Kostengünstige TOC- und TNb-Bestimmung in Meerwasserproben

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Die Untersuchungen zur Bestimmung der Parameter DOC und TN erfolgten an einem Referenzmaterial der University of Miami „Florida Strait at 700 m“, das HCl-stabilisiert in Ampullen á 10 ml zur Verfügung stand. Das Referenzmaterial wird mit folgenden Konzentrationsangaben ausgewiesen: c_DOC = 492 – 516 µg/l und c_TN = 462 µg/l. Der Salzgehalt liegt bei ca. 35 g/kg, wobei der Hauptbestandteil als Natriumchlorid vorliegt und Natriumsulfat den zweitgrößten Anteil bildet. Weiterhin wurden wässrige Kalibrierstandardlösungen von Kaliumhydrogenphthalat und Kaliumnitrat/Ammoniumsulfat in verschiedenen Konzentrationen für die Kalibration des Analysators eingesetzt.

Sämtliche Untersuchungen wurden am TOC/TN_b-Analysator multi N/C 3100 von Analytik Jena durchgeführt. Dieser ist mit einem Chemolumineszenzdetektor für die TN_b-Bestimmung ausgestattet. Das Messgerät wurde in seiner Standardkonfiguration betrieben, d.h. ohne Einsatz spezieller Reaktorfüllmaterialien oder zusätzlicher Halogenfallen. Für die automatische Probenzuführung kam der Probengeber APG 64 von Analytik Jena zum Einsatz.

Es wurde eine Methode gewählt, die die simultane Bestimmung der Parameter NPOC und TN_b aus einer Probeninjektion gestattet. Das Probenvolumen wurde auf 200 µl eingestellt, die Verbrennungstemperatur betrug 750 °C. Ein Platinkatalysator unterstützte die Verbrennung.

Durchführung und Ergebnisse

Das Referenzmaterial wurde zunächst in geeignete Probengefäße abgefüllt, um eine automatische Bestimmung der beiden Parameter durch den Probengeber zu ermöglichen. Besonderes Augenmerk wurde hierbei darauf gelegt, Kontaminationen durch die Umgebung des nur gering belasteten Probenmaterials weitestgehend zu vermeiden. Nach dem Verschließen der Gefäße wurde ein komplettes Probengebertablett (64 Positionen) bestückt. Im Anschluss an das Starten der gewählten NPOC/TN-Methode erfolgte das automatische Ausblasen der bereits angesäuerten Proben, um anorganische Anteile des Kohlenstoffs (TIC) sowie gelöstes CO₂ zu entfernen. Die jeweilige Nachfolgerprobe wurde hierbei parallel zur Analyse der Vorgängerprobe ausgeblasen. Das bedeutet eine erhebliche Zeitersparnis im Analysenablauf. Die so automatisch vorbehandelten Proben wurden über ein Fließinjektionssystem der Verbrennung zugeführt. Es erfolgten Mehrfachinjektionen aus einem Probengefäß, nach jeweils 15 Referenzproben wurde ein Reinstwasser analysiert, um den Systemblindwert zu kontrollieren.

Die Resultate der einzelnen Referenzproben wurden jeweils in Fünferblöcken zusammengefasst und sind in der Übersicht (s. Abb. 2) dargestellt. Der errechnete Konzentrationsmittelwert und die Standardabweichung über sämtliche Proben betrug 508 µg/l ± 25 µg/l (entspricht einer relativen Standardabweichung von ca. 5%) für den DOC und 457 µg/l ± 17 µg/l (entspricht einer relativen Standardabweichung von ca. 4%) für den TN_b.

Die erzielten Messergebnisse stimmen hervorragend mit den für das Referenzmaterial spezifizierten Konzentrationen an DOC (492 – 516 µg/l) und TN (462 µg/l) überein. Aus den stabilen Wiederfindungsraten und geringen Messwertstreuungen über eine Vielzahl von Probeninjektionen hinweg lässt sich ableiten, dass trotz des hohen Salzeintrags keinerlei Matrixeinflüsse auf das System erkennbar sind. Damit ist festzustellen, dass sowohl Aufschluss als auch Detektion von der ersten bis zur letzten Probe ein stabiles Verhalten aufweisen. Das nach jeweils 15 Proben analysierte Reinstwasser zeigte ebenfalls ein konstantes Konzentrationsniveau (DOC < 30 µg/l, TN < 20 µg/l). Dies bestätigt, dass die eingetragene Salzfracht keinerlei Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des Systems hat.

Nach Ende der Versuchsreihe wurde das Verbrennungsrohr ausgebaut und auf Verschleißerscheinungen untersucht. Nach einer Spülung mit Reinstwasser und der Erneuerung der Katalysatorabdeckung konnte das Reaktorrohr für weitere Untersuchungen eingesetzt werden.

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