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  • Vor-Ort-Analytik von Wasserinhaltstoffen

    Schnelltests liefern sofort Ergebnisse

    Die Firma MACHEREY-NAGEL stellt hierzu ein transportables Photometer und die entsprechenden Testkits zur Verfügung, so dass die projektbegleitenden Studierenden vor Ort Ergebnisse zu Trübung, CSB-Wert, TOC-Wert, Ammoniumgehalt, Sauerstoffgehalt, Nitrat- und Phosphatgehalt liefern werden. Mit diesen Werten wird die Konzentrationsentwicklung ab der Quelle des Rheins zeitnah dargestellt.

    MACHEREY-NAGEL

    Filter-Analyse in den Laboren

    Die Suche nach den Bestandteilen

    Täglich wird eine definierte Menge von oberflächennahem Wasser durch spezielle Filtersysteme der Firma Wolftechnik Filtersysteme GmbH & Co. KG gefiltert. Der Filterkuchen wird konserviert und im Anschluss an das Projekt aufgearbeitet, um unter dem Infrarot-Mikroskop auf die Art und die Größenverteilung von Mikroplastik untersucht zu werden. Die Probenahme, Probenbearbeitung und die Auswertungen werden unterstützt und durchgeführt vom Alfred Wegner Institut, der Universität Bayreuth und der HFU.

    Wolftechnik Filtersysteme Alfred Wegener Institut Universität Bayreuth

    So werden kleinste Teile sichtbar

    Modernste Messmethoden im Einsatz

    Während der Schwimmphase wird ein von der Firma PerkinElmer bereitgestelltes transportables ATR-IR Spektrometer eingesetzt, mit dem optisch sichtbare Plastikpartikel unmittelbar – auch von interessierten Besuchern – untersucht werden können. Nicht sichtbare Partikel in der Größenordnung von < 6 µm werden an der HFU mit einem IR-Mikroskop der Firma PerkinElmer untersucht.

    PerkinElmer

    Die besondere Langzeitprobe: der Sampler

    Wie ein Fisch - ständig in Berührung mit dem Wasser

    Mit einem sogenannten Passivsampler sammelt der Schwimmer alle absorbierbaren Stoffe ein, mit denen er im Rhein in Kontakt kommt. Der Sampler ist eine Membran, die am Bein des Schwimmers oder auf seinem Rücken platziert wird. Im Anschluss an die Rheindurchschwimmung wird dieser Sampler an der EAWAG extrahiert und auf eine Vielzahl wasserlöslicher organischer Chemikalien qualitativ untersucht. Methodisch können damit mehrere Hundert bekannte Substanzen erfasst werden. Verbleibende, besonders intensive Substanzpeaks können einer Unbekanntenanalyse unterzogen werden, um bisher unentdeckte Chemikalien aufzuspüren und möglicherweise mit Hilfe der hochauflösenden Massenspektrometrie zu identifizieren.

    EAWAG
  • Was geschieht mit den Wasserproben?

    Analysen vor Ort und in den Laboren

    An jedem Tag, den Prof. Dr. Andreas Fath durch den Rhein schwimmt, wird das Team der Hochschule Furtwangen Wasserproben entnehmen. Sie werden auf eine Vielzahl von Werten untersucht. Dazu zählen Fließgeschwindigkeit, Redoxpotential, pH-Wert, Leitfähigkeit und die Temperatur des Rheinwassers.

    Ein Teil der Messungen kann bereits vor Ort ausgewertet werden, komplexere Untersuchungen werden in den Laboren der Hochschule Furtwangen und der Projektpartner von Rheines Wasser durchgeführt. Dazu zählt beispielsweise die Überprüfung auf Schwermetallionen wie Blei, Arsen, Nickel, Chrom und Cadmium.

    MACHEREY-NAGEL

    Der Rhein - die reinste Kloake?

    Vieles hat über das Abwasser den Weg in den Fluss gefunden

    Fluorierte Industriechemikalien (wie PFOS und PFOA) werden aus den Tagesproben nach einem genormten Verfahren vom Technologiezentrum Wasser in Karlsruhe analysiert. Weichmacher (wie Diisisononylphthalat) aus den gesammelten Tagesproben werden nach Ablauf der Schwimmphase an der HFU analysiert.

    Technologiezentrum Wasser

    Von Drogen bis Süßstoffen

    Welche Stoffe schwimmen in welcher Konzentration im Rhein?

    Täglich genommene Proben werden von der schweizerischen EAWAG auf etwa 20 verschiedene Substanzen analysiert. Dazu gehören Pestizide und Biozide (wie Isoproturon, Diuron, DEET), Drogen (wie Codein, Methadon, Amphetamine), Pharmazeutika (Antibiotika, Schmerzmittel, Betablocker, Antidepressiva), Süßstoffe (wie Cyclamat, Saccharin) und Korrosionsschutzmittel (Benzotriazole).

    Um die Leistung des Schwimmers, der in Strömungsrichtung schwimmt, zu messen, wird in einer Studienarbeit an der HFU ein Messgerät auf der Basis des Prandtl‘schen Staurohres erprobt.

