Grundwasserprobenahme. Praxishilfe

Vollzug Umwelt

PRAXISHILFE

Grundwasserprobenahme

Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL

Vollzug Umwelt

PRAXISHILFE

Grundwasserprobenahme

Herausgegeben vom Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL Bern, 2003

Rechtlicher Stellenwert dieser Publikation Titelbild Die vorliegende Publikation ist eine Vollzugshilfe des Foto Projekt NAQUA / BUWAL; BWG BUWAL als Aufsichtsbehörde und richtet sich primär an die Vollzugsbehörden. Sie konkretisiert unbestimmte Bezugsquelle Rechtsbegriffe von Gesetzen und Verordnungen und BUWAL soll eine einheitliche Vollzugspraxis ermöglichen. Das Dokumentation BUWAL veröffentlicht solche Vollzugshilfen (oft auch CH-3003 Bern als Richtlinien, Wegleitungen, Empfehlungen, Handbü- Fax + 41 (0) 31 324 02 16 cher, Praxishilfen u. ä. bezeichnet) in seiner Reihe E-Mail: docu@buwal.admin.ch «Vollzug Umwelt». Internet: www.buwalshop.ch Die Praxishilfen gewährleisten einerseits ein grosses Mass an Rechtsgleichheit und Rechtssicherheit; ande- Bestellnummer rerseits ermöglichen sie im Einzelfall flexible und an- VU-2506-D gepasste Lösungen. Berücksichtigen die Vollzugsbe- Dieses Heft ist auch in Französisch erhältlich hörden die Vollzugshilfen, so können sie davon (VU-2506-F). ausgehen, dass sie das Bundesrecht rechtskonform vollziehen. Andere Lösungen sind nicht ausgeschlossen, gemäss Gerichtspraxis muss jedoch nachgewiesen werden, dass sie rechtskonform sind. © BUWAL 2003 12.2003 900 94552/187

Herausgeber Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) in Zusammenarbeit mit der Schweizerischen Gesellschaft für Hydrogeologie (SGH)

Autoren Arbeitsgruppe «Wasserprobenahme» der SGH: Joseph Thierrin, Büro CSD, Porrentruy Peter Steffen, Büro SJ GEOTEC, Wolfwil Samuel Cornaz, BUWAL, Bern François-David Vuataz, CHYN, Universität Neuenburg Werner Balderer, ETH, Zürich Michel Looser, Gaeta, Italie

Mit Beiträgen von: Jörg Zobrist, EAWAG, Dübendorf Jacques Zumstein, ehem. Wasserinspektor des Kantons VD, Vufflens-le-Château

Begleitung BUWAL Samuel Cornaz

Übersetzung Peter Steffen

Grafik, Layout Ursula Nöthiger-Koch

2 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

1 Flaschen, Volumen, Vorbehandlung

und Lagerung der Proben 59

2 Grundwasserprobenahmeprotokoll 63

3 Bestimmung der Alkalinität und der

Härte durch Titration 64

4 Temperaturkorrektur bei der elektrischen

Leitfähigkeit 67

5 Hinweisparameter für mögliche

Verschmutzungen 68

6 Anforderungen und Konzentrationswerte

im Grundwasser 69

7 Qualitätsanforderungen an das

Trinkwasser in der Schweiz und der EU 72

Verzeichnisse 77

1 Abkürzungen 77

2 Abbildungen 79

3 Tabellen 79

4 Literatur 80

4 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Abstracts

This guide to sampling ground water gives the nec- Ce guide de l’échantillonnage des eaux souterraines essary information and describes the precautions to be réunit et présente les informations nécessaires et les taken during the various phases of sampling (prepara- précautions à prendre pour maîtriser chaque phase de tion of the sampling plan, taking of samples, treatment l’échantillonnage (préparation de la campagne and storage of samples) to ensure sampling quality. d’échantillonnage, prélèvement, conditionnement et The main techniques for doing both measurements and stockage de l’échantillon) et en assurer la qualité. Il analyses in the field related to the problems in sam- présente également les principales techniques de mesupling water are also described. This document is there- res et d’analyses de terrain liées à la problématique de fore intended for all those who are involved in any l’échantillonnage des eaux. Ce document est donc despractical way in organising and undertaking ground- tiné à toute personne (hydrogéologue, ingénieur, techwater sampling (such as hydrogeologists, engineers, nicien ou chimiste) qui, de près ou de loin, est confrontechnicians and chemists). tée à l’organisation pratique et à la réalisation d’une campagne d’échantillonnage.

Keywords: analyses, equipment, groundwater, Mots-clés: analyse, eau souterraine, échantillon, measurements, sample, sampling. échantillonnage, équipement, mesure, prélèvement.

Diese Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme Questa guida della campionatura delle acque sotumfasst die nötigen Informationen und Vorsichtsmass- terranee raggruppa le informazioni necessarie e indica nahmen, um jede Phase der Probenahme einwandfrei le precauzioni da prendere per gestire al meglio ogni zu bewältigen (Vorbereitung der Probenahmekam- fase della campionatura (preparazione, prelievo, condipagne, Entnahme, Konditionierung und Lagerung der zionatura nonché l’immagazzinamento del campione) Probe) und deren Qualität zu sichern. Sie zeigt eben- e per assicurarne la qualità. Presenta inoltre le princifalls die wichtigsten Mess- und Analysentechniken für pali tecniche di misurazione e di analisi di terreni legaden Feldeinsatz in Zusammenhang mit der Problema- ti alla problematica della campionatura delle acque. tik der Wasserprobenahme auf. Dieses Dokument rich- Questo documento è quindi destinato a tutti coloro tet sich deshalb an den Personenkreis (HydrogeologIn- (idrogeologi, ingegneri, tecnici o chimici) che in qualnen, Ingenieurinnen/Ingenieure, TechnikerInnen oder che modo sono confrontati con l’organizzazione prati- ChemikerInnen), der mehr oder weniger stark mit der ca e la realizzazione di una campagna di prelievi. praktischen Organisation und Durchführung einer Probenahmekampagne befasst ist.

Stichwörter: Analyse, Ausrüstung, Entnahme, Parole chiave: analisi, acqua sotterranea, campionatura, Grundwasser, Messung, Probe, Probenahme. campione, equipaggiamento, misurazione, prelievo.

Abstracts 5

Vorwort

Das Grundwasser stellt einen wichtigen Teil des Was- die Repräsentativität der Entnahmen zu garantieren serkreislaufs dar und ist aus diesem Grund auch am na- und eine Verunreinigung der Proben zu vermeiden. Sie türlichen Gleichgewicht beteiligt. Es bildet eine gewal- erleichtert auch die Auswahl der Analysenparameter tige erneuerbare Ressource, die für die Trinkwasser- im Hinblick auf die gesetzten Ziele und die Art der zu versorgung und als Brauchwasser für die Industrie bekämpfenden Verunreinigungs-herde. oder die Landwirtschaft genutzt wird. Die Autoren haben eine beachtliche Informations- Die Qualität der ausgedehnten Grundwasservorkom- menge zusammengetragen. Sie haben es verstanden, men in der Schweiz ist durch die fortschreitende Ver- daraus eine nützliche Synthese zu erarbeiten, die prastädterung des Gebiets, durch die Entwicklung des xisorientiert ist und vielfältige Anhänge enthält, die Verkehrs und durch zahlreiche andere menschliche vom Probenahme-Formular bis zu Listen mit den im Aktivitäten gefährdet. schweizerischen Recht oder in den EU-Normen festgelegten Grenzwerten reichen. Sie haben das grosse Ver- Diese Entwicklung hat den Gesetzgeber dazu geführt, dienst, eine tragfähige Verbindung zwischen den im mit der neuen Gewässerschutzverordnung (GSchV) Feld aktiven HydrogeologInnen und Umweltspezialis- Anforderungen in Bezug auf die Qualität des Grund- tInnen einerseits und den für die Analysen verantwortwassers festzulegen und mit der Verordnung über die lichen ChemikerInnen andererseits geschaffen zu ha- Sanierung von belasteten Standorten (AltlV) für Ver- ben. Damit tragen sie zur Integration der Probenentschmutzungen Konzentrationswerte zu definieren, die nahme in einen wichtigen Qualitätssicherungsprozess nicht überschritten werden dürfen. Die Erhaltung der bei. Grundwasserressourcen setzt deshalb heute mehr denn je die Kenntnis ihrer Zusammensetzung und der natür- Das Erscheinen der vorliegenden Praxishilfe ist die lichen und künstlichen Veränderungen, denen sie un- Frucht der guten Zusammenarbeit zwischen der terliegen, voraus. Schweizerischen Gesellschaft für Hydrogeologie als Initiantin des Projekts und der Eidgenossenschaft, die Die neue Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme die redaktionellen Arbeiten unterstützt und die Veröferscheint so zum richtigen Zeitpunkt, um die Aufgabe fentlichung übernommen hat. Den Mitarbeitenden und

der mit der Bewirtschaftung und dem Schutz des der Direktion des Bundesamts für Umwelt, Wald und Grundwassers befassten PraktikerInnen zu erleichtern. Landschaft sei für ihren Einsatz und ihre Unterstüt- In einer klaren und leicht verständlichen Art fasst sie zung herzlich gedankt. die Methoden zusammen, die anzuwenden sind, um

Schweizerische Gesellschaft für Hydrogeologie

Claude-Marie Marcuard, Präsidentin

Vorwort / Avant-propos 7

Avant-propos

Les eaux souterraines représentent une part importante prélèvements et pour éviter une contamination accidu cycle de l’eau et participent de ce fait aux équilibres dentelle des échantillons. Il permet également de facinaturels. Elles constituent également une formidable liter le choix des paramètres à analyser, au vu des obressource renouvelable, exploitée pour l’approvision- jectifs à atteindre et de la nature des foyers de nement en eau potable et d’usage industriel ou agri- pollution à combattre. cole. Les auteurs ont rassemblé une importante masse Très abondantes en Suisse, les eaux souterraines sont d’informations et su en faire une synthèse utile, orienmenacées dans leur qualité par l’urbanisation progres- tée vers la pratique et accompagnée d’annexes d’une sive du territoire, par le développement des transports grande diversité, allant du formulaire de prélèvement et par de nombreuses autres activités humaines. aux listes de valeurs limites inscrites dans la législation suisse ou dans les normes européennes. Ils ont Cette évolution a conduit le législateur à fixer des exi- l’immense mérite d’avoir établi une passerelle solide gences relatives à la qualité des eaux souterraines, avec entre les hydrogéologues ou les spécialistes de la nouvelle Ordonnance fédérale sur la protection des l’environnement actifs sur le terrain et les chimistes eaux (OEaux), et à définir des seuils de pollution à ne responsables des analyses contribuant aussi à intégrer pas dépasser, avec l’Ordonnance sur les sites contami- les opérations d’échantillonnage dans un processus renés (OSites). La conservation des ressources en eaux levant de l’assurance qualité. souterraines implique donc aujourd’hui – plus que jamais – de connaître leur composition et les variations La parution du présent guide est le fruit de la collabonaturelles et artificielles qu’elles subissent. ration établie entre la Société Suisse d’Hydrogéologie, initiatrice du projet, et la Confédération, qui a soutenu Le nouveau guide de l’échantillonnage arrive ainsi à les travaux de rédaction et pris la publication à sa

point nommé pour faciliter la tâche des praticiens en charge. Les collaboratrices et collaborateurs et la dicharge de la gestion et de la protection des eaux sou- rection de l’Office fédéral de l’environnement, des foterraines. Clair et accessible, il résume les méthodes à rêts et du paysage sont vivement remerciés de leur démettre en oeuvre pour garantir la représentativité des vouement et de leur appui.

Société Suisse d’hydrogéologie

Claude-Marie Marcuard, Présidente

8 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Zusammenfassung

Diese Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme um- chen Tracer. Für jede Gruppe sind die Vorsichtsmassfasst die nötigen Informationen und Vorsichtsmass- nahmen dargelegt, die bei der Entnahme, der Abfülnahmen, um jede Phase der Probenahme einwandfrei lung, der Vorbehandlung der Proben und der Lagerung zu bewältigen (Vorbereitung der Probenahmekampa- zu ergreifen sind. gne, Entnahme, Konditionierung und Lagerung der Probe) und deren Qualität zu sichern. Sie zeigt die Kapitel 4 enthält eine praxisbezogene Beschreibung wichtigsten Mess- und Analysentechniken für den der Feldmessungen und -analysen mit den Vorsichts- Feldeinsatz in Zusammenhang mit der Problematik der massnahmen, die bei der Messung der Parameter zu Wasserprobenahme auf. Dieses Dokument richtet sich treffen sind, sowie technische Hinweise für die Verdeshalb an den Personenkreis (Hydrogeologen, Ingeni- wendung oder Eichung der verschiedenen Apparate. eure, Techniker oder Chemiker), der mehr oder weni- Es bietet auch einen kurzen Abriss der verschiedenen ger stark mit der praktischen Organisation und Durch- Analysentechniken, die im Feld normalerweise angeführung einer Probenahmekampagne befasst ist. Nach wendet werden. einer Einleitung (Kapitel 1) enthält es vier Hauptkapitel, die die Vorbereitung und Durchführung der Probe- Kapitel 5 ist eine kurze Einführung in die Qualitätsnahme (Kapitel 2), die Probenahme für die Analyse sicherung. Es zählt alle Elemente auf, denen in diesem der wichtigsten im Grundwasser enthaltenen Sub- Rahmen bei der Probenahme Rechnung zu tragen ist. stanzgruppen (Kapitel 3), die Feldmessungen und -analysen (Kapitel 4) sowie die Qualitätssicherung und In den Anhängen finden sich folgende Zusammen- -kontrolle (Kapitel 5) behandeln. stellungen: eine Tabelle mit den Vorsichtsmassnahmen, die bei der Entnahme eines Wassers zur Analyse Das der Vorbereitung und Durchführung der Probe- der Mehrzahl der im Dokument aufgeführten Paranahme gewidmete Kapitel 2 hat einen starken Praxis- meter zu beachten sind (Anhang 1), das Beispiel eines bezug. Es präsentiert in 13 Unterkapiteln die wichtigs- Formblatts für ein Grundwasserprobenahme-Protokoll ten Elemente der verschiedenen Phasen der Probenah- (Anhang 2), eine Definition der verschiedenen Wasme, von der Organisation der Probenahmekampagne serhärten sowie das Verfahren für die Bestimmung der

