Passivsammler für die Wasseruntersuchung
Dr. Rainer Haas
gaiasafe gmbh, Stadtwaldstr. 45a, 35037 Marburg
email: office@gaiasafe.de
Problem
Passivsammler sind für Schadstoffuntersuchungen in gasförmigen Medien, z.B. Raumluft, Außenluft und Abgas, Stand der Technik. Sie reichern die oftmals nur in Spuren vorhandenen Schadstoffe durch Sorption oder chemische Reaktion an, die dadurch wesentlich einfacher bestimmt und quantifiziert werden können.
Für die Probenahme und Untersuchung der verschiedenen natürlichen und künstlichen Oberflächengewässer, von Trinkwasser, Abwasser, Grubenwasser und Grundwasser oder auch zur Überwachung von wäßrigen Produkten haben sich bisher Passivsammler nicht durchsetzen können.
Eine wesentliche Ursache hierfür ist in den physikalischen Eigenschaften der Sorbentien zu suchen. Diese liegen in der Regel als feine Pulver oder als gekörnte oder geformte spröde Materialien vor. Die grobkörnigen Sorbentien haben darüber hinaus den Nachteil, daß die zu sorbierenden Stoffe lange Diffusionswege zurücklegen müssen, bis sie die reaktive Oberfläche erreichen. Die Sorptionsprozesse laufen daher verlangsamt und träge ab. Wegen dieser nachteiligen Eigenschaften lassen sie sich nur unter Schwierigkeiten und mit komplizierten Einrichtungen als Passivsammler in den wäßrigen Kompartimenten einsetzen.
Beschreibung der gaiasafe-Passivsammler
gaiasafe hat das Problem dadurch gelöst, daß sie die sorptionsaktiven Wirkstoffe in eine elastische, flexible und formbare Erscheinungsform mit fraktaler Oberfläche überführt hat, indem sie die sorptiven Wirkstoffe auf geeignete Trägermaterialien appliziert hat. Damit sind zwei wesentliche Voraussetzungen für den erfolgreichen Einsatz der Sorbentien als Passivsammler erfüllt worden: einfache Handhabung und rascher Übergang der zu sammelnden Komponenten aus der Wasserphase in die feste Wirkstoffphase.
gaiasafe-Passivsammler enthalten Fasern in der Form von Papier. Die Fasern bilden die Trägerstruktur für die sorptionsaktiven Wirkstoffe, z.B. kolloidale oder partikuläre Oxide, partikuläre Aktivkohlen, Zeolithe etc. Darüber hinaus sind die Passivsammler dadurch ausgezeichnet, daß sie zur Aufnahme unterschiedlicher Komponenten unterschiedliche Wirkstoffe enthalten können. Durch spezifische Herstellungsverfahren ist gewährleistet, daß sich die Wirkstoffe nicht gegenseitig überdecken, sondern jeder für sich auf separaten Trägerlokalitäten angeordnet ist.
Die bevorzugte Einsatzform der Passivsammler ist die der Papierwolle als 1,5 mm breite Streifen, die in flachen Taschen lagefixiert ist.
Diese Passivsammler werden in das zu untersuchende Wasser (Grundwassermeßstelle, Fließgewässer, Abwasserstrom) verbracht und nach Tagen bis mehreren Wochen entnommen, getrocknet und im Labor auf die Zielsubstanzen untersucht. Während der gesamten Einsatzzeit werden kontinuierlich die Zielsubstanzen auf dem gaiasafe-Passivsammler sorbiert.
Einsatzmöglichkeiten der gaiasafe-Passivsammler
Beispiele von Kontaminanten-Gruppen, die gleichzeitig oder separat auf den gaiasafe-Passivsammlern angereichert werden können, sind:
- Metalle (z.B. Blei, Kupfer, Nickel, Quecksilber, Chrom, Aluminium)
- Metalloide (z.B. Arsen, Antimon, Selen)
- Anionen (z.B. Sulfid, Phosphat)
- organische Stoffe (z.B. BTEX-Aromaten, Kohlenwasserstoffe, Nitroaromaten, aromatische Amine)
- Radionuklide
Der Einsatz von Passivsammlern besitzt gegenüber der herkömmlichen Entnahme von Wasserproben erhebliche Vorteile:
- geringer Aufwand im Vergleich zur Wasserprobenahme aus Meßpegeln,
- Minimierung des Aufwandes für Probentransport, Probenkonservierung, Probenkühlung und Probenlagerung
- Möglichkeit der Untersuchung von gering kontaminierten Wässern oder kurzfristigen Stoßbelastungen durch lange Kollektionszeiten
- Möglichkeit der tiefenorientierten (oder profilorientierten) Untersuchung in der ungestörten Meßstelle
- Möglichkeit zur Aufnahme tiefenorientierter Kontaminationsprofile
- Möglichkeit der wirtschaftlichen Lagerung von Rückstellproben als Filterwolle
- keinerlei Limitierung der Probenahmetiefe; daher auch Entnahme aus großen Wassertiefen möglich (Meeresboden).
Bevorzugte Einsatzbereiche für gaiasafe-Passivsammler sind:
- tiefenorientierte Beprobung von Grundwassermeßstellen
- Entnahme von ungestörten Proben aus Meßstellen
- Einsatz auch in Problembereichen (z.B. 2“-Meßstellen, unzugängliche und sehr tiefe Meßstellen) möglich
- Anreicherung von Spurenstoffen durch lange Kollektionszeiten
- Einsatz zur Beweissicherung in Abwasserströmen und Oberflächenwasser durch kontinuierliche Kollektion
- Einsatz zur „Festphasenextraktion“ bei frisch entnommenen Wasserproben.
In Labor- und Feldversuchen wurde die Eignung von gaiasafe Filterstoffen zur passiven Sammlung von Wasserinhaltsstoffen und der nachfolgenden chemisch-analytischen Untersuchung gezeigt.
Mit Testlösungen bekannten Gehaltes (Labor-Testlösungen und reale Wässer), die mit Passivsammlern behandelt wurden, sind die Wiederfindungsraten nach Extraktion der beladenen Passivsammler bestimmt worden. Sie liegen zwischen 20% und 98%. Für die Versuche wurde Multifunktionspapier (gs 987) eingesetzt, das anorganische und organische Substanzen mittels verschiedener Wirkstoffe bindet.
Erste Ergebnisse eines laufenden Feldversuches mit gaiasafe Passivsammlern auf der Basis wirkstoffbeladener Papiere in verschiedenen Meßstellen im Abstrom einer Hausmülldeponie haben gezeigt, daß mit Passivsammlern alle wesentlichen Kontaminanten erfaßt werden, die auch bei der Untersuchung von Wasserproben aus diesen Meßstellen gefunden wurden (BTXE-Aromaten, verschiedene aromatische Amine, Benzophenon).
Die Naßfestigkeit der Passivsammler konnte soweit optimiert werden, daß selbst nach Kollektionszeiten von 10 Wochen in aeroben und anaeroben Meßstellen der Faserverbund der 1,5 mm breiten Papierstreifen noch hinreichend intakt ist. Das eröffnet die Möglichkeit sehr lange Kollektionszeiten.
Vertrieb der gaiasafe-Passivsammler
Der Vertrieb der gaiasafe-Passivsammler erfolgt ausschließlich über die gaiasafe gmbh.
Die gaiasafe-Passivsammler werden zum Stückpreis von 20,- Euro angeboten.
Mehr und aktuelle Informationen erhalten Sie auf der homepage r-haas.de