Regenwasser Analyse WS 12 13 Els - haw-hamburg.de · Laborprojekt WS2012/13: Meza, Schuster, Arndt,...

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1 Regenwasser Analyse Wintersemester 2012/2013 Laborprojekt VerfasserInnen: Adriana Meza Artmann Yasmin Arndt Ulrike Schuster Jens Heseding Betreuender Professor: Prof. Dr. Olaf Elsholz Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Campus Bergedorf Fakultät Life Science Lohbrügger Kirchstraße 65 21033 Hamburg

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Regenwasser Analyse Wintersemester 2012/2013 

       

Laborprojekt               VerfasserInnen:  Adriana Meza Artmann  Yasmin Arndt  Ulrike Schuster  Jens Heseding          

Betreuender Professor: Prof. Dr. Olaf Elsholz  Hochschule  für Angewandte Wissenschaften Hamburg Campus Bergedorf Fakultät Life Science Lohbrügger Kirchstraße 65 21033 Hamburg 

Laborprojekt WS2012/13: Meza, Schuster, Arndt, Heseding     

                                   Hinweis: 

Dieser Bericht bezieht sich auf den Bericht unserer Vorgängergruppen, vor allem der des SS 2011 

und  dient  als  Ergänzung.  Zur  besseren  Lesbarkeit wurden  große  Teile  des Vorgängerberichtes 

übernommen.  Auch  die  Abbildungen  stammen,  falls  nicht  anders  angegeben,  aus  oben 

genanntem Bericht. 

         

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Inhaltsverzeichnis

1. Vorbereitung ....................................................................................................................................... 4 

1.1. Beschreibung der Probenahmestellen ......................................................................................... 4 

1.2. Kurzanleitung: Vorgehen im Labor ............................................................................................... 7 

1.3. Wiegen der Probenmenge ........................................................................................................... 7 

1.4. Vorgehen bei geringem Probenvolumen ..................................................................................... 8 

2. Benennung der Proben ....................................................................................................................... 9 

3. Beschreibung der Analyseverfahren ................................................................................................... 9 

3.1. Leitfähigkeit .................................................................................................................................. 9 

3.1.1. Grundlagen ............................................................................................................................ 9 

3.1.2. Messung .............................................................................................................................. 10 

3.2. pH ............................................................................................................................................... 11 

3.2.1. Grundlagen .......................................................................................................................... 11 

3.2.2. Messung .............................................................................................................................. 12 

3.3. Photometrie ............................................................................................................................... 12 

3.3.1. Prinzip .................................................................................................................................. 12 

3.3.2. Photometer3 ........................................................................................................................ 14 

3.3.3. Messung .............................................................................................................................. 14 

3.4. Ionenchromatographie (IC) ........................................................................................................ 15 

3.4.1. Grundlagen .......................................................................................................................... 16 

3.4.2. Vorbereitung der Analyse .................................................................................................... 18 

3.4.3. Beispiel eines Chromatogramms ......................................................................................... 19 

3.5. Fließinjektionsanalyse (FIA) ........................................................................................................ 20 

3.5.1. Grundlagen .......................................................................................................................... 20 

3.5.2. Mechanismus ...................................................................................................................... 21 

3.5.3. Vorbereitung der Analyse .................................................................................................... 21 

3.5.4. Messung .............................................................................................................................. 22 

4. Messergebnisse ................................................................................................................................. 23 

5. Fazit ................................................................................................................................................... 26 

 

      

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1. Vorbereitung 

 

1.1. Beschreibung der Probenahmestellen 

Es  sind  zwei Probenahmestellen  für die Regenwasseranalyse auf dem Gelände der Hochschule  für Angewandte Wissenschaften  eingerichtet. Die  eine  Probenahmestelle befindet  sich  auf  dem Dach des  Südflügels  der  Mensa,  die  andere  unten  im  Südosten  des  Grundstückes,  in  der  Nähe  des Lieferanteneinganges. Näheres zeigen folgende Abbildungen:   

    Abbildung 1: Übersicht der Probenahmestellen 

                

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 Abbildung 2: Probenahmestelle Dach 

   

 Abbildung 3: Probenahmestelle unten 

    

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 Abbildung 4: Probenahmestelle unten, Nahansicht 

  

 Abbildung 5: Skizze zur Probenahmestelle Dach 

         

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 Abbildung 6: Skizze zur Probenahmestelle Unten 

   

1.2. Kurzanleitung: Vorgehen im Labor 

‐  Chemikalien  1‐4  (Photometer)  und  Pufferlösungen  pH4  und  pH7  (pH‐Wert‐Messung)  aus  dem Kühlschrank nehmen (Zimmertemperatur muss für die Messung erreicht werden).  ‐  Flaschen  von  unten  und  vom  Dach  ins  Labor  bringen,  diese  mit  draußen  liegendem  Deckel   verschließen, Trichter‐Deckel draußen liegen lassen.   ‐ Wichtig:  

die Flasche muss von außen trocken sein,  

wenn die Probe gefroren ist, erst vollständig auftauen lassen.  

Schnee im Trichter: diesen erst auftauen und in die Flasche laufen lassen.   

1.3. Wiegen der Probenmenge 

 Abbildung 7: Ausschnitt aus der Mengentabelle im Computer (Verknüpfung auf dem Desktop „Probenahmetableau“)  

 Probenahmenummer: siehe 2. Benennung der Proben 

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 1. Flasche1 von unten/vom Dach inkl. Niederschlag messen (mit Deckel) 2. Probenflasche2 messen (ohne Probe, mit Deckel) 3. Spülen: ganz kleinen Schluck Niederschlag in Probenflasche füllen und diese mit Inhalt und Deckel  messen 4. Probeflasche mit kleinem Schluck Niederschlag (aus 3.) schütteln und konditionieren   ausschütten (in separates Becherglas für Abfall) und erneut messen 5. zweites Spülen, siehe 3. 6. zweites Tara, siehe 4. 7. restliche Probe in Probenflasche kippen und Gesamtgewicht messen 8. Flasche von unten/vom Dach ohne Probe messen 9.  hier  nichts  eintragen,  dort  wird  mittels  eines  Computerprogramms  überprüft,  ob  man  sich vermessen hat. Nichts manipulieren! 10. Wert errechnet sich automatisch   

 Abbildung 8: Ausschnitt aus der Tabelle Konzentration 

 

1. Den Wert von der Tabelle(Menge) von 10. Übernehmen 2. Hier wird die Regenmenge automatisch berechnet, anhand der Trichtergröße, etc.   