über die Beschreibung der Entnahmegeräte und die er- Alkalinität und der Härten (Anhang 3), zwei Methoden forderlichen Vorsichtsmassnahmen bis zum Probe- für die Korrektur der elektrischen Leitfähigkeit in nahmebericht. Funktion der Referenztemperatur (Anhang 4), eine Liste mit Hinweisparametern für mögliche Verschmut- Kapitel 3 erklärt die Begleitumstände, die mit der zungen (Anhang 5), die Konzentrationswerte für Grundwasserprobenahme für die Analyse der sieben Grundwasser gemäss verschiedenen schweizerischen grossen Parametergruppen verbunden sind, nämlich Gesetzestexten (Anhang 6) sowie die Qualitätsanfordedie wichtigsten anorganischen Parameter, die Spuren- rungen an das Trinkwasser in der Schweiz und in der elemente, die organischen Verbindungen, die Bakterio- Europäischen Union (Anhang 7). logie, die gelösten Gase, die Isotope und die künstli-

Zusammenfassung 9

1 Einleitung

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften Die folgenden Themen werden behandelt: sowie die Isotopenzusammensetzung der Grundwäs- • Vorbereitung und Durchführung der Probeser hängen von bestimmten Faktoren wie der chemi- nahme (Kap. 2). Im Zuge der Vorbereitung einer schen und mineralogischen Zusammensetzung der Probenahmekampagne zu berücksichtigende Eledurchströmten Formationen, der geologischen Struk- mente, allgemeine Vorsichtsmassnahmen zur Vertur, den Strömungsverhältnissen und den lokalen phy- meidung von Veränderungen in der Wasserzusamsikalisch-chemischen Verhältnissen ab. Etwaige Ver- mensetzung, benötigte Ausrüstung für die Probeschmutzungen können die natürlichen Eigenschaften nahme und Einzelheiten jeder Phase der Beprobung. des Wassers verändern. Diese Eigenschaften werden • Beprobung des Grundwassers für die Analyse der mittels Messungen und Analysen bestimmt, die die wichtigsten Substanzgruppen (Kap. 3). Praktische Zusammensetzung des Wassers im Grundwasserleiter Ratschläge für jede Phase der Probenahme. so gut wie möglich wiedergeben müssen. Allerdings • Messungen und Analysen im Feld (Kap. 4). Abdurchläuft das Wasser zwischen dem Moment der Ent- lauf der wichtigsten Messungen und Analysen im nahme aus der natürlichen Umgebung und dem Zeit- Feld. punkt der Analyse eine gewisse Anzahl von Behand- • Qualitätskontrolle (Kap. 5). Dokumentation der lungen und Änderungen, die seine Zusammensetzung Arbeit, Kontrolle der Abläufe und wichtigste für die stark beeinflussen können. Nennenswert sind bei- Qualitätssicherung der Beprobungsarbeit zu beachspielsweise die Veränderungen im Gehalt an gelösten tende Normen. Gasen und flüchtigen Inhaltsstoffen auf Grund von Druckänderungen und durch den Kontakt der Probe Auf die Vorgehensweise für die Einrichtung von mit der Luft. Weiter spielen die Adsorption von gewis- Grundwasserprobenahmestellen wird in dieser Praxissen Bestandteilen und die chemischen Reaktionen an hilfe nicht eingegangen. Die BUWAL-Publikation den Wandungen von Geräten und Behältern, die Ver- (2003) «Probenahme von Grundwasser bei belasteten schmutzung der Probe während der Behandlung, die Standorten» behandelt dieses Thema im Rahmen der biologischen Reaktionen, die Ausfällung von übersät- Untersuchung und Überwachung von belasteten tigten Verbindungen usw. eine Rolle. Ziel der Wasser- und/oder verunreinigten Standorten.

probenahme ist es aber, eine für ihre Umgebung repräsentative Probe für die Analyse zu liefern. Es ist Die Anhänge 1 bis 6 geben ergänzende Informationen deshalb wichtig, die mit der Probenahme verbundenen zur Grundwasserprobenahme. Der Anhang 7 enthält potenziellen Probleme sowie die verschiedenen Me- zur Information die Qualitätsanforderungen für Trinkthoden und Techniken zu kennen, die eine Vermei- wasser in der Schweiz und in der Europäischen Union. dung solcher Probleme erlauben. Dies ist das Hauptziel dieses Dokuments. Dieses im Rahmen der Anwendung der Wegleitung Grundwasserschutz veröffentlichte Dokument ist ein Die vorliegende Praxishilfe für die Grundwasser- Werkzeug für die Praxis. Es wurde 1995 durch die probenahme umfasst die nötigen Informationen und Gruppe «Probenahme» der Schweizerischen Gesell- Vorsichtsmassnahmen, um jede Phase der Probenahme schaft für Hydrogeologie (SGH) mit dem Ziel in Aneinwandfrei zu bewältigen (Vorbereitung der Probe- griff genommen, ein erstes von Vuataz & Bianchetti nahmekampagne, Entnahme, Konservierung und Lage- (1992) publiziertes Dokument zu ergänzen und auf den rung der Probe) und deren Qualität zu sichern. Sie neuesten Stand zu bringen. In der Folge wurde es im zeigt die hauptsächlichen Mess- und Analysentechni- Auftrag des BUWAL und in Zusammenarbeit mit der ken für den Feldeinsatz auf, die mit der Problematik SGH durch die Ingenieurbüros CSD und SJ GEOTEC der Wasserprobenahme verbunden sind. Dieses Do- fertiggestellt. In diesem Dokument wird besonderer kument richtet sich deshalb an den Personenkreis Wert auf die Probenahme von untiefen Grundwässern (Hydrogeologen, Ingenieure, Techniker oder Chemi- gelegt, im Hinblick auf die Bestimmung jener Parameker), der mehr oder weniger intensiv mit der prakti- ter, die als wichtige Kriterien für die Anwendung der schen Organisation und Durchführung einer Probe- folgenden Gesetze, Verordnungen und Richtlinien dienahmekampagne befasst ist. nen:

Kapitel 1: Einleitung 11

• Wegleitung Grundwasserschutz (BUWAL, in Vor- Die folgenden Grundlagendokumente haben zahlreibereitung) che Informationen für die Ausarbeitung der Praxishilfe

• Gewässerschutzgesetz (GSchG) vom 24.01.91 geliefert:

• Gewässerschutzverordnung (GSchV) vom 20.10.98 • Handbücher, Publikationen und Berichte, die die

• Verordnung über den Schutz der Gewässer vor was- Wasserprobenahme behandeln: Balderer (1985), sergefährdenden Flüssigkeiten (VWF) vom Clark & Fritz (1997), DVWK (1991, 1992, 1994),

01.07.98 Fritz & Fontes (1980), Herzog et al. (1991), Kem-

• Verordnung über die Sanierung von belasteten mer (1979), Rodier (1984), Scalf et al. (1981), Se- Standorten (Altlasten-Verordnung, AltlV) vom lent & Grupe (1998), Wilson (1995), Wittwer 26.08.98 (1986).

• nationale und internationale Normen: BUWAL NOR (1997), ASTM (1986), APHA (1992), OMS/WHO (1993, 1997), US EPA (1991).

12 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

2 Vorbereitung und Durchführung

der Probenahme

Die Probenahme eines Wassers umfasst die Vorbe- Einfacher Probennehmer. Es handelt sich um ein reitung der Entnahme, die eigentliche Entnahme, die Rohr aus Metall (Messing, Stahl usw.) oder beschwer- Konservierung der Probe sowie deren Lagerung bis tem Kunststoff, das unten geschlossen ist (Bailer) und zum Zeitpunkt der Analyse. Jeder dieser Schritte ist dessen Gewicht höher ist als seine Verdrängung. Die wichtig, um die Zuverlässigkeit der Analysenresultate Befüllung erfolgt von oben, sobald das Rohr unter den sicherzustellen. Nach einer Vorstellung der Instrumen- Wasserspiegel abtaucht. Dieses robuste System weist te für dieProbenahme beschreibt dieses Kapitel die zahlreiche Nachteile auf. Die Befüllung von oben ver- Vorbereitungsschritte für eine Kampagne sowie die ursacht eine erhebliche Durchmischung und eine anzuwendenden Methoden und die allgemeinen Vor- Gleichgewichtsveränderung in Bezug auf Gase und gesichtsmassnahmen. Kapitel 3 kommt auf die in diesem löste flüchtige Verbindungen. Nur das Wasser nahe Kapitel entwickelten Konzepte zurück, um sie auf jede dem Wasserspiegel kann entnommen werden. Die Rei- Parametergruppe anzuwenden. nigung des Rohrs ist schwierig, falls der Boden nicht demontierbar ist. Die Metallwandungen können mit

2.1 Entnahmematerial und -ausrüstung gewissen organischen Substanzen eine Wechselwirkung haben oder die Probe mit Spurenmetallen verun-

Bei der Grundwasserbeprobung sind es die Entnahmen reinigen. Diese Art Probennehmer erweist sich für die aus Bohrungen, die nicht mit einer Pumpe ausgerüstet Entnahme von auf dem Wasser schwimmenden Subsind, welche die Wasserzusammensetzung am meisten stanzen (z.B. LNAPL) als interessant, vorausgesetzt beeinflussen können. Dies ist u. a. der Fall wegen der man zieht ihn zurück, bevor er vollständig gefüllt ist. Schwierigkeit, eine für die Umgebung repräsentative Probe zu gewinnen, wegen der Verunreinigung des Probennehmer mit Rückschlagventil. Am Boden des Wassers durch Entnahmegeräte und wegen des Kon- Probenahmerohrs lässt ein Rückschlagventil, das aus takts des Wassers mit der Atmosphäre. Deshalb behan- einer Kugel mit einer Dichte von 1.4 bis 2 besteht, das delt dieses Kapitel hauptsächlich die Wasserentnahme- Wasser während des Absenkens in die Bohrung ins techniken in Bohrungen (mittels Saugpumpen, Unter- Rohr eintreten. Beim Hochziehen schliesst sich das wasserpumpen, Probennehmern oder Dialysezellen). Rückschlagventil. Die Entleerung erfolgt über den Bo- Die Entnahme von Wasser aus Quellen oder aus mit den mit Hilfe einer Vorrichtung, die den Kontakt der Pumpen ausgerüsteten Brunnen erfordert eine einfache Probe mit der Luft möglichst gering hält. Solche Rohre Ausrüstung, die den allgemeinen Vorsichtsmassnah- aus PE oder PTFE lassen sich leicht demontieren, was men bei der Probenahme angepasst wird (§ 2.3). eine Reinigung erlaubt. Die Probenahme ist nicht rein punktuell, da das Rohr beim Ablassen durchströmt

2.1.1 Probennehmer wird. Gewisse Modelle verfügen auch am oberen Ende

des Rohrs über ein Rückschlagventil, das eine Vermi- Es existiert eine Vielzahl von Probennehmer für die schung des Wassers beim Hochziehen verhindert. Auf Wasserentnahme aus Bohrungen. Sie sind alle mit ei- dem Markt werden solche Rohre aus PTFE zur einmanem mehr oder weniger weit entwickelten System aus- ligen Verwendung zu einem vernünftigen Preis angegerüstet, das die Entnahme eines Wasservolumens aus boten. einer bestimmten Tiefe erlaubt (Abbildung 1). Eine auf einem Haspel mit Meterzählrad aufgerollte Leine er- Probennehmer mit Verschlussklappen. Einige Promöglicht es, den Probennehmer auf die gewünschte benahmerohre verfügen an jedem Ende über eine Ver- Tiefe abzusenken. Mit diesen Probennehmern können schlussklappe, die gesteuert (Fallgewicht) verschlossen nur beschränkte Wassermengen (1 ± 0.5 l) an die Ober- werden kann, wenn die Probenahmetiefe erreicht ist fläche geholt werden. Um eine repräsentative Probe si- (z.B. Vertikalschöpfflasche System Züllig). Dieses cherzustellen, muss das Wasser in der Bohrung vor- System ermöglicht eine punktuelle Probenahme, da die gängig durch Pumpen erneuert werden. Das Ablassen beiden Rohrenden während des Ablassens offen sind, des Probennehmers kann Turbulenzen hervorrufen, so dass das Rohr bis zum Erreichen der Probenahmeweshalb das entnommene Wasser manchmal eine star- tiefe vollständig durchströmt wird. ke Trübung aufweist und filtriert werden muss.

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 13

gewicht Fall- Stopper Klappe zu Klappe offen

A B C D E F G H

Abbildung 1: Schemata der verschiedenen Probennehmer. A und B: Einfacher Probennehmer (A: Befüllung, B: Hochziehen); C und D: Probennehmer mit Verschlussklappen (C: Befüllung, D: Hochziehen); E und F: Probennehmer mit gesteuertem Verschluss (E: Befüllung, F: Verschliessen mit Hilfe eines Fallgewichts); G und H: Probennehmer mit gesteuertem Verschluss und Erhalt der Probe unter Druck (G: Befüllung, H: geschlossener Probennehmer als Lagerbehälter). Siehe Text für die Beschreibung dieser Probennehmer.

Probennehmer mit gesteuertem Verschluss. Es exis- Gasdruck (Luft oder Stickstoff) beaufschlagt, der 1 tieren verschiedene Arten von Probennehmern, vor al- bar über dem Wasserdruck auf der Probenahmetiefe lem Prototypen. Zwei Typen solcher Probennehmer liegt. Anschliessend wird der Probennehmer auf die sind im Folgenden beschrieben: Probenahmetiefe abgelassen. Durch Ablassen des • Eine Spezialfirma hat ein Modell für die punktuelle Drucks im Schlauch öffnet sich das Rückschlag- Probenahme in Bohrungen entwickelt, das es er- ventil, und der Probennehmer füllt sich. Vor dem laubt, die Probe unter Ursprungsdruck an die Ober- Hochziehen wird der Probennehmer über den Verfläche zu bringen. Es handelt sich um einen Zylin- bindungsschlauch wieder unter Druck gesetzt (ca. 1 der aus rostfreiem Stahl (wahlweise mit oder ohne bar Überdruck), so dass der Druck der Probe leicht Innenbeschichtung aus PTFE), der am unteren Ende über demjenigen auf der Entnahmetiefe gehalten durch ein Rückschlagventil mit einer schwachen werden kann. Nach dem Hochziehen des Proben- Feder verschlossen ist. Am oberen Ende befindet nehmers schliesst man das Ventil und entfernt den sich ein Ventil, das während der Probenahme geöff- Verbindungsschlauch. Der Probennehmer dient net bleibt. Ein Plastikschlauch verbindet den Pro- dann als Aufbewahrungsflasche, die während des bennehmer mit der Oberfläche. Vor dem Absenken Transports ins Labor auf Grundwassertemperatur in die Bohrung wird der Probennehmer mit einem gehalten wird.

