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Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe

DIN-EN-konforme PAK-Bestimmung aus Gesamtwasserproben

| Autor / Redakteur: Nina Meszaros* / Dr. Ilka Ottleben

Abb. 1: Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) entstehen in großen Mengen bei unvollständiger Verbrennung aus praktisch allen 
organischen Stoffen, z. B. bei Waldbränden. (Ausschnitt)
Abb. 1: Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) entstehen in großen Mengen bei unvollständiger Verbrennung aus praktisch allen 
organischen Stoffen, z. B. bei Waldbränden. (Ausschnitt) (Bild: © William Messing/Fotolia.com)

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sind krebserregend, beeinträchtigen die Fortpflanzung und sind embryotoxisch. Sie entstehen bei unvollständiger Verbrennung und sind daher in unserer Umwelt weit verbreitet. Ein SPE-Disk-basiertes Verfahren erlaubt es nun, sie in Gesamtwasserproben normgerecht nachzuweisen.

Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) kommen natürlich in Kohle und Erdöl vor. Sie entstehen bei der unvollständigen Verbrennung beispielsweise von Heizöl, Tabak oder Kraftstoffen und sind somit vielfach in unserer Umwelt zu finden. Der bei der Verkokung von Steinkohle anfallende Teer enthält hohe Anteile an PAK. Seine Verwendung im Straßenbau und im Bauwesen ist daher seit 1970 verboten. In Verbraucherprodukten sind PAK innerhalb der EU durch die Verordnung 1272/2013 reguliert. Seit Dezember 2015 gilt für alle Verbraucherprodukte, die in der EU vermarktet werden und mit der Haut oder Mundhöhle in Berührung kommen, ein verbindlicher Grenzwert von 1 mg/kg für jede einzelne PAK-Verbindung. Für Spielzeug und Artikel für Kleinkinder oder Säuglinge sind 0,5 mg/kg einzuhalten. Dennoch sind PAK aufgrund ihrer Entstehung im Rahmen von Verbrennungsprozessen häufig vorkommende Schadstoffe beispielsweise in Umwelt oder Lebensmitteln.

Zu der Gruppe der PAK zählen alle Verbindungen, die aus zwei Benzolringen bestehen, die über eine gemeinsame Bindung anilliert sind. Man bezeichnet diese auch als kondensierte Ringsysteme. Über die Vielzahl an möglichen Derivaten (Aldehyd-, Keto-, und Nitrogruppen) existieren Unmengen an Verbindungen, die den PAK zugeordnet werden können. Die Analytik der PAK wird in zwei Gruppen unterteilt. Zu den so genannten EPA (Environmental Protection Agency)-PAK gehören 16 Analyten. Die EPA ist die Umweltbehörde in den USA zum Schutz der Umwelt und der menschlichen Gesundheit. EPA-Methoden sind in der Regel vergleichbar mit den europäischen Normen.

PAK sind krebserregende Substanzen, zudem beeinträchtigen sie die Fortpflanzung und sind fruchtschädigend (embryotoxisch). Die Aufnahme erfolgt durch die Atemluft, Trinkwasser, Nahrung und die Haut. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe gehören zu den in Anhang X der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL, Richtlinie 2000/60/EG) gelisteten prioritären Stoffen. Für diese hat die EU Umweltqualitätsnormen (UQN) für Binnen­oberflächengewässer und sonstige Oberflächenwässer erstellt, um die aquatische Umwelt vor chemischer Verschmutzung zu schützen. Die im folgenden beschriebene Applikation befasst sich mit der Bestimmung einer Auswahl von PAK in Wasser nach der geltenden DIN EN 16691:2015-12. Diese Norm bildet die Bestimmung von ausgewählten polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen in Gesamtwasserproben mithilfe der Festphasenextraktion (SPE) mit SPE-Disks in Verbindung mit Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) ab (s. LP-Tipp).

Ergänzendes zum Thema
 
LP-Tipp – zur Norm DIN EN 16691:2015-12

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