1.4. Vorgehen bei geringem Probenvolumen 

Auf  den  beiden  Probeflaschen  ist  mittels  grüner  Markierungen  vorgegeben,  bis  zu  welchem Probevolumen die folgenden Arbeitsschritte vonnöten sind. Ziel  ist es, so wenig Probe wie möglich zum Spülen zu verbrauchen.  Es wird eine geringe Menge der Probe in das entsprechende Reagenzglas (Dach/Unten) gegeben und dieses damit gespült.  Nun wird mit einer Spritze mit Luer‐Lock‐Verbinder, die noch vorhandene Spülprobe im Reagenzglas aufgezogen und die Spritze damit gespült.  Der  Luer‐Lock‐Verbinder  wird  nun  durch  einen  Filter  ersetzt  und  die  Spülprobe  langsam tröpfchenweise  in  die  Probeflasche  (klein)  gegeben. Nach  der  Spülung  der  Probeflasche wird  das Spülwasser verworfen. Die Probeflasche wird im gespülten Zustand mit Deckel gewogen und danach mit einem Aufkleber versehen und beschriftet (siehe 2. Benennung der Proben).  Das  Reagenzglas  wird  mit  der  Probe  gefüllt  und  mit  der  Spritze  +  Filter  tröpfchenweise  in  die Probenflasche gegeben.   Wichtig: Im Reagenzglas müssen am Ende mindestens 5 ml (nicht filtriert!) verbleiben.  

                                                            1 Mit Flaschen sind die Glasflaschen gemeint, in denen die Proben die Woche über gesammelt werden 2 Mit Probenflaschen sind die PET‐Flaschen gemeint, die oben im Wandschrank mit der Aufschrift Laborprojekt im Raum S.2.18 stehen 

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 Abbildung 9: Luer‐Lock‐Verbinder (Foto: Yasmin Arndt) 

 Diese Arbeitsschritte müssen mit der 2. Probe (Probe Dach bzw. Probe Unten) wiederholt werden.   

2. Benennung der Proben 

Am Beispiel:  P12017  Das P steht für das Laborprojekt und die nachfolgende 12 für das Jahr 2012.  Die  dreistellige‐Zahl  zum  Schluss  gibt  die  tatsächliche  fortlaufende  Probennummer  an,  wobei zwischen ungeraden und geraden Zahlen zu unterscheiden ist:   ungerade = Probenbehälter steht oben auf dem Dach gerade = Probenbehälter steht unten, am Boden  Während des Ausmessens,  für die Probemenge, werden die Proben  jeweils  in PET Flaschen gefüllt. Diese  müssen  beschriftet  werden  und  später  im  Kühlschrank  aufbewahrt  werden.  Wenn  alle Messungen  vorbei  sind, werden  die  Proben  nochmal mit  einem  HPLC‐Filter  filtriert,  damit  keine Stoffe mehr  von Mikroorganismen  umgewandelt  werden  können  und  somit  die Messergebnisse verfälschen.   

3. Beschreibung der Analyseverfahren 

 

3.1. Leitfähigkeit 

3.1.1. Grundlagen 

Die spezifische Leitfähigkeit bzw. Leitwert ist ein Maß für die Fähigkeit eines Stoffes den elektrischen Strom zu leiten:   

 R: Ohm [Ω]  G: Siemens[ S]  

elektrischer Leitwert:      ∗  ∗    

ä 

 

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ɣ: Leitfähigkeit A: Querschnittsfläche l: Länge ρ: spezifischer Widerstand   Eine  zwei‐Elektroden‐Messzelle,  bestehend  aus  zwei  gegenüberliegenden,  gleichgroßen Festkörperelektroden mit der Fläche A, sowie dem Abstand d zueinander:  

              Abbildung 10: zwei‐elektroden‐Messzelle   

 Mit  angelegter Wechselspannung  fangen  die  Ionen  in  der  Elektrolytlösung  an  sich  zwischen  den Festkörpern hin‐ und her zu bewegen. Kalibriert wird das Leitfähigkeitsmessgerät durch eine Lösung mit  bekannter  Leitfähigkeit,    um  eventuelle  Abweichungen  aufzuzeigen.  Die  Messung  ist  stark Temperaturabhängig, weshalb  immer  bei  einer  Referenztemperatur  von  25  °C  gemessen werden sollte.  Um  dem  Effekt  entgegen  zu  wirken,  wird  eine  Temperaturkompensation  eingeführt.  Die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit beträgt zwischen 1‐5% pro Grad Celsius  je nach gelöstem Stoff. Das Ergebnis wird in mS/cm oder μS/cm mit der entsprechenden Temperatur angegeben.   

3.1.2. Messung 

Zuerst  muss  die  Probe  auf  Zimmertemperatur  gebracht  werden.  Da  die  Leitfähigkeit  stark temperaturabhängig  ist,  sollte die Probe  immer bei Zimmertemperatur gemessen werden, um die Werte  untereinander  vergleichen  zu  können. Das  Leitfähigkeitsmessgerät  IA  82  sowie  den Rührer einschalten und die Leitfähigkeit des Reinstwassers messen. Liegt diese im Normalbereich von ca. 0,3 bis 2 μS/cm kann dieses Gerät so verwendet werden.  Sonst  muss  das  Reinstwasser  ausgewechselt  und  nochmals  gemessen  werden,  bis  dieser  Wert erreicht wird. Der Messzylinder (10 ml) muss nun vorbereitet werden. Es muss ein Plastikröhrchen, welches  in etwa die gleiche Größe hat wie der Zylinder eingesetzt werden.  In das Röhrchen kommt ein kleiner Rührfisch. Nun die Probe (ca. 5 ml) in den Messzylinder überführen.  Die Probe  soll während der Messung gerührt werden, damit ein  stetiges durchströmen der Sonde gewährleistet  ist. Dann wird die  Leitfähigkeitssonde  in die Probe eingetaucht. Aufpassen, dass das Rührfischchen nicht gegen die Sonde stößt und diese beschädigt. Den ersten Wert aufschreiben, da die Leitfähigkeit nicht konstant ist. Diese verändert sich eventuell auf Grund der CO2 –Konzentration in der Luft.  

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      Abbildung 11: Veränderung der Leitfähigkeit durch CO2  

  

3.2. pH  

Die Angabe des pH‐Wertes ist dimensionslos und beschreibt den negativen dekadischen Logarithmus der Wasserstoffionen‐Konzentration.  

3.2.1. Grundlagen 

Die  pH‐Elektrode  ist  als  Einstabmesskette  aufgebaut  und  besteht  aus  einer  Kombination  aus Arbeitselektrode  und  Referenzelektrode  in  Form  einer  Silber‐Silberchlorid‐Elektrode  2.  Art.  Als Elektrolytlösung  wird  3  molare  KCl‐Lösung  verwendet,  dadurch  ist  ein  minimaler  Ionenfluss gewährleistet, der ausreicht, um die Redox‐Gleichgewichte an der Elektrodenoberfläche einzustellen.   

                 Abbildung 12: pH‐Elektrode 

  Arbeitselektrode:  Der  Aufbau  einer  Arbeitselektrode  ist  im  nachstehenden  Bild  dargestellt.  Ihre  wesentlichen Bestandteile  sind:  die Glasmembran,  die  Innenpufferflüssigkeit,  das Ableitelement mit  dem  daran angeschlossenen  Kabel  und  eine  innere  Abschirmung. Das Herzstück  der  Elektrode  ist  jedoch  die Glasmembran.  Die  elektrische  Ladung,  die  an  der  Membraninnenseite  entsteht,  wird  über Ableitelement, Ableitung und angeschlossenes Kabel zum Messverstärker geführt. Als Ableitelement wird  meistens  ein  Silberdraht,  ummantelt  mit  Silberchlorid,  eingesetzt,  der  den  Kontakt  zum Innenpuffer herstellt. Die elektrische Abschirmung umhüllt innerhalb des Glasrohres das Messsystem und ist an den Außenmantel des Elektrodenkabels (Koaxkabel) angeschlossen.    

