⛽ Mineralölindex im Wasser (GC-FID)
Kurz gefasst
Bestimmung des Mineralölindex (Kohlenwasserstoffe C10–C40) in Oberflächen- und Abwasser mittels Hexanextraktion, Florisil-Reinigung und Gaschromatographie mit FID-Detektor. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 9377-2:2003; Messbereich: 0,1–1 000 mg/L (mit Verdünnung). Das Verfahren umfasst 10 Schritte (insgesamt rund 4 Std. 25 Min.–4 Std. 45 Min.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Kontrolle industrieller Abwässer — Raffinerien, Werkstätten, Tankstellen, Überwachung von Oberflächengewässern — Kraftstoffleckagen, ökologische Katastrophen, Bewertung der Wirksamkeit von Ölabscheidern.
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN ISO 9377-2:2003
- Kategorie: Physikochemie
- Verfahrensschritte: 10
- Gesamtdauer der Schritte: 4 Std. 25 Min.–4 Std. 45 Min.
- Messbereich: 0,1–1 000 mg/L (mit Verdünnung)
- Bestimmungsgrenze (LOQ): 0,1 mg/L
- Kohlenwasserstoffbereich: n-C10 (Decan) bis n-C40 (Tetracontan)
Übersicht
Der Mineralölindex (engl. Hydrocarbon Oil Index — HOI oder TPH — Total Petroleum Hydrocarbons) ist ein Indikator für die Kontamination von Wasser mit Erdölprodukten — Ölen, Schmierstoffen, Kraftstoffen und deren Abbauprodukten. Die Norm PN-EN ISO 9377-2 definiert den HOI als Summe der mit Hexan extrahierbaren unpolaren organischen Verbindungen, die nicht an Florisil adsorbiert werden und auf unpolaren GC-Säulen im Bereich zwischen n-Decan (C10) und n-Tetracontan (C40) eluieren.
Die Methode beruht auf der Extraktion der Wasserprobe mit Hexan (oder Pentan), der Reinigung des Extrakts an einer Florisil-Säule (Magnesiumsilikat) zur Entfernung polarer Verbindungen (Fette, Ester, Fettsäuren, Harze) und der GC-FID-Analyse. Das Chromatogramm wird als Summe aller Peaks zwischen n-C10 und n-C40 integriert. Die Bestimmungsgrenze beträgt 0,1 mg/L.
Der HOI ist ein Schlüsselparameter bei der Kontrolle industrieller Abwässer (Raffinerien, mechanische Werkstätten, Tankstellen), der Überwachung von Oberflächengewässern (Kraftstoffleckagen, ökologische Katastrophen) sowie der Bewertung der Wirksamkeit von Ölabscheidern. Die zulässige Konzentration in der Kanalisation eingeleiteten Abwässern wird durch die Verordnung über Einleitungsbedingungen geregelt.
Die Reinigung mit Florisil ist ein entscheidender Schritt — sie unterscheidet mineralölstämmige Kohlenwasserstoffe von natürlichen organischen Substanzen (tierische und pflanzliche Fette). Ohne diesen Schritt wäre das Ergebnis durch biogene Substanzen zu hoch.
Prinzip der Methode
Die Wasserprobe (1 L) wird mit HCl auf pH < 2 angesäuert und zweimal mit Hexan (2 × 50 mL) im Scheidetrichter extrahiert. Die organischen Phasen werden vereinigt und über wasserfreiem Na₂SO₄ getrocknet. Der Extrakt wird durch Durchleiten über eine Florisil-Säule (150–250 µm, aktiviert bei 140°C/16 h) gereinigt — polare Verbindungen (Fette, Ester, Alkohole, Säuren) werden adsorbiert, während Kohlenwasserstoffe passieren. Der gereinigte Extrakt wird im N₂-Strom auf 1 mL eingeengt und mittels Gaschromatograph mit Flammenionisationsdetektor (FID) analysiert. Unpolare Kapillarsäule (z.B. DB-1, 10–30 m). Temperaturprogramm: 40°C → 300–350°C. Die Peakflächen zwischen n-C10 (Tr ~5 min) und n-C40 (Tr ~30 min) werden integriert und mittels Kalibrierkurve (Mineralölgemisch) in mg/L umgerechnet.
