☠️ Quecksilber im Wasser
Kurz gefasst
Bestimmung von Quecksilber im Wasser mittels Kaltdampfmethode (CV-AAS) — chemische Reduktion von Hg²⁺ zu Hg⁰ und Absorptionsmessung in der Gasphase. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 12846:2012; Arbeitsbereich (mit Anreicherung): 0,01–1 µg/L. Das Verfahren umfasst 6 Schritte (insgesamt rund 12 Std. 33 Min.–12 Std. 35 Min.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Trinkwasserqualitätskontrolle (Norm: ≤ 1 µg/L), Umweltüberwachung von Oberflächenwässern (EQS = 0,07 µg/L), Analyse von Industrieabwässern (Chlor-Alkali, Metallurgie).
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN ISO 12846:2012
- Kategorie: Physikochemie
- Verfahrensschritte: 6
- Gesamtdauer der Schritte: 12 Std. 33 Min.–12 Std. 35 Min.
- Bestimmungsgrenze (mit Anreicherung): 0,008–0,01 µg/L
- Bestimmungsgrenze (ohne Anreicherung): 0,024–0,05 µg/L
- Arbeitsbereich (mit Anreicherung): 0,01–1 µg/L
Übersicht
Quecksilber ist eines der toxischsten Schwermetalle, das sich in der Nahrungskette anreichert. Selbst niedrige Konzentrationen sind gefährlich — die zulässige Konzentration in Trinkwasser beträgt nur 1 µg/L (Gesetzblatt 2017, Pos. 2294), und Umweltstandards sind noch restriktiver (EQS = 0,07 µg/L für Oberflächenwässer).
PN-EN ISO 12846:2012 legt zwei Methoden zur Bestimmung von Quecksilber in Trink-, Oberflächen-, Grund-, Regenwasser und Abwasser fest: (1) Methode mit Anreicherung durch Amalgamierung auf Au/Pt-Adsorber — Arbeitsbereich 0,01–1 µg/L, und (2) Methode ohne Anreicherung — Bereich ab 0,05 µg/L.
Die Kaltdampftechnik (Cold Vapor, CV) ist einzigartig für Quecksilber — als einziges Metall bildet es atomaren Dampf bei Raumtemperatur nach chemischer Reduktion. Sie erfordert keine Flamme oder Graphitofen, was thermische Interferenzen eliminiert und sehr niedrige Nachweisgrenzen gewährleistet.
Prinzip der Methode
Die Wasserprobe wird zunächst einem Säureaufschluss unterzogen, um Quecksilber aus organischen Verbindungen freizusetzen. Dann werden Hg²⁺-Ionen in Lösung durch Zugabe von Zinn(II)-chlorid (SnCl₂) oder Natriumborhydrid (NaBH₄) zu metallischem Quecksilber Hg⁰ reduziert.
Elementares Quecksilber Hg⁰ — als einziges Metall — bildet atomaren Dampf bei Raumtemperatur. Quecksilberdampf wird aus der Lösung durch Durchleiten eines Trägergasstroms (Argon oder Stickstoff) freigesetzt und in die Absorptionsküvette des Spektrometers überführt.
In der Küvette wird die Absorption von UV-Strahlung bei Wellenlänge 253,7 nm (Hg-Resonanzlinie) gemessen. Die Absorbanz ist proportional zur Quecksilberkonzentration in der Probe.
Bei der Anreicherungsmethode wird Quecksilberdampf zunächst auf einem Goldadsorber amalgamiert (zurückgehalten) und dann thermisch freigesetzt — was eine Anreicherung und Erreichung niedrigerer Bestimmungsgrenzen ermöglicht.
Anwendungen
- Trinkwasserqualitätskontrolle (Norm: ≤ 1 µg/L)
- Umweltüberwachung von Oberflächenwässern (EQS = 0,07 µg/L)
- Analyse von Industrieabwässern (Chlor-Alkali, Metallurgie)
- Untersuchung von Grundwasser in kontaminierten Gebieten
- Wasserüberwachung in der Nähe von Deponien
- Kontrolle der Quecksilberemissionen in die Wasserumwelt
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Bestimmungsgrenze (mit Anreicherung) | 0,008–0,01 µg/L |
| Bestimmungsgrenze (ohne Anreicherung) | 0,024–0,05 µg/L |
| Arbeitsbereich (mit Anreicherung) | 0,01–1 µg/L |
| Arbeitsbereich (ohne Anreicherung) | 0,05–10 µg/L |
| Wellenlänge | 253,7 nm (Hg-Resonanzlinie) |
| Wiederholbarkeit | RSD < 5–10% (je nach Konzentration) |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 12846:2012
- Titel (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie rtęci — Metoda z zastosowaniem absorpcyjnej spektrometrii atomowej (AAS) z wzbogacaniem i bez wzbogacania
- Title (EN)
- Water quality — Determination of mercury — Method using atomic absorption spectrometry (AAS) with and without enrichment
Schritt-für-Schritt-Verfahren
-
Probenahme
In Borosilikatglas- oder PTFE-Flaschen sammeln (nicht PE — Quecksilber adsorbiert an Wänden). Mit 0,5% BrCl oder 1% HNO₃ ansäuern. Im Dunkeln lagern.
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Aufschluss
BrCl (0,5% v/v) zugeben und 12h stehen lassen (Oxidation organischer Hg-Formen). Alternativ: Säureaufschluss HNO₃ + H₂O₂ auf Heizblock.
-
Reduktion freier Halogene
Hydroxylammoniumlösung (NH₂OH·HCl) zur Neutralisierung von BrCl-Überschuss zugeben. 5 min warten bis Farbe verschwindet.
