Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung initiierten Projektes „Exportorientierte Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Wasserver- und Entsorgung“ (EXPO) wird unter anderem die Wasserqualität in den USA, in Moskau und in Jordanien beschrieben. Ziel des Gesamtprojektes EXPO ist es, in Deutschland gewonnene Erfahrungen der Wasserforschung zusammenzutragen und diese unter anderen Rahmenbedingungen (andere klimatische Verhältnisse, andere Rohwasserbelastungen, andere Infrastrukturen, etc.) zu testen, weiterzuentwickeln und exportfähig zu machen.
Zu diesem Zweck verfolgt die vorliegende Arbeit die nachfolgend beschriebenen Ziele: Ein Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die jeweiligen Rohwasserressourcen, die zu erwartenden Wasserbelastungen und die daraus resultierenden Aufbereitungsverfahren, sowie die der Trinkwasseraufbereitung zu Grunde liegenden gesetzlichen Regelungen und Anforderungen für die US - Bundesstaaten Kalifornien, Nevada und Oregon, für Moskau und für Jordanien zu beschreiben. Im zweiten Teil der Arbeit sollen vor Ort genommene Roh- und Trinkwasserproben untersucht und die gewonnenen Ergebnisse mit in der Literatur publizierten Werten verglichen werden.
Bei den durchgeführten Analysen sollen die örtlichen Gegebenheiten der jeweiligen Probennahmeorte berücksichtigt werden. So ist zum Beispiel in Moskau, bedingt durch eine andere Gesetzgebung, mit Verunreinigungen des Rohwassers durch Substanzen zu rechnen, deren Verwendung in Deutschland seit vielen Jahren gesetzlich verboten ist. Außerdem ist mit hohen Schadstoffkonzentrationen zu rechnen, was eine gute Aufbereitungstechnik notwendig macht, um internationale Qualitätsstandards zu erreichen. Weitere wichtige Einflussfaktoren auf die Wasserqualität sind die Aridität der Gebiete und die geologische Beschaffenheit des Bodens.
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern in Realwasserproben durch Kopplung der Ionenchromatographie mit der Massenspektrometrie, um die genommenen Wasserproben auf Komplexbildner untersuchen zu können. Die zu entwickelnde Methode soll einfach zu realisieren sein. Ein Anreicherungsschritt für die Proben sollte maximal notwendig sein, idealerweise sollte gar keine Anreicherung benötigt werden. Die Methode soll zur quantitativen Bestimmung geeignet sein, z.B. durch Verwendung interner Standards.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung und Ziele der Arbeit
2. Vorgehensweise
3. Theoretischer Teil
3.1. Wasserspurenstoffe und Aufbereitungstechniken
3.1.1. Ausgewählte Spurenstoffe
3.1.1.1. Organische Spurenstoffe
3.1.1.1.1. Pestizide
3.1.1.1.2. Lineare Alkylbenzolsulfonate (LAS)
3.1.1.1.3 Desinfektionsnebenprodukte
3.1.1.1.4. Komplexbildner
3.1.1.2. Anorganische Spurenstoffe
3.1.1.2.1. Arsen
3.1.1.2.2. Blei
3.1.1.2.3. Kupfer
3.1.1.2.4. Fluorid
3.1.1.3. Radioaktive Spurenstoffe
3.1.1.3.1. Uran
3.1.1.3.2. Radon
3.1.2. Techniken der Wasseraufbereitung
3.1.2.1. Flockung und Sedimentation / Filtration
3.1.2.2. Belüftung
3.1.2.3. Chlorung
3.1.2.4. Ozonung
3.2. Analytische Methoden
3.2.1. Gaschromatographie (GC)
3.2.1.1. Elektroneneinfangdetektor (ECD)
3.2.1.2. Massenspektrometer
3.2.1.2.1. Ionenquellen
3.2.1.2.2. Massentrennsystem am Beispiel des Quadrupols
3.2.2. Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)
3.2.3. Ionenchromatographie (IC)
3.2.3.1. Ionenaustauschchromatographie
3.2.3.2. Suppressorsysteme
4. Ergebnisse der Literaturrecherche
4.1. Vereinigte Staaten von Amerika (USA)