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Wichtig:   1. Sollte nur sehr wenig Probe (hier Regenwasser) vorhanden sein, wird für die Leitfähigkeitsmessung und die pH‐Messung  eine Probe  genommen. Allerdings muss  immer  ZUERST die  Leitfähigkeit und erst dann der pH‐Wert   gemessen werden, da an der pH‐Sonde  sich KCl‐Lösung befindet, die den Messwert bei der Leitfähigkeitsmessung stark beeinträchtigen würde.  2. Die pH‐Kalibrierlösung  immer als erstes aus dem Kühlschrank nehmen, wenn das Labor betreten wird, da die pH‐Messung temperaturabhängig ist (Zimmertemperatur erforderlich).  3. Wenn man mit der pH‐Sonde einen Wert über und unter den Werten  von 5‐6 misst, muss die Probe  nochmals  mit  einem  pH‐Papier  überprüft  werden  (gegebenenfalls  auch  Standardlösung überprüfen).   

3.2.2. Messung 

Das Gerät  IA 108 einschalten und die Kappe abnehmen,  in welcher  sich KCl‐Lösung befindet  (falls diese mal  erneuert werden muss,  steht  im Überschrank neue. Die  Sonde  sollte  immer mit dieser Lösung benetzt sein, da sie sonst austrocknet!).  Die Sonde sollte mit Reinstwasser gespült und anschließend kalibriert werden. Zum Kalibrieren die Sonde erst in die Kalibrierlösung mit dem pH‐Wert 4 halten, liegt der gemessene pH‐Wert bei 4 ± 0,2 so ist diese Kalibrierung in Ordnung. Die Sonde erneut spülen und nun in die Kalibrierlösung mit dem pH‐Wert 7 halten, liegt der gemessene pH‐Wert bei 7 ± 0,1 so ist auch diese Kalibrierung in Ordnung. Falls  die Werte  abweichen, muss  neu  kalibriert  werden,  dafür  bitte  die  Anleitung  an  der Wand verwenden.  (Dieses Gerät wird allerdings  sehr häufig von den Praktikanten kalibriert,  so dass dies meist überflüssig  ist). Nun den pH‐Wert der Probe messen, wobei ca. 1 Minute auf einen  stabilen Wert gewartet werden sollte. Auch hierfür sollten, genau wie bei der Leitfähigkeitsmessung, ca. 5 ml in einen Messzylinder(10 ml) überführt werden.  

3.3. Photometrie 

3.3.1. Prinzip3  

Die  photometrische  Analyse  ist  ein Messverfahren,  bei  dem man  die  Konzentration  einer  Probe bestimmt,  indem  man  die  Schwächung  eines  Lichtstrahls  nach  Durchgang  durch  die  in  Lösung befindliche absorbierende Substanz mit der Konzentration korreliert.    

 Abbildung 133: Lichtdurchgang durch eine Probe 

 

                                                            3 Skript Praktikum Allgemeine und Anorganische Chemie (HAW – Hamburg) 

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ɸ0 : Lichtstrom vor Absorption ɸ:   Lichtstrom nach Absorption d: Schichtdicke der Küvette  Werden sich  im Grundzustand  ( Egrund) befindende Moleküle mit Licht bestrahlt, absorbieren diese, Quanten  der  Energie  h*ν  aus  dem  eingestrahlten  Licht  und  werden  somit  in  einen  angeregten Zustand ( Eang)gebracht:  

Egrund ‐ Eang  =  h*ν  Die  absorbierten Quanten werden meist  nicht  in  Form  von  Licht  sondern  z.B.  als Wärme wieder abgegeben.  Als Maß  für die  Lichtschwächung werden die Messgrößen Absorption  (Abs),  Transmission  (T) und Extinktion (E) gebraucht:   

ɸ ɸɸ

ɸɸ

lgɸɸ

lg  

 Grundlage  der  Photometrie  ist  das  Lambert‐Beer´sche  Gesetz,  das  die  Proportionalität  zwischen Konzentration und Extinktion angibt:  

ɛ ∗ ∗   ɛ: stoffspezifischer molarer dekadischer Extinktionskoeffizient c: Konzentration d: Schichtdicke der durchstrahlten Probe      

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3.3.2. Photometer3 

Auf  der  nachstehenden  Abbildung  wird  der  schematische  Aufbau  eines  Einstrahlphotometers 

gezeigt: 

                 Abbildung 144: schematischer Aufbau eines Einstrahlsphotometers 

 

Von einer Lichtquelle wird ein Lichtstrahl gesendet. Diese wird durch eine Linse gebündelt und  im Monochromator  spektral  zerlegt.    Durch  Drehen  des  Monochromators,  wird  die  geeignete Wellenlänge  eingestellt.    Danach  gelangt  das  Lichtbündel  durch  die  Spalte  und  durchstrahlt  die Küvette,  in  der  sich  die  Probe  befindet. Das  nicht  absorbierte  Licht  fällt  auf  eine  Photozelle  und verursacht  einen  Kurzschlussstrom,  der  ein Maß  für  die  Lichtintensität  ist  und  somit  auch  für  die Konzentration.   

3.3.3. Messung 

Ansetzen der Chemikalien:  Pufferlösung:  16 g tri – Natriumcitrat – Dihydrat in Reinstwasser lösen und mit Reinstwasser auf 100 ml auffüllen  Natriumsalicylat – Lösung (NaSal):  16 g Natriumsalicylat in Reinstwasser lösen und mit Reinstwasser auf 100 ml auffüllen  Dichlorisocyanurat – Lösung (DClC):   2,5 g Natriumhydroxid  in 25 ml Reinstwasser  lösen, anschließend 0,2 g Dichlorisocyanurat‐Dihydrat darin lösen und mit Reinstwasser auf 100 ml auffüllen  Katalysator – Lösung:  0,12 g Natriumnitroprussid‐Dihydrat in Reinstwasser lösen und mit Reinstwasser auf 100 ml auffüllen  Ammonium – Stammlösung 100 mg/l:  1 ml NH4

+ ‐ Merck – Stammlösung (1000mg/l) mit Reinstwasser auf 10 ml auffüllen  

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NH4+ ‐ Standardlösung 1 mg/l: 

 500  µl  der NH4

+‐  Stammlösung  (100 mg/l)  in  Reinstwasser  lösen  und mit  Reinstwasser  auf  50 ml auffüllen  NH4

