Die Wasseranalytik ist ein wichtiger Bestandteil der modernen Umweltanalytik. Drei Viertel der Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt. In Bezug auf das gesamte Wasservorkommen können jedoch nur weniger als ein Prozent als Trinkwasser genutzt werden. Ohne Wasser wäre kein Leben auf unserem Planeten möglich und Menschen könnten ohne diesen kostbaren Stoff maximal vier Tage überleben. Laut eines Berichtes der Unicef aus dem Jahre 2007, haben mehr als eine Milliarde Menschen weltweit zu wenig oder kein sauberes Trinkwasser zur Verfügung. Wasser ist die Grundlage des Lebens und wir sollten alles daran setzen, es zu schützen.

Ein wichtiger Punkt ist der Umgang mit Abwasser, wobei die Definition von Abwasser nicht einheitlich geregelt ist und immer wieder zu Verwirrungen führt. Das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) (Deutschland) definiert den Begriff nicht. In § 2 des Abwasserab-gabengesetz wird Abwasser definiert als 
„...das durch häuslichen, gewerblichen, landwirtschaftlichen oder sonstigen Gebrauch in seinen Eigenschaften veränderte und das bei Trockenwetter damit zusammen abfließende Wasser, sowie das von Niederschlägen aus dem Bereich von bebauten oder befestigten Flächen abfließende und gesammelte Wasser (Niederschlagswasser). Als Schmutzwasser gelten auch die aus Anlagen zum Behandeln, Lagern und Ablagern von Abfällen austretenden und gesammelten Flüssigkeiten." Abwasser ist durch Gebrauch verunreinigtes bzw. in seinen Eigenschaften oder seiner -Zusammensetzung verändertes Wasser, das Schmutzstoffe in gelöster und ungelöster Form enthält. Entscheidend für eine ordnungsgemäße Abwasserbehandlung ist eine Reinigung, um ein schadloses Ableiten und eine ungefährliche Wiederverwertung des Wassers zu gewährleisten.
Im Rahmen einer ordnungsgemäßen und sorgfältigen Wasseranalytik müssen eine Vielzahl von Parametern überwacht werden. Eine sichere und kostengünstige Möglichkeit hierfür bieten photometrische Analysensysteme mit Fertigreagenzien. Sie besitzen Vorzüge wie Vor-Ort-Analytik, einfache Bedienung, schnelle und sichere Analysenergebnisse, preiswerte Rund- und Rechteckküvettenteste und Möglichkeiten der Qualitätssicherung. Die photometrische Analytik ermöglicht die schnelle und kostengünstige Überprüfung von Richt- und Grenzwerten. Die Einhaltung dieser Grenzwerte ist notwendig, um ein gefahrloses Einleiten von Abwässern in Flüsse und Seen und eine Trinkwassernutzung zu gewährleisten. Besonders in Kläranlagen werden photometrische Analysensysteme im Rahmen der gesetzlichen Eigenkontrolle von Zu- und Abläufen eingesetzt. Eine Vielzahl weiterer Anwendungsmöglichkeiten gibt es in Industriebetrieben, Kesselhäusern, in der Untersuchung von Mineralwasser, Oberflächenwasser, Trinkwasser, Fischgewässern, in Gesundheitsämtern, Ausbildungs- und Auftragslaboren bis hin zur privaten Anwendung. Neue ISO-Vorschriften wie z. B. die ISO 15705 „Bestimmung des chemischen Sauerstoffbedarfs (ST-CSB)" vom Januar 2003 unterstreichen die Leistungsfähigkeit photometrischer Analysenmethoden.

