🌿 Bestimmung polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK, 16 Verbindungen der EPA-Liste) im Boden mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie mit UV- oder Fluoreszenzdetektion — Extraktion mit Aceton und Petrolether ohne Trocknung (Verfahren A, gering belastete Böden) oder mit Toluol im Soxhlet-Apparat nach Trocknung (Verfahren B, stärker belastete Böden), externe Kalibrierung, PN-ISO 13877 (zurückgezogen)

Umwelt PN-ISO 13877

Übersicht

WAS DIE NORM BESCHREIBT. Anwendungsbereich aus der PKN-Katalogkarte PN-ISO 13877:2004 (polnische Fassung), vollständig (unsere Übersetzung): „Es werden zwei Verfahren zur Bestimmung polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe im Boden mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie mit UV-Detektion und fluorimetrischer Detektion angegeben“. Den Normtext lesen wir in der Leseprobe von ISO 13877:1998 in der französischen Fassung: Inhaltsverzeichnis, Vorwort, Einleitung, Ende von Abschnitt 2 (die letzten drei Verweisungen), Abschnitte 3–6 und Beginn von Abschnitt 7 bis 7.1.1 (Extraktion nach Verfahren A, bis zum zweiten Schütteln). Die erste Textseite der Norm (Titel, Abschnitt 1 „Anwendungsbereich“ und Beginn der Verweisungen) ist in der Leseprobe leer — den Anwendungsbereich kennen wir nur aus der PKN-Karte. Den weiteren Ablauf von Verfahren A (Phasentrennung, Einengen, Reinigung an Aluminiumoxid), das gesamte Verfahren B, die chromatographischen Bedingungen, die Berechnung (8), die Verfahrenskenndaten (9), den Prüfbericht (10) und Anhang A (Wellenlängen für UV- und Fluoreszenzdetektion) haben wir nicht — wir kennen sie nur aus dem Inhaltsverzeichnis.