+ ‐ Standardlösung 5 mg/l:  2,5 ml  der NH4

+‐  Stammlösung  (100 mg/l)  in  Reinstwasser  lösen  und mit  Reinstwasser  auf  50 ml auffüllen  Materialien:  5 Einwegküvetten 1 Küvettenständer 1 ml – Festpipette 500 µl – Festpipette 5 Parafilmstücke (2 x 2 cm) Stoppuhr  Durchführung:  Es wird vom Reinstwasser, von den Standardlösungen und von jeder Regenwasserprobe jeweils 1 ml in eine Einwegküvette pipettiert.  Anschließend wird  in  die  erste  Küvette  jeweils  500  µl  Pufferlösung,  NaSal,  DClC  und  Katalysator  pipettiert4. Die Stoppuhr wird gestartet, die Einwegküvette wird mit Parafilm abgedeckt und  leicht geschwenkt.  Dieser  Vorgang  wird  bei  jeder  Einwegküvette  wiederholt.  Es  ist  wichtig,  dass  alle Küvetten  nach der gleichen Reaktionszeit  gemessen werden. Deswegen muss man den Katalysator in  festen  Zeitabständen,  z.B.  alle  2  Minuten  (d.h.  jeweils  in  der  0.,  2.,  4.,  6.  und  8.  Minute), pipettieren. Die Küvetten sollen hierbei nicht am Anfang vorbereitet sondern nacheinander angesetzt werden.  Im Photometer werden die Parameter 1 und 5 eingestellt: λ = 656 nm. Als Referenzmessung dient destilliertes Wasser (eine Einwegküvette mit dest. Wasser  in die Referenzposition des Photometers stellen).  In unserem Versuch erfolgte die photometrische Messung genau 20 Minuten nach pipettieren des Katalysators. Das bedeutet,  dass jeweils in der 20, 22., 24., 26. und 28. Minute gemessen wurde.  Die  Berechnung  erfolgt  mittels  Microsoft‐Excel.  Anhand  des  destillierten  Wasser  und  der Standardlösung  wird  eine  Kalibriergerade  erstellt  und  mithilfe  deren  Funktionsgleichung  die Ammoniumkonzentration in den Regenwasserproben ermittelt.   

3.4. Ionenchromatographie (IC) 

Für unsere Messungen haben wir dasselbe Gerät wie unsere Vorgängergruppe verwendet: „732 Basic IC“ von der Firma Metrohm.   

                                                            4 Es empfiehlt sich, im Küvettenständer 4 Einwegküvetten als Ablage für die Pipettenspitzen einzusetzen, um für die jeweiligen Chemikalien dieselben Spitzen während des Versuches verwenden zu können.

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                       Abbildung 155: Innenansicht des verwendeten IC‐Geräts 

 

 

3.4.1. Grundlagen 

Die Trennsäule:  Im  IA‐Labor wird   die  Säule  „Metrosepp A  Supp 4“  von der  Firma Metrohm  (siehe Abbildung 15) verwendet.  Die  Säule  besteht  aus  einem  PEEK‐Mantel  (PEEK:  Polyetheretherketon)  und  einer Trennphase aus Polyvinylalkohol‐Partikeln, die mit Ammoniumgruppen belegt sind.   Der Eluent:  Hier  handelt  es  sich  um  eine  gemischte  Natrium‐Hydrogen‐Carbonat  (NaHCO3)  und  Natrium‐Carbonat (Na2CO3) ‐Lösung. Die Stoffanteile sind:   n (NaHCO3) = 1,7 mmol/l n (Na2CO3) = 1,8 mmol/l   Achtung:  Der  Eluent  muss  unbedingt  vor  der  Benutzung  entgast  werden.  Wenn  Sauerstoff  und andere  Gase  in  die  IC‐Anlage  eindringen,  können  diese  die  Messung  stören  und  das  System beschädigen. Im IA‐Labor verwendeten wir für die Entgasung eine Vakuumfiltration.   Das „Six‐Port‐Ventil“:  

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Das „Six‐Port‐Ventil“  ist eine gängige Methode zur Einspritzung der Probe  in chromatographischen Verfahren. Den sechs Aus‐ bzw. Eingängen verdankt es seinen Namen.   Zunächst muss die Probe in die Probeschleife gesaugt werden. Das Probenvolumen ist sehr gering, es beträgt  nur  20  µl.  Um  sicherzustellen,  dass  die  Probeschleife  komplett  gefüllt  ist,  werden  aber mindestens 3 ml Probe in das System gegeben, da auch der Zulaufschlauch zunächst gefüllt und mit Probe gespült werden muss.   Sobald  in  der  Software  am  PC  auf  „Inject“  gedrückt wird,  schaltet  das  Ventil  um  und  der  Eluent befördert die Probe auf die Trennsäule.   

                Abbildung 166: Six‐Port‐Ventil mit Probeschleife 

 Der Detektor:  Grundsätzlich  kann  zwischen  elektrochemischen  (Leitfähigkeit,  potentiometrische  (Detektion)  und spektrometrischen  (Photometrie, Fluoreszenz) Detektoren unterschieden werden. An der  IC  in dem IA‐Labor wird ein Leitfähigkeitsdetektor (auch konduktometrischer Detektor genannt) verwendet.   Über  eine  Elektrodenanordnung  wird  elektrochemisch  die  Leitfähigkeit  der  einzelnen  Analyten gemessen. Man   erhält  im Anschluss ein Diagramm mit mehreren Peaks. Zu  jeder Zeit, zu der eine erhöhte  Leitfähigkeit  vorhanden  ist,  erscheint  ein  Peak.  Da  jeder  Analyt  eine  charakteristische Retentionszeit  (Verzögerung)  aufweist,  können  die  Peaks  den  verschiedenen Analyten  zugeordnet werden. Die  Peakfläche  fällt umso höher  aus,  je mehr Anionen  vorhanden  sind, d.h.  je höher die Konzentration eines Analyten ist.   Die chemische Suppression:  Der Eluent weist  in der Regel eine Eigenleitfähigkeit auf. Unter Umständen  ist die Veränderung der Leitfähigkeit einzelner Analyten relativ zu dieser Eigenleitfähigkeit gering. Das hat zur Folge, dass die Nachweisgrenze  für  den  Analyten  sehr  hoch  ausfällt  und  geringere  Konzentrationen  nicht  erfasst werden.   Deshalb wurde die Methode der chemischen Suppression entwickelt. Bei dieser Methode wird der Eluent mit den Analyten nach der Trennsäule nicht direkt zu dem Detektor, sondern zunächst über einen Suppressor geleitet.   Dieser  Suppressor  hat  die  Aufgabe,  die  Eigenleitfähigkeit  des  Eluenten  und  dadurch  auch  die Nachweisgrenzen  für  die  Anionen  drastisch  zu  senken.  Das  funktioniert mit  einem  stark  sauren Kationenaustauscher, der sowohl in den Eluenten wie in den Analyten H+‐Ionen einführt.   

