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Phosphat: Schnelle und direkte Bestimmung per Photometrie Je weniger, desto besser – Phosphat in Oberflächengewässern bestimmen

Autor / Redakteur: Katrin Schwind und Gunter Decker* / Dr. Ilka Ottleben

Natürliche Gewässer enthalten normalerweise äußerst geringe Mengen an Phosphor. Für das Gleichgewicht dieser aquatischen Ökosysteme ist dieser Umstand von enormer Bedeutung und der Mensch durch Phosphat-Einträge über Düngemittel oder Abwässer wie so oft eine Gefahr. Die niedrigen PO4-P-Konzentrationen in Oberflächengewässern stellen die Analytik vor Herausforderungen. Ein neues, photometrisches Verfahren schafft nun eine echte Alternative.

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Abb. 1: Die Mengen an Phosphor in natürlichen, unbelasteten Gewässern sind so gering, dass es das wachstumsbegrenzende Element für Pflanzen darstellt.
Abb. 1: Die Mengen an Phosphor in natürlichen, unbelasteten Gewässern sind so gering, dass es das wachstumsbegrenzende Element für Pflanzen darstellt.
(Bild: ©kwasny221/Fotolia.com)

Phosphor ist ein für Lebewesen und Pflanzen essenzielles Element. [1] In natürlichen, unbelasteten Gewässern liegt es organisch gebunden, polykondensiert oder als Ortho-Phosphat, häufig als PO4-P bezeichnet, vor. Die Mengen an Phosphor in natürlichen Gewässern sind so gering, dass es das wachstumsbegrenzende Element für Pflanzen darstellt.

Erhöht sich die Konzentration des limitierenden Elements Phosphor, führt dies zu einem verstärkten Algenwachstum und zur Eutrophierung des Gewässers [2, 3]. In Deutschland so geschehen durch den anthropogenen Phosphat-Eintrag über beispielsweise Düngemittel, Abwasser und Waschmittel Mitte des 20. Jahrhunderts. Daraufhin wurden Maßnahmen zur Reduktion des Phosphatgehaltes getroffen. Durch den Verzicht auf phosphathaltige Waschmittel sowie der Fällung von Phosphaten in Kläranlagen konnte der Phosphateintrag um ca. 75 Prozent verringert werden [2, 4]. Ein Beispiel hierfür ist der Bodensee. Hier lag die PO4-P-Konzentration Ende der 1970er bei 84 µg/L, heute weist der See im Jahresmittel PO4-P-Gehälter von nur noch 5 bis 6 µg/L auf [5, 6].

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Analytik von Phosphat in Oberflächengewässern

Die niedrigen PO4-P-Konzentrationen in Oberflächengewässern stellen die Analytik vor Herausforderungen. Der untere Arbeitsbereich der Ionenchromatographie beträgt nach DIN EN ISO 10304-1 33 µg/L PO4-P (entspricht 100 µg/L PO4) und liegt deutlich oberhalb der Phosphatkonzentration in Oberflächengewässern [7]. Die Photometrie erlaubt wesentlich sensitivere Messungen. Nach DIN EN ISO 6878 ist eine Quantifizierung ohne aufwändigen Extraktionsschritt ab PO4-P-Konzentrationen von 5 µg/L möglich [8].

Merck bietet mit dem Spectroquant-Reagenzientest Phosphat (Artikelnummer 114848) eine einfache, kostengünstige und sensitive Alternative zur sicheren Quantifizierung des Ortho-Phosphatgehaltes in Oberflächengewässern. Das Verfahren ist analog den Standardverfahren zur Phosphatbestimmung, DIN EN ISO 6878, APHA 4500-P E und EPA 365.2+3.

Mit dem neuen Prove 600 aus der Spectroquant-Prove-Familie sind durch die Messung in der 100-mm-Küvette Bestimmungen schon ab 2,5 µg/L PO4-P möglich. Niedrige PO4-P-Konzentrationen in Oberflächengewässern können somit zuverlässig und schnell gemessen werden.

Neben der sensitiven Messung besitzt der Phosphat-Reagenzientest von Merck noch einen weiteren Vorteil. Durch die Verwendung der Spectroquant-Instrumente entfällt im Vergleich zur klassischen Photometrie die zeitaufwändige Methodenkalibrierung. Alle Spectroquant-Instrumente sind zur genauen Bestimmung des Phosphatgehaltes der Proben mit einer 10-Punkt-Eichkurve vorprogrammiert. Daraus ergibt sich durch die Verwendung verschiedener Küvettengrößen auf Basis des Lambert-Beerschen-Gesetzes ein Gesamtmessbereich von 0,0025 bis 5,00 mg/l PO4-P. So lassen sich unbekannte Phosphatkonzentrationen von Proben direkt ohne Erstellung einer Kalibriergeraden ermitteln.

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