Eintrag von Schad- und -Schmutzstoffen

Schad- und Schmutzstoffe gelangen nicht nur über häusliches Abwasser in die Kläranlagen. Verschiedene Transportwege führen zu einer Anreicherung von umweltgefährdenden Stoffen in stehenden und fließenden Gewässern. Einträge erfolgen sowohl über trockene als auch über nasse Deposition. Als nasse Deposition bezeichnet man den Prozess, bei dem Schadstoffe aus der Atmosphäre durch Regen, Schnee, Nebel etc. entweder direkt in Gewässer oder zunächst auf die Erdoberfläche gelangen. Letztere können über den Prozess der Versickerung in ihrer Ausgangsform oder als dessen Metabolite in das Grundwasser gelangen. Ebenso sind Abtragungen von bebauten oder unbebauten Flächen in Gewässer möglich.
Die trockene Deposition erfolgt durch Fremdstoffeinträge in Form von Gasen und Partikeln. Die hohe Anzahl an Möglichkeiten, Gewässer mit Schadstoffen anzureichern, lässt erahnen, welche Vielzahl von Parametern im Rahmen der Wasseranalytik eine Rolle spielen. An verschiedene Bereiche der Wasseranalytik werden hierbei unterschiedliche Anforderungen gestellt und entsprechend unterschiedliche Parameter analysiert.
Um eine Aussage über die Eigenschaften oder den Verschmutzungsgrad eines Kläranlagenabwassers treffen zu können, werden neben verschiedenen Kationen, Anionen und Summenparametern auch Farbe, Trübung und der Spektrale Absorptionskoeffizient (SAK) der Wasserprobe bestimmt.