Anwendungen
- Kontrolle industrieller Abwässer — Raffinerien, Werkstätten, Tankstellen
- Überwachung von Oberflächengewässern — Kraftstoffleckagen, ökologische Katastrophen
- Bewertung der Wirksamkeit von Ölabscheidern
- Untersuchung von Grundwasser auf erdölkontaminierten Standorten
- Kontrolle von Regenwasser aus Industrie- und Straßengebieten
- Überwachung von Abwässern aus Autowaschanlagen und Metallbearbeitungsbetrieben
- Untersuchung von Deponiesickerwasser
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messbereich | 0,1–1 000 mg/L (mit Verdünnung) |
| Bestimmungsgrenze (LOQ) | 0,1 mg/L |
| Kohlenwasserstoffbereich | n-C10 (Decan) bis n-C40 (Tetracontan) |
| Siedetemperatur der Analyten | 175–525°C |
| Präzision (VK) | 5–15% bei Konzentration >1 mg/L |
| Probenvolumen | 1 L (typisch) |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 9377-2:2003
- Titel (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie indeksu oleju mineralnego — Część 2: Metoda z zastosowaniem ekstrakcji rozpuszczalnikiem i chromatografii gazowej
- Title (EN)
- Water quality — Determination of hydrocarbon oil index — Part 2: Method using solvent extraction and gas chromatography
Schritt-für-Schritt-Verfahren
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Probenvorbereitung
1 L Probe in Glasflasche entnehmen. Mit HCl auf pH < 2 ansäuern. Nicht filtrieren — gesamte Probe einschließlich Schwebstoffe analysieren. Bei 4°C lagern, innerhalb von 7 Tagen analysieren.
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Hexanextraktion I
Probe in 2-L-Scheidetrichter überführen. 50 mL n-Hexan zugeben. 5 min kräftig schütteln (vorsichtig — Gasentwicklung). Phasentrennung abwarten (10 min).
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Hexanextraktion II
Wässrige Phase ablassen. Extraktion mit zweiter Portion 50 mL Hexan wiederholen. Organische Phasen vereinigen.
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Extrakt trocknen
Vereinigte Hexanextrakte über Trichter mit wasserfreiem Na₂SO₄ (20 g) leiten. Trockenen Extrakt in Kolben auffangen.
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Florisil-Reinigung
Extrakt über Florisil-Säule (2 g, aktiviert bei 140°C/16 h) leiten. Mit 20 mL Hexan eluieren. Florisil hält polare Verbindungen (Fette, Ester) zurück.
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Extrakt einengen
Gereinigten Extrakt im sanften N₂-Strom auf 1 mL einengen. Nicht zur Trockne eindampfen!
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GC-FID-Analyse
1 µL Extrakt injizieren (Split 1:10). Temperaturprogramm: 40°C (1 min) → 10°C/min → 320°C (5 min). Trägergas H₂ 2 mL/min. FID-Detektor 350°C.
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Chromatogrammintegration
Peakflächen zwischen n-C10 und n-C40 summieren (Baseline-to-Baseline-Methode). Blindprobe (Hexan) subtrahieren. Ergebnis aus Kalibrierkurve ablesen.
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Kalibrierung
Kalibrierkurve: 0; 0,5; 1; 5; 10; 50 mg/L Mineralölgemisch in Hexan. Mind. 5 Punkte, R² > 0,999.
