII/SbV 200 Arsen AsIII/AsV 100 -70 I [nA] Bismut Bi 500 Blei Pb 50 -50 Cadmium Cd 50 Co -25 Chrom CrIII/CrVI 25 Cobalt Co 50 0 -0.80 -0.90 -1.00 -1.10 -1.20 -1.30 Eisen FeII/FeIII 50 U [V] Kupfer Cu 50 Molybdän Mo 50 Voltammetrische Bestimmung von Nickel und Cobalt im Meerwas-Nickel Ni 50 ser gemäss DIN 38406 Teil 16 Platin Pt 0.1 Quecksilber Hg 100 Rhodium Rh 0.1 Arsen und Quecksilber mit der scTRACE Gold Wegen der Giftigkeit von Arsen und Quecksilber emp- Selen SeIV/SeVI 300 fiehlt die Weltgesundheitsorganisation einen maximalen Thallium Tl 50 Gehalt im Trinkwasser von 10 respektive 6 µg/L. Eine Uran U 25 günstige und einfache Alternative zur spektroskopischen Wolfram W 200 Bestimmung der beiden Elemente bietet die anodische Zink Zn 50 16 Das vollautomatische VoltIC Vario pro bestehend aus mehreren 800 Dosinos, 797 VA Computrace, 858 Professional Sample Processor und 940 Professional IC Vario (v.r.n.l.) VoltIC Vario pro – Voltammetrie und Ionen- chromatographie VoltIC Vario pro vereint Voltammetrie (VA) und Ionenchro-ma tographie (IC) in einem einzigen Gerät und ermöglicht die vollautomatische Analyse von Anionen, Kationen und Schwer metallen. Ein gemeinsames Liquid-Handling-Sys - tem und ein Probenwechsler übernehmen die erforderli- chen Probenvorbereitungsschritte und leiten die Proben dem voltammetrischen Messstand und den Ionen chro - matographen zu. VoltIC Vario pro lässt sich mit nur einer einzigen Software kontrollieren. Alle Ergebnisse werden in ei ner gemeinsamen Datenbank abgelegt und auf Knopf druck in einem übersichtlichen Report dargestellt. VoltIC Vario pro ist sehr flexibel und lässt sich den viel-schichtigen Bedürfnissen im Analytiklabor leicht anpas- sen. Be reits vorhandene Metrohmgeräte (IC und VA) sind leicht auf ein «VoltIC Vario pro»-System erweiterbar. Der VoltIC-Vario-Pro-Report: Alle Ergebnisse auf einen Blick. TitrIC Vario pro – Titration und Ionenchromatographie TitrIC Vario pro steht für die einzigartige Kombination TitrIC Vario pro gibt es in drei Grundausführungen. Al en 17 von Di rektmessung, Titration und Ionenchromatographie ge meinsam ist die Bestimmung der Temperatur und Leit-und er laubt die vollautomatische Bestimmung von fä higkeit, des pH-, p- und m-Werts sowie die Temperatur, Leitfähigkeit, pH-, m- und p-Wert, Alkalinität, ionenchroma tographische Bestimmung der Anionen. Gesamt härte sowie zahlreichen Ionenkonzentrationen. Ähnlich wie beim VoltIC-Vario-pro-System verwenden die In der Grundausführung TitrIC Vario pro I werden die Ca-Analysatoren die selben Liquid-Handling-Geräte, einen und Mg-Gehalte titrimetrisch erfasst. Die Kationen-gemeinsamen Pro ben wechsler und die gleiche bestimmung in TitrIC Vario pro II und TitrIC Vario pro III Datenbank. Die Steue rung er folgt durch die erfolgt mittels Ionen chro matographie. TitrIC Vario pro III Mastersoftware MagIC Net, während die verfügt darüber hinaus noch über einen Probenwechsler Titrationssoftware tiamo im Hintergrund läuft. TitrIC Vario mit DisCover-Funk tion für die automatische Entfernung pro besticht durch kurze Analysenzeiten, ei nen geringen der Proben gefässdeckel. Bei Be darf lassen sich weitere Platzbedarf und eine hohe Präzision der Mes sungen. Bestimmungen in die «TitrIC Vario pro»-Systeme integrie- ren. TitrIC Vario pro III besteht aus 856 Conductivity Module, zwei 800 Dosinos, 802 Stirrer, 905 Titrando, 815 Robotic USB Sample Processor XL und dem 940 Professional IC Vario für Anionen und Kationen. Potentiostaten und Galvanostaten 18 Energie aus dem Abwasser: die mikrobiologische Brennstoffzelle Wie alle Lebewesen decken Mikroorganismen ihren Ener- Erste Ergebnisse zeigen, dass sich der Schadstoffabbau gie bedarf über den Abbau von energiereichen Sub stan- im Abwasser zur Energiegewinnung nutzten lässt. Ziel ist zen. Dies macht sich der Mensch in Kläranlagen zunutze, eine energieneutrale Abwasserreinigung. Dazu müssen wo Bakterien die organische Schadstofffracht weitge-jedoch die Übertragungsprozesse der Elektronen, zum hend mineralisieren. Dabei setzen die Mikro organismen Beispiel durch Vergrösserung der Elektrodenoberfläche, Elektronen frei, die sie auf Elektronenakzeptoren wie noch optimiert werden. Derzeit arbeitet man mit Elek-Sau erstoff, Nitrat und Sulfat übertragen. Geschieht dieser troden aus unzähligen leitfähigen Carbonfasern auf de - Elektronenübergang von einem Mediator – also einer nen die Bakterien sitzen. Die spektroelektrochemischen Elek tronenbrücke – auf einen festen Elektronenempfänger Untersuchungsmethoden des PGSTAT128N von Autolab wie eine Anode, so fliesst in Kombination mit einer Ka - erlauben, die Übertragungsprozesse der Elektronen auf- thode und einem Verbraucher ein elektrischer Strom. zuklären. Eine weitere Voraussetzung ist, dass die Bakterien in Form eines Biofilms in direktem Kontakt zur Elektrode stehen. www.metrohm-autolab.com Online- und Atline-Analysen systeme von Metrohm Process Analytics Online- und Atline-Analysensysteme von Metrohm Process Jahre Er fahrung. Wir bieten ein breites Programm von 19 Analytics werden in den unterschiedlichsten Branchen für Prozess analysatoren und Proben vorbereitungssystemen für die Pro zesskontrolle eingesetzt. Verlässliche Analysen- verschie denste Applikationen in unterschiedlichsten Bran-ergeb nisse werden direkt im Prozess mit modernsten chen. Me t hoden der Ionenanalytik ermittelt: Messung von pH-Wert, Leit fä hig keit und Redoxpotential, Titrationen, Karl-Metrohm Process Analytics ist ein Unternehmen der Fischer-Tit ra tion, Pho tometrie, Messung mit ionenselekti-Metrohm-Gruppe und unterstützt Sie weltweit in 45 ven Elek tro den (Dyna mische Standardaddition) und Ländern mit ei genen Niederlassungen. Unsere Spezialisten Voltam metrie. beraten Sie bei der Planung, projektieren Ihr massge- schneidertes Ana lysesystem, setzen es in Betrieb und Metrohm Process Analytics ist Spezialist für die Online- und unterstützen Sie im Routinebetrieb mit professionellen Atline-Analytik und verfügt auf diesem Gebiet über 40 Wartungs- und Ser vice leistungen. Prozessanalytik 20 Massgeschneiderte Online- und Atline-Prozess- Natrium- und Silikationen in Kraftwerken kontrolle Sowohl Natrium- als auch Silikationen spielen in den im Die hervorragenden Löseeigenschaften des Wassers be - Kühlwassersystem ablaufenden Korrosionsprozessen ei ne dingen, dass sich eine grosse Anzahl von organischen bedeutende Rolle. In Kraftwerken müssen ihre Kon zen-und anorganischen Verbindungen darin ansammeln. Dies tra tionen ständig überwacht werden. In Kombination mit erfordert eine leistungsstarke Analytik, welche die Zusam-der Na-selektiven Elektrode von Metrohm kann der Alert mensetzung des Wassers kontinuierlich überwacht. Mit Ion Analyzer Natriumkon zentrationen bis 1 µg/L be stim-den Prozessanalysatoren von Metrohm Process Analytics men. Niedrigere Nachweisgrenzen erschliessen sich durch ist dies 24 Stunden am Tag und 7 Tage die Woche mög-Kombination mit dem präziseren ICON Analyzer: lich. Die Analysatoren werden direkt vor Ort, so nah wie Kolorimetrisch kann Silikat in Kühlwasser oder hochrei-möglich am Prozess eingesetzt und arbeiten ohne jegli- nem Wasser bis zu Konzentra tio nen von 1 µg/L bestimmt chen Be dienereingriff. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie werden. in ei nem Probenstrom einen einzelnen Parameter oder in komplexen Mehrfach-Probenströmen verschiedene Pa - rameter gleichzeitig erfassen möchten – Metrohm Process Analytics bietet Ihnen in jedem Fall den geeigneten Online- oder At line-Analysator. Bewährte nasschemische Verfahren Fast alle Analyzer von Metrohm Process Analytics basieren auf nasschemischen Verfahren wie Titration, Kolorimetrie oder Messungen mit ionenselektiven Elektroden. Probennahme und Probenvorbereitung sind dabei mindestens ebenso wichtig wie die Analyse selbst. Einfache Netzwerkintegration Aber, was nützt die beste Wasseranalyse ohne leistungs- fähige Schnittstellen für den Datentransfer? Alle Ana ly zer sind mit digitalen sowie analogen Date n aus gängen aus-gestattet. Ergebnisse können beispielsweise via analoge 4–20-mA-Signale übertragen und Alarme per digitale Aus gänge ausgelöst werden. Umgekehrt las sen sich digi- tale Eingänge für Remote-Start/Stop-Be fehle verwenden. Online Analyzer für die Einzelparameteranalytik Die Familie der ICON Analyzer basiert auf kolorimetri- schen und die der Alert Ion Analyzer auf ionenselektiven Elektrodenverfahren (ISE). Die ISE-Methoden werden generell für Messungen im ppm- und Prozent-Bereich eingesetzt, wohingegen kolori metrische Verfahren für den µg/L- und mg/L-Bereich Ver wendung finden. Einige typische Anwendungen: ADI 2045TI Process Analyzer – der flexible Analysator für Online-Anwendungen 21 Gesamter organischer Kohlenstoffgehalt (TOC) Schwermetalle, Phosphate, Nitrate und CSB im Der gesamte organische Kohlenstoffgehalt (Total Organic Abwasser Carbon; TOC) ist ein sehr aussagekräftiger Summen-In industriellen und kommunalen Abwässern müssen zahl- parameter, der die Gesamtheit des organischen Kohlen- reiche Parameter kontinuierlich überwacht werden. Da zu stoffs in der untersuchten Probe angibt. Sein Betrag steht gehören zum Beispiel die Schwermetalle Cadmium, Blei, für den Grad der organischen Verunreinigung. Als Zink und Cobalt sowie die Ionen Nitrat, Am mo nium, Online-Parameter lässt er sich bequem automatisieren Phosphat und Sulfat. Metrohm Process Analytics verfügt und besticht durch eine hohe Präzision und Genauigkeit. über ein breites Spektrum von Analysatoren: Während Ein weiterer Vorteil: Seine Bestimmung kommt ohne gif-der ADI 2045VA Process Analyzer auf die Bestimmung tige Chemikalien aus. von Schwermetal en spezialisiert ist, übernehmen die ADI 201Y und ADI 2045TI Process Analyzer die übrigen Zur kontinuierlichen Überwachung des TOC-Wertes in Analysen. Des Weiteren bie tet Metrohm Process Analytics allen Wassertypen eignet sich der 7010 TOC Analyzer. noch eine grosse Anzahl von Pro benvorbereitungssystemen Die Oxidation des organischen Kohlenstoffs erfolgt mit-an, die mit jeder Applika tion – und sei sie noch so ausge-tels Persulfat in Gegenwart von UV-Licht und steht im fallen – kombinierbar ist. Einklang mit den Verordnungen der EPA, ASTM, NAMUR und ISO. Eisen in Trinkwasser Der Geschmack des Trinkwassers hängt in erheblichem Chemischer Sauerstoffbedarf Masse von seiner Herkunft und Aufbereitung ab. Je nach- Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) gehört zu den be - dem, ob es durch Stein, Lehm oder Kiessand geflossen deutendsten Summenparametern für die Bewertung der ist, enthält es einen unterschiedlichen Gehalt an Mag ne-Abwasserbelastung. Metrohm Process Analytics bietet sium, Eisen, Sulfat und Carbonat. Insbesondere Eisen-sowohl die titrimetrische – beschrieben auf Seite 7 – als konzentrationen über 2 mg/L beeinträchtigen den auch die kolorimetrische Bestimmung an: Je nach gefor-Geschmack. Viele Wasser ver sor ger entfernen das Eisen derter Nachweisgrenze übernimmt einer der beiden On - mittels Sandfilter. Die für die Wasseranalytik entwickelten line-Analysatoren – entweder der ADI 2045TI Process Alert Ion Analyzer kontrollieren die Filterleistung im Analyzer oder das Process Colorimeter ADI 2019 – die 6-Minutentakt. Der Nachweis erfolgt kolorimetrisch. kontinuierliche CSB-Bestimmung. II. Boden 22 pH-Wert- und Leitfähigkeitsbestimmung Die Pedosphäre bezeichnet einen hochkomplexen Grenz- Ein einfaches Verfahren zur Bestimmung des pH-Werts ist bereich, in dem Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre die in ISO 10390 beschriebene Aufschlämmung einer und Biosphäre koexistieren. Als Mehrphasensystem be - luft getrockneten und ge siebten (max. 2-mm-Sieb) Bo den-steht die Pedosphäre vorwiegend aus mineralischer Bo - probe mit destilliertem Wasser und anschliessender Mes- densubstanz, zu ungefähr gleichen Teilen aus Boden luft sung. Zur Erfassung der an den Ionenaustauschern des und Bodenwasser sowie aus einem geringen Anteil an Bo dens absorbierten Protonen beschreibt die Norm zu - organischer Materie. Die Pedosphäre bildet die zentrale dem eine der pH-Bestimmung vorangehende Auf schläm-Lebensgrundlage für Pflanzen, Tiere und Menschen. Da rin mung mit einer 0.01 molaren CaCl - oder einer 1 molaren 2 enthaltene Schadstoffe stammen meist aus der Ver wit te- KCl-Lösung. rung, der Bewirtschaftung oder aus der Luft. Boden-pH-Wert – die Bodenreaktion gemäss ISO 10390 Der pH-Wert einer Bodenprobe ist der am häufigsten be - stimmte Parameter in der Bodenanalytik. Er ist die Kenn - grösse der sogenannten Bodenreaktion und erlaubt es, Böden nach ihrer Säure- oder Basenwirkung einzuteilen. Der Boden-pH-Wert erlaubt wichtige Aussagen zu Nähr- stoffangebot, Schadstoffbindevermögen und mikrobieller Aktivität im Boden. So sind viele Metalle (Spu ren ele mente) in sauren Böden deutlich mobiler. Bei sehr nie dri gen Boden-pH-Werten können schnell toxische Werte er - reicht werden, welche die Wurzeln der Pflanze schädi- gen. Umgekehrt führen zu hohe pH-Werte infolge einer Im mobilisierung schnell zu einem Spuren element mangel. Die Flachmembran-Elektrode eignet sich hervorragend für pH-Messungen in sedimenthaltigen Probenlösungen. Das 914 pH/Conductometer: für das Labor und als robuster Begleiter für den mobilen Einsatz im Feld 23 Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit in Bodenproben