4.1.1. Kalifornien
4.1.1.1. Rohwasserressourcen
4.1.1.2. Erwartete Wasserbelastungen
4.1.1.3. Wasseraufbereitung am Beispiel Los Angeles
4.1.1.4. Gesetzliche Regelungen
4.1.1.5. Messwerte
4.1.2. Nevada
4.1.2.1. Rohwasserressourcen
4.1.2.2. Erwartete Wasserbelastungen
4.1.2.3. Wasseraufbereitung anhand der Beispiele Reno und Fallon
4.1.2.4. Gesetzliche Regelungen
4.1.2.5. Messwerte
4.1.3. Oregon
4.1.3.1. Rohwasserressourcen
4.1.3.2. Erwartete Wasserbelastungen
4.1.3.3. Wasseraufbereitung am Beispiel Medford
4.1.3.4. Gesetzliche Regelungen
4.1.3.5. Messwerte
4.2. Moskau
4.2.1. Rohwasserressourcen
4.2.2. Erwartete Wasserbelastungen
4.2.3. Wasseraufbereitung
4.2.4. Gesetzliche Regelungen
4.2.5. Messwerte
4.3. Jordanien
4.3.1. Rohwasserressourcen
4.3.2. Erwartete Wasserbelastungen
4.3.3. Wasseraufbereitung am Beispiel Amman
4.3.4. Gesetzliche Regelungen
4.3.5. Messwerte
5. Praktischer Teil
5.1. Probennahme und Nomenklatur
5.1.1. Vereinigte Staaten von Amerika
5.1.2. Moskau
5.1.3. Jordanien
5.2. Analysenmethoden
5.2.1. Probenvorbereitung
5.2.2. Methode zur neutralen Anreicherung von Pestiziden (PSM – Methode)
5.2.3. Methode zur sauren Anreicherung von Pestiziden (PCS – Methode)
5.2.4. Methode zur Bestimmung von Linearen Alkylbenzolsulfonaten (LAS – Methode )
5.2.5. Entwicklung einer Methode zur ionenchromatographischen Bestimmung von Komplexbildnern mit Ionenchromatographie / Massenspektrometrie
5.2.5.1. Vorüberlegung
5.2.5.2. Auswahl der Geräte
5.2.5.3. Aufbau und Auswahl des Eluenten
5.2.5.4. Ergebnisse und Interpretation der Auswahl des Eluenten
5.2.5.5. Grundlegende Versuche zur Trennung der Komplexbildner
5.2.5.6. Ergebnisse und Interpretation der grundlegenden Versuche
5.2.5.7. Weiterführende Versuche
5.2.5.8. Ergebnisse und Interpretation der weiterführenden Versuche
5.2.5.9. Abschließende Versuche
5.2.5.10. Ergebnisse und Interpretation der abschließenden Versuche
5.2.5.11. Eluentenverzeichnis
5.2.6. Geräteverzeichnis
5.2.7. Chemikalienverzeichnis
5.3. Ergebnisse der Wasseranalysen
5.3.1. Vereinigte Staaten von Amerika (USA)
5.3.1.1. Kalifornien
5.3.1.2. Nevada
5.3.1.3. Orgeon
5.3.2. Moskau
5.3.3. Jordanien
6. Diskussion und Ausblick
6.1. USA
6.1.1. Kalifornien
6.1.1.1. Metalle
6.1.1.2. Trihalogenmethane
6.1.1.3. Pestizide
6.1.1.4. Lineare Alkylbenzolsulfonate
6.1.2. Nevada
6.1.2.1. Metalle
6.1.2.2. Trihalogenmethane
6.1.2.3. Pestizide
6.1.3. Oregon
6.1.3.1. Metalle
6.1.3.2. Trihalogenmethane
6.1.3.3. Pestizide
6.2. Moskau
6.2.1. Metalle
6.2.2. Trihalogenmethane
6.2.3. Pestizide
6.2.4. Lineare Alkylbenzolsulfonate
6.3. Jordanien
6.3.1. Metalle
6.3.2. Trihalogenmethane
6.3.3. Radioaktive Substanzen
6.4. Ausblick
6.5. Diskussion der Methodenentwicklung
7. Zusammenfassung
8. Danksagung
9. Verzeichnisse
9.1. Literaturverzeichnis
10. Anhang
10.1. Karte von Kalifornien mit Markierung der Probennahmeorte
10.2. Karte von Nevada mit Markierung der Probennahmeorte
10.3. Karte von Oregon mit Markierung der Probennahmeorte
10.4. Stadtplan von Moskau mit Markierung der Probennahmeorte
10.5. Karte von Jordanien mit Markierung der Probennahmeorte
10.6. Probentabelle
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Wasserqualität in den USA (Kalifornien, Nevada, Oregon), Moskau und Jordanien. Das primäre Ziel ist die Erfassung der Rohwasserressourcen, der zu erwartenden Belastungen und der resultierenden Aufbereitungsverfahren sowie die Entwicklung einer neuen ionenchromatographischen Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern.