14 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

• Der Probennehmer mit steuerbarem Motor der ka- Werkstoffe der Pumpen und der Steigleitung auf die nadischen Universität von Waterloo (Sherwood Lol- Wasserqualität sei auf § 2.1.3 und 2.9 verwiesen. lar et al., 1994) ist ein Zylinder aus rostfreiem Stahl, der ein Abteil für die Wasserprobe und ein Abteil Elektrische Unterwasserdruckpumpen. Dabei hanfür das Steuerungssystem enthält. Dieses Steue- delt es sich um Kreisel- oder Schneckenpumpen, die rungssystem besteht aus einem Elektronikteil, einer von einem Unterwasserelektromotor angetrieben wer- Zeitschaltuhr, einem Motor, einem Nadelventil und den. Eine Batterie oder ein Generator liefern die nötige wiederaufladbaren Batterien. Vor dem Absenken elektrische Energie. Indem Unterwasserpumpen das des Probennehmers in die Bohrung wird die Zeit- Wasser hochdrücken, sind die so gewonnenen Proben schaltuhr so programmiert, dass sich das Nadelven- nur einem geringen Unterdruck ausgesetzt. Fördertil nach der für die Erreichung der Probenahmetiefe brunnen sind meistens mit Unterwasser-Kreiselnötigen Zeit öffnet. Nach dem etwa 1 Minute dau- pumpen ausgerüstet. ernden Befüllen schliesst sich das Nadelventil automatisch, und der Probennehmer kann hochgezo- Membranpumpen (Abbildung 2). Eine solche Pumpe gen werden. Andere Modelle mit eingebauter besteht aus einer Druckluftquelle (Druckluftflasche Pumpe sind ebenfalls entwickelt worden. oder Kompressor), einem Druckreguliersystem, einem Verbindungsschlauch für die Druckluft von der Ober- Probenahmesysteme mittels Spritze. Das System fläche zur eingetauchten Pumpe, der Pumpe selbst und ermöglicht es, eine Spritze bis auf die gewünschte einer Steigleitung für das Wasser. Im Innern der Pum- Probenahmetiefe abzusenken. Eine mechanische oder pe ist die Luftkammer von der Wasserzirkulationspneumatische Vorrichtung betätigt die Spritze und be- kammer durch eine Membran getrennt, die je nach wirkt deren Füllung. Nach dem Hochziehen kann diese Luftdruck das Volumen der Wasserzirkulationskamals Behälter für die Aufbewahrung und den Transport mer abwechslungsweise verkleinert und vergrössert. der Probe dienen. Glasspritzen mit einem relativ gros- Am Ein- und Ausgang der Wasserzirkulationskammer sen Inhalt (250 ml, 500 ml oder mehr) erlauben die steuern Rückschlagventile den Wasserfluss. So gelangt

Entnahme von ausreichend grossen Proben für die bei jedem Volumenänderungszyklus Wasser in die Analysen. Dieses Probenahmesystem verändert die Zirkulationskammer und wird dann in die Steigleitung Wasserzusammensetzung nur sehr geringfügig. Sofern gedrückt. Dieser Pumpentyp eignet sich gut für die nötig kann das Wasser mittels eines an die Spritze Förderung von sehr schwebstoffreichem Wasser. Er gesteckten Filters filtriert werden. In diesem Fall er- kann jedoch eine Veränderung des Gehalts an im Wasweist es sich als praktisch, die Spritze für eine gewisse ser gelösten Gasen bewirken. Zeit mit der Spitze nach oben zu lagern, so dass sich ein Teil der Schwebstoffe in der Probe auf dem Kolben Druckpumpen mit Gasverdrängung. Diese Art von der Spritze absetzen kann. Pumpen funktioniert ähnlich wie die Membranpumpe. Bei einigen Typen gelangt das Gas in direkten Kontakt

2.1.2 Pumpen mit dem Wasser in einer Kammer, die sich im Rhythmus der Gasdruckänderungen abwechslungsweise mit

Die Verwendung von Pumpen für die Wasserprobe- Gas und Wasser füllt. Die Drucksteuerungsanlage benahme aus einer Bohrung ist die praktischste und am steht aus einem Selbstregulierungssystem, das das häufigsten benützte Technik. Das Pumpen erlaubt vor Eindringen von Luft in die Steigleitung verhindert. Bei allem die einfache Erneuerung des Wassers in der anderen Typen bewegt sich ein Kolben im Rhythmus Bohrung vor der Probenahme. Es ermöglicht dank der Gasdruckänderungen. kontinuierlichen Messungen während des Förderns (§ 2.6) die Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem das Was- Lufthebepumpen (air-lift). Druckluft wird mit Hilfe ser für den Grundwasserleiter repräsentativ wird. Mit einer Düse in die Steigleitung eingespritzt. Dies be- Hilfe einer zwischen zwei Packern eingebauten Pumpe wirkt das Aufsteigen eines Luft-Wasser-Gemischs. lässt sich das Wasser eines bestimmten Horizonts in Diese Methode erzeugt ein Gleichgewicht zwischen der Bohrung beproben. Bezüglich des Einflusses der dem geförderten Wasser und dem eingesetzten

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 15

Gas,was zu einem starken Ungleichgewicht in der ur- funktioniert, müssen vorgängig die Ansaugleitung und sprünglichen Wasserzusammensetzung führt. Deshalb das Turbinengehäuse mit Wasser gefüllt werden. Auf wird diese Fördermethode in den meisten Fällen nicht Grund des Unterdrucks in der Wassersäule ist eine für die Wasserprobenahme oder für die Erneuerung teilweise Entgasung möglich (§ 2.3.2). des Wassers in einer Bohrung vor der Probenahme verwendet (vgl. § 2.6.1). Peristaltikpumpen. Der Motor einer Peristaltikpumpe bewegt zwei bis vier Rollen über einen in einer halb- Injektionspumpen. Diese Pumpen funktionieren nach runden Kammer angebrachten Schlauch. Die Forteinem ähnlichen Prinzip wie die Lufthebepumpen, nur pflanzung der Verengung im Schlauch bewirkt die dass Wasser durch einen Zuleitungsschlauch injiziert Verschiebung der darin befindlichen Luft oder Flüswird. Unter dem Wasserspiegel saugt ein System von sigkeit. Diese Art von Pumpen erlaubt es, Wasser mit Venturi-Düsen einen Teil des Probenwassers an, das in einer geringen Förderrate (< 20 l/min) bis zu einer Tieder Steigleitung vom injizierten Wasser mitgerissen fe von 6 bis 8 m aus einem Piezometer zu saugen. Von wird. Ein Teil des so geförderten Wassers wird für die der Verwendung einer solchen Pumpe für die Probe- Fortsetzung des Pumpvorgangs wiederverwendet. Die- nahme zur Analyse von organischen Substanzen oder ser auf Schwebstoffe recht empfindliche Pumpentyp gelösten Gasen wird abgeraten, da der Ansaugvorgang mit einem Durchmesser von weniger als 2" erlaubt es, die Entgasung des Wassers begünstigt. Ausserdem das Wasser mehrere Dutzend Meter hochzuheben. nimmt der aus sehr weichem Plastikmaterial (Silikon) Wegen der teilweisen Wiederverwendung des Wassers bestehende Schlauch leicht eine grosse Anzahl von ormit häufigem Durchlaufen der Druckpumpe und deren ganischen Substanzen sowie die Mehrheit der im Was- Leitungen, des möglichen Gebrauchs eines Injekti- ser gelösten Gase auf. onswassers mit einer unterschiedlichen Qualität sowie der starken Druckverminderung auf der Höhe der Dü- Ansaugen von der Oberfläche mittels einer Spritze. sen kann sich eine Verschlechterung der Probenquali- In untiefen Grundwasserleitern (< 6 m) ist es ebenfalls tät ergeben. möglich, Proben von der Oberfläche aus mittels einer grossvolumigen Spritze (250 ml, 500 ml oder mehr) zu

Trägheitspumpe (Abbildung 2). Die Pumpe besteht entnehmen, an die ein dünner PTFE- oder Nyloneinfach aus einem am unteren Ende einer Steigleitung schlauch angeschlossen ist, der bis auf die gewünschte angebrachten Rückschlagventil. Indem die Leitung Probenahmetiefe in die Bohrung oder in den Untervon der Oberfläche aus auf und ab bewegt wird, steigt grund geführt ist. Die Vorrichtung ist mit einem Dreidas Wasser durch seine Trägheit auf. Solche Systeme weghahn zum Ablassen von Luft versehen. Die Spritze ermöglichen ein leichtes Beproben von Wasservor- selbst kann dann als Behälter für die Lagerung und den kommen in schwach durchlässigen Formationen (Er- Transport der Probe dienen. Dieses System ermöglicht giebigkeit kleiner als 10 l/min) bei einer Steighöhe von es, in einer Bohrung nach dem Ziehen der Verrohrung bis zu 50 m. in-situ mehrere Ansaugstellen für die Überwachung der Wasserzusammensetzung an verschiedenen Punk- Saugpumpen. Derartige Pumpen bestehen aus einer ten in derselben Vertikalen einzubringen (Patterson et motorbetriebenen Turbine und erlauben hohe Förderra- al. 1993, Thierrin et al. 1995). Das Ansaugen des Wasten (20 bis 2000 l/min), sie sind aber von der Saug- sers über mehrere Meter Höhe kann während der Prohöhe her begrenzt (max. 6 bis 8 m). Damit die Pumpe benahme zu einer teilweisen Entgasung führen.

16 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Wasser Luft Piezometerrohr

PE- oder Teflonschlauch

Kugelpumpe

A B C D

Abbildung 2: Pumpentypen. A und B: Membranpumpe (A: Zyklus mit schwachem Luftdruck, B: Zyklus des Wasserausstosses durch Erhöhung des Luftdrucks). C und D: Trägheitspumpe oder «Kugelpumpe» (C: Zyklus mit aufsteigender Wassersäule, D: Zyklus der Absenkung und des Wassereintritts in die Pumpe). Siehe Text für die Beschreibung der Pumpen.

2.1.3 Pumpenleitungen und anderes Zubehör den USA empfehlen zahlreiche Autoren die folgende

Prioritätenliste für Schlauchmaterial zur Vermeidung Die Ansaug- oder Steigleitung einer Pumpe, die Pum- des Risikos einer Veränderung der Wasserzusammenpe selbst sowie alle anderen Behälter, durch die sich setzung durch Adsorption – Desorption, Entgasung das Wasser während der Probenahme bewegt, können und/oder Freisetzung von organischen Substanzen einem Gefäss gleichgestellt werden, in dem sich das (DVWK 1990): Wasser nur zeitweilig befindet. Die Ausführungen zur 1. PTFE Sauberkeit und zur Beschaffenheit der Flaschen (§ 2.9) 2. PP gelten demzufolge auch für die Pumpenleitungen. 3. Weich-PVC / PE linear

4 Viton

Für die Entnahme von Proben zur Analyse von organi- 5. PE konventionell schen Substanzen muss das Schlauchmaterial der 6. Silikon Pumpe gering adsorbierend sein, d. h. aus PTFE oder unter Umständen aus PP. Schläuche aus PE, PVC, Si- In den letzten Jahren wurden Kunststoffe entwickelt, likon oder anderem Weichplastik sind für solche Pro- die extrem gering adsorbierend und ohne Memorybenahmen nicht geeignet (Barcelona et al., 1985). In Effekt sind, wie das PFA, das eine polymere Variante

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 17

des PTFE ist. Dieses Material wird für Behälter emp- 1992; Steinmann & Shotyk, 1996). Die Erfahrung fohlen, die in der organischen Spurenanalytik verwen- zeigt, dass diese Art Zellen zu sehr guten Ergebnissen det werden. bei der Analyse von Mineralstoffen führt. Die Zuverlässigkeit dieser Methode muss für die anderen Para- Für die Entnahme von Proben zur Analyse der gelös- meter entsprechend der Zellkonfiguration und den örtten Gase stellt eine Leitung aus rostfreiem Stahl oder lichen Gegebenheiten am Probenahmepunkt geprüft Kupfer (mit dichten Verbindungen) die optimale Dich- werden. tigkeit der Wandungen sicher, wohingegen Plastikschläuche eine hohe Diffusionsfähigkeit aufweisen. Diffusionszelle. Eine Diffusionszelle besteht aus einer Die Menge an Sauerstoff, die durch einen Plastik- Zelle aus Plastikmaterial, das die zu messenden Gase schlauch diffundiert, kann beachtlich sein. Sie ist pro- und flüchtigen organischen Substanzen durchlässt, für portional zur Länge des Schlauchs und umgekehrt pro- Wasser aber dicht ist. Sie enthält eine inerte Ausportional zur Durchflussmenge. Holm et al. (1988) zei- tauschsubstanz (Wasser, Gas usw.). Diese Zelle wird gen, dass bei einer Durchflussmenge von 100 ml/min im Grundwasserleiter platziert. Nach einer gewissen (oder 10 Minuten Weg) durch einen PTFE-Schlauch Zeit, die von der Beschaffenheit der Membran abvon 60 m Länge, einem Aussendurchmesser von 6 mm hängt, gleichen sich die Konzentrationen an Gasen und und einer Wandstärke von 1.5 mm eine Sauerstoff- flüchtigen Stoffen in der Zelle jenen des Grundwassers menge von 6 mg/l diffundiert! an (Gesetz von Henry). Danach kann der Zellinhalt untersucht werden. Diese Methode kann sich für die Für die Entnahme von Proben zur Analyse der Metalle Messung von flüchtigen organischen Verbindungen als müssen alle Leitungen oder Vorrichtungsteile aus Me- sehr nützlich erweisen (Barber und Briegel, 1987). tall (Stahl, Zink, Kupfer usw.) ausgeschlossen werden, Wasser/Luft-Diffusionszellen erlauben eine stabile die den Metallgehalt des Wassers durch Adsorption fortlaufende Messung des Gehalts an gelöstem Sauer- oder Lösung beeinflussen können. Rostfreier Stahl stoff im Grundwasser (Davis et al., 1992). sollte abgesehen von Spuren von Mo, Ni und Cr keine besonderen Verunreinigungsprobleme bieten. Es wer- 2.1.5 Automatische Probennehmer

den Plastikschläuche (vorzugsweise PE oder PTFE) verwendet. Vor der Entnahme ist es unerlässlich, alle Auf dem Markt sind zahlreiche Typen von automatiunbedingt notwendigen Metallteile (Pumpe, Verbin- schen Probennehmern erhältlich, von den einfachsten dungsstücke usw.) auf ihre Unbedenklichkeit in Bezug bis zu den ausgefeiltesten. Je nach Gerät ist es mögauf die zu messenden Metalle zu untersuchen. lich, Proben in regelmässigen oder unregelmässigen Zeitabständen zu entnehmen, über eine bestimmte Zeit