gemäss ISO 11265 Die Bestimmung der Leitfähigkeit liefert qualitative In forma tionen über den gelösten Salzanteil im Boden. Sie er - laubt Rückschlüsse auf die Möglichkeit des Boden was - sers, Mineralstoffe im Boden zu mobilisieren. Zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit wird eine abgewogene Menge einer getrockneten Bodenprobe mit einem definierten Volumen destillierten Wassers aufge- schüttelt und anschliessend direkt gemessen. Titration 24 Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC-Wert) Die Gesamtheit der abgestorbenen organischen Boden - substanz wird als Humus bezeichnet. Humus bildet keine einheitliche Bodenfraktion, sondern liegt je nach Zer- set zungsgrad in den unterschiedlichsten Formen vor. Er ver sorgt die Pflanze mit Nährstoffen und bildet einen wichtigen Lebensraum für viele Bodenlebewesen. Der wichtigste Bestandteil des Humus ist der gesamte orga- nische Kohlenstoff (Total Organic Carbon, TOC), der im allgemeinen auch als Mass für den Humusgehalt heran- gezogen wird. Die Bestimmung des TOC-Werts einer Bodenprobe ba - siert auf dem Walkley-Black-Verfahren. Hierzu wird eine luftgetrocknete Bodenprobe (nach Bestimmung des Was- sergehaltes) mit einer schwefelsauren, einmolaren Ka li- umdichromatlösung versetzt, wodurch alle organi schen Kohlenstoffbestandteile in der Bodenprobe oxidiert wer- den. Das unverbrauchte Dichromat wird an schliessend mit einer Eisensulfatlösung zurücktitriert. Stand-alone Titrator 916 Ti-Touch für die Routineanalytik 25 Wichtige Bodenparameter – Übersicht Methode Probenvorbereitung Detektionstyp Titriermittel pH-Wert (ISO 10390) Aufschlämmung Direktmessung – pH-Wert im Rahmen der Kontinuierliche Einstellung Bestimmung des Auslaugungs- pH-Direktmessung des pH-Werts, um verhaltens von anorganischen (mit anschliessender – pH-Abhängigkeit der Bestandteilen aus Abfall Eluatanalytik) Auslaugung zu untersuchen (DIN CEN/TS 14997) Leitfähigkeit (ISO 11265) Aufschlämmung Direktmessung – Gesamter organischer Optisch mit Barium- Kohlenstoff (TOC) nach K Cr O /H SO -Aufschluss 1 mol/L FeSO (sauer) 2 2 7 2 4 diphenylaminsulfonat 4 Walkley-Black Aluminium Extraktion Optisch, Phenolphthalein 0.02 mol/L NaOH Bodenprobe wird mit Carbonatgehalt nach Piper 0.2 mol/L HCl geschüttelt a) Photometrisch mit (auch als Schnelltitrations- und absitzen lassen; von a) Phenolphthalein 0.1 mol/L NaOH oder als Säureneutralisations- der überstehenden Lösung b) Potentiometrisch, methode bezeichnet) werden 10 mL mit NaOH b) SET-Titration auf pH 7.8 zurücktitriert a) Photometrisch mit Acidität Ionenaustausch mit a) Phenolphthalein 0.025 mol/L NaOH «Exchangeable acidity» (H + Al) 1 mol/L KCl b) Potentiometrisch, b) SET-Titration auf pH 7.6 Gesamtcyanid und leicht a) Photometrisch mit freisetzbares Cyanid Destillation a) Phenolphthalein 0.005 mol/L AgNO3 (ISO 11262) b) Potentiometrisch Lösliche Anionen Extraktion mit CO -freiem SET-Titration auf Carbonat/Bicarbonat 2 0.1 mol/L HCl dest. Wasser pH 8.4 und 4.4 (Alkalinität) Ionenchromatographie 26 Chromat in Bodenproben Chrom tritt bevorzugt in den stabilen Oxidationsstufen Die Ionenchromatographie weist Chromat im Boden bis Cr(III) und Cr(VI) auf. Dabei bestimmt die Oxidationsstufe in den µg/L-Bereich nach. Dabei wird das relativ grosse, die biologischen und toxikologischen Eigenschaften, die zweifach geladene Chromatanion auf einer Anionen aus-unterschiedlicher kaum sein könnten: Cr(III) gehört zu tauschersäule von den anderen Anionen getrennt und den essentiellen Spurenelementen und spielt insbeson- anschliessend mittels Nachsäulenreaktion mit 1,5-Diphe-dere beim Fett- und Glucosestoffwechsel eine wichtige nylcarbazidlösung zu einem rot-violetten Komplex umge-Rolle, während das hexavalente Chrom hoch toxisch und setzt, der mittels UV/VIS-Detektor bei 540 nm be stimmt kanzerogen ist. wird. Chrom ist in allen Boden- und Gesteinsarten in unter- Die Probenvorbereitung der Bodenprobe ist anspruchs- schiedlichen Konzentrationen vorhanden. Meist kommt voll. Es muss sichergestellt werden, dass die Extrak tions-es in der kationischen und wenig bioverfügbaren drei- lösung das Chromat aus den Proben löst, ohne dass sich wertigen Form vor; es kann aber auch – meist infolge die Oxidationsstufe des Chromats dabei verändert. Für anthropogener Einträge – als to xisches und sehr mobiles die meisten Bodenproben wird ein alkalischer Aufschluss Chrom(VI)-Anion auftreten. Infolge der unterschiedlichen nach EPA 3060A oder ISO EN 15192 empfohlen. Vor der Toxizität ist weniger die Gesamtkonzentration des ionenchromatographischen Bestimmung ist ein Filtrieren Chroms als vielmehr die Kon zentration des Chromats von mit 0.45 µm-Filtern notwendig. Dieser Schritt kann mit-Interesse. tels Inline-Ultrafiltrationszelle auch bequem automatisiert werden. 12 10 U] 8 Chrom(VI); 6.9 mg/kg 6 Intensität [mA 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Zeit [min] Aufgearbeitete Bodenprobe (2.5 g Boden in 100 mL 0.25 mol/L NaOH/0.14 mol/L Na CO , danach mit 2 3 Reinstwasser 1:10 verdünnen); Säule: Metrosep A Supp 5 - 250/4.0; Eluent: 15 mmol/L Na CO , 10 2 3 mmol/L NaOH, 0.7 mL/min; Säulentemperatur: 25 °C; Probenvolumen: 100 µL; Nachsäulen derivatisierung mit 0.5 g/L 1,5-Diphenylcarbazid, 10 % Methanol, 0.5 mol/L H SO , Fluss rate Nachsäulen-2 4 reagenz: 0.5 mL/min; UV/VIS-Detektion bei 540 nm Anionen und Kationen in Bodenproben 27 Der Nährstoffgehalt in Bodenproben bestimmt das Pflan- Die Ionenchromatographie mit Leitfähigkeitsdetektion er - zenwachstum und ist insbesondere im Hinblick auf die möglicht eine rasche Bestimmung der Stickstoff kom po-landwirtschaftliche Nutzung von grosser Bedeutung. Da - nenten Nitrat, Nitrit und Ammonium sowie der Ionen bei interessieren in erster Linie die Konzentrationen der Sul fat, Phosphat, Calcium, Magnesium und Kalium. Die Hauptnährelemente (Makronährelemente) Stickstoff, Pro ben vor be reitung umfasst eine wässrige Extraktion der Phosphor, Kalium, Calcium, Magnesium und Schwefel. Bo den proben. 