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Messmethoden
 

Die Messmethoden, um Phosphor und Stickstoff in natürlichen Gewässern zu messen, sind sehr unterschiedlich. Die Konzentration dieser Elemente in Gewässern wird aus verschiedenen Gründen gemessen. Abhängig des Ziels der Messung wird die entsprechende Messmethode ausgewählt. Wird der Test z.B. gemacht, um festzustellen, ob das Wasser Trinkwasserqualität hat, interessiert uns nur, ob der Maximalwert überschritten wird oder nicht. Doch selbst diese einfache Messmethode führt manchmal zu Verwirrung. In einzelnen Ländern gilt ein Wert unter 45 ppm Nitrat (NO3), während in anderen ein Wert unter 10 ppm Nitrat-N verlangt wird (nur das Gewicht des Stickstoffs im NO3). Diese Werte liegen nur 2% auseinander, aber die Verwendung verschiedener Einheiten führt dazu, dass man die Resultate nicht vergleichen kann. Um verschiedene Messungen vergleichen zu können, ist es notwendig, sie alle in die gleiche Einheit umzurechnen. Auf dieser Webseite wird die Einheit ppm (oder mg/l) für das Gewicht von Stickstoff und Phosphor verwendet, nicht das Gewicht des ganzen Nitrat- oder Phosphatmoleküls (wird manchmal als Nitrat-N und Phosphat-P angegeben). Chemiker bevorzugen eine Einheit, die nicht das Gewicht, sondern die Anzahl der Moleküle angibt (Mol). Daten können auch in Mol/l oder M angegeben sein.

Die billigste und einfachste Methode, um Wasserproben auf Phosphat und Nitrat-Konzentrationen zu analysieren, ist die Verwendung von chemischen Tests. Je nach Verwendungszweck (Aquarium, Überwachung der Trinkwasserqualität, ökologische Zwecke) haben sie jeweils eine unterschiedliche Spanne, um Nitrat oder Phosphat nachzuweisen. Es ist daher wichtig, einen Test zu verwenden, der in der Lage ist, den zu erwartenden Nährstoffgehalt in heimischen Gewässern zu messen. Die Auflösung dieser Tests ist nicht hoch. Mit Hilfe von Chemikalien, die man in die Wasserprobe gibt, verändert sich deren Farbe. Je mehr Phosphat oder Nitrat die Probe enthält, desto intensiver die Farbe. Ein Diagramm mit verschiedenen Farben ermöglicht dann den Vergleich zwischen der Probe und den vorgegebenen Farben, die einen bestimmten Wert angeben. Die meisten Wasser-Tests bieten eine Bandbreite von 4 bis 10 verschiedenen Farben (Konzentration) an. Da aber das menschliche Auge die Farbabstufungern schwer erkennen kann, müssen diese relativ klar erkennbar sein.

Für das genaue Ablesen der gefärbten Proben können Photometer verwendet werden. Sie ersetzen das menschliche Auge durch einen Sensor, der die gewünschte Frequenz (Lichtfarbe) misst. Solche Photometer arbeiten mit einer höheren Auflösung und erkennen niedrigere Werte, die für das menschliche Auge noch nicht erkennbar sind. Es besteht keine Notwendigkeit mehr für deutliche Abstufungen zwischen den verschiedenen Farben. Photometer werden zunächst auf die Farbe der Wasserprobe kalibriert, indem man eine Wasserprobe ohne Chemikalien verwendet und das Gerät auf Null einstellt. Sobald das Gerät kalibriert ist, können die vorbereiteten Wasserproben gemessen werden.

Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung einer ionenspezifischen Sonde. Dieses Instrument sieht aus wie ein Stift, der in die Probe gehalten wird. Die Sonde ist mit einer Membrane ausgestattet, die nur ein bestimmtes Molekül durchlässt (z.B. Nitrat). Auf der anderen Seite der Membrane wird die Anzahl der Moleküle gemessen. Durch ein digitales, kalibriertes Instrument wird der entsprechende Molekülgehalt (in diesem Fall Nitrat) in ppm ausgerechnet.

Chemiker nutzen in einem Labor im Wesentlichen die gleichen Methoden. Indem sie zuerst eine Anzahl Proben mit einer bekannten Konzentration messen, schaffen sie einen "Standard", um eventuell auftretende Messfehler korrigieren zu können. Dies ist ein Diagramm, in dem die Messwerte (meistens in mV) festgehalten werden. Eine Software wie Excel rechnet die Grafik in eine Formel um, die jeden Messwert in die entsprechende Konzentration in mV umrechnet (dies gilt für den Bereich, in dem der "Standard" eine Gerade bildet).

In Süsswasser liegt die Spanne der gemessenen Werte zwischen 0.04 - 0.2 ppm bei Phosphor und 1 - 4 ppm bei Stickstoff. In Flüssen liegen die Werte meistens etwas höher, während tiefe Seen oft niedrigere Werte aufweisen (wenn der Nährstoffgehalt natürlich ist). In Salzwasser sind die Nährstoffwerte oft niedriger: um 0.1 ppm bei Phosphor und 0.04 ppm bei Stickstoff. Dies macht es schwieriger, im Meer den Stickstoffgehalt zu messen.


Quelle: IT College

Quelle: IT College

Quelle: IT College

Quelle: IT College
 
 
 
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FAQ
 

Was ist die empfohlene Messmethode im Nährstoffbelastungs-Kurs?

Mit Photometern lassen sich Nährstoffkonzentrationen ablesen, die präzise genug für die Zwecke dieses Programms sind. Der Vergleich mit der Farbkarte ist nicht so genau und deshalb nicht empfohlen (aber erlaubt)

Gibt es besondere Überlegungen zur Messung des Nährstoffgehalts in Salzwasser?

In Salzwasser ist die zu erwartende Nitratkonzentration sehr gering. Standard-Parameter Photometer erkennen solch niedrige Werte möglicherweise nicht. Ein Universal Photometer kann für verschiedene Chemikalien eingesetzt werden und misst auch die niedrigsten Konzentrationen. Während der Tests verwendeten wir ein Produkt von Hach-Lange.

Kann Wasser getestet werden, wenn es trüb ist?

Ja, aber es muss vor der Analyse gefiltert werden. Ein "normaler" Kaffee-Filter kann für diesen Zweck verwendet werden, ebenso wie ein Papierfilter, der in Laboratorien zum Einsatz kommt.

Was kann man tun, wenn der Nährstoffgehalt zu hoch ist, um ihn mit den verfügbaren Geräten zu analysieren?

Die Probe kann verdünnt werden. Zu diesem Zweck gibt man Wasser dazu, das keine Nährstoffe enthält.

Was kann man tun, wenn der Nährstoffgehalt zu niedrig ist, um ihn mit den verfügbaren Geräten zu messen?

Techniken, die Probe zu konzentrieren, sind zu komplex, um sie mit den vorhandenen Mitteln und dem verfügbaren Wissen über Labortechniken und -verfahren durchzuführen. Es ist daher wichtig, eine recht genaue Vorstellung von der Nährstoffkonzentration der lokalen Gewässer zu haben, bevor man sich für ein Messgeräte entscheidet.

 
 
 
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