NACH DEM TEXT VON ISO 13877:1998 (französische Fassung: Vorwort, Einleitung, Abschnitte 2 — Ende, 3–7.1.1). Die Norm wurde von ISO/TC 190 „Bodenbeschaffenheit“, Unterkomitee SC 3 „Chemische Verfahren und Bodeneigenschaften“ erarbeitet. Einleitung: PAK entstehen bei der Verarbeitung organischer Stoffe unter pyrolytischen Bedingungen (Erhitzen oder unvollständige Verbrennung bei Sauerstoffmangel); im Boden kommen sie diffus mit 1–10 µg/kg je Komponente vor, in Böden vom Menschen genutzter Flächen (Industrie, Verkehr) mit 1–10 mg/kg je Komponente und in Böden (aufgelassener) Industriestandorte mit mehreren hundert mg/kg je Komponente; PAK sind wenig flüchtig und schlecht wasserlöslich, adsorbieren an festen Oberflächen und haben eine hohe Affinität zu organischer Substanz, sie liegen daher als dünne Schicht oder feine Partikel vor, in tonigen Böden auch im Inneren von Aggregaten, in stärker belasteten Bereichen in Staub-, Ruß- oder Teerpartikeln; diese Vielfalt macht ein einziges Verfahren für alle Anwendungen unmöglich, daher zwei Verfahren: A — für gering oder nicht belastete Böden, mit einem polaren Lösemittel (Aceton) und mechanischem Schütteln, das die Aggregate aufbricht; B — für stärker belastete Böden, mit einem weniger polaren Lösemittel, das PAK aus Ruß- und Teerpartikeln löst: am wirksamsten wäre das hochgiftige Benzol, daher ist Toluol mit vollständiger Extraktion im Soxhlet-Apparat vorgeschrieben (die französische Fassung verwendet für beide Bodenarten dieselbe Angabe „domaine des mg/kg“). Beide Verfahren gelten für alle Konzentrationsbereiche, doch die Acetonextraktion stark belasteter und die Toluolextraktion gering belasteter Böden kann unbefriedigende Ergebnisse liefern — das Verfahren wird nach den erwarteten Konzentrationen und der Bindungsform der PAK im Boden gewählt. Andere Lösemittel (Hexan, Cyclohexan, Methylchlorid, Acetonitril, Tetrahydrofuran) und andere Techniken (Ultraschall, Extraktion mit überkritischen Fluiden — SFE) liefern oft vergleichbare Ergebnisse, doch nicht in der Norm beschriebene Verfahren sind nicht von ihr erfasst, und ihre Anwender sollten sich nicht auf sie berufen. Empfohlen wird, vorab die Zustimmung der Gesundheitsbehörden zu den Räumlichkeiten einzuholen und das Personal mit einem nicht krebserzeugenden PAK, z. B. Fluoranthen, zu schulen. Verweisungen (Ende von Abschnitt 2, in der Leseprobe sichtbar): ISO 11464 (Probenvorbehandlung für physikalisch-chemische Untersuchungen), ISO 11465 (Trockensubstanz und Wassergehalt, gravimetrisch), ISO 14507 (Probenvorbehandlung zur Bestimmung organischer Verunreinigungen). Prinzip (3): der Boden wird ohne Trocknung mit Aceton (Verfahren A) oder nach Trocknung mit Toluol (Verfahren B; bei Lufttrocknung des Bodens sind Naphthalinverluste möglich — Anmerkung 1) extrahiert; der Extrakt wird mittels HPLC mit UV-Detektor variabler Wellenlänge oder Fluoreszenzdetektor mit variablen Anregungs- und Emissionswellenlängen analysiert; quantifiziert wird aus den Signalen (Peakfläche oder -höhe) durch externe Kalibrierung; bestimmt werden können 16 in 5.11 genannte Verbindungen (als EPA-Prioritätsschadstoffe bezeichnete PAK), für andere PAK muss das Verfahren validiert werden; die Fluoreszenzdetektion erlaubt keine Messung von Acenaphthylen (Anmerkung 2). Geräte (4): Waagen mit 0,01 g und 0,01 mg Genauigkeit (letztere nur für Standards), Trockenschrank nach ISO 11465; für Verfahren A — Erlenmeyerkolben 500 ml, Scheidetrichter 1000 ml, Horizontalschüttler bis 200 Hübe je Minute, Einengvorrichtung (z. B. Kuderna-Danish oder Rotationsverdampfer), Wasserbad bis 100 °C, Chromatographiesäule zur Reinigung mit 1 cm Innendurchmesser; für Verfahren B — Soxhlet-Apparat von etwa 30 ml mit Cellulose- oder Glasfaserhülsen, 100-ml-Kolben und Rückflusskühler (Hülsen werden mit Toluol gewaschen, wenn ein Blindwert nicht ausgeschlossen werden kann), Messkolben 50 und 100 ml; zur Analyse — HPLC mit UV- oder Fluoreszenzdetektor (bei Fluoreszenz Entgasung der mobilen Phase nötig, z. B. mit Helium), Trennsäule mit Umkehrphase für PAK mit Vorsäule (verlängert die Lebensdauer der Säule bei Bodenproben), Datenerfassungssystem. Reagenzien (5): Qualität für die Rückstandsanalytik und PAK-frei; Blindwerte werden regelmäßig bestimmt, meist nach Einführung neuer Chargen; PAK-haltige Lösemittelchargen werden ersetzt oder destilliert (z. B. in einer 1 m langen Vigreux-Kolonne); Aceton, Petrolether (Siedebereich 40–60 °C) und Toluol — analysenrein oder für die Rückstandsanalytik; wasserfreies Natriumsulfat; basisches oder neutrales Aluminiumoxid mit einer spezifischen Oberfläche von 200 m²/g, Aktivität super I nach Brockmann; Methanol oder Acetonitril in HPLC-Qualität; bidestilliertes oder entionisiertes Wasser zur Extraktion (A) und Reinstwasser für die mobile Phase; Helium zum Entgasen; Stickstoff zum Einengen (prüfen, dass keine Verunreinigungen, z. B. aus Kunststoffleitungen, eingetragen werden). Referenzsubstanzen (5.11): Naphthalin, Acenaphthylen, Acenaphthen, Fluoren, Phenanthren, Anthracen, Fluoranthen, Pyren, Benzo[a]anthracen, Chrysen, Benzo[b]fluoranthen, Benzo[k]fluoranthen, Benzo[a]pyren, Dibenzo[ah]anthracen, Benzo[ghi]perylen, Indeno[1,2,3-cd]pyren — mit CAS-Nummern. Standardlösungen (5.12): Warnung — PAK-Standards nicht ohne Ausrüstung, die alle Sicherheitsregeln erfüllt, aus Feststoffen herstellen; etwa 5 mg jeder Substanz (auf 0,01 mg gewogen) in einem 100-ml-Kolben mit Methanol oder Acetonitril aufgefüllt; 1 ml dieser Stammlösung mit einer auf 1 % genauen Pipette in eine Ampulle, die nach Kühlung mit flüssigem Stickstoff zugeschmolzen und im explosionsgeschützten Kühlschrank gelagert wird — mindestens 1 Jahr haltbar; Standardlösung — Inhalt einer Ampulle in einen 100-ml-Kolben, aufgefüllt mit Acetonitril (Verfahren A) oder Toluol (Verfahren B); bei sehr geringen Konzentrationen und Fluoreszenzdetektion — in Acetonitril und weiter 1:10 verdünnt; handelsübliche Lösungen werden empfohlen (5.13 — nachdrücklich). Probenahme und Probenvorbehandlung (6): Probenahme nach ISO 10381-5 in Absprache mit dem Labor, Behälter ohne Einfluss auf den PAK-Gehalt (Glas oder Metall), Probenmasse 500–1000 g, ausführliches Probenahmeprotokoll empfohlen; weitere Angaben zu Lagerung und Vorbehandlung — ISO 14507; Steine und andere Materialien über 10 mm, die offensichtlich unbelastet sind, werden abgetrennt und gewogen, das Ergebnis wird festgehalten; größere, vermutlich belastete Partikel werden zerkleinert und getrennt oder zusammen mit der Feinfraktion analysiert — das Vorgehen wird im Prüfbericht angegeben; Proben werden dunkel und möglichst kühl (z. B. 4 ± 2 °C) gelagert und so schnell wie möglich analysiert (mikrobieller Abbau, besonders bei Ackerböden); bei Verfahren B wird die Probe nach ISO 11464 luftgetrocknet, verklumpte Böden werden im Mörser zerkleinert, auf die Fraktion 2 mm gesiebt, die Massenanteile < 2 mm und > 2 mm festgehalten und die Analysenprobe aus der Fraktion < 2 mm genommen; Böden mit hohem Anteil an Materialien industriellen Ursprungs (Aschen, Ziegel) oder wenn diese Materialien untersucht werden sollen — die gesamte Probe wird auf Partikel < 2 mm zerkleinert (typisch für Industriebrachen). Extraktion nach Verfahren A (7.1.1): etwa 20 g Boden (auf 0,1 g) in einen 500-ml-Erlenmeyerkolben, 200 ml Aceton, verschließen, 15 min kräftig mechanisch schütteln; 100 ml Petrolether zugeben und erneut 15 min schütteln — hier endet die Leseprobe.