3.8 3.4 3.0 2.6 Chlorid; 262.9 mg/kg 2.2 1.8 Nitrat; 406.4 mg/kg 1.4 Leitfähigkeit [µS/cm] 1.0 Sulfat; 183.6 mg/kg 0.6 Nitrit; 30.2 mg/kg Phosphat; 104.2 mg/kg 0.2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Zeit [min] Anionenbestimmung in einer aufgearbeiteten Bodenprobe, 10 g Aussaaterde in 100 g Wasser, da - nach 10 Minuten im Ultraschallbad extrahieren, mit Reinstwasser 1:10 (v/v) verdünnen und anschliessend mit 0.45-µm-Filtern und RP-Kartuschen filtrieren; Säule: Metrosep A Supp 5 - 250/4.0; Eluent: 3.2 mmol/L Na CO ,1.0 mmol/L NaHCO , 5 % Aceton, 0.7 mL/min; Säulentemperatur: 30 °C; Proben-2 3 3 volumen: 20 µL; Leitfähigkeitsdetektion nach sequenzieller Suppression 940 Professional IC Vario mit 944 Professional UV/VIS Detector Vario und 943 Professional Reactor Vario: das ideale System für Ihre Chromatanalytik. Voltammetrie 28 Spurenelemente und Schadstoffe im Boden Die Bestimmung des Nährstoffgehalts im Boden setzt neben ren. In Nor men werden verschiedene Verfahren zur Pro - der ionenchromatographischen Analyse der Hauptnähr- benvor be rei tung (z. B. ISO 12914) beschrieben. Die ge - ele mente auch eine Bestimmung der essentiellen Spuren- won nenen Ex trakte können meist direkt voltammetrisch ele mente Eisen, Mangan, Zink und Kupfer voraus. Dies bestimmt werden. kann mit einer sehr hohen Genauigkeit und Emp find- l ichkeit mittels der Voltammetrie erfolgen. Des Weiteren Ein weiteres Anwendungsgebiet der Voltammetrie um - eig net sich die Voltammetrie zur Schadstoff analytik von fasst die Bestimmung von phosphororganischen Pestizid-Schwer metallen wie Blei, Cadmium, Chrom, Quecksilber, rück ständen wie zum Beispiel Diazinon, Malathion sowie Uran und Zink im Boden. Parathion-methyl und Parathion gemäss AOAC 970.53. Durch Extraktion mit organischen Lösungs mitteln werden Im Gegensatz zu Wasseranalysen geht der Ionenanalyse die elektrochemisch aktiven Wirkstoffe von der Bo denin Böden meistens eine Extraktion oder ein Aufschluss matrix abgetrennt und anschliessend an der HMDE ad - voraus, um die Ionen in die wässrige Lösung zu überfüh- sor ptiv angereichert und durch Reduktion be stimmt. Potentiostaten und Galvanostaten Analytik für die Elektrosanierung von 29 kontaminierten Böden Mit Schwermetallen und Organika kontaminierte Böden nole, aromatische Amine oder halogenierte Koh len was - stellen ein grosses Risiko für die Umwelt dar, weshalb serstoffe an der Anode oxidiert. Elektrosanierungen eig-kos tengünstige und umweltverträgliche Sanierungen der nen sich hervorragend für feinkörnige Ton-, Lehm- oder Altlastenstandorte immer dringlicher werden. Stand der Schluffböden mit hohen Wasserrückhaltevermögen, bei Technik sind sogenannte In-situ-Verfahren, bei denen denen andere In-situ-Sanierungsverfahren meist versagen. kon taminierte Böden behandelt werden, ohne diese aus- zuheben. Ein vielversprechendes Verfahren ist die Elek tro-Die ersten Autolab Potentiostaten/Galvanostaten wurden sanierung (auch als elektrochemische Sanierung bezeich- genau vor zwei Jahrzehnten für diese Art von Applika- net), bei der im Bodenkörper installierte und an eine tionen entwickelt. Eine Kombination aus Potentiostat/ Gleich stromquelle angeschlossene Anoden- und Katho- Gal vanostat PGSTAT128N (Cyclische Voltammetrie und den reihen ein elektrisches Feld induzieren unter dessen galvanostatische Analyse) und einem Booster ermöglicht Einfluss elektrokinetische Transport- und Redoxprozesse es, die im Bodenkörper ab laufenden Redoxreaktionen – ablaufen. In deren Folge werden Schwermetalle an der die Oxidation von Orga nika und die Reduktion von Schwer-Kathode reduziert und organische Schadstoffe wie Phe- metallen – zu verfolgen. Autolab PGSTAT128N mit BSTR10A 10A Current Booster www.metrohm-autolab.com 30 III. Luft Durchschnittlich etwa 300'000 m3 Luft strömen in einem reflektieren und als Kondensationskeime für die Wol ken-Leben durch die Atemwege eines Menschen. Verun reini- bildung dienen, beinflussen sie unser Klima und Wetter. gungen in der Atmosphäre gelangen so direkt in die Lunge. Besonders gefährlich sind Aerosole, die Par tikel Die chemische Zusammensetzung der Aerosole ist hoch-mit Durchmessern von weniger als 10 µm enthalten und komplex und noch nicht vollständig aufgeklärt. Um die auch als Feinstaub bekannt sind. Es handelt sich um luft-Auswirkungen der Aerosole auf die Gesundheit und das getragene heterogene Substanzgemische aus kleinsten, Klima abzuschätzen, ist es erforderlich, ihre chemische teils festen, teils flüssigen Teilchen. Je kleiner diese sind, Zu sammensetzung zu kennen. Die Probennahme erfolgt desto tiefer gelangen sie in die Lunge. Haben sie es bis mittels zwei unterschiedlicher Typen von Aerosolsamm-an den Ort des Gasaustausches, die Lun genbläschen lern: Da sind zum einen die Filtersammler, die auf einer (Aveolen), geschafft, dann trennt sie nur noch ein Mikro-Ab schei dung der suspendierten Partikel auf Oberflächen meter Gewebe vom Blutkreislauf. beruhen, meist einer Pumpe bedürfen, im offline-Mo dus betrieben werden und Messdaten über längere akkumu- Aerosole stammen sowohl aus natürlichen (Vulkanaus- lierte Zeiträume liefern. Zum anderen gibt es die leistungs-brüche, Meeresgischt, Wüstenstaub, Feuer, biogenen Ein - starken Aerosol sammler wie PILS oder MARGA, die vorwie- träge) als auch anthropogenen (fossile Verbrennung, in - gend im on line-Modus arbeiten und semikontinuierliche dustrielle Produktion) Quellen. Indem sie das Sonnen licht Daten bereit stellen. Filtermethoden Der in der Luft enthaltene Feinstaub wird mit einem be - ursachten biogenen Aerosolanteil von bis zu 50 %. Kon- 31 stimmten Luftfluss über einen definierten Zeitraum auf zentrationsprofile dieser Saccha rid marker erlauben somit, Filtern gesammelt. Die Probennahme erfolgt meist ge - Hinweise auf Aerosolquellen zu erhalten. So zeigt die mäss DIN EN 12341. Die Staubsammelproben werden Analyse der Saccharidzusammensetzung in Sommerfiltern extrahiert und der Extrakt im Anschluss ionenchromato-einen wesentlich höheren Anteil an Zuckeralkoholen; in graphisch oder voltammetrisch analysiert. Winterfiltern dominieren dagegen die Anhydrozucker, vor allem Levoglucosan. Saccharidmarker im Feinstaub mittels IC Die Anhydrozucker Levoglucosan, Mannosan und Galac- Nach der direkten Wasserextraktion der Aerosolfilter wer-tosan entstehen bei der Verbrennung von Cellulose und den die Saccharidmarker ionenchromatographisch ge - Hemicellulose und fungieren als Marker für die Verbren- trennt und mittels der gepulsten amperometrischen nung von Biomasse. Dagegen sind die Zuckeralkohole De tek tion zuverlässig bis in den unteren ng/m3-Bereich Arabitol und Mannitol Markersubstanzen für biologische be stimmt. Die IC-PAD-Methode benötigt keine Deriva ti-Prozesse: Schleudern Pilze Sporen in die Luft, so steigt die sie rungen, ist leicht automatisierbar und eignet sich für Mannitolkonzentration im Aerosol. Untersuchungen im den Routineeinsatz bei grösseren Probenserien. Amazonas-Regenwald ergaben ei nen von Pilzsporen ver- 800 750 700 650 Inositol 600 Galactosan 550 Mannosan Galactose 500 Xylitol Fucose 450 Sorbitol Mannitol Levoglucosan Glucose 400 Mannose Strom [nA] 350 Lactitol Saccharose Sorbose Lactose 300 250 Fructose 200 150 100 50 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 Zeit [min] Bestimmung von Saccharidmarkern; Säule: