Gerade im Hinblick auf die Analyse organisch gebundener Halogene (AOX und EOX) in Umweltproben wie Abwässern, Böden oder Abfällen ist die Herausforderung einer zuverlässigen und auch ökonomischen Arbeitsweise besonders groß. Denn um den vorliegenden Normen (z. B. DIN 38414-17 und EPA 9023) gerecht zu werden, müssen sowohl häufig sehr niedrige AOX- und EOX-Konzentrationen (< 1 mg/kg) als auch besonders hohe Konzentrationen zuverlässig detektiert werden. Das Bestimmen von Halogengehalten ist für folgende Bereiche und Zielsetzungen ein wichtiger Teil der Analytik:

• Umweltüberwachung (Oberflächengewässer, Grundwasser, Böden)
• Wasseraufbereitung (Trinkwasser, Abwasser)
• Sichere Entsorgung und Verwertung von Abfällen (Verbrennung, Recycling)
• Schnelle Risikobewertung (z. B. in der Ölproduktion)
• Qualitätskontrolle zur Prävention von Katalysatorvergiftung und Korrosion (z. B. in der (petro-)chemischen Industrie)
• Planung und Kontrolle der Vorbehandlung von Ausgangsstoffen (z. B. Entsalzung – Raffination von Rohöl)
• Emissionsminderung (z. B. Stromerzeugung, thermische Verwertung)
• Qualitätskontrolle von Endprodukten (Kohlenwasserstoffe, LPG)

Das Bestimmen als Summenparameter hingegen ist komplexen Matrices wesentlich besser „gewachsen“ und ist bei Einhaltung genau definierter Bedingungen sehr zuverlässig. Ihre Interpretation ist jedoch sehr unterschiedlich, weil sie von internationalen, nationalen und branchenspezifischen Vorgaben abhängen. Diese Grenzen der Summenparameteranalytik resultieren aus ihrer Eigenschaft, dass sie Konventionsparameter sind, also einzig und allein durch das Bestimmungsverfahren an sich definiert werden.

Summenparameter AOX

Der AOX-Summenparameter (AOX = Adsorbierbare organisch-gebundene Halogene) beschreibt die Belastung von Wasser, Klärschlamm und Böden mit den organisch gebundenen Halogenen Chlor, Brom und Iod (aber nicht Fluor), die unter genau definierten Bedingungen an der Oberfläche von Aktivkohle adsorbiert und nach Verbrennung dieser Aktivkohle mittels coulometrischer Titration bestimmt werden können. Die AOX-Bestimmung erfolgt hauptsächlich in der Abwasseranalytik. Im englischen Sprachraum ist für den Parameter AOX auch die Bezeichnung TOX weit verbreitet. Das Verfahren zur Bestimmung des AOX/TOX ist durch eine Vielzahl von Normen weltweit standardisiert. Der internationale Standard ISO EN 9652 ist neben ASTM- und EPA-Normen die am häufigsten zur Bestimmung des AOX herangezogene Norm.

Summenparameter EOX

Der EOX-Summenparameter (EOX = extrahierbare organisch-gebundene Halogene) repräsentiert die in einer Probe enthaltenen organischen Halogenverbindungen, die bei einer Extraktion mit einem unpolaren Lösungsmittel und anschließender Verbrennung des Extraktes mittels coulometrischer Titration erfasst werden können. Die extrahierbaren organisch-gebundene Halogene (EOX) werden vorwiegend bei der Untersuchung von Feststoffen (Abfällen aller Art wie z. B. Bodenaushub, Bauschutt), aber auch bei der Untersuchung von Abwässern bestimmt. Auch die Bestimmung des EOX ist ein standardisiertes Verfahren.

AOX-Bestimmung über die Säulenmethode

Die AOX- und EOX-Bestimmung in der Routineanalytik steht und fällt mit der Zuverlässigkeit und Durchsatzgeschwindigkeit der Probenvorbereitung. Diese ist zeitaufwändig und birgt ein Fehlerrisiko bei der Ausführung. Hier sind Probenvorbereitungssysteme hilfreich. Wenn diese in Bezug auf Matrix und Applikation sowie für hohen Durchsatz optimiert wurden, können sie bei geringem Bedienaufwand zuverlässig und störungsfrei, selbst im 24/7-Betrieb, zuverlässig arbeiten.

Für die Bestimmung des Parameters AOX hat sich die Säulenmethode als besonders geeignet erwiesen. Für die AOX-Bestimmung wird eine definierte Menge der Probe mit Aktivkohle in Kontakt gebracht, an deren Oberfläche die Halogenverbindungen adsorbiert werden. Hierfür gibt es zwei etablierte Methoden, die Schüttelmethode und die Säulenmethode. Bei der Schüttelmethode wird die Aktivkohle gemeinsam mit der Probe (Wasser, Klärschlamm) für eine definierte Zeit geschüttelt, danach abfiltriert und mit Nitratspüllösung zur Abtrennung anorganischer Halogenverbindungen gewaschen, bevor sie der Analysentechnik zugeführt wird. Dies ist grundsätzlich einfach, jedoch nicht für den Hochdurchsatz automatisierbar anwendbar und zudem fehleranfälliger als die Säulenmethode. Insbesondere wenn partikelhaltige Proben untersucht werden müssen, ist auch die Gesamtdauer pro Probe nicht vorhersehbar (Filtrationsschritt).

Mit der Säulenmethode hingegen können mit einer geeigneten Technik auch partikelreiche Proben mühelos analysiert werden. Für diese Methode sind verschiedene Grade der Automatisierung möglich, die Handhabungsschritte ersetzt und somit mögliche Fehlerquellen reduziert sowie Zeit spart. Darüber hinaus gibt es noch einen weiteren sehr wichtigen Faktor, der für die Bevorzugung der Säulenmethode spricht, die Ergebnissicherheit. Während man bei der Schüttelmethode keine direkte Möglichkeit zur Kontrolle einer vollständigen Adsorption hat, ist bei der Säulenmethode durch Verwendung von zwei Adsorptionssäulen eine genaue Bewertung dieses Punktes möglich. Das hilft, frühzeitig Probleme zu erkennen und geeignete Maßnahmen ergreifen zu können.