Schlauchpumpen in Biomonitoring-Systemen

Wasserflöhe als Frühwarnsystem

Im Biomonitoring ist eine konstante Wassermenge für die Messungen und ein konstant niedriger Wasserdruck für die empfindlichen Lebewesen in den Messkammern erforderlich. Hierfür sorgen in Bbe Moldaenke-Systemen zur Überwachung der Toxizität OEM-Schlauchpumpen.

Für Wasserversorger und Umweltbehörden ist die lückenlose Überwachung der Wasserqualität eine zentrale Aufgabe. Ebenso spielt in der Getränke- und Lebensmittel- sowie in der pharmazeutischen Industrie die Qualität und Reinheit des verwendeten Wassers eine wichtige Rolle. Insbesondere die Anwesenheit toxischer Substanzen wie Insektizide oder Schwermetalle müssen unter allen Umständen ausgeschlossen werden. Zur Überwachung von Toxizität bietet die „bbe Moldaenke“ GmbH zahlreiche Messgeräte an. Das 1992 gegründete Unternehmen aus dem schleswig-holsteinischen Schwentinental hat sich mit seinen knapp 30 Mitarbeitern inzwischen zu einem Spezialisten im Bereich Biomonitoring entwickelt. 

Biomonitoring mit Daphnien

© Lebendkulturen.de/Shutterstock.com

„Biomonitoring bedeutet Überwachung der Umwelt mit Hilfe von lebenden Organismen, die auf Schadstoffe besonders empfindlich reagieren“, erläutert Dr. Detlev Lohse, Vertriebsleiter bei Bbe Moldaenke. Die pflanzlichen oder tierischen Organismen werden mit dem zu untersuchenden Wasser in Kontakt gebracht. Aus ihrem Verhalten werden unmittelbar Rückschlüsse auf eine vorhandene Toxizität gezogen. In diesem Fall schlagen die Messgeräte innerhalb kürzester Zeit Alarm, um eine Gefährdung von Mensch und Umwelt zu verhindern.

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Überall wo eine permanente, lückenlose Überwachung der Wasserqualität notwendig ist, ist ein modernes Biomonitoring unerlässlich. Giftstoffe lassen sich zwar auch im Labor mittels chemischer Analysen feststellen, allerdings ist das in einem lückenlosen Durchflussverfahren unmöglich und unter Umständen werden dabei die Giftstoffe unzureichend erfasst. „Eine chemische Analyse kann entsprechend des gewählten Verfahrens immer nur Aussagen über die Anwesenheit bestimmter, vorher definierter Stoffe machen. Unsere Geräte beinhalten ein biologisches Frühwarnsystem mit der Aussage, ob das untersuchte Wasser giftig ist oder die im Wasser enthaltenen Stoffe unbedenklich sind“, erläutert Dr. Lohse.

In den Geräten von Bbe Moldaenke kommen mikroskopisch kleine Algen oder die als „Wasserflöhe“ bekannten Daphnien (Daphnia magna) zum Einsatz. Letztere reagieren auf zahlreiche Giftstoffe – schon bei kleinsten Mengen ändern sie ihr Verhalten. „Die Reaktion der Daphnien ist sehr gut erforscht, so dass wir von ihrem Verhalten zuverlässig auf die Anwesenheit oder Abwesenheit von Gift- oder Schadstoffen schließen können“, so Dr. Lohse.

Schlauchpumpen in Toximetern pumpen eine definierte Wassermenge in die Messzelle. © Watson-Marlow Fluid Technology Group