    Eawag
  • Tagesproben vor Ort mittels Schnelltests

    Tennessee River
    Substanzname
    Minimal Maximal
    Nitrat unter 0,3mg/L 0,95mg/L
    Phosphat unter 0.05mg/L 0,45mg/L
    CSB 5,5 mg/L über 40 mg/L
    pH-Wert 7,8 9,1
    Leitfähigkeit 144µS/cm 215µS/cm
    Temperatur 23,5°C 30,2°C
    O2-Gehalt 3,3 mg/L 7,9 mg/L
    Rhein
    Substanzname
    Schwellenwert Erwartete Werte Minimal Maximal
    Nitrat 50 mg/L 2,57 mg/L 1 mg/L 3,5 mg/L
    Blei 10 µg/L 1,1 µg/L 0,5 µg/L 2,5 µg/L
    Phosphat 0,5 - 6,0 mg/L 0,041 mg/L 0,03 mg/L 0,17 mg/L
    CSB 1–2 mg/l 3,4 mg/L 2 mg/L 7 mg/L
    Ammonium-Stickstoff 1 mg/L 0,05 mg/L 0,05 mg/L 0,05 mg/L
    pH-Wert 7-8,5 8,05 7,5 8,5
    Leitfähigkeit 500-1000 µS/cm 792 µS/cm 500 µS/cm 800 µS/cm
    Temperatur - - 4°C 24°C
    O2 -Gehalt 7 mg/L 11,3 mg/L 8 mg/L 15 mg/L

    Welche Auswirkungen haben die aufgelisteten Substanzen und Parameter?

    Nitrat: Der Nitratstickstoff stammt hauptsächlich aus der Emission von Stickoxiden aus dem Straßenverkehr oder aus Düngemitteln in der Landwirtschaft. Große Mengen an Stickstoff, der unter neutralen und aeroben Bedingungen vor allem als Nitrat vorkommt, können so Eutrophierung verursachen, das heißt eine übermäßige Versorgung mit Nährstoffen, die oft Sauerstoffmangel und somit Fischsterben nach sich zieht.

    Blei: Das Schwermetall Blei führt ab einer Konzentration von dauerhaft mehr als 10µg/l zu chronischen Vergiftungen und zu Defekten bei der Blutbildung. Außerdem wird der Vitamin D- und Calziumstoffwechsel sowie die Cerebralentwicklung des Kleinkindes gestört.

    Phosphat: Durch einen übermäßigen Gebrauch phosphatreicher Düngemittel können sehr hohe Phosphatkonzentrationen im Boden entstehen. Das Auswaschen intensiv landwirtschaftlich genutzter Böden durch Regenwasser kann dann zu erhöhten Phosphatgehalten im Grund- und Oberflächenwasser führen. Ein erhöhter Phosphatgehalt im Trinkwasser ist, neben Ammonium und Nitrat, ein wichtiger Hinweis auf die mögliche Verschmutzung des Wassers mit Fäkalien. Damit ist ein nutzloses oder schädliches Pflanzenwachstum verbunden, etwa das unerwünschte Wuchern bestimmter Pflanzenarten (wie Algen) und eine daraus folgende Störung des ökologischen Gleichgewichts.

    CSB: Der Chemische Sauerstoffbedarf ist als Summenparameter ein Maß für die Summe aller im Wasser vorhandenen, unter bestimmten Bedingungen oxidierbaren Stoffe. Er gibt die Menge an Sauerstoff (in mg/l) an, die zu ihrer Oxidation benötigt würde, wenn Sauerstoff das Oxidationsmittel wäre. Der CSB ist damit ein Indikator für den Verschmutzungsgrad des Wassers mit oxidierbaren organischen Substanzen.

    NH4-Stickstoff: Der Ammoniumstickstoff geht im Wesentlichen auf die Ammoniakemission aus landwirtschaftlichen Produktionsprozessen, insbesondere Tierhaltung, zurück. Ammonium kommt üblicherweise nicht in Trink- oder Grundwasser vor. Ein Auftreten dieser Verbindung ist ein wichtiger Hinweis für Einflüsse durch Abwasser und Deponiesickerwasser. Anhand des Ammoniumgehaltes können Aussagen zum Verschmutzungsgrad und zur Gewässergüte getroffen werden.

    pH-Wert: Der pH-Wert des Wassers beeinflusst die Stoffwechselprozesse der Lebewesen im Wasser und die Löslichkeit von Mineralien. Anhand des pH-Wertes kann festgestellt werden in in welcher Form eine Verbindung im wässrigen System hauptsächlich vorliegt.

    Leitfähigkeit: Die elektrische Leitfähigkeit des Wassers ist ein Indikator für die Konzentration an gelösten Salzen und damit der Verunreinigung durch lösliche anorganische Substanzen.

    Temperatur: Die Sauerstoffsättigung hängt direkt mit der Temperatur zusammen. Je höher die Temperatur, desto weniger Sauerstoff löst sich im Wasser und desto schlechter sind die Lebensbedingungen für Wasserorganismen.

    O2-Gehalt: Der Sauerstoffgehalt im Wasser ist lebensnotwendig für Mikroorganismen und Fische. Bei 20°C liegt der Maximalwert bei 9,1 mg/L. Er ist abhängig von der Temperatur und der Konzentration von gelösten Salzen (Bezug zur Leitfähigkeit).

    Ergebnisse aus Thesis-Arbeiten

Rheines Wasser