-
Analysatorkalibrierung
Standardlösungen herstellen: 0; 0,05; 0,1; 0,5; 1,0 µg/L Hg. Messen und Kalibrierkurve erstellen. R² > 0,998.
-
Reduktion und Messung
Probe + SnCl₂ im Gas-Flüssig-Abscheider. Argonbegasung trägt Hg⁰-Dampf zur Küvette. Absorbanzmessung bei 253,7 nm. Optional Anreicherung auf Au-Adsorber.
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Qualitätskontrolle
CRM alle 10 Proben (Wiederfindung 85–115%). Blindprobe am Anfang und Ende der Serie. Duplikate alle 20 Proben. Reduktionsmittel-Blank prüfen.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Quecksilberanalysator CV-AAS | Lumex RA-915M mit RP-92-Aufsatz, Milestone DMA-80, Teledyne Leeman Hydra IIC | 80 000–200 000 PLN |
| Kaltdampfgenerator | Dediziertes CV-System für AAS-Spektrometer oder eigenständiger Analysator | 40 000–80 000 PLN |
| Au/Pt-Amalgamator (Anreicherungsoption) | Goldadsorber mit Heizung für thermische Desorption | im Lieferumfang des Analysators enthalten |
| Peristaltikpumpe | Für Transport von Probe und Reduktionsmittel zum Gas-Flüssig-Abscheider | 5 000–15 000 PLN |
| Aufschlusssystem | Heizblock oder Mikrowellenaufschluss (HNO₃ + H₂O₂ oder BrCl) | 15 000–250 000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Zinn(II)-chlorid (SnCl₂) | 7772-99-8 | Reduktionsmittel: 2% (w/v) in 10% HCl. Von Hg durch 30 min Argonbegasung reinigen |
| Konzentrierte Salpetersäure (HNO₃) | 7697-37-2 | Ultrapur-Reinheit (sub-boiling), für Aufschluss und Konservierung von Proben |
| Wasserstoffperoxid (H₂O₂) 30% | 7722-84-1 | Zur Unterstützung des Aufschlusses organischer Substanz |
| Hg-Standardlösung (1000 mg/L) | 7439-97-6 | Zertifizierte CRM, Rückverfolgbarkeit zu NIST. Frisch vor Gebrauch verdünnen |
| Brommonochlorid (BrCl) | — | Zur Oxidation organischer Quecksilberformen. Aus KBrO₃ + HCl herstellen |
| Hydroxylammoniumchlorid | 5470-11-1 | Zur Zerstörung von BrCl-Überschuss vor Reduktion. 30 g/L in Wasser |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Quecksilber — hochgiftig, reichert sich im Körper an. Nitrilhandschuhe verwenden, im Abzug arbeiten
- Quecksilberdampf — giftig! Unbedingt unter Abzug arbeiten. Bei Verschütten — Hg-Spill-Kit
- BrCl — stark ätzend und giftig, verursacht Verätzungen. Nur im Abzug herstellen
- SnCl₂ — reizend, schädlich. Einatmen und Hautkontakt vermeiden
- Hg-haltiger Abfall — separat als gefährlicher Abfall sammeln (Code 16 06 01)
- Laborkittel, Schutzbrille, Nitrilhandschuhe obligatorisch. Hg-Notfallkit verfügbar
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 12846:2012 — „Water quality — Determination of mercury — Method using atomic absorption spectrometry (AAS) with and without enrichment“.
Wie funktioniert diese Methode?
Die Wasserprobe wird zunächst einem Säureaufschluss unterzogen, um Quecksilber aus organischen Verbindungen freizusetzen. Dann werden Hg²⁺-Ionen in Lösung durch Zugabe von Zinn(II)-chlorid (SnCl₂) oder Natriumborhydrid (NaBH₄) zu metallischem Quecksilber Hg⁰ reduziert.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Bestimmungsgrenze (mit Anreicherung): 0,008–0,01 µg/L; Bestimmungsgrenze (ohne Anreicherung): 0,024–0,05 µg/L; Arbeitsbereich (mit Anreicherung): 0,01–1 µg/L; Arbeitsbereich (ohne Anreicherung): 0,05–10 µg/L.
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 12 Std. 33 Min.–12 Std. 35 Min. Das Verfahren umfasst 6 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
Quecksilberanalysator CV-AAS, Kaltdampfgenerator, Au/Pt-Amalgamator (Anreicherungsoption), Peristaltikpumpe, Aufschlusssystem. Richtpreis für das Kerngerät (Quecksilberanalysator CV-AAS): 80 000–200 000 PLN.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Trinkwasserqualitätskontrolle (Norm: ≤ 1 µg/L); Umweltüberwachung von Oberflächenwässern (EQS = 0,07 µg/L); Analyse von Industrieabwässern (Chlor-Alkali, Metallurgie); Untersuchung von Grundwasser in kontaminierten Gebieten; Wasserüberwachung in der Nähe von Deponien; Kontrolle der Quecksilberemissionen in die Wasserumwelt.
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Quecksilber — hochgiftig, reichert sich im Körper an. Nitrilhandschuhe verwenden, im Abzug arbeiten; Quecksilberdampf — giftig! Unbedingt unter Abzug arbeiten. Bei Verschütten — Hg-Spill-Kit; BrCl — stark ätzend und giftig, verursacht Verätzungen. Nur im Abzug herstellen; SnCl₂ — reizend, schädlich. Einatmen und Hautkontakt vermeiden; Hg-haltiger Abfall — separat als gefährlicher Abfall sammeln (Code 16 06 01); Laborkittel, Schutzbrille, Nitrilhandschuhe obligatorisch. Hg-Notfallkit verfügbar.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN ISO 12846.