Metrosep Carb 2 - 150/4.0; Eluent: 5 mmol/L Natriumhydroxid, 2 mmol/L Natriumacetatat, 0.6 mL/min; Säulentemperatur: 40 °C; Probenvolumen: 20 µL; PAD-Messmo-dus (Goldarbeitselektrode) 32 Chrom(VI) im Feinstaub der Raumluft – IC-Methode gemäss ASTM D6832 Wasserlöslische Chrom(VI)-Partikel der Fraktion PM ge - 2.5 Mi ni mum zu reduzieren. Dies verlangt neben der Spezia- langen beim Einatmen bis in die Lungenbläschen. Dort tions analytik Nachweisgrenzen im unteren µg/L-Bereich. durchdringen sie das äusserst dünne Gewebe und gelan- Die in der ASTM D6832 beschriebene Methode zur gen über das Blutplasma in Leber- und Nierenzellen. Aus- Chrom(VI)-Bestimmung im Feinstaub von Innenräumen gehend von den roten Blutkörperchen wechselwirkt Cr(VI) be schreibt eine ionenchromatographische Trennung der so mit den zellulären Proteinmolekülen der DNA. Chrom(VI)-Spezies mit Nachsäulenderivatisierung und spek - trophotometrischer Detektion. Probennahme und Pro ben-Wie für andere krebserregende Verbindungen gilt für vorbereitung sind so gewählt, dass keine Um wand lun-Chrom(VI) anstelle eines Arbeitsplatzgrenzwertes das Mi - gen zwischen tri- und hexavalenten Chromver bin dungen ni mierungsprinzip ALARA (As Low As Reasonably Achiev- auftreten. Des Weiteren kann über die Wahl des Extrak- able; so gering wie vernünftigerweise zu erzielen ist). Es tionsmittels zwischen löslichen und unlöslichen Chrom(VI)- fordert, Emissionen von kanzerogenen Stoffen auf ein Verbindungen unterschieden werden. 26 24 22 20 Chrom(VI); 390 µg/L 18 U] 16 14 12 10 Intensität [mA 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Zeit [min] Bestimmung des unlöslichen Chrom(VI)-Gehalts in Filterextrakten einer Luftprobe; Ultra schallunter - stützte Extraktion mit 3 % Na CO und 2 % NaOH mit anschliessender 1:1-Verdünnung (v/v) des Ex-2 3 traktes mit Wasser; Säule: Metrosep A Supp 10 - 250/4.0; Eluent: 0.25 mol/L (NH ) SO , 0.05 mol/L 4 2 4 NH OH, 0.6 mL/min; Säulentemperatur: 25 °C; Probenvolumen: 1000 µL; Nachsäulenderivatisierung mit 4 2 mmol/L 1,5-Diphenylcarbazid, 10 % Methanol, 0.5 mol/L H SO ; Flussrate Nachsäulenreagenz: 0.2 mL/min; 2 4 UV/VIS-Detektion bei 540 nm 33 Schwermetalle im Feinstaub mittels VA Die im Feinstaub und Staubniederschlag enthaltenen Schwermetalle (wie Blei, Cadmium und Zink) wirken ei - nerseits direkt über den Luftpfad auf die Atemwege, können sich andererseits aber auch durch nasse und trockene Deposition aus der Luft in Gewässern und Boden anreichern und so in den Nahrungskreislauf und von dort in den Organismus gelangen. Neben der kanze- rogenen Wirkung schädigen Schwer metalle insbesonde- re Nieren, Leber sowie die Ner ven- und Blutgefässsysteme. Obwohl die Schwermetallimmissionen seit des Verbots von verbleitem Benzin stark rückläufig sind, weisen Feinstaub proben verkehrs- und industrieexponierter Stand- orte noch immer merkliche Blei-, Arsen- und Cadmi um- an teile auf. So schreibt die Luftqualitätsrichtlinie 2008/50/ EG des Euro päischen Parlaments und des Rates über Luft qualität und saubere Luft, Grenz- und Zielwerte für di verse Schadstoff konzentrationen in der Luft vor. Mit Hilfe der Voltammetrie können Schwermetalle in der Luft bis in den Spurenbereich bestimmt werden. Semikontinuierliche Methoden 34 PILS – Particle Into Liquid Sampler Semikontinuierliche Bestimmung von Anionen Im Gegensatz zu den Filtermethoden erlaubt der Particle und Kationen mittels PILS-IC Into Liquid Sampler (PILS) eine viel höhere zeitliche Auf - Die Kopplung mit der Ionenchromatographie erlaubt es, lösung. Etwa alle 15 Minuten sind fortlaufende Mes sun gen klimarelevante wasserlösliche Anionen und Kationen im möglich. Diese hohe Zeitauflösung erlaubt es, Ver än de-Aerosol zu bestimmen. Dies erlaubt wichtige Rückschlüsse run gen in der Aerosolzusammensetzung mit meterologi-auf die Vorläufer und damit auf die Frage, ob Partikel di - schen und anderen Daten zu korrelieren. Des Wei teren rekt emittiert werden – wie im Fall der primären See salz-ent fällt die aufwändige und fehleranfällige ma nu elle Pro - aerosole (NaCl) – oder ob es sich um sekundäre Aerosole benvorbereitung sowie die lästige Probenauf be wah rung. handelt, die erst in einer chemischen Reaktion gebildet werden (z. B. Sulfataerosole). Die Funktionsweise des PILS ist einfach: Am Einlass be - grenzt ein grössenselektive Glasspirale (Zyklon) die Partikelgrösse der Aerosole wahlweise auf maximal 1, 2.5 oder 10 µm (PM , PM , PM ). Anschliessend gelangen 1 2.5 10 die Aerosole in eine Kondensationskammer und treffen dort auf eine übersättigte Wasserdampfphase. Innerhalb kürzester Zeit wachsen sie zu Tröpfchen an, werden abgeschieden und mittels einer Hilfsflüssigkeit dem Ionenchroma to graphen oder der voltammetrischen Messzelle zugeleitet. PILS kann mit den verschiedensten Analysatoren direkt verbunden werden. Neben der in dieser Broschüre be - schriebenen Kopplung zu Ionenchromatographen und vol tammetrischen Messständen sind auch Kopplungen zu TOC- oder ICP-Analysatoren verbreitet. Während erst erer den gesamten organischen Kohlenstoffgehalt (Total Organic Carbon) im Aerosol bestimmt, dient die ICP zur Multielementanalyse. Auch Offline-Probennahmen mit Der Particle Into Liquid Sampler. Die Kopplung zwischen IC and VA erlaubt, Ionen in Aerosolen zu bestimmen. ei nem Autosampler sind möglich. 2.8 765.5 2.6 766.0 2.4 Lithium; 80.0 µg/L 2.2 Bromid; 920.0 µg/L 766.5 2.0 767.0 1.8 1.6 767.5 Nitrat; 295.2 µg/L Leitfähigkeit [µS/cm] Ammonium; 91.1 µg/L Leitfähigkeit [µS/cm] 1.4 768.0 1.2 Chlorid; 11.0 µg/L Nitrit; 2.5 µg/L Sulfat; 31.5 µg/L Natrium; 6.2 µg/L 768.5 Kalium; 11.4 µg/L Calcium; 7.0 µg/L 1.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Zeit [min] Zeit [min] Anionen in einer Aerosolprobe (PM ) der Aussenluft; interner Kationen in einer Aerosolprobe (PM ) der Aussenluft; inter - 2.5 2.5 Stan dard ist LiBr; Säule: Metrosep A Supp 5 - 100/4.0; Eluent: 3.2 ner Standard ist LiBr; Säule: Metrosep C 4 - 100/4.0; Eluent: mmol/L Na CO , 1.0 mmol/L NaHCO , 0.7 mL/min; Probenvo-1.7 mmol/L HNO , 0.7 mmol/L Dipicolinsäure, 0.9 mL/min; Pro-2 3 3 3 lumen: 250 µL; Leitfähigkeitsdetektion nach sequenzieller Sup-benvolumen: 250 µL, Leitfähigkeitsdetektion ohne Suppression pression Anionen und Kationen mittels PILS-IC 35 Die semikontinuierliche Bestimmung der Anionen und mensetzung können sofort festgestellt werden. Die ab - Kationen in atmosphärischen Aerosolen erlaubt eine nehmenden Nitrat- und Ammoniumkonzentrationen ho he zeitliche Auflösung, was ein Aufzeichnen des Kon - zwis chen 12.00 und 13.00 Uhr sind Folge des geringeren zentrationsverlaufs über einen längeren Zeitraum er laubt. Verkehrsaufkommens in der