Das Daphnientoximeter von Bbe Moldaenke macht sich dies zunutze. In zwei Messkammern sind jeweils zehn Daphnien dem Einfluss eines kontinuierlich fließenden Probenstroms ausgesetzt. Mehrere Schlauchpumpen sorgen dafür, dass immer die optimale Wassermenge in die Messkammern gepumpt wird. Eine CCD-Kamera erfasst permanent das Schwimmverhalten. Mehrere Verhaltensparameter wie Geschwindigkeit, Richtung oder Schwimmhöhe werden auf statistisch signifikante Abweichungen analysiert. Hieraus wird ein sogenannter Toxizitätsindex berechnet, der die Wasserqualität in Echtzeit bewertet. Übersteigt der Toxizitätsindex einen festgelegten Schwellwert, wird unverzüglich ein Alarm ausgelöst. „Wir wissen dann, dass sich giftige Substanzen im Wasser befinden. Die weitere Verwendung des Wassers kann sofort unterbrochen werden, bis die Art, Konzentration und Ursache der Kontamination gefunden wurden“, erläutert Dr. Lohse. In der Regel kommen dafür nachgelagerte chemische Analyseverfahren zum Einsatz.

Geräte im Dauereinsatz

In der Regel sind die Messgeräte im Dauereinsatz. Daher sind alle verwendeten Komponenten hohen Anforderungen ausgesetzt, so auch die Pumpen und das Schlauchmaterial. Die Schlauchpumpen sorgen dafür, dass eine konstante Menge des Probenwassers in die Messkammern gefördert wird – im Falle des beschriebenen Daphnientoximeters sind dies sechs Liter pro Stunde. Die Daphnien reagieren sehr empfindlich auf Veränderungen des Wasserdrucks. Zur Erhaltung eines konstant niedrigen Wasserdrucks wird das Wasser aus den Messkammern permanent abgepumpt. Auch dafür werden Schlauchpumpen verwendet – je nach Gerät sind bis zu vier Pumpenköpfe an einem Antrieb permanent im Einsatz. „Oft arbeiten unsere Geräte unter schwierigen Bedingungen“, sagt Dr. Lohse. Deshalb legt man bei Bbe Moldaenke bei allen Teilen großen Wert auf Qualität sowie Langlebigkeit.

Seit dem Jahr 2000 verwendet bbe Moldaenke Schlauchpumpen und Schlauchmaterial der Watson-Marlow Fluid Technology Group. So kommen im Daphnientoximeter wie auch im gleichartig verwendeten Algentoximeter Schlauchpumpenköpfe des Typs 314D von Watson-Marlow zum Einsatz, die für eine präzise und reproduzierbare Fördermenge sorgen. Durch die sogenannte Flip-Top-Technologie kann der Schlauch in wenigen Sekunden ausgetauscht werden – ohne Werkzeug. „Mit diesem Pumpenkopf lässt sich eine Fehlbedienung praktisch ausschließen. Unsere Pumpen sind speziell für den Dauerbetrieb ausgelegt“, erläutert Mariusz Kuchta, OEM Sales Engineer bei Watson-Marlow. „In der Regel hält ein Pumpenkopf dieses Typs mehr als fünf Jahre, ehe er ersetzt werden muss“, bestätigt Dr. Lohse. Die Lebensdauer eines Toximeters beträgt in der Regel mindestens zehn Jahre – währenddessen ist es praktisch immer in Betrieb. „Natürlich müssen bei einem so langen Zeitraum auch mal Teile wie Antrieb, Schlauch oder Pumpenkopf ersetzt werden“, so Lohse. „Aber für unsere Kunden macht es einen ganz erheblichen Unterschied, ob ein Pumpenkopf schon nach einem oder erst nach fünf Jahren ausgetauscht werden muss.“

Oft unterschätzt: Die Schläuche

Vielen Anwendern ist auch nicht bewusst, welchen Einfluss das Schlauchmaterial auf die Funktion der Pumpe hat. „Aus dem täglichen Kontakt mit unseren Kunden wissen wir, dass die Verwendung nicht geeigneter Schläuche eine häufige Problemquelle ist“, berichtet Mariusz Kuchta aus seiner Erfahrung. Die Watson-Marlow Fluid Technology Group verfügt über eine eigene Produktion von Präzisionsschläuchen. „Für uns ist es wichtig, dass Pumpen und Schläuche aus einer Hand kommen und optimal aufeinander abgestimmt sind“, ergänzt Dr. Lohse. 

AUTOR
Dominik Endres, München

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