2.1.4 Dialyse- und Diffusionszellen kleine Probenmengen zu akkumulieren, die Proben zu

filtrieren, sie in verschlossenen Flaschen zu lagern, sie Dialysezelle oder «peeper». Eine Dialysezelle besteht auf verschiedene Arten vorzubehandeln usw. Die Beaus einer Glasflasche, die suprapures Wasser enthält schreibung jedes einzelnen Gerätetyps geht über das und deren Deckel durch eine permeable Membran (Po- Ziel der vorliegenden Praxishilfe hinaus. Es ist jedoch rengrösse 0.1 µm oder kleiner) ersetzt ist. Die Zelle darauf zu achten, dass die Proben während des Entnahwird für einen definierten Zeitraum (5 bis 30 Tage) in mevorgangs und der gesamten Dauer der Zwischenden Probenahmebereich gebracht. Während dieser Zeit lagerung im Innern des Probennehmers ihre Eigenbildet sich ein Gleichgewicht zwischen der Wasser- schaften behalten. Tatsächlich können alle Verändezusammensetzung in der Zelle und jener in der Umge- rungen in der Zusammensetzung des entnommenen bung aus, so dass sie am Tag der Entnahme für die Wassers, die in § 2.3 und 2.1.1 (vgl. auch § 2.9) aufge- Umgebung repräsentativ ist. Diese Methode integriert zählt sind, in einem automatischen Probennehmer aufdie Wasserzusammensetzung über eine gewisse Perio- treten, vor allem wenn sich die Entnahme über mehrede, in Abhängigkeit von der Durchlässigkeit der Mem- re Tage hinzieht. Es ist deshalb wichtig, den Typ des bran, der Wassertemperatur und dem Zellenvolumen. Probenehmers den Zielen der Probenahme entspre- Sie hat den Vorteil, dass sie eine trübungs- und keim- chend auszuwählen. freie Probe liefert (Ronen et al., 1986; Davis et al.,

18 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Verbindungsschläuche zur Halteleine Zelle, Durchm. 2 mm, Nylon, in PVC-Rohr, Durchm. 50 mm permeable Rohrverbinder Membran Stützrohr PVC 50 mm natürliches Wasser Verbindung zur Zelle ausserhalb der Zelle Diffusionszelle: gaspermeabler Schlauch, Innendurchm. 2 mm, auf dem PVC-Rohr aufgerollt destilliertes Wasser innerhalb Verbindung zur Zelle der Zelle, das durch Dialyse ein Gleichgewicht mit dem Rohrverbinder Wasser ausserhalb ausbildet PVC-Rohr 50 mm bis zur folgenden Zelle A B Abbildung 3: Dialyse- und Diffusionszellen. A: Dialysezelle. B: Diffusionszelle nach Barber & Briegel (1987). Beschreibung im Text.

2.2 Vorbereitung der • die Auswahl der pro Entnahmestelle zu analysie-

Probenahmekampagne renden Parameter und die Besprechung der verschiedenen Einschränkungen mit dem Analysen- Das Verfahren der Probenahme muss es erlauben, labor (Fristen, Kapazität, Vorversuche, Flaschen, dem Labor repräsentative Proben (in Bezug auf die Einschränkungen für die Probenahme usw.), in Frage kommenden Substanzen) der Wasserzusam- • Diskussion der Einschränkungen im Feld wie Zumensetzung zum Zeitpunkt der Beprobung zu lie- gänglichkeit, Probenahmetechniken, verfügbares fern. Die Liste der zu analysierenden Substanzen ist oder zu beschaffendes Material, Einschränkungen dem zu lösenden Problem anzupassen. In diesem Zu- im Zusammenhang mit dem Transport und der sammenhang zeigt Anhang 5 die in Funktion der Lagerung der Proben, Fristen usw. verschiedenen möglichen Verschmutzungsherde zu untersuchenden Parameter auf. Für jede zu analysie- 2. Festlegung des Probenahmeprogramms in Bezug rende Gruppe von Substanzen wird eine separate auf die Untersuchungsziele. Es kann sich dabei um Probe genommen. eine periodische Überwachung, die Suche nach einem Verschmutzungsherd oder die umfassende Die wichtigsten Vorbereitungsschritte einer Probe- Bewertung der Wasserqualität handeln, in deren nahmekampagne sind die Folgenden: Verlauf verschiedene Parameter analysiert werden. (Anhang 1, Anhang 5, siehe auch BUWAL 2000b).

1 Planung der Arbeiten, umfassend: Das Programm umfasst:

• die Festlegung der Ziele der Beprobung, • den Situationsplan,

• die Bestimmung der Probenahmepunkte, • die Liste der Probenahmepunkte mit ihren spezi-

• die Bewertung der räumlichen und zeitlichen Re- ellen Eigenschaften, präsentativität der Probenahme, • die Liste der zu analysierenden Parameter für je-

• die Auswahl des Labors für die Analysen (Preise, den Probenahmepunkt, Testanalysen usw.), • die Liste der im Feld zu messenden und zu analysierenden Parameter für jeden Probenahmepunkt,

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 19

• die Liste der zu entnehmenden Proben für jeden 4. Vorbereitung, Reinigung und Kontrolle des Ma- Probenahmepunkt mit den Angaben zur Filtration terials und der Apparate, nämlich: und zur Konservierung für jede Probe. • Probenahmegeräte: Funktionskontrolle und Eignungsbewertung im Zusammenhang mit den Qua- 3. Planung der Arbeiten an jedem Probenahme- litätsanforderungen an die Probenahme (Kap. punkt. Die folgenden Punkte, die in dieser Praxis- 2.4). Zustandskontrolle der Batterien oder Behilfe ausgeführt werden, müssen definiert sein: schaffung von Ersatzbatterien,

• Vorsichtsmassnahmen für In-Situ-Messungen und • für die Feldmessungen und -analysen nötige Apdie Probenahme für Messungen und Analysen im parate und Reagenzien (Kap. 4): Funktionskon- Feld (§ 2.3 und Kap. 4), trolle der Apparate, Kontrolle der Eignung und

• Austausch des Wassers vor der Probenahme des Verfallsdatums der Reagenzien; Kontroll- (§ 2.6), eichung der Apparate,

• Entnahme der einzelnen Proben, • für die Vorbehandlung der Proben (Filtration,

• allgemeine und spezielle Vorsichtsmassnahmen Konservierung, Extraktion usw.) nötiges Material (§ 2.3 und Kap. 3), und erforderliche Reagenzien: Kontrolle von

• Kontrolle der Sauberkeit und der Eignung des Qualität und Haltbarkeitsdatum der Reagenzien Probenahmematerials (§ 2.1 und 2.5), sowie des Vorhandenseins von ausreichenden

• Flaschen (§ 2.9), Mengen.

• mögliche Vorbehandlung der Flaschen (§ 2.10),

• mögliche Filtration der Probe (§ 2.10), Es wird dringend geraten, alle Umstände der Probe-

• mögliche spezielle Vorbehandlung der Probe nahme mit dem Verantwortlichen des Analysen- (§ 2.10), labors zu besprechen. Im Allgemeinen liefert das

• örtliche Lagerung der Proben für den Transport Labor die Behälter sowie die Geräte und Reagenzien (§ 2.12), für die Vorbehandlung der Proben im Feld.

• zeitliche Abfolge der Arbeiten,

• Probenahmeprotokoll für jede Entnahmestelle. Auf Grund des Probenahmeprogramms und der obge- Es erlaubt die Aufzeichnung der Resultate der nannten Punkte wird eine ausführliche Liste der für die Feldmessungen und -analysen und die Verfol- Kampagne benötigten Materialien, Geräte und Reagung jedes Schritts der Entnahme, der Konserviegenzien erstellt, wobei die Checkliste in Tabelle 1 als rung, der Lagerung und des Transports. Dieses Denkanstoss dient. Protokoll dient als Qualitätssicherungsdokument (Kap. 5 und Anhang 2).

20 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Tabelle 1: Checkliste des für Probenahmen gebräuchlichen Materials.

Typ Liste Bemerkungen Unterlagen Probenahmeprogramm, Protokollblätter Gemäss Punkt 2 von § 2.2 und Anhang 2. Material und Ge- Pumpe mit Batterie oder Generator, Verbin- Kontrolle der Funktionsfähigkeit, der Eignung räte für die Ent- dungsleitungen, Probennehmer, Messbecher, im Rahmen der Qualitätsanforderungen nahme Kübel mit Litereinteilung, Plastikhandschuhe (Kap. 2.1); Kontrolle des Batteriezustands oder Ersatzbatterien mitnehmen Messgeräte; Ap- Leitfähigkeitsmessgerät, Thermometer, pH- Kontrolle der Funktionsfähigkeit der Geräte, parate und Geräte Messgerät, Oximeter, Lichtlot, Stoppuhr; Spezi- des Batteriezustands, der Eignung und des für Analysen im algeräte mit den nötigen Reagenzien, Analysen- Verfallsdatums der Reagenzien; Kontrolle Feld und in-situ kits usw. der Eichung der Geräte vor und während der Probenahme. Vgl. Kap. 4 Material für die Zur Durchführung von Filtration, Konservierung Bereitstellung von getrennten, sauberen Be- Vorbehandlung und Extraktion nötiges Material, Verbrauchsma- hältern für das Material und die Reagenzien; terial und benötigte Reagenzien Kontrolle des Zustands und des Verfallsdatums der Reagenzien Flaschen Gemäss der mit dem Analysenlabor festgelegten Sauberkeitskontrolle zusammen mit dem La- Liste (Flaschentyp, Inhalt, Anzahl), entsprechen- bor oder Reinigung nach § 2.5. Unter Umde Etiketten ständen Flaschen für die Langzeitlagerung nehmen (§ 2.9) Transportbehälter Isolierte Behälter mit Kühlelementen oder Cam- Den Umständen angepasste Kisten mit Unpingkühlschrank terteilungen, um zu vermeiden, dass Glasflaschen aneinander schlagen Verschiedenes Arbeitskleider, Fahrzeuge, Schlüssel von Brunn- Schutzmaterial für die Sicherheit des Persostuben und Piezometern, Werkzeugkiste, ver- nals während der Probenahme nicht vergesschiedene Schläuche und Verbindungsstücke, sen: Kontrolle des Gasgehalts in unterirdi- Taschenlampe, Unterhalts- und Auslesematerial schen Einrichtungen, Absturzsicherung usw. für im Feld fest installierte Geräte usw.

2.3 Allgemeine Vorsichtsmassnahmen • biologische Aktivitäten, für eine optimale Probenahme • Ausfällung von übersättigten Verbindungen,

• Veränderungen durch Lichteinfluss. Während der Probenahme wird Wasser aus seiner natürlichen Umgebung entnommen und in eine andere Die in diesem Kapitel aufgeführten Hinweise und Vor- Umgebung (Flasche) überführt. Dabei unterwirft man sichtsmassnahmen sind dazu bestimmt, eine durch diees während einer gewissen Zeit Bedingungen, die sich se Phänomene hervorgerufene Veränderung in der Zuvon jenen seines Ursprungs unterscheiden. Verände- sammensetzung der Wasserprobe zu verhindern. rungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften des entnommenen Wassers sind am häufigs- 2.3.1 Verschmutzungen während ten auf die folgenden Phänomene zurückzuführen: des Arbeitsablaufs

• Verschmutzung der Probe während des Arbeitsablaufs, Eine falsche Behandlung, der Gebrauch von ungeeig-

• Veränderungen im Gehalt an gelösten Gasen und netem Material und die Verwendung von verunreinigflüchtigen Verbindungen, ten Probenahmegerätschaften können das Auftreten

• Adsorption und chemische Reaktionen an Oberflä- von wasserfremden Verbindungen oder Organismen chen, oder die Veränderung von anderen physikalischen,

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 21

chemischen oder biologischen Parametern bewirken. Probenahme ganz besondere Beachtung zu schenken. So führt beispielsweise die geringste Verschmutzung Ebenso wird Entnahmesystemen der Vorzug gegeben, am Hals einer Probenflasche für die bakteriologische die eine möglichst geringe Trübung hervorrufen Untersuchung zu völlig falschen Resultaten. Die fol- (§ 2.1). genden Massnahmen erlauben eine Verhinderung solcher Verschmutzungen: 2.3.2 Veränderungen im Gehalt an gelösten

• Die leeren verschlossenen Flaschen in einem Behäl- Gasen und flüchtigen Verbindungen ter transportieren, der sie vor Verschmutzungen und Staub schützt. Es geht darum, Temperatur- und Druckunterschiede

• Vor jeder Probenahme die Hände (oder Handschu- und den Kontakt des Wassers mit der Luft zu vermeihe) gründlich waschen. Sie dürfen nie mit der Was- den. serprobe in Kontakt kommen.

• Im Normalfall, ohne spezifisches Verschmutzungs- Wasserentnahme aus einer Bohrung. Die Entnahme risiko, das gesamte Probenahmematerial sowie die kann mit Hilfe einer Unterwasserpumpe, durch Ansau- Flaschen mit Probenwasser spülen, ausgenommen gen von der Oberfläche oder mittels eines Probenneh- Flaschen mit Konservierungslösungen (vgl. Anga- mers erfolgen, der keinen Gasaustausch zulässt (§ 2.1). ben des Labors). Bei Verwendung einer Pumpe muss die Grundwasser-

• Im Fall eines spezifischen Verschmutzungsrisikos spiegelabsenkung gering sein, das heisst bei einem das Probenahmematerial systematisch zwischen je- freien Grundwasserleiter weniger als 20% der Mächder Entnahme reinigen (§ 2.5) oder Einwegmaterial tigkeit der wasserführenden Schicht. Bei einem ge- (Probennehmer, Schläuche, Gefässe, Handschuhe spannten Grundwasserleiter bleibt man mit dem Wasusw.) verwenden. serspiegel über dem Dach der durchlässigen Schicht.