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Das  Prinzip  ist  in  den  nachfolgenden  Gleichungen  beispielhaft  für  NaHCO3  als  Eluent  und  Cl‐  als 

Analyten dargestellt:  

R‐SO3‐H+ + Na+ + HCO3

‐  R‐SO3‐Na+ + H2O + CO2  

R‐SO3‐H+ + Na+ + Cl‐  R‐SO3‐Na

+ + H+ + Cl‐  Der Eluent NaHCO3

 wird durch den Eintrag von H+‐Ionen neutralisiert, was  seine Eigenleitfähigkeit drastisch herabsetzt.   Der  Analyt  Cl‐  wird  selbst  nicht  verändert,  sein  Gegenion  Na+  wird  aber  ebenfalls  durch  H+ 

ausgetauscht,  welches  eine  deutlich  größere  Äquivalentleitfähigkeit  besitzt.  Dadurch  wird  die Nachweisbarkeit des Analyten zusätzlich erhöht.   Kalibrierung und Methodenparameter :  Um  die  Messung  auswerten  zu  können,  muss  vor  der  eigentlichen  Messung  eine  Kalibrierung durchgeführt werden. Damit wird dem  System  gesagt,  in unserem  Fall der  zugehörigen  Software, welche Konzentrationen sie den Peakflächen zuordnen soll.   Das Prinzip ist sehr einfach und wird bei vielen analytischen Verfahren immer wieder angewandt. Es werden eine Reihe von Standards angesetzt, denen eine definierte Konzentration der gewünschten Analyten  zugesetzt wird. Den  gemessenen  Peakflächen werden  anschließend  die  entsprechenden Konzentrationen zugeordnet.   Bei der  anschließenden  Probenmessung  vergleicht  die  Software die  Peakflächen der Analyten mit denen der Standardreihe und errechnet daraus die Konzentration der Analyten.   Standardkonzentrationen:  Folgende Standardkonzentrationen wurden in der Methode verwendet (Angabe jeweils in mg/l):  Sie werden aus einer Stammlösung mit ß(F‐) = 50 mg/L, ß(Cl‐) = ß(NO3

‐) = ß(SO42‐) = 100 mg/L und 

ß(NO2‐) = ß(PO4

3‐) = 20 mg/L hergestellt.  

  Tabelle 1: Standardkonzentrationen für IC 

  Std 1  Std 2  Std 3  Std 4 

Fl‐  0,5 1 2,5 5 

Cl‐  1 2 5 10 

NO22‐  0,2 0,4 1 2 

NO32‐  1 2 5 10 

PO42‐  0,2 0,4 1 2 

SO42‐  1 2 5 10 

  

3.4.2. Vorbereitung der Analyse 

Ansetzten des Fließmittels Na2CO3/NaHCO2:  Einwaage für 2 Liter Fließmittel:    380 mg Na2CO3  284 mg NaHCO3  

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 Ansetzen der Standards:    Folgende Fertiglösungen wurden verwendet:   

        Tabelle 2: Eingesetzte Fertiglösungen 

   Konzentration ß= mg/l  Bestellnummer 

Chlorid (Cl‐)  1000 ± 2 

Nitrat (NO32‐)  995 ± 5 

Sulfat (SO42‐)  1001 ±2 

Fluorid (Fl‐)  1003 ± 2 

Nitrit (NO2‐)  1001 ± 5 

Phosphat (PO42‐)  999 ± 2 

 Bei den Standardlösungen, die blau hinterlegt sind handelt es sich um einen Mischstandard  in dem drei Anionen bereits miteinander kombiniert vorliegen.  Zwischenstandard mit Wasser ansetzen: 1000 µl  Cl‐ ; NO3

‐ ; SO42‐ ‐ Lösung, 500 µl  F‐ ‐ Lösung, 200 µl  

NO2‐ ‐ Lösung und 200 µl  PO4

3‐  auf 10 ml  Aus  dem  Zwischenstandard  (Z_Std)  die  vier  Kalibrierstandards  ansetzen.  Als  Lösemittel  Eluat Na2CO3/NaHCO2 verwenden.  Std 1: 1mL Z_Std auf 100 mL    ;    Std 2: 1mL Z_Std auf 50 mL    Std 3: 1mL Z_Std auf   20 mL    ;   Std 4: 1mL Z_Std auf 10 mL     Methodenparameter:  Wie bereits eingangs erwähnt, wird  für die Analyse der Regenwasserproben eine spezielle Methode verwendet. Die Parameter der Methode sind hier nochmal zusammengestellt:   Verwendetes Gerät:     732 Basic IC von Metrohm  Methodenname:     Regenwasser2010.mtw  Probenvolumen:     20 µl  Säule:         Metrosepp A Supp 4, l = 250 mm, Ø = 4 mm  Eluent:        1,7 mmol/L NaHCO3;  1,8 mmol/L Na2CO3  Fließgeschwindigkeit:     1 ml/min  Temperatur:       20 °C  Methodendauer:     15 min  Kalibrierung:       Externe Standards, Auswertung über Fläche     

3.4.3. Beispiel eines Chromatogramms 

 

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  Abbildung 17: Chromatogramm einer Regenwasserprobe (Messung vom 08.11.2012) 

  

3.5. Fließinjektionsanalyse (FIA) 

3.5.1. Grundlagen 

Bei  der  FIA  handelt  es  sich  um  ein  Analyseverfahren,  bei  dem  in  einen  kontinuierlich  fließenden Trägerstrom  ein bestimmtes  Probenvolumen  injiziert wird.  Infolge  von  komplexen Diffusions‐ und Konvektionsvorgängen  findet eine Dispersion, also eine räumlich unterschiedliche Vermischung der Probe mit Carrier und Reagenzien statt. Hierbei ist wichtig, dass es sich um eine kontrollierbare und reproduzierbare  Dispersion  handelt.  Diese  ist  abhängig  von  dem  Manifold,  also  der  gesamten Konfiguration  zwischen  der  Probeninjektion  und  der  Detektion,  dem  verwendeten  Carrier,  den Reagenzien sowie der Fließgeschwindigkeit und dem Probenvolumen.5  Nachdem  die  Probe  aus  der  Probenschleife  in  die  Trägerlösung  eingebracht  wurde,  sorgt  eine Peristaltikpumpe  für  die  kontinuierliche  Förderung  der  Lösungen.  Dem  Trägerstrom  werden nacheinander  zwei  Reagenzien  zugeführt,  die  als  Farbindikator  für  die  photometrische Messung dient.   

                                                             5 Fließinjektionsanalyse,Wolfgang Frenzel, 1993. 

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          Abbildung 18: Fließschema FIA6   

Das Besondere  an dem Verfahren der  FIA  ist die  Tatsache, dass  sich  kein Gleichgewicht  im  Sinne eines Endzustandes einstellt, sondern dass es sich um ein dynamisches Gleichgewicht handelt. Wird das Manifold  und  die  exakte  zeitliche  Kontrolle  der  Abläufe  des  FIA‐Systems  eingehalten,  ist  das Ergebnis reproduzierbar und es kann ein definierter Zustand an jedem beliebigen Ort im FIA System sowie  zu  jedem  Zeitpunkt  erfasst  werden.  Daraus  ergeben  sich  verschiedene  Vorteile  dieses Analyseverfahrens  wie  beispielsweise  kurze  Analysezeiten,  hoher  Probendurchsatz  und  geringer Probenvolumen‐  und  Reagenzverbrauch.  Für  die  Messungen  für  dieses  Laborprojekt  wurde  die FIAstar 5000 der Fa. Foss/Tecator verwendet.   