Mittagspause. Plötzlich auftretende Änderungen in der Aero sol zusam- Semikontinuierliche ionenchromatographische Bestimmung der Anionen- und Kationengehalte in Luftproben aus Herisau (CH) mittels eines PILS-Probennahmesystems Schwermetalle mittels PILS-VA Die Kombination des PILS-Aerosolsammlers mit dem Zu sammensetzung des Aerosols: Die Kupfer- und Cadmi-797 VA Computrace erlaubt die semikontinuierliche um konzentrationen in der Luft steigen stetig über meh-Bestim mung verschiedener Schwermetalle (Cd, Pb, Zn, rere Tage an bis der einsetzende Regen einen Grossteil Cu, Ni, Co etc.) im Feinstaub. Die hohe zeitliche Auflösung des Kupfers und Cadmiums aus der Luft wäscht (nasse er fasst auch geringste Änderungen in der chemischen De po si tion). Semikontinuierliche voltammetrische Bestimmung der Schwermetallgehalte (Cd, Pb und Cu) in Luftproben aus Herisau (CH) mittels eines PILS-Probennahmesystems 36 Standardionen und Schwermetalle mittels PILS-IC-VA Auch die gleichzeitige Kopplung mit mehreren Ana ly- Ionenchromatographen zur Anionen- und Kationen be- satoren ist möglich: Im PILS-IC-VA werden die in Lösung stimmung und einem voltammetrischen Messstand zur gebrachten Partikel in drei Strömen einem Zweikanal-Bestimmung der Schwermetallkationen zugeführt. Semikontinuierliche Bestimmung der Aerosolbestandteile in Luftproben aus Herisau (CH), zum einen die der Anionen und Kationen mithilfe der Ionenchromatographie, zum anderen die der Schwermetalle mithilfe der Voltammetrie. Die Schwermetalle im Aerosol stammten vom Abbrennen von Wunderkerzen , die zuvor in Schwermetallsalzlösungen getaucht wurden. MARGA – Monitor for AeRosols and GAses 37 Ermöglicht der PILS-Aerosolsammler die semikontinuier- Aerosol Collector, SJAC), wo sie auf eine übersättigte liche Bestimmung von wasserlöslichen Ionen in Aero sol-Wasserdampfphase treffen, als Kondensa tions keime im - partikeln, so bietet MARGA (Monitor for AeRosols & mer mehr Wasser aufnehmen, dadurch wach sen und Gases in Ambient Air) die Option, zusätzlich noch die schliesslich in einer Glasspirale (Zyklon) mechanisch abge-Zu sammensetzung der wasserlöslichen Gasphase zu ana- trennt werden. Die resultierende Lö sung wird ge sammelt lysieren. Wie beim PILS-System wird Luft über ei nen teil-und deren Anionen- und Katio nengehalt stündlich mit- chengrössenselektiven Abscheider ins Gerät ge saugt. tels der integrierten Ionenchromatographen be stimmt. Gase und Aerosole gelangen gemeinsam in einen rotie- renden Gasphasendiffusionsabscheider (Denuder), wo Ein MARGA-System liefert im Stundenrhythmus exakte erstere in einer dünnen Wasserschicht absorbiert (NH +, Ergebnisse. Da das System tagelang arbeiten kann, ohne 4 SO , NO , HCl), und den Ionen chroma tographen zur neue Lö sun gen nachzufüllen, eignet sich MARGA opti-x x Anionen- und Kationenbestimmung zugeführt werden. mal für den Feldeinsatz in entlegenen Re gionen. Die Aerosole gelangen aus dem Gasphasen dif fu sions ab- scheider in den Dampfstrahl-Aerosolsammler (Steam-Jet Das MARGA-System im Überblick. Oben befinden sich die Box mit Luftzuführung, Diffusionsabscheider, Dampfstrahlaero sol sammler (SJAC), Eluentenbehälter und einige Pumpen, in der Mitte, neben einem integrierten Computer, die Pro ben zuführung und die beiden Ionenchromatographen zur Anionen- und Kationenbestimmung. Auf dem un tersten Gestellbrett stehen diverse Vor-ratsbehälter, ein unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem und eine Vakuumpumpe. www.epa.gov/etv Disclaimer: The EPA Environmental Technology Verification Program (ETV) Name and/or Logo does not imply approval or certi-fication of this product, nor does it make any explicit or implied warrantees or guarantees as to product performance. Information on the performance characteristics of Metrohm Process Analytics ADI 2080 MARGA can be found at www.epa.gov/etv, or call Metrohm Applikon at +31 10 29 83 555 to obtain a copy of the ETV verification report. MARGA – simultane Überwachung von Gasen und Aerosolen MARGA ist eine Kombination aus Probenvor be rei tungs- Lage, gleichzeitig die Gas- und Aero sol zu sammen set zung system und Online-Ionenchromatographen und ist in der der Umgebungsluft stündlich vollautomatisch zu bestimmen. 38 Zeitlicher Verlauf der Konzentration einiger Gase in der Umgebungsluft in Schiedam (Niederlande) vom April 2012. Der Konzentrationsverlauf der Gase wurde durch semikontinuierliche IC-Ana lysen der wässrigen Phasen aus dem rotierenden Gasdiffusionsabscheider bestimmt. Zeitlicher Verlauf der ionischen Aerosolbestandteile in der Umgebungsluft in Schiedam (Niederlande) vom April 2012. Die wässrigen Proben für die Ionenanalyse stammen vom Dampfstrahl-Aerosolsammler (SJAC). Potentiostaten und Galvanostaten Vom Treibhausgas zur Kohlenstoffquelle – 39 die elektrochemische CO -Reduktion 2 Atmosphärisches Kohlendioxid ist ein klimarelevantes Der Potentiostat/Galvanostat PGSTAT302N erlaubt es, die Gas, das bei der Ver brennung von organischer Materie Reaktionen, die an den Katalysatoroberflächen ablaufen, als Oxidationsprodukt entsteht. Weltweites Ziel ist die zu verfolgen und liefert damit ein unverzichtbares Sen kung der CO -Konzentration in der Atmosphäre. Ein Werkzeug für die Optimierung der Katalysatoren. 2 vielversprechender Ansatz verfolgt das Ziel, das CO in 2 der Atmosphäre als Rohstoffquelle zu nutzen, etwa zur Synthese von Kraft- oder Chemierohstoffen. Das Prinzip ist eine formale Umkehrung der Verbrennung gemäss dem Vorbild der Photosynthese. Dabei wird CO 2 durch den elektrischen Gleichstrom in der An wesenheit verschiedener Kataly sa toren zum reaktionsfähigen Koh- len monoxid oder Methanol reduziert. Durch Variation der Katalysatoren auf den Elektroden ist eine Vielzahl or ga nischer Produkte wie Ameisensäure, For mal dehyd und höhere Alkohole als Energieträger synthetisierbar. www.metrohm-autolab.com 40 Metrohm Quality Service – Service, auf den Sie sich verlassen können Sichere Messergebnisse – ein Geräteleben lang Metrohm Compliance Service Die Umweltanalytik ist ein integraler Bestandteil der che-Vertrauen Sie dem Metrohm Compliance Service, wenn mischen Analytik und umfasst die Untersuchung der In - es um die professionelle Erstqualifizierung Ihrer Analysen-haltsstoffe der Kompartimente Wasser, Boden und Luft. geräte geht. Durch die Installation Qualification/Opera-Wer im che mischen Labor Verantwortung für die Korrekt- tional Qualification (IQ/OQ) oder einer Certified Installa-heit der Analysenergebnisse trägt, darf keine Kom pro- tion (CI) sparen Sie Zeit und Kosten, indem wir das Sys tem misse eingehen. Hier gilt: Fachmännisch installierte und gemäss Ihren Anforderungen konfigurieren