STATUS (Stand der Katalogkarten 03.10.2026). Die Karte PN-ISO 13877:2004 (polnische Fassung, veröffentlicht 08-12-2004, 23 Seiten, Preisgruppe L) trägt den Vermerk „Zurückgezogen“: Rückzugsdatum 19-11-2020, Sektor Gesundheit, Umwelt und Medizin, KT 191 Bodenchemie, ICS 13.080.10, „Führt ein: ISO 13877:1998 [IDT]“; die Karte nennt keine Ersatznorm. Die PKN-Suche (Begriff „PN-ISO 13877“, 03.10.2026) zeigt nur diese Ausgabe (die übrigen Treffer sind PN-EN 13877 — Betonfahrbahnen). Die Karte PN-EN 17503:2022-07 (englische Fassung; Boden, Schlamm, behandelter Bioabfall und Abfall — PAK mittels GC oder HPLC, KT 191) hat keinen Vermerk „Zurückgezogen“ und nennt im Feld „Ersetzt“ PN-EN 16181:2018-09 und PN-EN 15527:2008 — nicht PN-ISO 13877. ISO-Dokument: laut iTeh-Katalog (gelesen 03.10.2026) hat ISO 13877:1998 den Status „Withdrawn“ (Stadium 95.99, Stadiumsdatum 10-12-2014) und die slowenische SIST ISO 13877:1999 — „Withdrawn“ seit 14-11-2022. Was das für das Ergebnis bedeutet: der Rückzug durch PKN ändert weder den Inhalt des Verfahrens, noch nimmt er die Norm aus der Vorschrift — die Verordnung des Umweltministers vom 1. September 2016 über die Art der Bewertung der Verunreinigung der Erdoberfläche (Gesetzblatt 2016 Pos. 1395; der einzige Änderungsakt, Gesetzblatt 2024 Pos. 1657, betrifft Anlage 3 nicht) nennt in Anlage 3 für 10 PAK (Naphthalin, Anthracen, Chrysen, Benzo(a)anthracen, Dibenzo(a,h)anthracen, Benzo(a)pyren, Benzo(b)fluoranthen, Benzo(k)fluoranthen, Benzo(ghi)perylen, Indeno(1,2,3-c,d)pyren) die Referenzmethodik „Prüfverfahren auf Grundlage von PN-ISO 13877“ mit HPLC mit UV- oder FL-Detektor oder UPLC mit UV- oder FL-Detektor und alternativ GC-MS auf Grundlage von PN-ISO 18287.