• Vermeidung der Verunreinigung einer Probe mit Auf alle Fälle muss die Bildung eines Einsickerungs- Reagenzien, die für die Konservierung einer ande- bereichs verhindert werden (§ 2.6.1). Wenn das Wasren Probe benützt werden ser im Saug- oder Hebeverfahren gefördert wird, muss

• Bei wiederholten Probenahmen jeden Probenahme- unbedingt vermieden werden, dass es einem wesentlipunkt mit dem für die Entnahme nötigen Material chen Unterdruck ausgesetzt ist. Soll ein Probennehmer (Pumpe, Leitungen usw.) ausrüsten, um das Risiko zum Einsatz kommen, wähle man einen solchen mit

der Verschleppung von Verunreinigungen zu ver- einem grossen Inhalt und einem Einlauf unten, z.B. mindern, vor allem an Probenahmepunkten mit ver- mit Rückschlagventil oder steuerbarem Ventil schmutztem Wasser oder mit Wasser mit einer be- (§ 2.1.1). Um den Kontakt des Wassers mit der Luft sonderen Zusammensetzung. bestmöglich zu vermeiden, kann die Probe anschlies- • Keine In-Situ-Messungen (§ 2.4 und 2.7) vor den send aus dem Probennehmer abgesaugt oder über eine Entnahmen für Analysen in den Fällen, in denen die spezielle Vorrichtung, die einen Luftkontakt des Wasmit diesen Messungen verbundenen Materialien, sers verhindert, in die Flasche abgelassen werden. Bei Techniken oder Handlungen zu einer Verunreini- einem untiefen Grundwasserleiter (< 6 m) kann die gung des zu beprobenden Grundwassers führen Probe auch von der Oberfläche aus mit einer grossvokönnten. lumigen Spritze (250 oder 500 ml) entnommen werden. Letztere kann dabei auch als Probenbehälter für Wenn ein Generator oder ein anderes Motorgerät zum die Lagerung und den Transport der Probe dienen Betrieb der Pumpe benutzt wird, ist darauf zu achten, (§ 2.1.1 et 2.1.2). dass weder Abgase noch Staub oder sogar Benzin die Probe oder das Probenahmematerial verunreinigen. Wasserentnahme aus einer Quelle, einem Brunnen oder einer Leitung. Generell gilt es, die Flaschen von Eine Verschmutzung kann durch die Freisetzung von unten her und ohne Luftblasen mitzuschleppen zu fülmetallreichen Kolloiden oder durch die Lösung von len. Dies geschieht indem man das Wasser laminar Metallen der Bohrungsverrohrung stattfinden. In sol- durch einen Schlauch aus PE, PTFE oder durch eine chen Fällen ist der Erneuerung des Wassers vor der Edelstahlleitung, die bis auf den Boden der Flasche

22 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

eingeführt wird, einströmen lässt (§ 2.1.3). Der die Befüllung mangelhaft, und die Probe muss verwor- Schlauch kann an einem Probenahmehahn befestigt fen und die Flasche neu gefüllt werden. Wenn trotz oder in den Einlauf des Sickerstrangs oder die natürli- dieser Vorsichtsmassnahmen nach einer gewissen Zeit che Austrittsstelle der Quelle gelegt werden. Die Pro- eine Entgasung in der Flasche stattfindet bedeutet dies, benahme muss möglichst nahe am Wasseraustritt an dass die Probe ein Gas in Übersättigung enthält. Es einer Stelle erfolgen, an der das Grundwasser noch empfiehlt sich dann, eine Entnahmemethode anzuwennicht turbulent strömt. den, die es ermöglicht, die Probe unter Formationsdruck aufzubewahren (§ 2.1.1). Probenahme in einem offenen Gewässer. Das Ende des Schlauchs bis auf den Boden der Flasche einführen Filtration. Um eine Veränderung des Gehalts an Ga- und dann die Flasche mit der Öffnung nach unten ins sen und gelösten flüchtigen Substanzen zu vermeiden, Wasser eintauchen. Die Luft tritt durch den Schlauch nie mit Vakuum, sondern mit Druck filtrieren und auf aus, und das Wasser steigt laminar in der Flasche auf. das filtrierte Wasser die obgenannten Grundsätze an- Die Flasche wenn möglich unter Wasser verschliessen wenden (vgl. § 2.10.1). und Luftblasen vermeiden. In der Flasche bildet sich dadurch ein leichter Überdruck. 2.3.3 Adsorption und Reaktionen an den Oberflächen Flaschen. Die Auswahl der Flasche erfolgt gemäss den Angaben von § 2.9 und Anhang 1. Um Verände- Die gesuchten Substanzen können durch Adsorption rungen im Gehalt an gelösten Gasen und flüchtigen am Probenahmematerial aus der Probe verschwinden. Verbindungen in der Probe zu verhindern, muss der Dies ist bei organischen Verbindungen und gewissen Einschluss von Gasblasen in der Flasche vermieden Metallen der Fall, die eine Neigung zur Adsorption an werden. Dabei wird auf folgende Art vorgegangen: oder zur Fixierung in gewissen Plastikarten (PVC, LD- • Glasflasche mit Septumschraubverschluss. Die Fla- PE, PP, Silikon usw.) haben. Bei Metallen kommt dies sche, wie weiter oben beschrieben, von unten füllen besonders auch im Kontakt mit Glas vor. Das umge- und alle an der Wandung haftenden Gasblasen ent- kehrte Phänomen (Freisetzung) kann die chemische

fernen. Dann die Flasche auf eine ebene Oberfläche Zusammensetzung und damit die Repräsentativität eistellen und einige Tropfen hinzufügen, damit sich ner Probe ebenfalls verändern. An den Gefässwänden am Flaschenhals ein Meniskus bildet; anschliessend können auch chemische Reaktionen stattfinden, die den Septumschraubverschluss auflegen. Das über- den Gehalt an bestimmten gelösten Substanzen beeinschüssige Wasser wird beim Zuschrauben ver- flussen. So können beispielsweise Trichlorethen und drängt. Der während des Verschliessens entstehende Tetrachlorethen auf Eisen katalytisch oxidieren (Gill- Überdruck wird vom Septum aufgenommen, das ham & O’Hannesin, 1994). Um diese Phänomene sich dabei aufwölbt. Die Verwendung eines steifen bestmöglich zu verhindern, muss ein angepasstes Pro- Deckels bewirkt einen zu grossen Überdruck, der benahmematerial gewählt werden (Schläuche, Leitunein Glasbruchrisiko mit sich bringt. gen, Zwischenbehälter, Pumpen, Flaschen usw.). Die

• Glasflasche mit konischem Schliffglasstopfen. Die Ansäuerung der Probe trägt im Fall der Entnahme für Flasche wie weiter oben beschrieben von unten die Bestimmung der Spurenmetalle zu einer Verringevollständig füllen und alle an der Wandung haften- rung der Adsorption an der Flaschenwand bei (§ 3.2). den Gasblasen entfernen. Den Stopfen unter Verdrängung des überschüssigen Wassers einfügen. Die folgende Tabelle listet die möglichen Effekte auf

• Plastikflasche. Die Flasche gleich wie eine Glasfla- die Zusammensetzung des Wassers auf, wenn dieses sche mit Septumschraubverschluss füllen. mit verschiedenen Materialien der Probenahmegeräte und der Einrichtungen der Probenahmestelle in Kon- Nachdem die Flasche wie beschrieben gefüllt und ver- takt kommt. schlossen wurde, hält man sie kopfüber und klopft leicht mit dem Finger daran um zu testen, ob Luft eingeschlossen wurde. Falls eine Luftblase erscheint, ist

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 23

Tabelle 2: Mögliche Effekte der Materialien der Probenahmegeräte (Infrastruktur der Probenahmestelle, Pumpen, Leitungen, Behälter usw.) auf die Zusammensetzung des beprobten Wassers: Informationen basierend u. a. auf der DVWK-Mitteilung 20 (1990). Die Tabelle gibt nur eine Übersicht über die beobachteten Phänomene. Die spezifischen Quellenangaben sind in der vorerwähnten Arbeit angegeben. Aufgeführte Substanzen in Fettschrift: hohe Wahrscheinlichkeit einer Veränderung; in Normalschrift: Veränderung manchmal festgestellt; in Klammern [ ]: Möglichkeit einer Veränderung relativ gering.

Material Adsorption und Desorption Freisetzung von Substanzen, die Andere mögliche auf den Oberflächen das Material enthält Veränderungen

Stahl Fe, Mn, Zn durch Korrosion Reduktion der N-Verbindunhung des pH; Zerstörung von chlorierten Ethenen (vgl. Text).

Verzinkter Phosphate Zn, Fe, Pb, Mn, [Cd] durch Korrosi- Reduktion der N-Verbindun- Stahl on gen beim Kontakt mit Eisen

Kupfer keine Adsorption von FHKW Cu durch Korrosion

Rostfreier [gewisse organische Verbindun- Ni, Cr, Fe, Zn, Cd und Cu durch keine Zerstörung von FHKW Stahl gen: Phenole, Naphtalin, FHKW Korrosion, vor allem in Gegenwart durch Katalyse

Glas Spurenmetalle, gewisse Isotope

Hart-PVC viele organische Verbindungen, Pb, Zn, Cu und Cd (Katalysatoren mögliche Diffusion von aromawie aromatische (Phenole, bei der Herstellung); Vinylchlorid, tischen und gewissen CKW BTEX, Chlorbenzole) und Chloroform, [CT], [Weichmacher] durch das Material aliphatische KW, PER; auf und Fabrikationszusätze, Pigmente, zahlreiche FHKW kein Einfluss Substanzen in Leimen, wenn PVC festgestellt geklebt ist

HD-PE gewisse aromatische und Pb, Zn, Cu und Cd (Katalysatoren mögliche Diffusion von aromachlorierte KW bei der Herstellung); Weichmacher tischen und gewissen CKW und Zusätze für Plastik, Substanzen durch das Material in Leimen, wenn HD-PE geklebt ist

PP oxidierende Säuren; aliphatische Pb, Weichmacher und Zusätze für und aromatische KW; chlorierte Plastik Lösungsmittel

PTFE gewisse organische Substan- keine Freisetzung von Weich- Diffusion von Sauerstoff; keine zen wie [BTEX, Naphtalin, PER, machern und Zusätzen für Plastik Adsorption von Dichlormethan, Dichlorethane, Dichlorethene, Chloroform, 1,1,1-Trichlor- Phenole und Chlorbenzole] ethan, TRI und Anilinen

Weich-PVC sehr viele organische Verbin- Chloroform, Weichmacher und Diffusion der Mehrzahl der dungen Zusätze für Plastik VOC durch das Material

LD-PE sehr viele organische Verbin- Weichmacher und Zusätze für dungen Plastik

Silikon und sehr viele organische Verbin- Diffusion der Mehrzahl der Kautschuk dungen VOC durch das Material

24 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

2.3.4 Biologische Aktivitäten 2.3.5 Ausfällung von Verbindungen

Bakterien- oder Algenwachstum in der Probe, hervor- Verbindungen, die sich im Grundwasserleiter unter gerufen durch Veränderungen in den Umgebungsbe- Formationsdruck im chemischen Gleichgewicht befindingungen (Temperaturerhöhung, Licht, Plastikgefäs- den, können allein schon durch den Druckabfall auf se, Verunreinigungen usw.), führt zu Änderungen in Atmosphärendruck am Auslauf in einen Zustand der der Wasserzusammensetzung, die sich mit der Dauer Übersättigung kommen und in der Flasche ausfallen. der Lagerung verstärken. So verändern sich beispiels- Die Anwendung einer oder mehrerer der folgenden weise die Gehalte an NO3-, NO2-, NH4+ usw. (Ionen, Massnahmen erlaubt die Vermeidung solcher Probdie Bakterien und Algen als Nährstoffe dienen) im Fall leme: von inadäquater Konservierung oder Lagerung mehr • Die Probe unter den Druck- und Temperaturbedin- oder weniger schnell. gungen des Grundwasserleiters erhalten (§ 2.1.1).

• Die zu messenden Parameter chemisch stabilisieren Die folgenden Massnahmen erlauben eine Verringe- oder fixieren (ISO-Norm 5667-3, 1994, § 2.10.2). rung des Gehalts an Mikroorganismen im entnomme-

• Den Gasaustausch bei jedem Schritt der Probenen Wasser: nahme vermeiden (§ 2.3.2).

• Das Wasser der zu beprobenden Brunnen, Bohrungen oder Leitungen mit hoher Rate erneuern, wie in

2.3.6 Veränderungen durch Lichteinfluss

§ 2.6.1 angegeben, dann noch mindestens zweimal das Erneuerungsvolumen mit ¼ der anfänglichen Die Lichtstrahlung kann die Beschaffenheit vieler Be- Förderrate pumpen, bevor die Entnahme bei einer standteile des Wassers beeinflussen, indem sie Reaktinoch geringeren Rate erfolgt. Das Pumpen mit hoonen katalysiert, Verdunstung bewirkt, den Oxidatiher Förderrate entfernt Biofilme, und dasjenige mit onszustand von gewissen Elementen verändert (Brominiedriger Förderrate verringert das Einschleppen de, Iodide) oder organische Verbindungen zerstört. So von Mikroorganismen. können Parameter wie AOX und DOC eine empfindli-

• Sauberes Probenahmematerial und saubere Flaschen che Beeinflussung erfahren, wenn die Probe dem Licht benützen. ausgesetzt wird. Desgleichen können Substanzen wie Die eine oder andere der folgenden Massnahmen er- Cyanide oder Fluoreszenztracer am Licht zerfallen. laubt es, mit der biologischen Aktivität in der Probe verbundene Probleme zu verhindern: 2.4 Vorbereitende Massnahmen und

• Laboranalysen so schnell wie möglich vornehmen Beobachtungen

• Proben bei 2 bis 4 °C und völliger Dunkelheit auf- Die Messung des Grundwasserspiegels (§ 4.1.1) oder bewahren und transportieren. der Quellschüttung (§ 4.1.2) sowie allgemeine Beo-

• Die zu messenden Parameter chemisch stabilisieren bachtungen an der Probenahmestelle und deren Umge- oder fixieren (ISO-Norm 5667-3, 1994). bung (§ 4.1.10) sind die ersten Informationen, die bei

• Inaktivierung der Mikroorganismen mittels einer der Ankunft zu sammeln sind. Konservierungsmethode wie Zufügung von Formalin, Kupfersulfat oder eines Oxidationsmittels, 2.5 Spülung und Reinigung Ansäuerung bis pH 2, Bestrahlung der Flaschen mit der Ausrüstung UV-Licht usw. (Anhang 1). Die verwendete Methode muss mit der nachfolgenden Analytik vereinbar Vorausgesetzt, dass die vorangehenden Entnahmesein (ISO-Norm, 5667-3, 1994). operationen keine Verunreinigungsspuren auf dem

• Probe einfrieren (nur bei langer Lagerung, in Ab- Material hinterlassen haben und die vorgängig entsprache mit dem Labor). nommenen Wässer nicht verschmutzt waren, reicht

• Vornahme einer Filtration (§ 2.10.1). Dieses Vorge- in den meisten Fällen eine einfache Spülung des hen bedingt eine strikte Keimfreiheit, wie sie syste- Probenahmematerials mit dem zu entnehmenden matisch nur im Labor erreicht werden kann. Wasser aus.