- Analyse und Vergleich der Wasserqualität in verschiedenen internationalen Regionen
- Untersuchung von Roh- und Trinkwasser hinsichtlich chemischer Belastungen
- Evaluation von Wasseraufbereitungstechniken unter länderspezifischen Bedingungen
- Entwicklung einer Kopplungsmethode von Ionenchromatographie und Massenspektrometrie zur Detektion von Komplexbildnern
- Vergleich von gemessenen Werten mit nationalen und internationalen Grenzwerten
Auszug aus dem Buch
1. Einleitung und Ziele der Arbeit
Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung initiierten Projektes „Exportorientierte Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Wasserver- und Entsorgung“ (EXPO) wird unter anderem die Wasserqualität in den USA, in Moskau und in Jordanien beschrieben. Ziel des Gesamtprojektes EXPO ist es, in Deutschland gewonnene Erfahrungen der Wasserforschung zusammenzutragen und diese unter anderen Rahmenbedingungen (andere klimatische Verhältnisse, andere Rohwasserbelastungen, andere Infrastrukturen, etc.) zu testen, weiterzuentwickeln und exportfähig zu machen. [1]
Zu diesem Zweck verfolgt die vorliegende Arbeit die nachfolgend beschriebenen Ziele: Ein Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die jeweiligen Rohwasserressourcen, die zu erwartenden Wasserbelastungen und die daraus resultierenden Aufbereitungsverfahren, sowie die der Trinkwasseraufbereitung zu Grunde liegenden gesetzlichen Regelungen und Anforderungen für die US – Bundesstaaten Kalifornien, Nevada und Oregon, für Moskau und für Jordanien zu beschreiben. Im zweiten Teil der Arbeit sollen vor Ort genommene Roh- und Trinkwasserproben untersucht und die gewonnenen Ergebnisse mit in der Literatur publizierten Werten verglichen werden.
Bei den durchgeführten Analysen sollen die örtlichen Gegebenheiten der jeweiligen Probennahmeorte berücksichtigt werden. So ist zum Beispiel in Moskau, bedingt durch eine andere Gesetzgebung, mit Verunreinigungen des Rohwassers durch Substanzen zu rechnen, deren Verwendung in Deutschland seit vielen Jahren gesetzlich verboten ist. Außerdem ist mit hohen Schadstoffkonzentrationen zu rechnen, was eine gute Aufbereitungstechnik notwendig macht, um internationale Qualitätsstandards zu erreichen. Weitere wichtige Einflussfaktoren auf die Wasserqualität sind die Aridität der Gebiete und die geologische Beschaffenheit des Bodens.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung und Ziele der Arbeit: Einführung in das Forschungsprojekt EXPO sowie Definition der Zielsetzungen zur Analyse der Wasserqualität und der Methodenentwicklung.