WIE VIELE LABORATORIEN UND IN WELCHER SCHREIBWEISE (Kopie der Datenbank der Akkreditierungsumfänge, Datenstand bis 17.09.2026, gelesen 03.10.2026). Die Nummer 13877 steht in 15 Datensätzen bei 9 Laboratorien: AB 005, AB 127, AB 165, AB 447, AB 550, AB 869, AB 1059, AB 1249, AB 1302. In den aktuellen Umfängen auf der PCA-Website (gelesen 03.10.2026, Ausgaben vom 18.12.2025 bis 22.09.2026) geben sieben „PN-ISO 13877:2004“ an (AB 1059 in der Form „PN- ISO 13877:2004“, mit Leerzeichen), AB 165 und AB 550 — nur die Bezeichnung ohne Jahr. Der Reiter „Laboratorien“ („PN-ISO 13877“) zeigt 8 Laboratorien — alle außer AB 1059, dessen Eintrag mit Leerzeichen nach „PN-“ nicht mit diesem Schlüssel beginnt; geprüft mit der Abfrage des Reiters auf dem Produktionsserver labcoda.pl am 03.10.2026.

WAS DIE LABORATORIEN PRÜFEN (Positionen in PCA-Umfängen). „Gehalt an polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK)“ in Boden und Untergrund — alle 9; AB 550 auch in Abfällen (viele Codes), in Sekundärbrennstoffen (SRF) und in festen Brennstoffen. Technik: HPLC mit Fluoreszenzdetektion (HPLC-FLD) — 7 Laboratorien, UHPLC-FLD — AB 550, HPLC-FLD und HPLC-UV — AB 1249. Zahl der aufgeführten Verbindungen: 10 bei AB 1302 (genau die zehn PAK aus Anlage 3 der Verordnung), 12 bei AB 127, 13 bei AB 447, 15 bei AB 005, AB 869 und AB 1059 (alle der Liste in 5.11 außer Acenaphthylen), 16 bei AB 1249 (mit Acenaphthylen 10–1000 mg/kg — und als einziges mit UV-Detektion). Bereiche: von 0,0060 mg/kg (Benzo(a)pyren bei AB 1249) bis 1000 mg/kg; AB 447 nennt „Benzo(a)fluoranthen“ (0,01–1 mg/kg) — eine Verbindung dieses Namens steht nicht auf der Liste in 5.11. Die PAK-Summe „aus Berechnung“ geben AB 005, AB 127, AB 447, AB 869, AB 1059 und AB 1249 an. AB 1249 wendet die Norm „unter Ausschluss von Punkt 7“ zusammen mit der eigenen Anweisung I-13 an, also ohne das Extraktionsverfahren der Norm; AB 165 zitiert PN-ISO 13877 und PN-EN 17503 gemeinsam bei HPLC-FLD.

WO EIN SCHEINBAR RICHTIGES ERGEBNIS LEICHT ENTSTEHT. Probenahme und Lagerung: ein Kunststoffbehälter kann den PAK-Gehalt verändern (zulässig sind Glas oder Metall), und Lagerung bei Licht und Wärme sowie Verzögerung — besonders bei Ackerböden — senken das Ergebnis durch mikrobiellen Abbau (6). Vorbehandlung: bei Verfahren B kann die Lufttrocknung Naphthalinverluste verursachen (Anmerkung 1 in Abschnitt 3); das Abtrennen großer Partikel, ohne festzuhalten, ob sie belastet waren, ändert den Bezug des Ergebnisses (6). Wahl der Extraktion: Aceton bei stark belastetem Boden (Ruß, Teer) und Toluol bei gering belastetem Boden können unbefriedigende Ergebnisse liefern — beide Verfahren sind formal für alle Konzentrationsbereiche anwendbar, der Fehler entsteht also nicht durch Bereichsüberschreitung (Einleitung). Detektion: der Fluoreszenzdetektor misst kein Acenaphthylen (Anmerkung 2) — eine nur aus Fluoreszenzergebnissen berechnete Summe „16 PAK“ hat eine Komponente weniger, und die Summe bei Laboratorien mit 15 Verbindungen im Umfang enthält kein Acenaphthylen. Reagenzien: PAK-haltige Lösemittel und Stickstoff aus Kunststoffleitungen ergeben Blindwerte — Kontrolle nach jeder neuen Charge (5.1, 5.10). Berechnung der PAK-Summe: die Komponenten sind Messergebnisse dieses Verfahrens, die Liste der Komponenten hängt jedoch vom Laboratorium ab (10, 12, 13, 15 oder 16) — beim Vergleich von Summen verschiedener Laboratorien muss die Liste geprüft werden.