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 25

In heikleren Fällen, in denen das Material einer Verun- Das Ausspülen der Ausrüstung muss anschliessend reinigung ausgesetzt war, müssen die folgenden Emp- fortgesetzt werden mit nacheinander (US EPA, 1991): fehlungen befolgt werden: • Leitungswasser,

• deionisiertem, von organischen Substanzen freiem Reinigung von durch anorganische Substanzen Wasser, verunreinigtem Material • analytisch reinem Azeton,

• Hexan, Methylalkohol oder Isopropanol, je nach Die US EPA (1991) empfiehlt, das für die Probenahme den durchzuführenden Analysen. von Wasser für die Analyse von anorganischen Substanzen vorgesehene Material mit Hilfe eines phosphat- Das so gereinigte Material muss vor nachfolgenden freien Waschmittels zu reinigen und es anschliessend Verschmutzungen geschützt werden. Für jeden Schritt nacheinander mit den folgenden Flüssigkeiten zu spü- der Materialreinigung sollen neue Wegwerfhandschulen: he verwendet werden.

• mit verdünnter Salz- oder Salpetersäure (0.1 N),

• mit Leitungswasser, 2.6 Erneuerung des Wassers und

• mit deionisiertem Wasser. Repräsentativität der Probe Um Teile aus rostfreiem Stahl zu spülen, wird Salzsäu- Vor einer Entnahme muss man sich von der Repräree verwendet, da Salpetersäure das Metall oxidieren sentativität der Wasserprobe überzeugen. Die Entkönnte. nahme kann an einem Punkt (Entnahmebrunnen, Beo- Reinigung von durch organische Verbindungen bachtungsbohrung, Wasserleitung, Becken, Reservoir verunreinigtem Material usw.) erfolgen, wo das Wasser stagniert oder wo sich seine Zusammensetzung mit der Zeit verändert. In ei- Es kommt vor, dass im Verlauf einer Kampagne das ner Bohrung z.B. erneuert sich das Wasser nur lang- Probenahmematerial durch ein verschmutztes Wasser, sam, darin enthaltene Gase und gelöste Substanzen erdurch auf dem Wasser schwimmende Stoffe oder reichen ein Gleichgewicht mit der Luft, und seine Zudurch verschmutzte Böden oder Teile verunreinigt sammensetzung verändert sich. Die biologische Aktiwird. Typischerweise kann sich ein Ölfilm auf dem vität, die in der Bohrung selbst herrscht, und die Ober- Material ablagern, das dann ausgetauscht oder gerei- flächenreaktionen mit den verschiedenen Wandungen nigt werden muss. können ebenfalls zu einer langsamen Veränderung der Um einen solchen Ölfilm zu entfernen, muss die Zusammensetzung des in der Bohrung stagnierenden

Oberfläche mit einem phosphatfreien Waschmittel für Wassers beitragen. In solchen Fällen muss das Wasser den Laborgebrauch und einer Bürste gewaschen und unbedingt durch Pumpen oder Schwappen erneuert dann mit einem Dampf- oder Hochdruckreiniger ge- werden, bis es für den zu beprobenden Teil des Grundspült werden. So kann sich beispielsweise eine Hand- wasserleiters repräsentativ wird. Zur Prüfung der Respritze, die nicht für das Versprühen von Pestiziden präsentativität überwacht man die Entwicklung der verwendet wurde, als sehr nützlich für die Druckreini- physikalisch-chemischen Parameter (Leitfähigkeit, gung oder -spülung des Materials erweisen. Das Aus- Temperatur, gelöster Sauerstoff und pH) und/oder der waschen der Innenteile (Pumpen, Schläuche usw.) er- Isotope (Radon) im Verlauf der Erneuerung des Wasfolgt durch die Zirkulation einer Menge an Reini- sers. Die während dieser Messungen gewonnenen Ergungs- und Spülmitteln, die je mindestens dem drei- fahrungen, vorgängig an der fraglichen Stelle gemachfachen des gesamten Innenvolumens entspricht (Wil- te Analysen sowie hydraulische Berechnungen erson, 1995). lauben eine Abschätzung der Repräsentativität. Vom Standpunkt des hydrogeologischen Umfelds aus muss die Repräsentativität der Probe vom Hydrogeologen den Untersuchungszielen entsprechend beurteilt werden.

26 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

2.6.1 Erneuerung des Wassers in einer Bohrung mit einer geringen Förderrate (ungefähr 5 bis 20%

der maximalen Brunnenergiebigkeit) durchgeführt Während der Erneuerung des Wassers in einer Boh- werden. Falls möglich, sollte für die Erneuerung rung sollte die durch das Pumpen erzeugte Absenkung und die Probenahme die gleiche Ausrüstung vernicht zu gross sein, da sonst die Massnahmen zur Ver- wendet werden, um das Risiko einer Wasserverhinderung des Gasaustauschs Wasser/Luft wegen zu schmutzung zu verringern. starker Einsickerung wertlos sind. Es werden zwei Fälle unterschieden: 2. Geringe bis sehr geringe Durchlässigkeit. Das Wasser fliesst der Bohrung mit einer Rate von we-

1 Mittlere bis hohe Durchlässigkeit. Das Wasser niger als 0.1 l/min zu. In solchen Fällen dauern die

fliesst der Bohrung mit einer Rate von mehr als oben genannten Arbeiten mehrere Stunden oder Ta- 0.1 l/min zu. Die Bohrung kann als gereinigt und ge. Es ist dann angebracht, die Bohrung ein- oder das entnommene Wasser als repräsentativ für seine zweimal zu leeren, d. h., das darin enthaltene Was- Umgebung angesehen werden, wenn eine der fol- ser vollständig auszufördern. Sobald sich der Wasgenden Bedingungen erfüllt ist: serspiegel stabilisiert hat, die Probe auf der ge-

• wenn man mindestens fünfmal das in der Verroh- wünschten Tiefe mittels eines Probennehmers oder rung und dem Filtermaterial enthaltene Wasser- einer Spritze entnehmen. Die Anwendung von alvolumen ausgefördert hat, dies gemäss der Mehr- ternativen Methoden wie Dialyse- oder Diffusionszahl der publizierten Erfahrungen (Wilson, zellen (§ 2.1.4) kann sich in sehr gering durchlässi- 1995), oder gen Bereichen als sehr nützlich erweisen (Davis et

• wenn die elektrische Leitfähigkeit, der Gehalt an al., 1992; Steinmann & Shotyk, 1996). gelöstem Sauerstoff und die Temperatur zwischen Beginn und Ende eines in der Verrohrung Bei Wasserentnahmen aus einem Brunnen während und dem Filtermaterial enthaltenen Volumens des Bohrens ist es wichtig zu kontrollieren, ob das (= Erneuerungsvolumen) um weniger als 2% Grundwasser nicht mit Bohrspülung verunreinigt ist. schwanken oder wenn, gemäss Wilson (1995), Diese Kontrolle kann dadurch geschehen, dass die die Schwankung dieser Parameter geringer ist als Bohrspülung mit einem Tracer mit einer mehr oder ± 10 µS/cm, ± 0.2 mg/l O2, ± 0.5°C und ± 0.1 weniger konstanten Konzentration markiert wird pH-Einheit. (§ 3.7). Falls ein Grundwasserleiter angetroffen wird Dehnert et al. (2000) zeigt, dass die kontinuierliche und ein Pumpversuch stattfindet, beginnt die eigent- Messung von 222Rn (Radon 222) ebenso wie die liche Probenahme erst, wenn die Tracerkonzentration physikalisch-chemischen Parameter erlaubt, den im geförderten Wasser auf weniger als 1% der mittle- Zeitpunkt des Erreichens der optimalen Wasserer- ren Tracerkonzentration in der Bohrspülung vor dem neuerung durch Pumpen zu bestimmen. Das Radon Versuch abgesunken ist. ist ein Gas, das mit der Umgebungsluft im Bereich der Probenahmestelle ein Gleichgewicht ausbildet. 2.6.2 Erneuerung des Wassers in einer Leitung Es ist ebenfalls ein radioaktives Element mit einer

Halbwertszeit von 3.8 Tagen. Es verschwindet also Das stagnierende Wasser in einer Leitung kann unter aus dem stagnierenden Wasser eines Piezometer- anderem durch Temperaturwechsel, durch Gasausrohrs, jedoch steigt seine Konzentration bei Pump- tausch, durch Reaktionen mit der Leitungswandung beginn wieder an, da es im Grundwasserleiter kon- und durch das Wachstum von Mikroorganismen starke tinuierlich produziert wird. Sobald diese Konzentra- Veränderungen in seiner Zusammensetzung erfahren. tion ein Plateau erreicht, kann das gepumpte Wasser Aus diesen Gründen muss die Beprobung eines solals repräsentativ für den grundwasserführenden Be- chen Wassers möglichst vermieden werden. Um eine reich in der Umgebung der Bohrung angesehen repräsentative Probe zu erhalten, können im Prinzip werden. Betreffend die Messung dieses Isotops sei analoge Massnahmen wie bei der Erneuerung des auf Surbeck (1996) verwiesen. Wassers in einer Bohrung ergriffen werden. Die Erneuerung des Wassers kann mit einer hohen Förderrate erfolgen. Die Probenahme muss jedoch

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 27

2.7 Feldmessungen und -analysen hindert es ein rasches Wachstum von Mikroorganismen. Man kann die für die Erneuerung des Wassers nötige Zeit zur Durchführung der Feldmessungen und - Die Gefässe müssen sauber sein, und zwar sowohl analysen verwenden (Kap. 4 und Anhang 2). Dies bie- innen wie aussen. Das Analysenlabor stellt ihre Reinitet den Vorteil, die Entwicklung der Parameter wie gung sicher oder kontrolliert vorgängig ihre Sauber- Temperatur, elektrische Leitfähigkeit und gelöster keit. Sie müssen in geschlossenen Kisten transportiert Sauerstoff im Verlauf der Wassererneuerung kontrol- werden, um einer Verschmutzung durch Spritzer oder lieren (§ 2.6) und so den günstigen Zeitpunkt für die Staub zuvorzukommen. Eine innen saubere und tro- Probenahme ermitteln zu können. ckene, hermetisch verschlossene Flasche kann vor der Verwendung während mehrerer Monate aufbewahrt

2.8 Probenahme werden. Jedoch muss eine Flasche, die innen nach der

Reinigung nicht getrocknet wurde oder die eine Kon- Um eine unerwünschte Veränderung der Wasserzu- servierungslösung enthält, innert kürzester Zeit versammensetzung zu vermeiden, erfolgt die Probenahme wendet werden. gemäss den in § 2.3 abgegebenen allgemeinen Empfehlungen. Kapitel 3 präzisiert diese Empfehlungen, Um eine Probe ohne Luftblasen zu erhalten (vgl. indem alle Aspekte der Probenahme für die Analytik § 2.3.2), werden die folgenden Flaschenarten verwender Hauptgruppen von im Grundwasser enthaltenen det: Substanzen ausgeführt werden. • Glasflasche mit Septumschraubverschluss. Einen Verschluss mit weichem Oberteil in Form eines

2.9 Flaschen biegsamen Septums (Gummi mit Aluminium- oder

PTFE-Beschichtung) benützen. In der Regel werden die Flaschen vom Labor zur • Flasche aus PTFE mit Septumschraubverschluss. Verfügung gestellt, das die Analysen durchführt, Verwendung in gewissen Fällen möglich. denn ihre Beschaffenheit und ihr Inhalt hängen nicht • Glasflasche mit Schliffglasstopfen (konisch). Man nur von den zu analysierenden Bestandteilen, son- verwende einen eingepassten Glasstopfen ohne Eindern auch von der verwendeten Untersuchungsme- buchtung unten. Ein Stopfen mit einer Einbuchtung thode ab. Das Labor trägt auch eine Verantwortung, unten verunmöglicht die Entfernung aller Luftblawas die Qualität und die Sauberkeit der gelieferten sen aus dem Gefäss. Flaschen anbetrifft. Glasflaschen mit steifem Schraubverschluss erlauben es im Allgemeinen nicht, die Luft vollständig aus der Flaschentyp und -inhalt hängen von den zu analysie- Probe zu entfernen. Sie eignen sich deshalb nicht für renden Substanzen und den Untersuchungsmethoden die Entnahme von Proben, in denen das Gasgleichgeab. Man achte grundsätzlich darauf, für jede zu analywicht erhalten bleiben soll. sierende Gruppe von Substanzen eine Flasche vorzusehen. Anhang 1 gibt den zu verwendenden Flaschen- Zu den Plastikflaschen ist zu sagen, dass Plastikmatetyp und seinen optimalen Inhalt in Abhängigkeit der rialien gasdurchlässig und deshalb im Hinblick auf die Gruppe und der Anzahl der zu bestimmenden Parame- Analyse von Substanzen nicht geeignet sind, die empter an. Für die Probenahme aller Art von Substanzen findlich auf Änderungen im Gasgehalt des Wassers rewird die Verwendung von Glasflaschen bevorzugt, agieren. Gewisse Plastikmaterialien adsorbieren auch ausgenommen bei den Spurenmetallen, für die Plastikdie VOC. Für die Probenahme dieser Substanzen sind flaschen (PTFE, PE oder PP) besser geeignet sind. keine anderen Plastikmaterialien als PTFE oder unter Braunglas erlaubt die Verringerung der Lichteinwir- Umständen PP zu verwenden. Die Verschlüsse sollten kung auf die Probe und trägt zur Erhaltung gewisser PTFE-Einlagen oder eine Aluminiumbeschichtung organischer Substanzen bei, die sich unter Lichteinaufweisen (vorgängig mit dem Analysenlabor abkläfluss verändern (z.B. Fluoreszein), vor allem aber verren).

