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GC/MS

Cyanid in Wasser nachweisen

31.03.2010 | Autor / Redakteur: Guido Deußing* / Marc Platthaus

Eine neue Headspace-GC/MS-Methode ermöglicht den reproduzierbaren Nachweis von Cyanid in Trinkwasser. (Grafik: LP; Bilder: Gerstel)
Eine neue Headspace-GC/MS-Methode ermöglicht den reproduzierbaren Nachweis von Cyanid in Trinkwasser. (Grafik: LP; Bilder: Gerstel)

Zum Schutz der Verbraucher und gemäß gültiger Normen und Vorschriften muss Trinkwasser turnusmäßig auf Cyanid hin untersucht werden. Lesen Sie, wie eine automatisierte Headspace-(HS)-GC/MS-Methode die Aufnahme reproduzierbarer Messwerte gewährleistet.

Cyanide gehören zu den Chemikalien, die mit besonderer Vorsicht zu behandeln sind. Allein der Kontakt mit Wasser kann aus ihnen das Atemgift Blausäure (Cyanwasserstoff, HCN) freisetzen. Ungeachtet dessen finden Cyanide breite Anwendung, unter anderem in der Metallurgie und Kunststoffherstellung. Grund ist vor allem ihre Fähigkeit, mit vielen organischen Stoffen Verbindungen einzugehen und mit Metallionen stabile Komplexe zu bilden. Cyanide sind ob ihres Einsatzes auch eine problematische Umweltfracht in industriellen Abwässern. Über Leckagen, etwa in der Gold- und Silbergewinnung, können sie in die Umwelt, in Oberflächen- und Grundwässer gelangen und unsere wichtigsten Trinkwasserspeicher belasten. Zum Schutz der Verbraucher ist Trinkwasser daher turnusmäßig auf Cyanid hin zu untersuchen. Die Bestimmung mittels Headspace-(HS)-GC/MS gewährleistet die Einhaltung gebotener Grenzwerte und sorgt bei geeigneter Automatisierung der Probenvorbereitung für den raschen Erhalt reproduzierbarer Messwerte.

Hochtoxisch und Komplexbildner erster Güte

Sekunden nach der Aufnahme von nur 120 bis 250 Milligramm Kaliumcyanid (KCN) oder Natriumcyanid (NaCN) fällt dem Opfer erst das Atmen schwer und wird dann plötzlich unmöglich. Nach etwa einer Minute bricht der Vergiftete unter Krämpfen bewusstlos zusammen. Auch sofort eingeleitete geeignete medizinische Maßnahmen ändern selten etwas an der Prognose: Der Patient stirbt meist in Minutenschnelle an den Folgen einer akuten Atemlähmung. KCN („Zyankali“) und NaCN sind Salze des Cyanwasserstoffs (HCN), dessen Trivialname „Blausäure“ allgemein geläufiger sein dürfte. HCN gehört zu den stärksten und am schnellsten wirkenden Giften. Die letale Dosis liegt nach oraler oder inhalativer Aufnahme bei einem bis zwei Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht.

Reine Blausäure (HCN) ist eine farblose, sehr leicht flüchtige Flüssigkeit (Siedepunkt 26 °C), deren Bittermandelgeruch charakteristisch ist. „Nicht alle Menschen sind genetisch bedingt in der Lage, diesen Geruch wahrzunehmen; darüber hinaus werden bei hohen HCN-Konzentrationen die Geruchsnerven schon nach kurzer Zeit betäubt“, weiß Professor Thomas Daldrup, der Leiter der forensischen Toxikologie am Institut für Rechtsmedizin der Universität Düsseldorf. Die toxische Wirkung der Blausäure beruht insbesondere auf der Fähigkeit des Cyanid-Anions (CN-)Komplexe zu bilden. So bildet es, von einigen Ausnahmen abgesehen, mit den meisten Metallen stabile Komplexe, mit Gold und Silber etwa. Gleiches gilt für das dreiwertige Eisen, das für den Sauerstofftransport im menschlichen Organismus wichtig ist. Konsequenz: Die Zellatmung wird unterbunden; der mit dem Blut herbeigeschaffte Sauerstoff kann nicht verwertet werden. Dieser Prozess, der letzten Endes zum Tod des Organismus führt, wird auch als „inneres Ersticken“ bezeichnet. Bis zu einem gewissen Grad lässt er sich durch geeignete therapeutische Gegenmaßnahmen umkehren. Da-rüber hinaus ist der Mensch in der Lage, kleine Dosen Cyanid in der Leber enzymatisch abzubauen und die Stoffwechselprodukte über den Urin auszuscheiden. Dies ist der Grund, warum wir ohne Sorge Äpfel und Birnen mit Stumpf und Stiel verzehren können, obgleich aus deren Kernen in geringen Mengen Blausäure freigesetzt werden kann“, schildert Professor Thomas Daldrup. Auch Bittermandeln, Erbsen und Bohnen enthalten so genannte cyanogene Glycoside, aus denen sich durch enzymatische oder chemische Hydrolyse Blausäure entwickeln kann.

Giftigkeit abhängig von der Verbindung

Am Rande bemerkt: Nicht alle Cyanid-Verbindungen sind giftig, wie etwas das Kaliumhexacyanidoferrat(II). Die auch als gelbes Blutlaugensalz bezeichnete Chemikalie stellt einen stabilen Komplex dar, aus dem kein Cyanid freigesetzt wird. Sie wird in der Lebensmittelindustrie als Trennmittel und Stabilisator eingesetzt und ist in der Europäischen Union (EU) als Lebensmittelzusatzstoff (E536) für die Verwendung in Kochsalz und Kochsalzersatz zugelassen.

Kaliumhexacyanidoferrat(III) wiederum spielt in der Synthesechemie und in der chemischen Analytik eine Rolle. Das als rotes Blutlaugensalz bezeichnete Additiv wird auch in der Färberei verwendet sowie als Härtemittel für Stahl. Bei unsachgemäßem Umgang aber, etwa unter großer Hitze oder Säureeinwirkung, kann sich aus beiden Salzen giftige Blausäure (HCN) entwickeln, geben Toxikologen zu bedenken.

Als problematisch und höchst gefährlich erweisen sich die sehr leichtlöslichen Alkali- und Erdalkalicyanide, die bei der Gewinnung von Rohsilber und Gold im großen Stil eingesetzt werden. Im Verlauf der „Cyanid-Laugerei“ lassen sich die Edelmetalle aus dem meist zerriebenen Silbererz beziehungsweise dem goldhaltigen Sand als Cyanid-Komplex extrahieren. Rückstände der hochgiftigen Lauge können in die Umwelt gelangen und Böden, Oberflächen- und Grundwasser kontaminieren. Welche Folgen eine solche Belastung der Umwelt im schlimmsten Fall nach sich ziehen kann, wurde unter anderen im Januar 2000 offensichtlich, als Tauwetter und heftige Regenfälle Auffangbecken für Cyanid-Lauge des Gold- und Silberbergwerks Baia Mare in Rumänien beschädigten: Geschätzte 100 000 Kubikmeter giftigster Abwässer flossen in den Fluss Theiß und töteten alles Leben bis zur Donaumündung. „Die schwerste europäische Umweltkatastrophe seit Tschernobyl“, urteilte die Presse damals.

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