und für eine in Betrieb genommene Systeme, die regelmässig ge war-schnelle und professionelle Inbetriebnahme sorgen. tet werden, garantieren grösstmögliche Sicher heit. Ferner werden im Rahmen von Anwendereinweisungen Mit dem Leistungsangebot des Metrohm Quality Service die Grundlagen für eine sichere und fehlerfreie Bedienung sind Sie von Anfang an auf der sicheren Seite. Von der vermittelt. Der Metrohm Compliance Service beinhaltet Installation über die Inbetriebnahme bis zur regelmässi-zudem eine vollständige Dokumentation und garantiert gen Wartung und – im Fall der Fälle – raschen Reparatur die Konformität mit den gängigen An for derungen im garantieren wir Ihnen präzise und richtige Qualitätsmanage ment, wie beispielsweise Mess ergebnisse. GLP/GMP und ISO. Metrohm Quality Service 41 Der weltweite Metrohm Quality Service, insbesondere können zwischen verschiedenen Servicevertragstypen die planmässige und vorbeugende Wartung, verlängert auswählen. Ein Voll servicevertrag beispielsweise bietet die störungsfreie Lebens- und Betriebsdauer Ihrer Ana- Ihnen optimale Sicher heit für ein sorgenfreies Arbeiten ly sensysteme. Qualifizierte Servicetechniker mit Ausbil-bei voller Kos ten kontrolle und vollständig konformer dungs nachweis führen die Wartungsarbeiten durch. Sie Nach weis do ku men tation. Metrohm Quality Service Kundennutzen • Geringe Ausfallzeiten durch vorbeugende Wartung • Budgetkontrolle und Einsparungen durch kostenlose oder kostenreduzierte Metrohm Care Contracts Ersatz- und Verbrauchsmaterialien • Garantierte Reaktionszeiten und rasche Problembehebung vor Ort • Dokumentierte Gerätezertifizierung als ideale Vorbereitung auf Audits • Hohe Datensicherheit und maximale Systemperformance durch regelmässige Metrohm Software Care und professionelle Softwarewartung • Massgeschneiderte Dienstleistungen und Dokumentation zur analytischen Instrumentenqualifizierung (AIQ) Metrohm Compliance Service • Professionelle Inbetriebnahme (IQ/OQ oder Certified Installation) sowie Requalifizierung bzw. Rezertifizierung durch speziell geschulte Mitarbeiter Metrohm Remote Support • Schnelle Lösung von Software- und Applikationsfragen direkt am Arbeitsplatz • Kalibrieren von Büretten (z. B. Dosier- und Wechseleinheiten) mit Zertifikat-erstellung Metrohm Dosing Test • Genaue Messergebnisse • Nachweisdokumentation zur Einhaltung von Vorschriften und für problemlose Audits • Schnelle Wiederverfügbarkeit der Geräte dank dezentraler, weltweiter Reparatur - werkstätten und einer Zentralwerkstatt beim Hersteller Metrohm Repair Service • Nachhaltiger Reparaturerfolg durch hochqualifizierte Servicetechniker • Schnelle Problemlösung und Minimierung von Stillstandzeiten durch Notfall-dienste und Expressreparaturen vor Ort • Weltweit verfügbare, von Metrohm in der Schweiz produzierte Original ersatzteile Metrohm Spare Parts • Kurze Lieferzeiten durch Lagerhaltung in lokalen Vertretungen • Investitionssicherheit durch zehnjährige Ersatzteilgarantie nach Produktions ende • Kostenloser Zugriff auf den Metrohm Application Finder (www.metrohm. com/applications/) mit mehr als 1800 Applikationen (Application Bulletins, Application Notes, Monographien, technische Poster und Fachartikel) • Schnelle und professionelle Lösung aller anfallenden Anwendungsfragen durch Metrohm Application Support persönliche Beratung unserer Spezialisten per E-Mail, Telefon oder Remote Support • Unterstützung bei der Lösung komplexer Analysenprobleme sowie Metho den-optimierung vor Ort oder in unseren Applikationslabors • Basis- und Expertenschulungen in den lokalen Vertretungen, in der Metrohm Academy oder aber direkt vor Ort Metrohm Training Programs • Effiziente und sichere Anwendung aller Analysenmethoden sowie Ergebnis - sicherheit durch kompetent geschulte Anwender • Schulungsnachweise und Zertifikate für problemlose Audits Bestellinformationen 42 pH-/Ionenmessung 2.913.0110 913 pH Meter mit Primatrode im Tragkoffer und diversem Zubehör 2.913.0210 913 pH Meter, Laborversion mit Stativkonsole 2.780.0010 780 pH Meter inklusive Unitrode 2.781.0010 781 pH/Ion Meter inklusive Unitrode 2.867.0110 867 pH Module für die pH- und Ionenmessung mit Touch Control inklusive iUnitrode 6.0502.150 Ionenselektive Elektrode Fluorid 6.0502.180 Ionenselektive Elektrode Ag/S 6.0750.100 ISE Referenzelektrode 6.2104.020 Elektrodenkabel Stecker F, 1 m 6.2106.020 Elektrodenkabel 2 × Stecker B, 1 m Leitfähigkeitsmessung 2.856.0110 856 Conductivity Module mit Touch Control und 5-Ring-Leitfähigkeitsmesszelle c = 0.7 cm–1 2.912.0210 912 Conductometer, Laborversion mit Stativkonsole 2.912.0110 912 Conductometer mit Leitfähigkeitssensor im Koffer mit diversem Zubehör 2.914.0120 914 pH/Conductometer mit Primatrode, Leitfähigkeitssensor im Koffer mit diversem Zubehör 2.914.0220 914 pH/Conductometer, Laborversion mit Stativkonsole 6.0915.100 5-Ring-Leitfähigkeitsmesszelle, c = 0.7 cm–1 mit Pt 1000 für 856 Conductivity Module 6.0915.130 5-Ring-Leitfähigkeitsmesszelle, c = 1.0 cm–1 mit Pt 1000 für 856 Conductivity Module 6.0916.040 Leitfähigkeitsmesszelle Stahl, c = 0.1 cm–1 mit Pt 1000 für 856 Conductivity Module 6.0917.080 Leitfähigkeitsmesszelle, c = 0.5 cm–1 mit Pt 1000 für 912/914 6.0918.040 Leitfähigkeitsmesszelle aus Edelstahl, c = 0.1 cm–1 mit Pt 1000 für 912/914 6.0919.140 Leitfähigkeitsmesszelle, c = 1.6 cm–1 mit Pt 1000 für 912/914 Titration (Alkalinität, CSB, Chlorid, Ca/Mg-Härte, TOC-Wert) 2.905.0010 905 Titrando 2.800.0010 800 Dosino 2.801.0040 801 Stirrer 2.854.0010 854 iConnect MATi 01 Vollautomatische Wasseranalyse MATi 12 Vollautomatische CSB-Bestimmung MATi 13 Vollautomatische Bestimmung des Permanganat-Index nach DIN EN ISO 8467 6.0253.100 Aquatrode plus 6.0257.600 Aquatrode plus mit Pt 1000 6.0277.300 iAquatrode plus mit Pt 1000 6.0470.300 iAg-Titrode 6.0471.300 iPt-Titrode 6.0510.100 Kombinierte Polymermembranelektrode für die Ca-Bestimmung 6.2104.020 Elektrodenkabel Stecker F 6.2104.600 Elektrodenkabel, Steckkopf U, Stecker F SET-Titration Bodenanalytik (Carbonate/Bicarbonate/Exchangeable Acidity) 2.877.0010 877 Titrino plus 2.801.0010 801 Stirrer 2.141.0100 USB-Thermodrucker Neo's 6.0221.600 Ecotrode Gel mit Temperaturfühler, Steckkopf U 6.2104.600 Elektrodenkabel, Steckkopf U, Stecker F 6.3026.220 Wechseleinheit 20 mL Ionenchromatographie Oxohalogenide und Standardionen im Trinkwasser 2.940.2500 940 Professional IC Vario TWO/SeS/PP 2.850.9010 IC Conductivity Detector (2 ×) 2.858.0020 858 Professional Sample Processor – Pump 2.941.0010 941 Eluent Production Module 43 6.2041.440 Sample Rack 148 × 11 mL 6.1006.630 Metrosep A Supp 7 - 250/4.0 6.1011.030 Metrosep RP 2 Guard/3.5 6.2842.000 MSM-HC