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Analytik von Rüstungsaltlasten

Probenaufarbeitung

Die Qualität der Untersuchungsergebnisse wird nicht nur durch die Probenahmestrategie beeinflusst (Auswahl der Probenahmestellen, Vorgehen bei der Beprobung usw.) sondern sie ist auch abhängig von der Sorgfalt bei der Gewinnung von Extrakten und bei deren Aufbereitung für die entsprechenden Analysemethoden.

Proben von Rüstungsaltlasten können eine große Anzahl unterschiedlicher Schadstoffe enthalten. Daher ist es sinnvoll (und bei einigen Substanzen auch unerlässlich), das Extrakt im Labor weiter aufzuarbeiten und erst anschließend die Analyse durchzuführen. Die konkrete Vorgehensweise ist dabei abhängig von den Zielsubstanzen, der erwarteten Substanzmenge und von der verwendeten Analysemethode. So lässt sich beispielsweise nur ein Teil der chemischen Kampfstoffe verflüchtigen und damit direkt einer GC-Analyse zuführen - andere Substanzen, wie die organischen Arsenhalogenide (außer Adamsit), müssen erst derivatisiert werden.

Wasserproben

Bei wässrigen Proben wird häufig eine Extraktion mit Dichlormethan (Flüssig/Flüssig-Extraktion) durchgeführt, um vor allem die höher toxischen Substanzen wie Sarin, Tabun, Clark, Loste und auch die lipophilen Sprengstoffe (wie TNT u. a.) zu erfassen. Oft werden die Extrakte schon vor Ort gewonnen, um einer Zersetzung der hydrolyseempfindlichen Schadstoffe in den Proben vorzubeugen.Für eine GC-Analyse müssen dabei die Arsenverbindungen (außer Adamsit) im fast zur Trockne eingeengten Extrakt zunächst mit Thioglycolsäuremethylester in ihre der GC zugänglichen Sulfide überführt werden.

Abb.1

Mittels Veränderung des pH-Wertes bei der Extraktherstellung (unter Zugabe von Ammoniak oder Salzsäure) und/oder durch weitere gezielte Extraktionen können schon vor der Messung einzelne Substanzgruppen (wie Amine/Amide oder Adamsit) abgetrennt werden. Damit sinkt die Zahl der jeweils im GC zu trennenden Verbindungen und die Auftrennung ist leichter optimierbar.

Weit verbreitet in der Analytik von Wasserproben aus Rüstungsaltlasten ist inzwischen auch die Fest/Flüssig-Extraktion (Festphasen-Extraktion) mit modifiziertem Kieselgel (C-18). Auf diese Weise sind die Nitroaromaten gut extrahierbar, weniger geeignet ist die Methode für polare Explosivstoffe wie Hexogen (RDX) und Hexyl. Für die Miterfassung der polaren Explosivstoffe im Extrakt wurden neue Adsorbentien mit großer spezifischer Oberfläche entwickelt, z. B. Polymerharze auf Styrol-Divinylbenzolbasis.

Bodenproben

Bei der Aufarbeitung von Bodenproben hat sich (neben der neutralen, sauren und alkalischen Extraktion, s. o.) die Soxhlet-Extraktion (z. B. mit tert.-Butylmethylether) bewährt, da sie im Vergleich zur einfachen Extraktion höhere Ausbeuten liefert und somit die Analyseergebnisse zuverlässiger macht.Erfasst werden in diesem Extrakt ganz allgemein alle lipophilen Substanzen, d. h. neben chemischen Kampfstoffen wie Chloracetophenon oder Adamsit auch Nitro- und Nitroamino-Aromaten sowie andere Explosivstoffe.

Abb.2

Analog der Vorgehensweise bei Wasserproben ist zur Erfassung nicht GC-fähiger Verbindungen eine entsprechende Derivatisierung notwendig. Auch eine Auftrennung einzelner Verbindungsklassen durch mehrfache Extraktion kommt häufig zur Anwendung.

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