28 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

2.10 Vorbehandlung der Probe 2.10.1 Filtration

Die Vorbehandlung schliesst alle Vorgänge der Filt- Normalerweise erfolgt die Filtration der Probe im Laration, der Konservierung und der Vorbereitung zur bor. Manchmal muss sie jedoch im Feld ausgeführt Lagerung der Probe ein. Dieser Schritt zielt darauf ab, werden, beispielsweise in den folgenden Fällen: auf spezifische Art und Weise einen oder mehrere • wenn die Probe angesäuert werden muss, um die chemische Parameter so zu bewahren, dass die Reprä- Ausfällung verschiedener Verbindungen (Karbonasentativität der Probe bis zum Zeitpunkt der Analyse te, Sulfate, gelöstes Eisen usw.) zu verhindern, erhalten bleibt. • wenn die Probe im Feld analysiert werden muss und die suspendierten Feststoffe mit der Untersuchungs- Für gewisse Parameter kann der Umstand, ob filtriert methode in Konflikt kommen (z.B. bei der Photowird oder nicht, oder ob angesäuert wird oder nicht, metrie), und die Reihenfolge, in der diese Operationen vorge- • wenn die suspendierten Feststoffe während der Lanommen werden, die Resultate erheblich verändern, gerung eine Veränderung in der Probenzusamdenn dadurch misst man verschiedene Spezies desselmensetzung bewirken können (Adsorption, Desorpben Elements ab. Indem man filtriert oder nicht filttion, Lösung, Ausfällung usw.). riert, werden z.B. nur die gelösten Substanzen oder deren Gesamtheit «gelöste Stoffe + Feststoffe» abgemessen. Die Ansäuerung bringt ebenfalls in bestimmten Das für die Filtration benötigte Material wird norma- Fällen Spezies, die bei neutralem pH «unlöslich» sind, lerweise durch das Labor zur Verfügung gestellt, das in Lösung (z.B. Fe(OH)3, FeS usw.). Dies hat zur Kon- die Analysen durchführt, da die Art der Filtration sequenz, dass wenn die Analyse ausschliesslich der und das verwendete Material die Konzentration der Untersuchung der gelösten Spezies dient, die Probe zu analysierenden Substanzen verändern können. vor dem Ansäuern filtriert werden muss. Die Verfahren der Vorbehandlung müssen von Fall zu Fall mit dem Analysenlabor abgesprochen werden.

0.45 µm

Zucker Zucker Gelatine Pollen Pollen Gelatine

Proteine Proteine Meersand Meersand

Russ Russ Farbpigmente Farbpigmente Haare Haare Wässerige Wässerige Lösungen Lösungen Viren Viren Bacterien Bacterien Filtration Filtration Mikrofiltration Mikrofiltration Ultrafiltration Ultrafiltration Nano- Nanofiltration filtration Umkehrosmose Umkehrosmose

0.1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 µm 10 µm 100 µm 1 mm

Abbildung 4: Durchmesser verschiedener Partikel und Filtrationstechniken. © WTW Weilheim, Deutschland. Abdruck mit Genehmigung der Firma WTW.

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 29

Filtrationsverfahren Die Druckfiltration. Die Probe wird durch das Filter gepresst. Diese Art der Filtration erlaubt am besten, Es werden die im Folgenden kurz beschriebenen Ver- einen Gasaustausch zu vermeiden. Der Druck wird fahren unterschieden: durch eine mit der Filterhalterung verbundene Pumpe oder Druckgasflasche erzeugt oder durch eine Spritze, Die Vakuumfiltration. Man erzeugt einen Unterdruck an deren Auslauf eine Filtervorrichtung angebracht unter dem Filter, durch das die Probe dann angesaugt wird. Die Durchlässigkeit des Filters nimmt im Verwird. Diese Art der Filtration verursacht eine starke lauf der Filtration ab. Entgasung des Wassers und damit den Verlust der flüchtigen Stoffe. Sie verbietet sich bei allen Probe- Die Tangentialfiltration. Die Probe wird entlang einahmen für die Analyse von Stoffen, die empfindlich ner permeablen Membran mit grosser Oberfläche beauf Veränderungen im Gasgehalt des Wassers reagie- wegt. Ein Teil des Wassers wird beim Durchdringen ren. Ausserdem nimmt die Durchlässigkeit des Filters der Membran filtriert, der andere nicht filtrierte Teil im Verlauf der Filtration ab, da die Poren zunehmend reisst das Restmaterial so gut mit sich, dass die Membdurch das zurückgehaltene Material verstopft werden. ran während der Filtration eine mehr oder weniger konstante Durchlässigkeit behält und nicht verstopft. Die Schwerefiltration. Wegen der Schwerkraft dringt die Probe durch das in einem Trichter befindliche Fil- Die Filtration in-situ. Die Verwendung von Dialyseter. Die Durchlässigkeit des Filters nimmt im Verlauf oder Diffusionszellen erübrigt eine Probenfiltration der Filtration ab. Diese Art der Filtration ist langsam (§ 2.1.4). Sie verstopfen im Allgemeinen nicht. und deshalb unangebracht, da sich die Probe durch Luftkontakt zunehmend verschlechtert.

Restwasser Rohwasser Luft Membran- Rohwasser filter

Filtrat Roh- Rohwasser O-Ring Luft wasser

Befül-- lung Roh- Filtrat Filtrat wasser Filtrat Filtrat

A B C D E

Abbildung 5: Systeme für die Feldfiltration. A und B: Schwerefiltration oder Vakuumfiltration; C: Vakuumfiltration mittels einer Spritze und einem Aufsatzfilter (Ansaugung); D: Druckfiltration mittels einer Spritze und einem Aufsatzfilter (Befüllung der Spritze mit Hilfe eines Dreiweghahns; E: Tangentialfiltration.

30 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

In der Praxis verwendet man zur Filtration von natürli- Auswahl der Filtrationstechnik chen Wässern vor der Analyse Filter mit einer Porengrösse von 0.45 µm (international anerkannter Stan- Die Filtrationstechnik wird entsprechend den Analydard). Die Porengrösse kann der Grösse der im Filtrat senzielen und den Risiken für eine Veränderung der erwünschten oder unerwünschten Partikel angepasst Wasserzusammensetzung, die sie nach sich ziehen werden (Abbildung 4). Das Filtermaterial hat vor al- kann, ausgewählt: lem dann eine besondere Wichtigkeit, wenn die Probe für die Bestimmung der Metalle oder der organischen 1. Filtration für die Analyse anorganischer Sub- Verbindungen entnommen wird. In der Regel werden stanzen, deren Konzentration stark von den Zellulosefilter für die Analyse der Mineralstoffe ver- Gasgleichgewichten abhängt (Härten, Schwefelwendet und PTFE-Filter für Proben, die der Analyse verbindungen, gelöstes Eisen und Mangan usw.). von organischen Substanzen dienen. Abbildung 5 zeigt • Nachdem die Probe so entnommen wurde, dass jede einige Beispiele von Filtrationsvorrichtungen. Veränderung des Gasgehalts vermieden wird (§ 2.3.2), sofort die Druck- oder Tangentialfiltration Risiken während der Filtration vornehmen.

• Filtrationsmaterial aus Glas mit luftdichten An-

• Fall eines reduzierenden Wassers, das gelöstes Ei- schlüssen und Leitungen aus Kupfer oder rostfreiem sen (II) enthält. Wenn während der Entnahme- Stahl verwenden. Wenn für gewisse Verbindungen vorgänge eine Belüftung der Probe auftritt, fällt das Leitungen aus Plastikmaterial unerlässlich sind, die- Eisen aus. Beim Kontakt mit dem Luftsauerstoff se Abschnitte möglichst kurz halten (< 2 cm). oxidiert es nämlich zu Eisen (III) und wird unlös- • Ohne gegenteilige Angabe von Seiten des Analylich. Bei der Filtration wird die Ausfällung zurück- senlabors Zellulosefilter benützen. gehalten, und die Analyse ergibt einen zu geringen effektiven Eisengehalt in der Probe. Zusätzlich kön- 2. Filtration für die Analyse von anorganischen nen sich andere gelöste Metalle an den Eisenhydro- Substanzen, die wenig von Gasgleichgewichten xiden anlagern und dadurch ebenfalls verloren ge- abhängen (Chloride, Sulfate, Nitrate, Natrium, hen, was die Zusammensetzung und Repräsentativi- Spurenelemente usw.): tät der Probe beeinflusst. • Die Filtrationsart hat keinen wesentlichen Einfluss

• Im Verlauf der Filtration werden wegen der zuneh- auf die Analysenresultate. menden Verstopfung des Filters immer feinere Fest- • In den meisten Fällen kann Filtrationsmaterial aus stoffe zurückgehalten, was die Verteilung der in der Plastik und Zellulosefilter verwendet werden. Probe verbleibenden, sehr feinen Feststoffe beein- • Der für die Analyse der Spurenelemente zu beflusst. Dieses Phänomen kann Fehler bei der Repro- nutzende Filter muss darauf geprüft sein, dass er duzierbarkeit der Analysen verursachen. keine Metalle abgibt (mit dem Labor abzuklären).

• Das Filtrationsmaterial und das Filter selbst können Stoffe an die Probe abgeben oder daraus adsorbie- 3. Filtration für die Vorbehandlung von Proben ren, was den Gehalt an gewissen Bestandteilen be- zur Analyse auf organische Substanzen. In den trächtlich verändern kann. Die Verwendung von Fil- meisten Fällen ist eine solche Filtration im Feld tern unterschiedlichen Typs oder verschiedener nicht nötig, da das Zusetzen von Substanzen zur Marken kann so die Reproduzierbarkeit der Filtrati- Konservierung der Probe ohne vorgängige Filtration behindern. on geschehen kann. Wenn trotzdem eine solche

• Die Filtrationsvorgänge können, wenn sie nicht un- Filtration gemacht werden muss, wie folgt vorgeter aseptischen Bedingungen ausgeführt werden, zu hen: einer bakteriellen Verunreinigung der Probe führen. • Die Probe so entnehmen, dass jede Veränderung ihres Gehalts an Gasen oder an flüchtigen Substanzen vermieden wird (§ 2.3.2 und § 3.3). Dafür empfiehlt es sich, das Wasser mit einer Glas- oder Edelstahl-

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 31

spritze zu entnehmen, mit der es durch den Filter (z.B. organische Verbindungen, Eisen (II), Schwegepresst werden kann. felverbindungen usw.).

• Sofort die Druckfiltration mit einem auf die Spritze • Gewisse Substanzen können ausfallen, z.B. Calcigesteckten Filter vornehmen. umkarbonat und -sulfat, Metalle und Metallverbin-

• Filtrationsmaterial aus Glas oder aus PFA oder dungen wie Fe(OH)3, Al(OH)3, Mg3(PO4)2, oder in PTFE mit luftdichten Anschlüssen benützen. Falls die Gasphase übergehen (Sauerstoff, Kohlendioxid, für die Verbindung zwischen der Spritze und dem Cyanide, Quecksilber). Filter eine Leitung aus Plastikmaterial verwendet • Die Aufnahme von Kohlendioxid aus der Luft verwerden muss, diese Abschnitte möglichst kurz wäh- ursacht eine Veränderung des pH, des Gehalts an len (< 2 cm). Kohlendioxid, des Kalk-Kohlensäure-Gleichge-

• Filter aus PTFE oder aus Keramik verwenden. wichts usw.

• Die Metalle sowie gewisse organische Verbindun- Im Hinblick auf die Analyse von ganz bestimmten gen können irreversibel an den Behälterwandungen Substanzen müssen die für die Untersuchungsmetho- oder an in der Probe enthaltenen Feststoffen adsorden gegebenen Empfehlungen befolgt und die Filtra- biert werden. tionsvorrichtung geprüft werden. Dies tut man, indem • Polymerisate können sich depolymerisieren, und man Lösungen mit bekannter Konzentration durch sie umgekehrt können einfache Verbindungen polymehindurchfliessen lässt, um zu bestimmen, ob sie einen risiert werden. Einfluss auf die Zusammensetzung der fraglichen Substanzen hat. Die Bedeutung dieser Reaktionen hängt ab von der chemischen und biologischen Beschaffenheit der Pro- Im Labor kann auf die Dekantierung oder auf die be, ihrer Temperatur, ihrer Lichtexposition, der Behäl- Zentrifugierung zurückgegriffen werden, um gewisse terart, die sie enthält, dem Zeitraum zwischen Entnah- Nachteile der Filtration zu umgehen. me und Analyse, den Transportbedingungen (ruhig oder bewegt) usw. (ISO 5667-3, 1994).

2.10.2 Probenkonservierung

Zahlreiche Konservierungstechniken sind erprobt wor- Alle Wässer neigen zu mehr oder weniger raschen den. Die Tabelle in Anhang 1 gibt einige Beispiele. Veränderungen infolge physikalischer, chemischer Eine Liste von Techniken ist in der ISO-Norm 5667-3 oder biologischer Reaktionen, die in der Flasche im (1994) veröffentlicht, siehe auch BUWAL (2000a). Zeitraum zwischen der Entnahme und der Analyse stattfinden können. Die Art und Geschwindigkeit die- Die Konservierungslösungen (Säure, Base oder Vertilser Reaktionen verlangen häufig das Ergreifen von gungsmittel gegen Mikroorganismen) können der Fla- Vorsichtsmassnahmen. Ansonsten können die durch sche vorgängig durch das Labor zugegeben oder im die Analyse bestimmten Konzentrationen deutlich von Feld hinzugefügt werden. In diesem Fall wird die Löden tatsächlichen Konzentrationen abweichen. Die sung der gefüllten Flasche direkt vor dem Verschlies- Hauptursachen der Veränderungen sind die Folgenden: sen mittels einer skalierten Glas- oder Plastikpipette,

• Bakterien, Algen oder andere Mikroorganismen die mit einer langen Nadel oder einer Einwegspitze können gewisse in der Probe vorhandene Verbin- versehen ist, zugesetzt. dungen aufnehmen. Sie können auch deren Beschaffenheit verändern oder selber neue Verbindungen Es ist von Vorteil, die Konservierungsmittel in Form produzieren. Diese biologischen Aktivitäten wirken von möglichst konzentrierten Lösungen beizufügen, sich beispielsweise auf den Gehalt an gelöstem Sau- um nur geringe Volumina zu verwenden, was in den erstoff, Kohlendioxid sowie Stickstoff-, Phosphor-, meisten Fällen erlaubt, die entsprechende Verdünnung Schwefel- und manchmal Siliziumverbindungen zu vernachlässigen. aus.

• Gewisse Verbindungen können durch in der Probe Die Konservierungsmittel müssen durch das Analysenvorhandenen gelösten Sauerstoff oxidiert werden labor in speziellen Flaschen geliefert werden.

32 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

2.10.3 Ansäuerung 2.10.4 Extraktion

Die Ansäuerung wird häufig für die Konservierung Die Extraktion von organischen Substanzen mit einem von Proben verwendet (Verhinderung von Ausfällung, Lösungsmittel wird in der Regel im Labor durch- Bakterienwachstum, Adsorption an Wandungen usw.), geführt, da es sich um einen Vorgang handelt, der sehr aber auch für die Stabilisierung von gewissen chemi- viel Sorgfalt erfordert und oft Teil der Analysenschen Parametern. Zur Bestimmung der nötigen Säu- prozedur ist. remenge für die Ansäuerung geht man wie folgt vor: 1. In ein Gefäss eine dem Flascheninhalt entsprechen- In gewissen Sonderfällen (Labor weit entfernt, grossde Menge Wasser abfüllen. volumige Proben in schwierig zu transportierenden

2 Die Menge Säure bestimmen, die nötig ist, um den Glasflaschen, spezielle Lagerungsbedingungen mit zu

gewünschten pH zu erreichen (normalerweise hohen oder zu tiefen Temperaturen usw.) empfiehlt pH = 2), indem Säure mittels einer skalierten Pipet- sich eine Extraktion im Feld. Das Prinzip ist das Folte zugefügt und die Entwicklung des pH mit einem gende: Eine genaue Menge des vom Labor gelieferten pH-Meter kontrolliert wird. Lösungsmittels (zwischen einem Zehntel und einem

3 Das Wasser verwerfen! Hundertstel der Probe je nach Lösungsmittel) wird gut

mit der Probe gemischt. Bei der Teilung reichern sich Zur Ansäuerung der Probe: die zu extrahierenden Substanzen im Lösungsmittel an.