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Qualitätskontrolle
Hexan-Blindprobe < LOQ. CRM (falls verfügbar) oder Spike (Wiederfindung 70–120%). Duplikat: RPD < 25%.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Gaschromatograph mit FID | Agilent 8890 GC, Shimadzu GC-2030, Thermo TRACE 1310 | 150 000–400 000 PLN |
| Unpolare Kapillarsäule | Agilent DB-1 (10 m × 0,32 mm × 0,1 µm), Restek Rtx-1 | 1 500–3 000 PLN |
| Flüssigautosampler | Agilent 7693A, Shimadzu AOC-20i, Thermo AI/AS 1310 | 40 000–80 000 PLN |
| Glasscheidetrichter 1–2 L | DURAN, Simax, Borosilikat mit PTFE-Hahn | 100–300 PLN/Stk. |
| Florisil-Kartuschen | Fertige SPE-Kartuschen Florisil 6 mL/1 g oder Glassäulen mit Florisil | 15–40 PLN/Stk. (Kartuschen) |
| Stickstoff-Abdampfeinheit | Organomation N-EVAP, TurboVap LV, N₂-Strom | 5 000–30 000 PLN |
| Wasserstoff/Luft für FID | Wasserstoffgenerator (Linde HiQ H₂) + synthetische Druckluft | H₂-Generator: 15 000–40 000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| n-Hexan (C₆H₁₄) | 110-54-3 | Pestizidqualität / Picograde, Extraktionslösemittel, 100 mL pro Extraktion |
| Florisil (Magnesiumsilikat) | 1343-88-0 | Körnung 150–250 µm (60–100 mesh), aktiviert bei 140°C/16 h, Adsorbens zur Reinigung |
| Wasserfreies Natriumsulfat (Na₂SO₄) | 7757-82-6 | P.a., Trocknungsmittel, bei 400°C/4 h geglüht |
| Salzsäure (HCl) verdünnt | 7647-01-0 | Zum Ansäuern der Probe auf pH < 2 vor der Extraktion |
| Mineralöl-Standardmischung | — | Gleichgewichtsmischung zweier Mineralöle (Typ A + Typ B), zertifiziert, z.B. Carl Roth, Merck |
| n-Decan (C10) und n-Tetracontan (C40) | 124-18-5 / 4181-95-7 | Integrationsbereichsmarker, Reinheit >99% |
| Stickstoff 5.0 | 7727-37-9 | Zum Einengen des Extrakts im N₂-Strom, Reinheit 99,999% |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- n-Hexan — hochentzündlich, neurotoxisch (Polyneuropathie) — ausschließlich unter Abzug arbeiten!
- Salzsäure — ätzend, reizende Dämpfe, Augen- und Handschutz verwenden
- Florisil — Staub reizt die Atemwege, Staubmaske verwenden
- Wasserstoff (FID) — hochentzündlich und explosiv, Dichtheit der Installation prüfen
- Hexanabfälle im Behälter für brennbare organische Abfälle sammeln
- Schutzbrille, Laborkittel und Nitrilhandschuhe obligatorisch
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 9377-2:2003 — „Water quality — Determination of hydrocarbon oil index — Part 2: Method using solvent extraction and gas chromatography“.
Wie funktioniert diese Methode?
Die Wasserprobe (1 L) wird mit HCl auf pH < 2 angesäuert und zweimal mit Hexan (2 × 50 mL) im Scheidetrichter extrahiert. Die organischen Phasen werden vereinigt und über wasserfreiem Na₂SO₄ getrocknet.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Messbereich: 0,1–1 000 mg/L (mit Verdünnung); Bestimmungsgrenze (LOQ): 0,1 mg/L; Kohlenwasserstoffbereich: n-C10 (Decan) bis n-C40 (Tetracontan); Siedetemperatur der Analyten: 175–525°C.
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 4 Std. 25 Min.–4 Std. 45 Min. Das Verfahren umfasst 10 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
Gaschromatograph mit FID, Unpolare Kapillarsäule, Flüssigautosampler, Glasscheidetrichter 1–2 L, Florisil-Kartuschen, Stickstoff-Abdampfeinheit, Wasserstoff/Luft für FID. Richtpreis für das Kerngerät (Gaschromatograph mit FID): 150 000–400 000 PLN.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Kontrolle industrieller Abwässer — Raffinerien, Werkstätten, Tankstellen; Überwachung von Oberflächengewässern — Kraftstoffleckagen, ökologische Katastrophen; Bewertung der Wirksamkeit von Ölabscheidern; Untersuchung von Grundwasser auf erdölkontaminierten Standorten; Kontrolle von Regenwasser aus Industrie- und Straßengebieten; Überwachung von Abwässern aus Autowaschanlagen und Metallbearbeitungsbetrieben; Untersuchung von Deponiesickerwasser.
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
n-Hexan — hochentzündlich, neurotoxisch (Polyneuropathie) — ausschließlich unter Abzug arbeiten!; Salzsäure — ätzend, reizende Dämpfe, Augen- und Handschutz verwenden; Florisil — Staub reizt die Atemwege, Staubmaske verwenden; Wasserstoff (FID) — hochentzündlich und explosiv, Dichtheit der Installation prüfen; Hexanabfälle im Behälter für brennbare organische Abfälle sammeln; Schutzbrille, Laborkittel und Nitrilhandschuhe obligatorisch.
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 9377-2.