Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3539
Für das Langzeitmonitoring der Naßdeposition der PAH ist daher im Rahmen dieser
Arbeit ein auf Patenten des Forschungszentrums Jülich basierender Niederschlagssammler
überprüft, in Zusammenarbeit mit der Firma Walter Riemer Meßtechnik in
wesentlichen Punkten verbessert und anschließend detailliert ausgetestet worden.
Die Probenahme erfolgt automatisch. Dazu wird die Abdeckung des Sammeltrichters
über einen beheizten Niederschlagsfühler nur während eines Niederschlagsereignisses
geöffnet. Die im Niederschlag enthaltenen Partikel werden an einem Polyamidmembranfilter
(Porengröße: 0.45 µm) zurückgehalten und die Wasser gelösten PAH
auf einer Festphasenextraktionssäule des Typs C18-PAH angereichert. Beginn und
Ende der einzelnen Niederschlagsereignisse sowie die Niederschlagsmengen werden
auf einer RAM-Card dokumentiert. Durch zusätzliche Maßnahmen wurde sichergestellt,
daß die im Niederschlagssammler eingesetzte Festphasenextraktionssäule
auch während längerer Trockenperioden stets mit Wasser benetzt bleibt. Dies ist für
eine einwandfreie Funktion des Sammlers unerläßlich. Nach dem Ende einer Sammelperiode
werden der mit den aufgefangenen Staubpartikeln beladene Membranfilter
und die Festphasenextraktionssäule mit unterschiedlichen Methoden aufgearbeitet
und die PAH-Konzentrationen in den Eluaten mittels GC-FID bestimmt.
Den Abschluß der Tests bildeten nach der Optimierung der einzelnen Verfahrensschritte
der Probenaufarbeitung Experimente, mit denen vor Beginn eines Monitorings
die einwandfreie Funktion des Regensammlers überprüft, sowie die Wiederfindungsraten
für die zu quantifizierenden PAH und die Reproduzierbarkeit der Messungen
überprüft wurden.
Dazu wurden zunächst jeweils 50 mg zertifizierten Staubs mit 500 ml bidestilliertem
Wasser aufgegeben. Wie die Wiederfindungsraten (NIST = 100%) von 80%
(Benzo[a]anthracen) bis 108% (Benzo[ghi]perylen] zeigen, ist der Niederschlagssammler
für diese Probenmatrix gut geeignet.
Anschließend wurde der Niederschlagssammler auch mit "künstlichern" Regen getestet.
Für diese Versuche mußte zunächst die Stabilität der hierfür eingesetzten
wäßrigen PAH-Lösungen (ca. 0.4 (Benzo[ghi]fiuoranthen) - 5.7 (Fluoranthen) µg/L je
PAH) bekannt sein. Nach Modifizierung der für die Bestimmung der PAH in wäßrigen
Lösungen eingesetzten Probenaufarbeitungsmethode wurden mehrere Meßreihen
hierzu durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Konzentrationen der einzelnen
PAH im Gegensatz zu den Untersuchungen einiger anderer Arbeitsgruppen nach dem
Ansetzen der wäßrigen Lösungen für mindestens 95 Stunden im Rahmen der Meßgenauigkeit
konstant bleiben. Dies gilt jedoch nur, wenn die Lösungen im Dunkeln aufbewahrt
werden. Setzt man dagegen wäßrige PAH-Lösungen direkt dem Sonnenlicht
aus, so nehmen die PAH-Konzentrationen binnen kürzester Zeit -wie von den anderen
Arbeitsgruppen auch beobachtet -drastisch ab. Diese Experimente wurden mehrmals
wiederholt, um die Ergebnisse statistisch abzusichern und sie mit denen anderer
Arbeitsgruppen besser vergleichen zu können. Dabei wurden zur Absicherung der
Ergebnisse auch unterschiedliche Nachweisverfahren (GC-FID, HPLC-Fluoreszenzdetektion)
und Probenaufarbeitungsmethoden eingesetzt. Die Resultate dieser Meßreihen
wurden auch durch Experimente zur Adsorption von PAH an verschiedenen
Wandmaterialien gestützt. So konnte mit Rasterkraftmikroskopaufnahmen gezeigt
werden, daß z.B. Benzo[a]pyren bzw. Fluoranthen erst aus gesättigten wäßrigen
Lösungen heraus an Glas, nicht aber an Teflon adsorbiert wird .
Bei den abschließenden Tests mit dem "künstlichen Regen" wurden 1 L- bzw. 250 ml-
Aliquote der angesetzten wäßrigen PAH-Lösungen langsam auf den Niederschlagssammler
aufgegeben und die auf den Festphasenextraktionssäulen so angereicherten
PAH anschließend nach Elution von der SPE-Säule mittels GC-FID quantifiziert. Mit
1 Liter "künstlichen" Regens, d.h. mit PAH-Mengen von 0.4 (Benzo[ghi]fiuoranthen,
BGHIF) - 5.7 µg (Fluoranthen, FLU) je PAH, betrugen die PAH-Verluste im Regensammler
zwischen 9% (Pyren) und 30% (Benzo[b]fiuoranthen).
Wie die vorgestellten Ergebnisse mit künstlichem Regen sowie zertifizierten Staubproben
zeigen, ist der Niederschlagssammler für die Erfassung der Naßdeposition der
PAH sehr gut geeignet und kann somit für ein Langzeitmonitoring eingesetzt werden.
Cereceda-Balic, Francisco Javier
Beiträge zur Entwicklung eines Niederschlagssammler
167 S., 1998
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe sind aktuelle Umweltchemikalien,
deren Gefährdungspotential - wie viele Tierversuche und arbeitsmedizinische Studien
zeigen - auf einer signifikanten Erhöhung des Krebsrisikos beruht. Die Belastung der
Umwelt mit PAH ist im wesentlichen auf eine weitgehend unkontrollierten Freisetzung
z.B. bei Verbrennungsprozessen zurückzuführen. Diese Verbindungen können durch
atmosphärischen Ferntransport über Kontinente und Ozeane verfrachtet werden.
Detaillierte Kenntnisse der atmosphärischen Deposition sind daher eine notwendige
Voraussetzung zur Ermittlung der Schadstoffexposition von Pflanzen, Böden und
Gewässern. Messungen der PAH-Gehalte der Luft und zur Trockendeposition der PAH in
unterschiedlich stark belasteten Gebieten werden seit vielen Jahren durchgeführt. Ein
anderer wichtiger Eintragspfad ist die nasse Deposition mit dem Niederschlag. Bisher
sind aber hierzu nur einige wenige Untersuchungen erfolgt. Wie ein Anfang der 90er
Jahre durchgeführte Vergleich verschiedener Regensammler zeigte, gibt es bei der
Messung der Naßdeposition von PAH immer noch große apparative Probleme.
In dem zweiten Experiment mit deutlich niedrigeren P AH-Mengen (250 ml "künstlichen"
Regen, 0.1 µg - 1 µg je PAH) lagen die Wiederfindungsraten für die untersuchten
PAH deutlich niedriger. Dementsprechend betrugen hier die Verluste im Niederschlagssammler
zwischen 18 % (Pyren) und 58% (Benzo[b]fiuoranthen), bezogen auf
die Ergebnisse der Kontrollexperimente.
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