ArchivDeutsches Ärzteblatt46/1996Umweltthema im November: Meßverfahren in der Umweltanalytik

POLITIK: Aktuell

Umweltthema im November: Meßverfahren in der Umweltanalytik

Dtsch Arztebl 1996; 93(46): A-3000 / B-2558 / C-2370

Eckel, Heyo; Hüttemann, Ulrich; Rink, Claus

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LNSLNS Häufig werden im Rahmen der Weiterbildung "Umweltmedizin" Fragen gestellt, die in der Kürze der Zeit nicht abgehandelt werden können. Im folgenden werden daher zunächst verschiedene Meßverfahren in der Umweltanalytik vorgestellt, deren Funktionsweise vielen unklar ist. Da sonst überwiegend über deutsche oder europäische Umweltverhältnisse diskutiert wird, werden darüber hinaus Studienergebnisse über die Luftqualität im aufstrebenden Wirtschaftsland China dargestellt.
¿ Physikalisch-chemische Meßverfahren
– Gas-Chromatograph mit Massenspektrometer (GCMS). Die Substanzen des gasförmigen Gemischs passieren eine Trennsäule aufgrund ihrer physikalischen oder chemischen Eigenschaften mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Die schnellste Substanz wird in einem Detektor, zum Beispiel in einem Massenspektrometer, nachgewiesen. Elektronen bombardieren das Molekül mit so viel Energie, daß aus ihm Elektronen herausgeschlagen werden. Dabei zerfällt das Molekül teilweise in positiv geladene Fragmente. In einem daraus resultierenden Magnetfeld wirkt eine Kraft auf die geladenen Teilchen, so daß sie je nach Masse aus ihrer ursprünglichen Bahn abgelenkt werden. Das Massenspektrum zeigt den Peak (Maximalwert) des ganzen Moleküls sowie die Signale der Molekülbruchstücke.
– Atom-Emissions-Spektrometer (AES). Ein Gasstrom transportiert die Probe zu einer Plasmafackel. Die dort vorherrschenden hohen Temperaturen von 6 000 bis 8 000 Grad Celsius regen viele Atome an. Elektronen, die sich auf einer energetisch niedrigen Schale befinden, gehen auf eine energiereichere Außenschale über. Sobald die Atome in die Ausgangsposition zurückfallen, senden sie Licht einer charakteristischen Wellenlänge aus. Je größer die Atomkonzentration ist, desto intensiver wird die Strahlung.
– Atom-Absorptions-Spektrometer (AAS). Eine Flamme bricht die Molekülstruktur und überführt das Molekül in freie Atome. Eine Lichtquelle durchstrahlt die Atomwolke. Sie sendet exakt die Wellenlänge, bei der die Elektronen des untersuchten Elements auf ein energetisch höheres Niveau springen. Folglich absorbiert die atomisierte Probe das gesendete Licht. Je nach Konzentration des Elements wird die Intensität des Lichts geschwächt, der resultierende Peak fällt kleiner aus.
À Messung des Eintrages von Luftschadstoffen in den Boden oder in Gewässer. Mit Hilfe
des "wet-only-Meßnetzes" des Umweltbundesamtes werden vor allem die Niederschlagsdepositionen gemessen. Diese Meßverfahren erfassen die Gesamtdeposition und die nasse Deposition (wet-only-deposition). Die Gesamtdeposition setzt sich aus den nassen "Ablagerungen" durch Regen, Schnee, Nebel sowie den trockenen Ablagerungen, vorwiegend durch Staubpartikel, zusammen. Das Umweltbundesamt hat in Deutschland in überwiegend unbelasteten Gebieten 30 Meßstationen mit wet-only-Sammlern aufgebaut. Ein großer Vorteil ist, daß acht Stationen des ehemaligen DDR-Meßnetzes unverändert weitergenutzt werden können, so daß keine "Brüche" in den Meßreihen auftreten. In Niedersachsen wird zusätzlich die Zusammensetzung der Regenniederschläge gemessen. Bei den wet-only-Messungen werden neben der Regenmenge, dem pH-Wert und der Luftfeuchte auch die Höhe der Sulfat-, Nitrat-, Calcium- und Ammoniumdepositionen erfaßt. Der Meßzeitraum (Sammelintervall) umfaßt eine Woche; als Meßmethode dient die Ionenchromatographie. Bei der Analyse der Schwermetalldepositionen (Pb, Cd, Cu, Hg etc.) wird ein Atom-Absorptions-Spektrometer benutzt. Die bisherigen Messungen zeigen, daß die Sulfat-Schwefel-Einträge insbesondere in den neuen Bundesländern zurückgegangen sind. Bundesweit sind die Calcium- und Magnesium-Depositionen jedoch am deutlichsten zurückgegangen. Sie waren in bestimmten Böden für eine erhebliche Neutralisation der Säureeinträge verantwortlich. Die wet-only-Meßdaten sollen künftig im EMEP-Meßprogramm (European Monitoring and Evaluation Program) verwandt werden.
Á Die Luftqualität in China. In letzter Zeit berichten verschiedene Publikationen über Rekordbelastungen in der Luftqualität Chinas. In Kinderstationen und internistischen Abteilungen von städtischen Krankenhäusern in Peking wurde ein Zusammenhang zwischen der Belastung durch Schwefeldioxid und Schwebstaub und Arztbesuchen festgestellt. Die Harvard School of Public Health in Boston beobachtete diesen Zusammenhang bei einem etwa 20prozentigen Anstieg beider Luftschadstoffe. Dabei erwiesen sich die Sommermonate als lufthygienisch besonders problematisch. Die Schwefeldioxidbelastungen korrelierten mit außergewöhnlich häufigen Besuchen bei Internisten und Pädiatern, die Schwebstaubbelastungsphasen mit häufigen Besuchen bei Pädiatern. Ausgewertet wurden zwei Stationen in Xinchen und Donchen, die man im Rahmen des "WHO Global Air Monitoring"-Programms speziell zur Messung von Schwebstäuben und Schwefeldioxid eingerichtet hat.

Prof. Dr. med. Heyo Eckel
Prof. Dr. med. Ulrich Hüttemann
Dr. rer. nat. Claus Rink


Rückfragen zur Karte: Georisk GmbH, Schloß Türnich, 50169 Kerpen, Tel 0 22 37/6 12 22
Rückfragen zum Text: Dr. Claus Rink, Fax 0 22 38/45 01 40, e-mail 100526.2351@compuserve. com, e-mail: Rink.UDS.enviroreport-@t-online.de

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