WAS WIR NICHT ANGEBEN. Wir haben Abschnitt 1 (leere Seite in der Leseprobe — Anwendungsbereich nur aus der Karte), 7.1 nach dem zweiten Schütteln und Verfahren B, die Reinigung an Aluminiumoxid, die HPLC-Bedingungen (Säulen, mobile Phase, Gradient), die UV- und Fluoreszenzwellenlängen aus Anhang A, die Berechnung, die Bestimmungsgrenzen und die Ringversuchsergebnisse aus Abschnitt 9 nicht — keinen dieser Werte geben wir daher an.

Prinzip der Methode

PAK werden aus dem Boden mit Aceton und Petrolether ohne Trocknung (Verfahren A) oder mit Toluol im Soxhlet-Apparat nach Lufttrocknung (Verfahren B) extrahiert, der Extrakt wird eingeengt und gereinigt, und die 16 Verbindungen werden mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie an Umkehrphase getrennt und mit einem UV-Detektor variabler Wellenlänge oder einem Fluoreszenzdetektor erfasst; der Gehalt wird aus Peakfläche oder -höhe durch externe Kalibrierung bestimmt.

Anwendungen

• Boden und Untergrund — PAK bei der Bewertung der Verunreinigung der Erdoberfläche (Referenzmethodik für 10 PAK in Anlage 3 zum Gesetzblatt 2016 Pos. 1395); 9 Laboratorien in PCA-Umfängen
• Böden von Industriebrachen mit Materialien industriellen Ursprungs (Aschen, Ziegel) — Zerkleinerung der gesamten Probe auf < 2 mm (Abschnitt 6)
• Abfälle, Sekundärbrennstoffe (SRF) und feste Brennstoffe — im Umfang eines Laboratoriums, außerhalb des Anwendungsbereichs der Norm (die Norm betrifft Boden)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-ISO 13877:2004

Titel (PL)

Jakość gleby — Oznaczanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych — Metoda z zastosowaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej

Title (EN)

Soil quality — Determination of polynuclear aromatic hydrocarbons — Method using high-performance liquid chromatography

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Probe

   Probenahme nach ISO 10381-5, 500–1000 g in Glas oder Metall; dunkel und kühl lagern, so schnell wie möglich analysieren; Steine > 10 mm abtrennen und wiegen. PN-ISO 13877:2004 zurückgezogen 19-11-2020 (PKN-Katalogkarte, Stand 03.10.2026), weiterhin genannt im Gesetzblatt 2016 Pos. 1395, Anlage 3.

2. Wahl des Verfahrens

   Verfahren A (Aceton, ungetrockneter Boden) — gering belastete Böden; Verfahren B (Toluol, Soxhlet, Boden luftgetrocknet und auf 2 mm gesiebt) — Böden mit Ruß, Teer, industriellen Materialien.

3. Extraktion A

   Etwa 20 g Boden, 200 ml Aceton, 15 min Schütteln; 100 ml Petrolether, erneut 15 min; danach Trennung, Einengen und Reinigung nach 7.1 (den Text haben wir nicht).

4. Standards und Kalibrierung

   Standardlösung aus der Ampulle in 100 ml Acetonitril (A) oder Toluol (B); bei Fluoreszenz und geringen Konzentrationen — in Acetonitril, 1:10 verdünnt; externe Kalibrierung.

5. HPLC und Ergebnis

   Trennung an Umkehrphase, UV- oder Fluoreszenzdetektion (Acenaphthylen nur UV); Bedingungen, Wellenlängen und Berechnung nach 7.3–8 und Anhang A (den Text haben wir nicht).

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Einige PAK (z. B. Benzo[a]pyren) sind krebserzeugend — die Norm warnt davor, Standards ohne geeignete Ausrüstung aus Feststoffen herzustellen, und empfiehlt die Schulung des Personals mit nicht krebserzeugendem Fluoranthen
• Aceton, Petrolether, Toluol und Acetonitril sind entzündlich; Soxhlet-Extraktion und Einengen — im Abzug, Standards im explosionsgeschützten Kühlschrank

Häufige Fragen