3.5.2. Mechanismus 

Bei der Reaktion für den quantitativen Nachweis von Ammonium in den Regenwasserproben handelt es sich um die bekannte Berthelot‐Reaktion, die wie  in DIN 38406/5.beschrieben modifiziert  ist. Es wird statt Hypochlorit nach DIN Dichlorisocyanursäure und statt Phenol Natriumsalicylat verwendet. Im ersten Schritt wird die Ammoniumlösung auf einen alkalischen pH‐Wert gebracht. Das ist wichtig, damit sich das Gleichgewicht der Reaktion auf die Seite von Ammoniak verlagert also vollständig als NH3  vorliegt.  Im  zweiten  Schritt  reagiert  das  Ammoniak  mit  der  Dichlorisocyanursäure  zu Aminchlorid.  Im dritten Schritt findet eine Reaktion mit Natriumsalicyat statt, wobei diese Reaktion vom Natriumnitroprussid Dihydrat katalysiert wird.  In einer mehrstufigen Reaktion erfolgt dann die Bildung  eines  Indophenolblau  ähnlichen  Farbstoffs. Die  Lösung  hat  dann  eine  bläulich  ‐  grünliche Färbung und kann photometrisch detektiert werden.   

3.5.3. Vorbereitung der Analyse 

 Ansetzen der Chemikalien:  Carrier (Citratpuffer): 10 g tri‐Natriumcitrat‐Dihydrat  0,25 ml Polyethylenglycolodecylether w=3%   Reagenz 1 (Natriumsalicylat‐Lösung):  8,5 g Natriumsalicylat  0,2 g Natriumnitroprussid Dihydrat  0,25 ml Polyethylenglycolodecylether w=3%   Reagenz 2 (Dichlorisocyanursäure‐Lösung):  5 g Natriumhydroxid  0,4 g Dichlorisocyanursäure   Alle  Lösungen werden mit entgastem Reinstwasser  jeweils auf 250 ml aufgefüllt. Das Entgasen  ist wichtig, um Luftblasen im FIA System vorzubeugen.   Ansetzen der Standards7:   

                                                            6 Studienprojekt_Regen. pdf, Sarah Flashaar, 2009. 7 nach der Arbeitsvorschrift der HAW für die FIA Ammoniumbestimmung, September 2008. 

Laborprojekt WS2012/13: Meza, Schuster, Arndt, Heseding     

Aus  der  Ammonium‐Stammlösung  β(NH4)  =  1.000 mg/l werden  vier  Standards  zu  jeweils  100 ml hergestellt.                                Tabelle 3: Massenkonzentration der Standards 

Lösung   Massenkonzentration (mg/l)  Pipettiervorlagen [µl] 

Standard 1  0,2  20 

Standard 2  0,5  50 

Standard 3  1,0  100 

Standard 4 2,0  200 

  Alle Lösungen werden mit Reinstwasser jeweils auf 100 ml aufgefüllt und täglich neu angesetzt.   Einstellung bzw. Überprüfung der Geräteparameter6 :  Einsetzen der Injektionsschleife Vi = 200 μL  Einsetzen  der  entsprechenden  Filter  in  den  Filterhalter  des  Detektors  Referenzfilter  =  880  nm, Messwellenlängenfilter = 660 nm  Einsetzen des passenden Manifolds  Einstellen der Fließgeschwindigkeiten:                Tabelle 4: Pumprate der Lösungen 

Lösung  Pumprate (ml/min) Schlauchcode 

Reagenz 1  0,6  Gelb/Orange 

Reagenz 2  0,6  Gelb/Orange 

Carrier   0,6  Gelb/Orange 

Probe  2,8  Rot/ Rot 

 Vorbereiten der Regenwasserproben: durch membranfiltrieren (0,45 µl Einmal‐Filter). 

 

3.5.4. Messung 

Nachdem das Reinstwasser, der Carrier und die Reagenzien angeschlossen wurden und sichergestellt wurde,  dass  die  Luft  aus  dem  System  entfernt  ist, wird  die Methode  geladen  (in  diesem  Fall  die laborinterne  Methode  NH4_02  bis  2  bei  einer  Temperatur  von  40º  C).  Am  Anfang  jeder Probenmessung  steht  die  Kalibrierung mit  den  vier  Standards  aus  der  Ammonium‐Stammlösung. Nach  Beendigung  der  Kalibrierung  der Methode, wird  der  Korrelationskoeffizient  r2  geprüft.  Die Bezugsfunktion wird akzeptiert, wenn dieser mindestens 0,9990 beträgt.   Anschließend  wird  die  Probenliste  erstellt  und  die  Proben  gemessen,  wobei  nach  wie  vor sichergestellt  sein muss, dass  sich keine Luftblasen  in den Schläuchen oder der Durchfluss‐Küvette für die photometrische Messung befinden.   Bei  der  folgenden  Auswertung  der  Ergebnisse  ist  zu  beachten,  ob  die  Proben  direkt  nach  der Probennahme  gemessen  wurden,  da  sich  sonst  in  der  Zwischenzeit  ein  Teil  des  Ammoniums abgebaut hat und ggf. sich keine richtige Aussage über den Ammoniumgehalt der  jeweiligen Probe machen lässt bzw. es keine Vergleichbarkeit gibt, wenn die Proben zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach der Probenahme gemessen wurden.  

 

23 

4. Messergebnisse 

Tabelle 5: Regenwassermenge (Wochenmischproben)  

   

Laborprojekt WS2012/13: Meza, Schuster, Arndt, Heseding        Tabelle 6: pH‐Wert und Leitfähigkeit der Regenwasserproben 

 

   

 

25 

  Tabelle 7: Umweltdaten der Regenwasserproben 

   n.n.: nicht nachweisbar      

Probe‐ Flourid Chlorid Nitrit Nitrat2 Phosphat Sulfat Bemerkung

nummer schnell FIA [mg/l] [mg/l] [mg/l] [mg/l] [mg/l] [mg/l]

P12017 0,42 0,32 n.n. 2,394 0,023 0,733 n.n. 1,071

P12018 0,35 0,32 n.n. 2,559 n.n. 0,775 n.n. 1,102

P12019 1,63 0,72 0,022 0,472 0,034 1,880 n.n. 0,928 pH‐Werte mit pH‐Papier ermittelt, da pH‐Elektrode defekt

P12020 1,42 0,62 n.n. 0,461 0,025 1,905 n.n. 0,845 pH‐Werte mit pH‐Papier ermittelt, da pH‐Elektrode defekt

