Bei der Bestimmung des Spektralen Absorptionskoeffizienten bei 254 nm (SAK 254) handelt es sich um eine Charakterisierungsmethode für gelöste organische Wasserinhaltsstoffe. Es werden zwar nicht alle gelösten organischen Stoffe erfasst (→ DOC), aber es ergibt sich ein gutes Maß für die Belastung eines Wassers mit organischen Stoffen.

Grundlagen zum SAK 254

Bestimmte organische Verbindungen haben die Eigenschaft, UV-Strahlung zwischen 200 und 400 nm mehr oder weniger stark zu absorbieren. Charakteristisch ist dies für Verbindungen mit C=C und C=O - Bindungen, vor allem aber für konjugierte Doppelbindungen : z.B. C=C─C=C─C=C ; (Aromate !) und damit auch für Huminstoffe ! Es werden gelöste organische Verbindungen mit Doppelbindungen erfasst !! Die Messung wird photometrisch durchgeführt. Die Wellenlänge λ=254 nm (Wellenlänge der Quecksilberdampflampe) ist hierfür besonders geeignet. Gesetzmäßigkeiten: A(λ) = a(λ) · d A(λ) : spektrales Absorptionsmaß (Extinktion) a(λ) : spektraler Absorptionskoeffizient d : Schichtdicke (Küvettenlänge) A(λ) A(254) a(λ) = ———— → SAK 254 = a(254) = —————— d d Die Einheit des SAK 254 ist m -1 .

Durchführung der Messung des SAK 254

Probenvorbereitung: Zur Entfernung von Trübstoffen wird die Probe vorher über Membranfilter (0,45 µm) filtriert. Die Membranfilter müssen vorher gut gespült werden (mindestens zweimal den Filtrationsaufsatz mit Destillat füllen), da sonst aus dem Filter organische Stoffe ins Probenwasser gelangen und den Messwert erhöhen ! Ohne Filtration bestimmt man den SSK 254 . Einstellung des Messgerätes (Zweistrahl-Photometer) Der Messbereich wird auf die Wellenlänge von 254 nm eingestellt. Die Messung erfolgt in der Regel in 5 cm -Quarzglasküvetten. Zuerst erfolgt der Abgleich der Küvetten. Hintere (Vergleichsstrahl) und vordere Küvette (Messstrahl) werden mit Reinst-Wasser gefüllt. Der Messwert ergibt den Küvettenfehler, der entweder durch Säubern/Wechsel der Küvetten ausgeglichen werden kann oder anschließend bei den Messungen rechnerisch berücksichtigt werden muss: Küvettenfehler (-) → Wert zum Messwert addieren Küvettenfehler (+) → Wert vom Messwert subtrahieren Messung: Das zu messende Wasser wird jeweils in die Küvette des Messstrahls eingefüllt, die hintere Küvette (Vergleichsstrahl) bleibt unverändert. Wenn man normales deionisiertes oder destilliertes Wasser misst, zeigt sich, dass selbst diese Wässer noch organische Verbindungen enthalten und damit als Nullwasser und auch als Verdünnungswasser für DOC-Kalibrierkurven nicht zu gebrauchen sind. Man benötigt speziell gereinigtes Reinst-Wasser. Auswertung: Die Einheit ist festgelegt mit m-1. Wenn die Messung in 5-cm-Küvetten erfolgt, muss der Messwert also zunächst mit 20 multipliziert werden (20 x 5cm = 1m) ! Der Messwert an sich sagt erst einmal gar nichts aus, wenn man keine Vergleichswerte oder Grenzwerte hat. Ein Grenzwert existiert nicht. Der Messwert des SAK lässt Rückschlüsse auf den DOC zu (Grafik). Doch auch der DOC hat ohne Vergleichswerte oder Grenzwert keine Aussagekraft. Einen Trinkwasser- Grenzwert für den DOC gibt es nicht. Für Trinkwasser aus Oberflächenwasser gibt es einen Höchstwert von 1 mg/l DOC, der eingehalten werden sollte, da es sonst zu Verkeimungen im Rohrnetz kommen kann (Koloniezahl !). Fallbeispiel: Ein Trinkwasser (Grundwasser) hat bei einem DOC von ca. 2,5 mg/l DOC eine Koloniezahl von 0 bei Rohrnetzproben (ohne Desinfektion !). Warum tritt trotz des hohen DOC keine Verkeimung auf ? → Es handelt sich um Grundwasser. Bei der Zusammensetzung der Wässer handelt es sich um unterschiedliche organische Wasserinhaltsstoffe. Oberflächenwasser (z.B. Talsperrenwasser) enthält sehr „frische“ organische Verbindungen (z.B. Stoffwechselprodukte der Wasserorganismen), die zum Teil sehr leicht abbaubar sind. Gelangen diese in zu hohen Konzentrationen in das Rohrnetz, so kommt es zur Vermehrung von Bakterien, die Koloniezahl steigt. Bei der Neubildung von Grundwasser findet der biologische Abbau in den obersten Bodenschichten statt. Es gelangen also nur noch die schwer abbaubaren organischen Stoffe, die sogenannten Endprodukte des biologischen Abbaus, überwiegend Huminstoffe, in das Grundwasser. Wird ein solches Wasser zu Trinkwasser aufbereitet und verteilt, so kommt es auch bei höheren DOC-Werten zu keiner Erhöhung der Koloniezahl im Rohrnetz, da die Verbindungen biologisch schwer abbaubar sind !

Anwendung des SAK 254

Der SAK 254 kann leicht kontinuierlich im Durchflussphotometer gemessen und aufgezeichnet werden und eignet sich daher sehr gut für die Überwachung des Rohwassers bei der Trinkwasser-Aufbereitung. Ebenso lässt sich die Wirksamkeit von Aufbereitungsverfahren überprüfen (z.B. Flockung, Filtration, Oxidation). Es besteht in der Regel ein Zusammenhang zwischen SAK 254 und DOC, so dass durch die sehr einfach durchzuführende SAK-Messung näherungsweise auf den Gesamtgehalt an gelösten organischen Wasserinhaltsstoffen (DOC) geschlossen werden kann. Abbildung: Korrelation zwischen SAK 254 und DOC der Rohwässer zur Trinkwasser-Aufbereitung im Münsterländer Kiessandzug