Untersuchung von Grundwasser

Grundwasserproben werden mit unterschiedlichen Fragestellungen untersucht. Langfristiges Grundwassermonitoring zur Überwachung der Qualität des Grundwassers im Rahmen der Wasserwirtschaft, Untersuchungen im Rahmen der hydrogeologischen Landesaufnahme in Bayern, Sicker- und Grundwasseruntersuchungen zum Thema Stoffeintrag aus der Atmosphäre und Untersuchungen im Rahmen von Forschungsarbeiten aus dem Altlastenbereich sind einige Beispiele.

Wenn auch der Untersuchungsumfang je nach Untersuchungsziel variiert, gibt es doch ein Standarduntersuchungsprogramm für Grundwässer. Dies umfasst neben den elektrochemischen Parametern wie pH, Sauerstoff und Leitfähigkeit, die Säurekapazität und die Anionen Chlorid, Nitrat, Sulfat, sowie die Kationen Calcium, Magnesium, Natrium und Kalium. Damit lässt sich ein Grundwasser bereits grob klassifizieren und Auskunft über Eigenschaften des Grundwasserträgers erhalten; gerade zu letzterem leistet auch die Spurenelementchemie ihren Beitrag.

Die Nährstoffparameter Ammonium, Nitrit, Nitrat und Phosphat, sowie der TOC beschreiben den Mineralisationsgrad des Oberflächenwassers auf dem Weg zum Grundwasser. Eventuelle Einflüsse aus Altlasten erhält man durch gezielte Schadstoffuntersuchung wie zum Beispiel die Untersuchung auf Schwermetalle.

Analysenmethoden Grundwasser

Die Untersuchung von Grundwasserproben erfolgt für die anorganischen Parameter mit folgenden Analysentechniken:

  • Ionenchromatographie (Fluorid, Chlorid, Nitrat, Sulfat)
  • Automatische Titrierstation (für die Bestimmung der Säurekapazität)
  • ICP-OES, ICP-MS
  • Automatisierte Photometrie (Nitrit, Ammonium, ortho-Phosphat, Kieselsäure)
  • TOC/DOC (organischer Kohlenstoffgehalt)
  • Vor Ort Analytik (pH, Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt).

Für spezielle Fragestellungen wird der Analysenumfang um folgende Analysentechniken erweitert:

  • Atomfluoreszenz (Quecksilber)
  • Photometrie (Sulfid, Chromat).

Analytik der Seltenen Erden zur Ermittlung der anthropogenen Gadolinium-Anomalie

Blick auf Uferfiltratgewinnung Blick auf Uferfiltratgewinnung; Foto: © Frank Vinzentz - http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.de

Gadoliniumkomplexe werden seit über 20 Jahren in der Magnetresonanztomographie (MRT) für kontrastreiche Gewebeaufnahmen genutzt. Sie werden in hoher Dosierung eingesetzt und vom menschlichen Körper innerhalb weniger Stunden unverändert ausgeschieden, wo sie aufgrund ihrer sehr hohen Stabilität über das Abwassersystem in die Kläranlagen und über den Kläranlagenablauf in Oberflächengewässer gelangen. Auch in der Umwelt werden die Gadoliniumkomplexe nur langsam abgebaut. Daher ist es möglich, dass Gadoliniumkomplexe über das Uferfiltrat ins Grundwasser und schließlich in das Trinkwasser gelangen. Eine Messung dieser Gadoliniumkomplexe bzw. des anthropogenen Gadoliniums kann somit als konservativer Tracer für Abwassereinfluss auf Grund- und Trinkwasservorkommen genutzt werden.

Dazu müssen sehr niedrige Gadoliniumkonzentrationen von häufig weniger als einem Nanogramm pro Liter sicher analysiert und zudem vom natürlich (geogen) vorliegenden Gadolinium unterschieden werden können. Hierfür ist eine sehr empfindliche Spurenanalytik erforderlich, die eine selektive säulenchromatographische Matrixabtrennung und Aufkonzentrierung der Seltenen Erden sowie eine Messung mittels ICP-MS umfasst. Die Unterscheidung des anthropogenen Gadoliniums von geogenem Gadolinium erfolgt nach Bezug auf einen Referenzstandard durch Ermittlung der Verhältnisse der Seltenen Erden zueinander. Das Ergebnis, die sogenannte anthropogene Gadolinium-Anomalie (Gdanthropogen) wird als Maß für den Abwassereinfluss auf Grund- und Oberflächenwässer herangezogen.

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