Adsorbierbare organisch gebundene Halogene (AOX)

Allgemeine Informationen zum AOX

Der Begriff „AOX“ steht für Adsorbierbare organisch gebundene Halogene, wobei das X die Elemente Chlor, Brom und Iod repräsentiert. Der AOX ist ein Konventionsparameter, der vorrangig zur Kontrolle der Beschaffenheit von Wasser und Abwasser verwendet wird. Er dient zur Einhaltung der Normen DIN ISO 9652, EPA 1650C, EPA9020B und gibt die Konzentration von organisch gebundenen Halogenen in einer Wasserprobe an.

Neben der Bestimmung des AOX in Trinkwasser, kommunalen und industriellen Abwässern, wird der Parameter AOX u.a. auch in Klärschlämme, Böden und Sedimenten bestimmt und ist in Normen wie bspw. der EN16166, DIN 38409-S18 reguliert. In der papierverarbeitenden Industrie wird der AOX in Feststoffen wie dem Papier, Karton selbst (nach ISO 11480) aber auch im Prozessabwasser bestimmt. Besonders Klärschlämme, die bspw. als Düngemittel auf landwirtschaftliche Flächen aufgebracht oder der thermischen Verwertung zugeführt werden sollen, unterliegen strengen Kontrollen auf ihren AOX-Gehalt. Diese Untersuchungen sind notwendig, da viele organische Halogenverbindungen giftig und persistent sind. Sie werden nur langsam abgebaut und akkumulieren in der Nahrungskette. Der Summenparameter AOX hat daher ökotoxikologisch große Bedeutung.

Im Vergleich zu anderen analytischen Methoden ist die AOX-Bestimmung noch relativ jung. Sie wurde Mitte der 1970er Jahre entwickelt und hat sich 1985 als Standardparameter in der Liste der Deutschen Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung etabliert.

Was ist ein Summenparameter?

Der Begriff „Summenparameter“ oder auch „Summarische Wirkungs- und Stoffkenngröße“, wird häufig in der Umweltanalytik verwendet, um Merkmale bestimmter Stoffgruppen oder Substanzklassen zusammenfassend zu beschreiben. Jeder Summenparameter wird nach einem festgelegten Verfahren, einer analytischen Konvention, bestimmt. Dabei wird die Mehrzahl von Einzelsubstanzen einer Stoffklasse über ein gemeinsames Merkmal erfasst. Hierin besteht auch der Vorteil der Bestimmung von Summenparametern: sie sind mit deutlich weniger Aufwand als eine hohe Anzahl von Einzelstoffen bestimmbar. Über einen Summenparameter kann das Gefährdungspotential umweltrelevanter Proben in Wässern, Feststoffen, Abluft, etc., sehr rasch abgeschätzt werden und stellt somit eine ideale Screening-Methode dar. 

Ablauf einer AOX-Bestimmung

Für die Probenvorbereitung bei der AOX-Analytik kommen hauptsächlich zwei Verfahren zur Anwendung: Die Säulenmethode und die Schüttelmethode. Bei beiden Methoden werden die Analyten an Aktivkohle adsorbiert. Hierzu wird die Probe in intensiven Kontakt mit einer speziellen, blindwertarmen Aktivkohle gebracht. Beim Schüttelverfahren werden Aktivkohle und Probe über einen definierten Zeitraum miteinander geschüttelt und anschließend mittels Polycarbonatfilter oder dediziertem Probenvorbereitungsgerät AFU3 filtriert. Bei der Säulenmethode wird die Wasserprobe über mindestens zwei in Reihe geschaltete, mit Aktivkohle befüllte Säulen gedrückt.    

Schon vor dem Adsorptionsschritt müssen einige Parameter näher betrachtet werden:

• pH-Wert der Probe
• Chloridgehalt; Gehalt an anorganischem Chlorid
• DOC-Gehalt (Dissolved Organic Carbon, deutsch: Gelöster organischer Kohlenstoff)
• Präsenz von Oxidationsmitteln
• Gehalt an aktivem Chlor
• sowie Mikroorganismen
• Partikel

Der notwendige pH-Wert für eine Anreicherung der Probe an Aktivkohle sollte ≤ 2 betragen. Wie in der ISO 9562 beschrieben, sollte in der Probe zudem der Gehalt von anorganischem Chlorid nicht 1g/l überschreiten, da es sonst zu Störungen oder Überbefunden kommen kann. Überschreitet der Chloridgehalt 1g/ l, so kann stattdessen das SPE-AOX Verfahren angewendet werden. Empfehlungen sind hierzu in den entsprechenden Normen aufgeführt, bspw. ISO 9562.

Im Gegensatz zu Chlorid kann eine zu hohe Konzentration an DOC zu Unterbefunden führen. Oxidationsmittel in der Probe müssen durch Zugabe von Natriumsulfit unwirksam gemacht werden. Häufig werden Proben vor der Anreicherung an Aktivkohle verdünnt, um alle Randbedingungen zu erfüllen.

Die Probenvorbereitung ist der wichtigste Schritt für das Gelingen der AOX-Analytik. Es gibt viele Faktoren, die die Analyseergebnisse verfälschen können. Beispielsweise kann der Eigenchlorid-Anteil von Algen und Mikroorganismen oder hohe Salzanteile in der Probe zu Überbefunden oder streuenden Messwerten führen. Daher ist eine normgerechte Probenvorbereitung entscheidend für zuverlässige Analysen.

Nach der Probenvorbereitung wird die mit AOX beladene Aktivkohle in sauerstoffreicher Atmosphäre bei Temperaturen von mindestens 950 °C verbrannt. Die organischen Halogenverbindungen werden zu den entsprechenden Halogenwasserstoffen umgesetzt. Als weitere Verbrennungsprodukte entstehen Kohlendioxid, Wasser und weitere gasförmige Oxide (SO₂, NO_x, …). Das entstandene Wasser wird mit Hilfe von konzentrierter Schwefelsäure aus dem Gasstrom entfernt. Die restlichen Gase, die bei der Verbrennung freigesetzt werden, werden durch einen essigsauren Elektrolyten geleitet, wobei die Halogenwasserstoffe absorbiert werden. Mittels mikrocoulometrischer Titration mit Silberionen wird der Gehalt an Halogeniden (Cl, Br, I, aber nicht F) bestimmt. Das Ergebnis der AOX Analyse wird bspw. in µg/l Cl angegeben.