Rotor A 6.6059.312 MagIC Net 3.1 Professional 6.5330.110 IC-Ausrüstung: Inline-Ultrafiltration Bromat im Trinkwasser 2.930.2160 930 Compact IC Flex Oven/Deg 2.943.0110 943 Professional Reactor Vario 2.944.0010 944 Professional UV/VIS Detector Vario 2.858.0020 858 Professional Sample Processor – Pump 2.800.0010 800 Dosino 6.3032.150 Dosiereinheit 5 mL 6.2041.440 Sample Rack 148 × 11 mL 6.1031.410 Metrosep A Supp 16 - 100/4.0 6.1031.500 Metrosep A Supp 16 Guard/4.0 6.6059.311 MagIC Net 3.1 Compact Aliphatische Amine im Abwasser 2.930.1160 930 Compact IC Flex Deg 2.850.9010 IC Conductivity Detector 2.919.0020 919 IC Autosampler plus 6.1050.410 Metrosep C 4 - 100/4.0 6.1050.500 Metrosep C 4 Guard/4.0 6.6059.311 MagIC Net 3.1 Compact 6.5330.110 IC-Ausrüstung: Inline-Ultrafiltration Chromat in Boden- und Luftproben 2.940.1100 940 Professional IC Vario ONE 2.943.0110 943 Professional Reactor Vario 2.944.0010 944 Professional UV/VIS Detector Vario 2.858.0020 858 Professional Sample Processor – Pump 2.800.0010 800 Dosino 6.3032.150 Dosiereinheit 5 mL 6.2041.440 Sample Rack 148 × 11 mL 6.1006.530 Metrosep A Supp 5 - 250/4.0 6.1006.500 Metrosep A Supp 4/5 Guard/4.0 6.6059.312 MagIC Net 3.1 Professional 6.1020.030 Metrosep A Supp 10 - 250/4.0 6.1020.500 Metrosep A Supp 10 Guard/4.0 Anionen und Kationen in Bodenproben 2.940.2500 940 Professional IC Vario TWO/SeS/PP 2.850.9010 IC Conductivity Detector (2 ×) 2.858.0020 858 Professional Sample Processor – Pump 2941.0010 941 Eluent Production Module 44 6.2041.440 Sample Rack 148 × 11 mL 6.1006.530 Metrosep A Supp 5 - 250/4.0 6.1006.500 Metrosep A Supp 4/5 Guard/4.0 6.1050.430 Metrosep C 4 - 250/4.0 6.1050.500 Metrosep C 4 Guard/4.0 6.2842.000 MSM-HC Rotor A 6.6059.312 MagIC Net 3.1 Professional Saccharidmarker im Feinstaub mittels IC 2.930.2160 930 Compact IC Flex Oven/Deg 2.850.9110 IC Amperometric Detector 2.858.0020 858 Professional Sample Processor – Pump 6.2041.440 Sample Rack 148 × 11 mL 6.5337.010 IC-Ausrüstung Wall-Jet-Zelle Carb (Au,Pd) 6.1090.420 Metrosep Carb 2 - 150/4.0 6.1090.500 Metrosep Carb 2 Guard/4.0 6.6059.311 MagIC Net 3.1 Compact Anionen und Kationen in Aerosolen (PILS-IC) 2.940.2500 940 Professional IC Vario TWO/SeS/PP 2.850.9010 IC Conductivity Detector (2 ×) 2.136.0400 PILS, Particle into Liquid Sampler 2.136.0500 Peristaltic Pump, 8 channels with 6 rollers 6.5335.000 IC Equipment für Liquid Handling Set zu PILS 6.1825.290 250-µL-Probenschleife aus PEEK 6.1006.510 Metrosep A Supp 5 - 100/4.0 6.1006.500 Metrosep A Supp 4/5 Guard/4.0 6.1050.410 Metrosep C 4 - 100/4.0 6.1050.500 Metrosep C 4 Guard/4.0 6.2842.000 MSM-HC Rotor A 6.6059.312 MagIC Net 3.1 Professional Weitere applikationsabhängige Ausstattung Zur Probenzuführung kann eine Vakuumpumpe mit Trocknungssystem der Firma KNF (Vakuupumpe N840.3ft.40p) eingesetzt werden. Das Abtrennen der Gasphase erfolgt mit Denudersystemen (z. B. Multi Channel Annular Denu ders von URG Model No. URG-2000-30x242-4CSS). Einlas s systeme wie die Zyklone der Firma URG (z. B. PM 2.5 URG Model No. URG-2000-30EH) erlauben die Aerosoldifferenzierung nach Partikelgrösse. Voltammetrie 2.884.0110 884 Professional VA manual für die Multi-Mode-Elektrode 2.884.1110 884 Professional VA semiautomated für die Multi-Mode-Elektrode. Bestehend aus 884 Professional VA, Messkopf für MME und zwei 800 Dosinos. MVA-22 Vollautomatisiertes Professional-VA-System. Bestehend aus 884 Professional VA, Messkopf für MME, 919 IC Autosampler plus für VA und zwei 800 Dosinos zur automatischen Zugabe von Hilfslösungen. Ermöglicht die automatische Bearbeitung von bis zu 28 Proben. Dieses System ist die optimale Lösung für die automatische Analyse kleiner Probenserien. Notwendiges Zubehör 6.5339.030 VA-Elektrodenkit mit Multi-Mode-Elektrode 6.6065.202 viva 2.0 Full 45 VoltIC Vario pro VoltIC Vario pro I Schwermetalle werden mittels voltammetrischem Messstand, Anionen und Kationen mittels Ionenchromatographen bestimmt. TitrIC Vario pro TitrIC Vario pro I Das Basissystem: pH-Wert, Leitfähigkeit und Temperatur werden durch Direktmessung, Anionenkonzentrationen mittels Ionenchromatographie sowie m- und p-Wert plus Ca und Mg durch Titration bestimmt. TitrIC Vario pro II Das Advanced-System: pH-Wert, Leitfähigkeit und Temperatur werden durch Direktmessung, Anionen- und Kationenkonzentrationen mittels Ionenchromatographie sowie m- und p-Wert durch Titration bestimmt. TitrIC Vario pro III Das High-End-System: pH-Wert, Leitfähigkeit und Temperatur werden durch Direktmessung, Anionen- und Kationenkonzentrationen mittels Ionenchromatographie sowie m- und p-Wert durch Titration bestimmt. Zusätzlich ist noch eine DisCover-Funktion für die automatische Entfernung der Probengefässdeckel vorhanden. Prozessanalytik Wir bieten Ihnen Online und Atline Analyzer für Einzel- und Multiparameterbestimmungen, die alle Ansprüche in der Prozessanalytik erfüllen. Jeder Prozessanalysator ist einzigartig, da er an die Erfordernisse des jeweiligen Prozesses angepasst ist. ADI 2045PL ProcessLab für die Atline-Analytik verschiedener Parameters mit Titration, Kolorimetrie und ISE ADI 201Y Series Single method Process Analyzers mit Titration, Kolorimetrie, ISE ADI 204Y Series Multifunctional Process Analyzers mit Titration, Kolorimetrie, ISE und Voltammetrie MARGA Analyzer für die kontinuierliche Überwachung von Aerosolen und Gasen in der Umgebungsluft 7010 TOC Analyzer für die Bestimmung des gesamten organischen Kohlenstoffgehalts (TOC) Zudem bieten wir noch die Plug and Analyze Series – ICON Analyzer und Alert Ion Analyzer für die Bestimmung von Einzelparametern im Wasser. Ihre Metrohm-Vertretung gibt Ihnen kom petente Auskunft auf Ihre Fragen. Besuchen Sie uns unter www.metrohm.com 46 Sie wollen sich sicher sein Die neuen tragbaren Metrohm Instant Raman Analyzer (Mira) für die chemische und pharmazeutische Analytik. Komplett mit 9000 gespeicherten Spektren. Ein Druck auf den Auslöser und Sie wissen, ob Sie vor sich haben, was Sie suchen. Sofort und überall. metrohm-nirs.com Modernste Umweltanalytik in China Das Institut für Tropische und Marine Meteorologie in 47 Guangzhou befindet sich im Süden Chinas. Eine der gros- sen Aufgaben des Instituts ist es, die Analytik der Mess-stellen auf Aerosole und Gase zu erweitern, um den Ein fluss letzterer auf Klima und Luftqualität im Pearl River Delta zu untersuchen. Diese Aufgabe übernimmt ein MARGA-System von Metrohm Process Analytics. Fei Li forscht am Institute of Tropical and Marine Meteorology in Guangzhou, China environment.metrohm.com G, CH-9100 Herisau ohm A , gedruckt in der Schweiz bei Metr SW Änderungen vorbehalten Gestaltung Ecknauer+Schoch A 8.000.5107DE – 2015-09