P12021 5,20 0,102 7,616 0,616 7,577 n.n. 7,312 FIA: außerhalb Kalibrierung

P12022 3,12 2,27 n.n. 9,480 0,249 12,864 n.n. 9,689

P12023 0,97 0,90 n.n. 1,162 0,041 1,815 n.n. 1,262

P12024 0,93 0,85 n.n. 1,347 0,042 2,003 n.n. 1,54

P12025 1,57 1,46 0,024 2,492 0,053 3,729 n.n. 1,946

P12026 0,65 0,48 0,147 1,450 n.n. 2,820 n.n. 1,203

P12027 2,01 2,28 n.n. 1,329 0,212 5,621 n.n. 3,765

P12028 2,35 2,14 0,025 1,280 0,144 6,525 n.n. 3,827

P12029 1,27 1,28 0,015 1,130 0,052 3,424 n.n. 1,824

P12030 0,85 0,93 n.n. 0,243 n.n. 0,559 3,466 0,201

P12031 1,06 1,30 0,032 1,553 n.n. 4,360 n.n. 1,517

P12032 1,16 1,20 0,052 1,650 n.n. 4,408 n.n. 1,594

P12033 0,88 0,83 0,020 1,493 n.n. 2,555 n.n. 1,286

P12034 0,55 0,74 0,032 1,628 n.n. 2,691 n.n. 1,360

P12035 0,53 0,60 n.n. 0,429 0,048 2,718 n.n. 0,778

P12036 0,44 0,43 0,010 0,422 0,065 2,690 n.n. 0,910

Ammonium [mg/l]

Laborprojekt WS2012/13: Meza, Schuster, Arndt, Heseding     

Tabelle 8: Daten aus der online Datenbank der Wetterstation Bergedorf                            

    Die Daten bezüglich der Regenmenge wurden der Wetterstation Bergedorf entnommen. Die Daten werden online 

verwaltet und sind frei zugänglich unter http://www.wetterstation.com/. 

 

 

 

 

Tag 05.10.2012 06.10.2012 07.10.2012 08.10.2012 09.10.2012 10.10.2012 11.10.2012

Menge [mm] 10 10 2,8 0 1,4 2,8 0,8

Summe [mm] 27,8

Tag 12.10.2012 13.10.2012 14.10.2012 15.10.2012 16.10.2012 17.10.2012 18.10.2012

Menge [mm] 10 0,2 1,2 1,8 1,2 0 0

Summe [mm] 14,4

Tag 19.10.2012 20.10.2012 21.10.2012 22.10.2012 23.10.2012 24.10.2012 25.10.2012

Menge [mm] 0 0 0 0 0 0,4 0,8

Summe [mm] 1,2

Tag 26.10.2012 27.10.2012 28.10.2012 29.10.2012 30.10.2012 31.10.2012 01.11.2012

Menge [mm] 0 0 0 0,2 0,8 0 2,3

Summe [mm] 3,3

Tag 02.11.2012 03.11.2012 04.11.2012 05.11.2012 06.11.2012 07.11.2012 08.11.2012

Menge [mm] 2,4 2,8 2,6 0,6 5,1 4 1,2

Summe [mm] 18,7

Tag 09.11.2012 10.11.2012 11.11.2012 12.11.2012 13.11.2012 14.11.2012 15.11.2012

Menge [mm] 0 2,6 0,2 0,2 0 0 0

Summe [mm] 3

Tag 16.11.2012 17.11.2012 18.11.2012 19.11.2012 20.11.2012 21.11.2012 22.11.2012

Menge [mm] 0 0 1,8 0 0 0 0

Summe [mm] 1,8

Tag 23.11.2012 24.11.2012 25.11.2012 26.11.2012 27.11.2012 28.11.2012 29.11.2012

Menge [mm] 2,2 0,6 2,2 1,6 0,2 0 0,6

Summe [mm] 7,4

Tag 30.11.2012 01.12.2012 02.12.2012 03.12.2012 04.12.2012 05.12.2012 06.12.2012

Menge [mm] 0 1,8 0,4 1 2,8 0 0,4

Summe [mm] 6,4

Tag 07.12.2012 08.12.2012 09.12.2012 10.12.2012 11.12.2012 12.12.2012 13.12.2012

Menge [mm] 0 0 11 1,6 0,2 0 0,6

Summe [mm] 13,4

Tag 14.12.2012 15.12.2012 16.12.2012 17.12.2012 18.12.2012 19.12.2012 20.12.2012

Menge [mm] 4 1,8 0,2 0,6 6,5 0,2 0,2

Summe [mm] 13,5

Laborprojekt WS2012/13: Meza, Schuster, Arndt, Heseding     

Um einen direkten Vergleich ziehen zu können wurden die Spitzenwerte der einzelnen betreffenden Tage wochenweise 

aufsummiert, wobei der letzte Tag der „Probenahmetag“ ist: am Beispiel des 05.10.2012  

 

Tabelle 9: Vergleich der Regenmengen‐Werte mit den Daten der Wetterstation Bergedorf   

Datum untere

Probenahmestelle obere

Probenahmestelle Mittelwert Wetterstation

in g in mm in g in mm in mm in mm

11.10.2012 30,6 27,2 28,9 27,8

18.10.2012 15,6 15,1 15,4 14,4

25.10.2012 0,0 0,0 0,0 1,2

01.11.2012 0,9 1,6 1,3 3,3

08.11.2012 20,2 19,0 19,6 18,7

15.11.2012 4,3 3,0 3,7 3,0

22.11.2012 3,1 2,7 2,9 1,8

29.11.2012 8,6 7,9 8,3 7,4

06.12.2012 11,7 11,6 11,7 6,4

13.12.2012 15,4 13,5 14,5 13,4

20.12.2012 19,5 16,4 18,0 13,5

 

Grundsätzlich stimmen die Werte bei größeren Regenmengen gut mit den Online‐Daten  überein. Insbesondere bei 

kleinen Regenmengen zeigt sich, dass sich unsere gemessenen Mengen von denen der Online Wetter‐Messstation 

teilweise deutlich unterscheiden. Bei den Ende November und Dezember gemessenen Werten, die von unseren 

abweichen, erklären wir uns den Unterschied mit Schneefall, da die Online Messstation diesen nicht erfassen konnte. 

 

 

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5. Fazit 

Der Niederschlag, der ursprünglich der chemischen Zusammensetzung von verdampften Meerwasser entspricht, wird 

während des Transports  in der Atmosphäre zusätzlich mit  Inhaltsstoffen angereichert, die sowohl natürlicher als auch 

anthropogener Natur sein können. Ein wesentlicher Prozess dabei ist die Oxidation von Stickoxiden und Schwefeldioxid, 

die vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe in die Atmosphäre eingetragen werden. Es entstehen (z.T. weit 

von der Emissionsquelle entfernt) Salpeter‐ und Schwefelsäure. Aus der Landwirtschaft werden durch Evaporation von 

Düngern vor allem NH4OH und NH3 freigesetzt. Teile der durch industrielle Emissionen eingebrachten Säuren HNO3 und 

H2SO4  werden  durch  CaCO3  von  kontinentalem  Staub  und  dem  NH4OH  aus  der  Dünnung  neutralisiert.  Der  nicht 

neutralisierte  Rest  ist  im  Regenwasser  in  Form  von  freien  Protonen  präsent  und  bestimmt  den  pH‐Wert  des 