2. Vorgehensweise: Beschreibung des methodischen Vorgehens, gegliedert in Literaturrecherche, Probennahme, Laborarbeit und Auswertung.
3. Theoretischer Teil: Detaillierte Darstellung der relevanten Wasserspurenstoffe, Aufbereitungstechniken und der wissenschaftlichen Grundlagen der Analysentechnik.
4. Ergebnisse der Literaturrecherche: Zusammenstellung der geografischen und wasserwirtschaftlichen Ausgangslagen sowie der spezifischen gesetzlichen Rahmenbedingungen in den untersuchten Ländern.
5. Praktischer Teil: Beschreibung der durchgeführten Probennahmen, der angewandten Analyseverfahren und der Entwicklung der Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern.
6. Diskussion und Ausblick: Kritische Gegenüberstellung der Messergebnisse mit Literaturwerten sowie Ableitung zukünftiger Verbesserungsmöglichkeiten.
7. Zusammenfassung: Synthese der wesentlichen Ergebnisse der Arbeit hinsichtlich der Wasserqualität und der Methodenentwicklung.
Schlüsselwörter
Wasserqualität, Rohwasser, Trinkwasser, Ionenchromatographie, Massenspektrometrie, Komplexbildner, EDTA, NTA, Pestizide, Desinfektionsnebenprodukte, Trihalogenmethane, Wasseraufbereitung, Umweltanalytik, Grenzwerte, Schwermetalle.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundlegend?
Die Arbeit befasst sich mit der Wasserqualität in den USA (Kalifornien, Nevada, Oregon), Moskau und Jordanien sowie der Entwicklung einer analytischen Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern.
Welche zentralen Themenfelder deckt die Arbeit ab?
Sie deckt die Bereiche Wasseranalytik, Aufbereitungstechnik, regulatorische Rahmenbedingungen in verschiedenen Ländern und die instrumentelle Analytik mittels GC/MS, LC/MS und IC ab.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage der Arbeit?
Das Ziel ist die Erfassung der Rohwasserressourcen und Aufbereitungsverfahren in den genannten Gebieten sowie die Erarbeitung einer einfachen, quantitativen Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern in Realwasserproben.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zur Anwendung?
Zur Anwendung kommen die Ionenchromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (IC/MS), Gaschromatographie mit Massenspektrometrie (GC/MS) sowie Flüssigkeitschromatographie mit Massenspektrometrie (LC/MS).
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden theoretische Grundlagen zu Spurenstoffen und Aufbereitungstechniken vermittelt, Literaturrecherche-Ergebnisse für die Zielregionen vorgestellt sowie die Durchführung der eigenen Probenanalysen und die Entwicklung der IC/MS-Methode beschrieben.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Wasserqualität, Komplexbildner, EDTA, Ionenchromatographie, Wasseraufbereitung, Trihalogenmethane und Spurenstoffanalyse.
Warum konnte die Entwicklung der Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern nicht vollständig abgeschlossen werden?
Die Methodenentwicklung konnte aufgrund der begrenzten Bearbeitungszeit der Diplomarbeit nicht abgeschlossen werden, wobei zudem Schwierigkeiten bei der Stabilität der Säule und der Matrix-Interferenz auftraten.
Welche Herausforderung stellte sich bei der Probenahme in den untersuchten Ländern?
Aufgrund der weltpolitischen Lage zum Zeitpunkt der Arbeit (2002/2003) und erhöhter Sicherheitsvorschriften war ein direkter Kontakt zu Wasserwerken nicht möglich, weshalb die Proben an allgemein zugänglichen Orten entnommen wurden.
Welche Rolle spielen Komplexbildner wie EDTA in der Untersuchung?
Sie dienen als Beispiel für synthetische, schwer abbaubare Substanzen, die durch konventionelle Filtration nur schwer zu entfernen sind, weshalb eine spezifische Bestimmungsmethode entwickelt werden sollte.
- Quote paper
- Alexander Rollig (Author), 2003, Methode zur Bestimmung von Komplexbildnern mit Ionenchromatographie / Massenspektrometrie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/46517