Typische Wasserparameter

Typische Kläranlagenparameter sind Ammonium, Nitrat, Nitrit, gesamt gebundener Stickstoff und gesamt-Phosphor sowie die Summenparameter CSB, TOC und BSB5. Mit Hilfe von photometrischen Analyensystemen ist eine schnelle und sichere Analytik möglich. Für alle diese Parameter bietet das Nanocolor Analysensystem von Macherey-Nagel eine Vielzahl von Testen mit unterschiedlichen Messbereichen. Somit ist gewährleistet, dass für alle Bereiche der Wasseranalytik geeignete Teste zur Verfügung stehen.
Zur Quantifizierung der Belastung von Abwasser mit organischen Stoffen dient insbesondere der Summenparameter CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf). Er erfasst sowohl biologisch abbaubare als auch biologisch nicht abbaubare organische Stoffe. Der Chemische Sauerstoffbedarf (engl. chemical -oxygen demand, COD) ist 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. Als chemisches Oxidationsmittel wird i.d.R. Kaliumdichromat (K2Cr2O7) verwendet (DIN 38 409-H41). Das Oxidationsmittel zersetzt die biologisch leicht und schwer abbaubaren, aber auch die biologisch nicht abbaubaren organischen Stoffe zu Kohlendioxid und Wasser. Aus dem Kaliumdichromat-Verbrauch kann dann auf den CSB geschlossen werden. Einige anorganische Verbindungen wie z. B. Chlorid, Iodid, Nitrit und bestimmte Schwefelverbindungen werden jedoch ebenfalls oxidiert.
Der CSB-Gehalt dient zusammen mit anderen Werten zur Kontrolle und Berechnung der Reinigungsleistung einer Kläranlage. Er ist ferner einer der Parameter, die bei den nach dem Abwasserabgabengesetz erhobenen Abgaben berücksichtigt werden. Der CSB ist also einer der wichtigsten Parameter bei der Beurteilung des Verschmutzungsgrades von Wasser. Weil er so wichtig ist, umfasst das Nanocolor Analysensystem 8 CSB-Teste mit unterschiedlichen Messbereichen. Ein weiterer Summenparameter zur einfachen und schnellen Bestimmung von Belastungen mit organischen Stoffen in Gewässern ist der Spektrale Absorptionskoeffizient. Die photometrische Bestimmung des SAK bei 436 nm (Quecksilberlinie) ermöglicht die Messung von Färbungen. Grundwässer können durch Eisenverbindungen und Huminstoffe gelb-braun bis schwarz gefärbt sein. Durch Messung des SAK bei 436 nm kann geprüft werden, ob Wasser vor dem Einleiten entfärbt werden sollte. Der SAK bei 254 nm liefert orientierende Hinweise auf gelöste organische Inhaltsstoffe. Der Spektrale Absorptionskoeffizient wird unter Angabe der Wellenlänge in der Einheit [1/m] angegeben.
Sowohl durch die Überprüfung des SAK als auch durch die Bestimmung des CSB kann der Anteil an organischen Bestandteilen im Wasser bestimmt werden. Die Einleitung von Wasser mit einer hohen organischen Fracht hat einen hohen Sauerstoffverbrauch zur Folge, da aerobe Mikroorganismen diesen zum Abbau der organischen Substanz benötigen. Dies führt zu einer Abnahme des Sauerstoffgehaltes im Wasser und zu einer Hemmung der aeroben Bakterien. In Folge dessen kommt es zu Abbauprozessen durch anaerobe Bakterien. Geringe Sauerstoffgehalte können zum Fischsterben führen. Außerdem führen Ausscheidungen der anaeroben Bakterien zur Eutrophierung von Gewässern. Aus diesem Grund müssen Kläranlagenabläufe regelmäßig auf Ihren Gehalt an organischen Stoffen untersucht werden. Um dem Anwender eine schnelle Auswertung von Proben zu ermöglichen, sind in allen Nanocolor UV/VIS Photometern die Verfahrenskenndaten aller Rund- und Rechteckküvettenteste bereits vorprogrammiert. Die Vielseitigkeit des Spektralphotometers Nanocolor UV/VIS und der im Lieferumfang enthaltenen PC-Software ermöglicht es außerdem, alle wichtigen Parameter der Wasseranalytik mit nur -einem Gerät zu analysieren. Mit dem Spektralphotometer Nanocolor UV/VIS kann der Anwender zusätzlich zur Routineanalytik und allen photometrischen Standardfunktionen, DIN-konforme Trübungs- und CIE-konforme Farbmessungen durchführen.
Die Trübung ist ein weiterer Indikator für die Verunreinigung von Wasser. Als Trübung bezeichnet man die Eigenschaft von Wasser, eingestrahltes Licht an feindispersiven, suspendierten Partikeln zu streuen bzw. die Durchsichtigkeit des Wassers zu verringern. Trübungen entstehen im Rohwasser durch organische und anorganische Schwebstoffe, sowie durch lebende Organismen. Die Trübung dient in der Wasseraufbereitung der Überwachung (z. B. bei schwankender Wasserqualität) und der Verfahrensoptimierung (z. B. Flockung, Filtration).
Trübungen können direkt und ohne weiteres Zubehör (z. B. Chemikalien) gemessen werden. Die Trübung kann hierbei entweder im 180 ° Winkel als Transmission oder nephelometrisch (EN ISO 7027) im 90 ° Winkel als Streulicht erfasst werden.
Farbe oder Färbungen können nicht nur über den SAK ermittelt werden. Es können sowohl „klassische" Farbzahlen wie z. B. die Iod-, Platin-Kobalt-, Gardner-, Saybolt Farbzahl u. v. m. als auch absolute Farben in einem Farbraum wie z. B. dem CIE L*a*b System bestimmt werden.
Eine weitere vorprogrammierte Methode ist die Nitrat-Messung im UV Bereich. Durch den vollkommenen Verzicht auf Chemikalien unterstützen Anwender des Spektralphotometers auch hier den Umwelt- und Gewässerschutz.
Mit dem Nanocolor Analysensystem und dem Nanocolor UV/VIS, ist eine umweltfreundliche Analytik möglich. Die Verwendung -geringerer Chemikalienmengen gegenüber den DIN Verfahren und die gesicherte Entsorgung über das eigene zertifizierte Entsorgungszentrum helfen, die Umwelt zu schützen. Zudem ermöglicht der geringere Zeitaufwand für die Analytik das schnelle -Erkennen von Schwankungen und somit ein sofortiges Eingreifen in laufende Prozesse.
Angepasst an die heutigen und zukünftigen Bedürfnisse sind die Systeme für den universellen Einsatz in allen Bereichen der Wasser- und Abwasseranalytik geeignet. Dazu gehören kommunales und industrielles -Abwasser, Trinkwasser, Prozesswasser, Oberflächenwasser, Grundwasser sowie Kühl- und Kesselspeisewasser.

Zusammenfassung

Die Umweltanalytik, speziell die Wasseranalytik, trägt entscheidend dazu bei, unsere Umwelt zu schützen. Die hohen Erwartungen an die Wasseranalytik werden mit dem -Nanocolor Analysensystem und dem Spektralphotometer UV/VIS schnell und sicher erfüllt.