Regenwassers  (APPELO & POSTMA 1999). Die Zusammensetzung des Regenwassers wird nach SIGG & STUMM  (1996) 

hauptsächlich durch die Konzentrationen der starken Säuren H2SO4, HNO3 und HCl sowie der basischen Komponenten 

NH3 und Carbonat bestimmt. Das natürliche Gleichgewicht mit CO2  in der Atmosphäre und die Anwesenheit  kleiner 

Konzentrationen  anderer  Säuren  (z.  B.  organischer  Säuren)  tragen  ebenfalls  zum  Säure‐Base‐Gleichgewicht  des 

Niederschlagswassers bei. Die wichtigsten gelösten Bestandteile des Niederschlags sind demnach Cl‐, SO42‐,SO3

2‐, NO3‐, 

NO2‐, HCO3

‐, Na+, K+, Ca2+, Mg2+und NH4+, das mit  Luftsauerstoff unter Abgabe  von Protonen  zu NO3

‐oxidiert werden 

kann. Mit Werten zwischen 0,01 und 1 mg/l ist Ammonium das wichtigste Kation im Niederschlag (MATTHEß 1994). Die 

von uns analysierten Werte liegen zwischen 0,3 mg/l und ca. 5 mg/l; der Median liegt bei 0,85 mg/L, das 10%‐Percentil 

bei ß(NH4+) = 0,4 mg/L und das 90%‐Perzentil bei ß(NH4

+) = 2,2 mg/L . Der Grenzwert für Trinkwasser liegt bei 0,5mg pro 

L8. Diese Erhöhungen sind für Menschen als unbedenklich anzusehen; zwar ist Ammonium ein Nervengift, für eine Letale 

Dosis Sind allerdings stark erhöhte Werte (> 30mg/L) über einen längeren Zeitraum erforderlich. In den Niederschlags‐

Analysen wurden pH‐Werte  von 4,6 bis 6,6 gemessen. Die  Leitfähigkeit  liegt  im Bereich  zwischen 10 und 30  μS/cm, 

wobei Spitzenwerte bei ca. 70 µS/cm beobachtet wurden. Die Aufenthaltszeit des Probenwassers im Gelände kann den 

Eintrag von organischer Substanz und eine Veränderung der Sauerstoffsättigung zur Folge haben. Da der Nitratwert ein 

redox‐sensibler Parameter ist, machen sich diese Einflüsse hier besonders bemerkbar. Bei erhöhter Sauerstoffsättigung 

durch Aufnahme  von  Luftsauerstoff wird Ammonium  zu Nitrat  oxidiert,  bei  Sauerstoffverbrauch  durch  eingebrachte 

organische Substanz wird das Nitrat reduziert (VORNEHM et al. 2003).9 Im Vergleich mit der Online Wetter‐Messstation 

zeigen sich teilweise stärkere Unterschiede mit den von uns ermittelten Volumina. Einflussgrößen könnten hier u.a. die 

Sonneneinstrahlung und damit verbundene Verdampfungsprozesse über den Tag, Windeinflüsse o.ä. sein.  In wie  fern 

diese allerdings die Differenzen erklären können, müsste gesondert mit einer Analyse des Aufbaus der Wetterstation 

erfolgen. Bei den von Ende November bis Dezember gemessenen Werten die von unseren teilweise stark abweichen, 

erklären  wir  uns  den  Unterschied  mit  Schneefall,  da  die  Online  Messstation  diesen  nicht  erfassen  konnte;  siehe 

ebenfalls Berichte zur Regenwasseranalyse vorangegangener Gruppen. Die Spanne des pH‐Wertes variiert im Laufe der 

Messphase zwischen einem pH‐Wert von 4,6 bis 6,6. Bei der von uns durchgeführten Analyse  ist auffällig, das die am 

Boden aufgefangenen Proben  immer einen Ammoniumgehalt  leicht unterhalb der Proben auf dem Dach aufweisen. In 

wie weit hier die photodynamischen  Einflüsse  eine Rolle  spielen,  kann  evtl.  durch  einen  variierten  Probenaufbau  in 

folgenden Versuchen ermittelt werden.  

Ein  kurzer  allgemeiner  Kommentar  zu weiterführender  Literatur: Die  ersten  Schritte  zu  einem  verantwortungsvollen 

Umgang mit Wasser  im  Haushalt  sind wassersparendes  Verhalten  und  der  Einsatz wassersparender  Armaturen.  In 

Großstädten wird die Nutzung von Regenwasser  in Haushalten eine eher untergeordnete Rolle spielen. Denkbar wäre 

                                                            8 http://www.dvgw.de/wasser/recht‐trinkwasserverordnung/trinkwasserverordnung/anlage‐3, 17.03.2013 9 http://edoc.ub.uni‐muenchen.de/4041/1/Vornehm_Christine.pdf: Hydro‐geochemische Untersuchungen zum System 

Niederschlag – Boden – Grundwasser im Grundgebirge des Bayerischen Waldes; 17.03.2013 

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hier  die  Regenwassernutzung  in  Einrichtungen  wie  Flughäfen,  Gewerbebetrieben  und  Fußballstadien.  Dort  wird 

Trinkwasser in sehr großem Umfang nur für Bewässerung und Toilettenspülung gebraucht. Das Niederschlagswasser des 

Stadiondaches  im Berliner Olympiastadion etwa wird seit Fertigstellung  im Sommer 2004 vollständig auf dem Gelände 

bewirtschaftet. Die Hälfte der Regenmenge ist für die Bewässerung des Spielfeldes vorgesehen, der Rest versickert. Eine 

Nutzung  für  die  Toilettenspülung  erfolgt  hingegen  nicht.  Zu  erwähnen  ist,  dass  bei  der  Planung  des  neuen 

Dienstgebäudes für das Umweltbundesamt in Dessau die Nutzung von Regenwasser geprüft, auf die Realisierung jedoch 

aus ökologischen wie ökonomischen Gründen  verzichtet wurde. Hingegen  gibt  es  im  gewerblichen und  industriellen 

Bereich verschiedene zweckmäßige Einsatzmöglichkeiten für Regenwasser. Beispielsweise zur Reinigung von Tierställen 

in  der  Landwirtschaft,  für  große  Klimaanlagen  mit  Kühltürmen,  Autowaschanlagen  und  als  Prozesswasser  in  der 

Industrie.  In Haushalten,  in  denen  die  Sparmöglichkeiten  –  außer  der  Regenwassernutzung  –  ausgeschöpft wurden, 

beträgt  der  durchschnittliche  Verbrauch  circa  95  Liter  pro  Person  und  Tag.  Durch  die  zusätzliche  Verwendung  von 

Regenwasser  in  Garten  und  Haushalt  können  zusätzlich  ca.  35  bis  40  Liter  Trinkwasser  pro  Person  und  Tag  durch 

Regenwasser ersetzt werden, vorausgesetzt der Regenwasserertrag  ist entsprechend hoch. Bezüglich der Nutzung von 

Regenwasser zum Wäschewaschen wird in anderen Kapiteln des zitierten Berichtes hingewiesen.10 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

                                                            10 http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf‐l/2973.pdf: Versickerung und Nutzung von Regenwasser; 17.03.2013