1 Die Probe entnehmen und die entsprechende Fla- Nachdem sich die Emulsion geklärt hat, entnimmt man

sche vollständig (bis Oberkante Hals) füllen. mit einer Spritze eine Probe des Lösungsmittels und

2 Die vorher bestimmte Säuremenge mittels einer überführt sie in ein Glasfläschchen mit Septum-

Spritze oder Pipette einige Zentimeter unterhalb verschluss. Die Extraktion bietet unter anderem foldes Wasserspiegels hinzufügen und das überschüs- gende Vorteile: sige Wasser überlaufen lassen. • erhebliche Verringerung des Probenvolumens und 3. Die Flasche verschliessen. infolgedessen Erhöhung des Gehalts an zu analysierenden Substanzen, Auf pragmatische Weise ist es auch möglich, die benö- • optimale Lagerungsbedingungen, da die zu analytigte Säuremenge nach der folgenden Formel zu be- sierende Substanz im Lösungsmittel sehr gut löslich rechnen: ist, • sehr stark verringertes Risiko eines Zerfalls der zu 10 + KH analysierenden Substanzen. mit VS = hinzuzufügendes Säurevolumen in ml (1-molare Konzentration) 2.11 Beschriftung VP = zu entnehmendes Probenvolumen in ml Die Flaschen müssen mit Hilfe von Klebetiketten klar KH = Karbonathärte in °F identifizierbar sein und die folgenden Angaben enthalten: Um einen zuverlässigen Konzentrationswert der gelös- • die Nummer der Probe (eindeutig für die jeweilige ten Stoffe zu erhalten, empfiehlt es sich, ein Wasser Probenahmekampagne), vor der Ansäuerung zu filtrieren (§ 2.10.1), vor allem • den Namen/die Nummer des Probenahmepunkts, wenn es durch eine Wasserschicht von mehr als 20 cm • das Datum und die Uhrzeit der Probenahme, eine von blossem Auge sichtbare Trübung aufweist. • die Institution, die die Proben entnimmt.

Für die Analyse der Spurenelemente muss Säure der Auf wiederverwendbaren Behältern sind Etiketten zu Qualität suprapur oder besser verwendet werden. verwenden, die sich ohne Rückstände ablösen lassen. Wenn die Spurenanalytik mittels ICP-MS gemacht wird, benutzt man ausschliesslich Salpetersäure.

Kapitel 2: Vorbereitung und Durchführung der Probenahme 33

2.12 Lagerung und Transport Bei der zeitlichen Verfolgung der Konzentration an

der Proben Spurenelementen eines Wassers zeigt die Erfahrung, dass für viele Metalle die Veränderungen auf Grund Die Lagerung der Proben bildet den letzten Abschnitt von Reproduktionsfehlern bei den Analysen weit stärder Probenahme. Es handelt sich um die Lagerungsbe- ker sein können als jene, die durch eine langandauerndingungen der Probe während ihres Transports ins La- de Lagerung (mehrere Monate bis Jahre) der Proben bor und bis zum Zeitpunkt der Analyse. Licht, eine zu bewirkt werden. Dem wird während hydrochemischer hohe, zu tiefe (Gefrieren) oder schwankende Tempera- Untersuchungen Rechnung getragen, indem bei jeder tur sowie die Dauer der Lagerung sind Parameter, die Kampagne für eine langandauernde Lagerung bedie Qualität der Lagerung negativ beeinflussen. stimmte Proben entnommen werden und indem die für die Aufbewahrung nötigen strengen Vorsichtsmass- Die Anwendung der folgenden allgemeinen Grund- nahmen befolgt werden (§ 2.3 und 2.10). Diese Proben sätze sichert eine optimale Aufbewahrung der Probe: erlauben Reihenanalysen für jeden Entnahmepunkt am

• Unmittelbar nach dem Abfüllen und Anschreiben Ende der Untersuchung. muss die Probe in einen Transportbehälter gebracht werden, der eine Kühlhaltung erlaubt und sie voll- Bei der Übergabe der Proben an das Labor muss ein ständig vor Licht, Staub und Schmutz schützt. Begleitschein (in Anhang 2 integriert) abgegeben wer-

• Im Verlauf des Transports und der Lagerung darf den. Dieser wird mit den Analysenresultaten zurückdie Probentemperatur nie diejenige des Grundwas- gegeben um sicherzustellen, dass die Lagerungszeiten serleiters übersteigen, aus dem sie stammt. gut eingehalten worden sind.

• Der Transport ins Labor muss möglichst rasch erfolgen, d. h. in weniger als 12 Stunden bei Proben für die Analyse von wenig stabilen Parametern und 2.13 Probenahmebericht in weniger als 6 Stunden bei Proben für bakteriologische Analysen. Wie in § 2.2 erwähnt, muss die Probenahme genau und

• Im Labor müssen die Proben in einem Kühlschrank vollständig dokumentiert werden, indem der Ablauf bei Temperaturen zwischen 3 und 5 °C aufbewahrt der Aktion sowie die anderen Elemente der Qualitätswerden. kontrolle schriftlich festgehalten werden. Dies erlaubt,

• Alle Lagerungs- und Transportbedingungen bis dass bei erneuten Probenahmekampagnen an einem gleidas Labor die Verantwortung für die Proben über- chen Standort immer unter denselben Bedingungen nimmt, müssen in einem Probenahmeprotokoll ver- vorzugehen. Dieser Probenahmebericht ist ein wichtimerkt werden, das als Qualitätssicherungsdokument ges Glied im Qualitätssicherungsprozess (Kap. 5). Ein dient. Beispiel für einen Probenahmebericht wird in Anhang 2 gegeben.

34 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

3 Probenahme für die Analyse der

wichtigsten im Grundwasser enthaltenen Substanzgruppen Die Probenahmetechniken müssen gezielt entspre- benutzt worden sind, ist es unerlässlich, sie vor der chend den zu analysierenden Substanzen angewendet Probenahmekampagne zuerst mit 30-prozentiger Salwerden. Eine im Hinblick auf eine Nitratanalyse ent- petersäure und dann mit destilliertem Wasser zu spünommene Probe kann z.B. nicht für die Untersuchung len. Die Flaschen und die Verschlüsse sind vor dem von chlorierten Lösungsmitteln oder für eine bakterio- Füllen mit Probenwasser auszuspülen. Anstatt die Flalogische Analyse verwendet werden. Dieses Kapitel schen mit 30-prozentiger Salpetersäure zu spülen, ist beschreibt die spezifischen Probleme, die auftauchen es ebenfalls möglich, sie mit einer stark verdünnten können, sowie die Vorsichtsmassnahmen, die im Ver- Lösung dieser Säure (ca. 0.5‰, ausser in Fällen von lauf einer Wasserprobenahme für die Analyse der ver- starker Verkalkung) zu füllen und diese über Nacht schiedenen Substanzgruppen zu treffen sind. Die wich- wirken zu lassen. tigsten Hinweise sind in Anhang 1 zusammengefasst. Das empfohlene repräsentative Volumen für die Analyse von weniger als 5 Parametern beträgt 250 ml. Für 3.1 Wichtigste anorganische jeden weiteren Parameter gelten zusätzlich 50 ml. Parameter Für geringmineralisierte Wässer (elektrische Leitfähig- Hier handelt es sich um die Haupt- und Neben-Katio- keit <100 µS/cm) Flaschen verwenden, die zuerst mit nen und -Anionen, die Härten und die undissoziierten 10-prozentiger Salpetersäure (analytisch rein) und Mineralstoffe (Anhang 1). Diese Parameter liefern In- dann mit destilliertem Wasser gespült wurden. Die formationen über den unterirdischen Ursprung des Flaschen sind vor dem Füllen mit Probenwasser aus- Wassers. Sie erlauben auch die Einschätzung gewisser zuspülen. anthropogener Einflüsse (Anhang 5). Mehreren Parametern ist ein Toleranz- oder ein Grenzwert für ihre Vorbehandlung Konzentration zugeordnet (SLMB und GSchV, Anhang 6 und 7). Proben für chemische Analysen, die zudem eine gewisse Trübung aufweisen, müssen in der Regel vor der Entnahme Analyse filtriert werden. Dies ist auch nötig vor einer längeren Lagerung und vor einer möglichen Ansäue-

Im Allgemeinen sind für eine Probenahme zur Be- rung (§ 2.10.1), ausser bei der Bestimmung der Gestimmung der Wasserqualität nur die unbedingt not- samtelemente (gelöste Elemente + Feststoffe). wendigen Vorsichtsmassnahmen zur Vermeidung einer Verunreinigung der Probe im Verlauf der Behand- Wenn das Risiko einer Karbonatausfällung in den Flalung erforderlich (§ 2.3.1). schen besteht (hohe Mineralisation), so werden die Wenn die Resultate zur Berechnung chemischer Proben für die Messung der Haupt-Kationen und - Gleichgewichte verwendet werden, ist es angebracht Anionen im Allgemeinen mit Hilfe von analytisch reizu vermeiden, dass die Probe einen Teil der gelösten ner 65-prozentiger Salpetersäure auf einen pH von 2 Gase verliert, vor allem das CO2. Es ist ebenfalls zu gebracht. Eine solche Vorbehandlung verunmöglicht vermeiden, dass eine sauerstofffreie Probe mit der die Messung der Alkalinität, die unverzüglich an einer Umgebungsluft in Kontakt kommt. Die Vorsichts- anderen Probe bestimmt werden muss. massnahmen von § 2.3.2 müssen angewendet werden. Für die verzögerte Analyse (> 24 h) von Nitrat, Nitrit, Ammonium, Sulfid und Phosphor ist die Probe gemäss Flaschen den Anweisungen des Labors chemisch zu stabilisieren (vgl. Anhang 1 und ISO 5667-3, 1994). Für die Analyse der Kationen und Anionen ist die Verwendung von Glasflaschen zu empfehlen. Gewisse Labors verlangen dies. Flaschen aus PE können jedoch für Proben zur Analyse der Haupt-Kationen und -Anionen verwendet werden. Wenn die Flaschen schon

Kapitel 3: Probenahme für die Analyse der wichtigsten im Grundwasser enthaltenen Substanzgruppen 35

Transport und Lagerung Entnahme

Im Allgemeinen müssen die Proben so rasch als mög- Die Entnahme einer Probe für die Bestimmung von Eilich ins Labor gebracht werden (innerhalb von weniger sen und Mangan (anfällig für Oxidation und Ausfälals 12 Stunden). Die Probentemperatur darf die des lung) erfolgt unter Vermeidung einer Veränderung des Grundwassers bei der Entnahme nicht übersteigen. Die Gasgehalts im Wasser (§ 2.3.2). Für die Bestimmung Flaschen müssen unter Lichtabschluss und kühl gela- der anderen Spurenelemente wird die Entnahme im gert werden (Kühlbox oder Kühlschrank). Normalfall direkt durchgeführt, unter Beachtung der unerlässlichen Vorsichtsmassnahmen zur Verhinde- Bikarbonate rung von Verunreinigungen während der Behandlung (§ 2.3.1). Vorsicht ist geboten, wenn die Probe Eisen Für die Laboranalysen entnimmt man Wasser in einer und Mangan enthält, da in diesem Fall eine Kopräzipi- Flasche von 250 ml (Anhang 1) unter Beachtung der tation mit den Hydroxiden dieser Metalle auftreten Vorsichtsmassnahmen von § 2.3.2, um einen Gasaus- kann. Im Rahmen des Möglichen verwendet man inertausch zu vermeiden. tes Probenahmematerial wie PE, PTFE oder PFA. Rostfreier Stahl sollte, abgesehen von Spuren von Mo, Wenn das Wasser in Bezug auf Karbonate gesättigt Ni und Cr, keine besonderen Verunreinigungsprob- oder sogar übersättigt ist, so erfolgt die Analyse – we- leme bieten. Er kann auch für die Probennehmer und gen der möglichen Ausfällung während des Transports das Material zum Pumpen verwendet werden, nicht und der Lagerung der Probe – vorzugsweise im Feld. aber als Behälter. Bei der Entnahme aus ausgebauten Die Konzentration der gelösten Bikarbonate wird dann Fassungen kann das Vorhandensein von Leitungen und durch alkalimetrische Titration bestimmt, wie in An- anderen Einrichtungen eine Verunreinigung mit Metalhang 3 beschrieben. Wenn das Wasser trüb ist, so ist len zur Folge haben (Parriaux & Bensimon, 1990). eine Filtration mit 0.45 µm nötig. Sie muss unter Druck und nicht mittels Vakuum oder Schwerkraft Flaschen gemacht werden, um eine Entgasung zu vermeiden. Die Proben werden in neuen Flaschen aus PE entnommen. Wenn gebrauchte Flaschen verwendet wer-

3.2 Spurenelemente den, sind diese vorher zuerst mit Salpetersäure 5N

(analysenrein im Normalfall und suprapur für die Un- In natürlichen Wässern sind gewisse Elemente in Spu- tersuchung von Spurenelementen in sehr niedriger ren vorhanden, d. h., dass ihre Konzentration unter Konzentration) und dann mit suprapurem bidestillier- 0.1 mg/l liegt. Dies ist vor allem bei den Schwermetal- tem Wasser zu spülen. Glasflaschen sind zu meiden, len der Fall. Der Ursprung zahlreicher Spurenelemente da das Glas anorganische Elemente enthält, die die ist auf natürliche Vorgänge zurückzuführen, aber viele Probe verunreinigen können. Das Gleiche gilt für Mesind mit menschlichen Aktivitäten verbunden. Gewisse tallbehälter. Vor der Durchführung der Entnahme wird Elemente stellen ein ökotoxikologisches Risiko dar, die Flasche mit Probenwasser ausgespült. Der Verwie As, B, Ba, Be, Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, schluss ist ebenfalls aus PE (keine Einlagen aus Alu- Sb, Se, U usw. Andere Elemente können die Gesund- minium oder Kork). Die Proben werden kühl gelagert heit beeinflussen, sind aber im Moment nicht Gegens- (Kühlbox), bis sie im Labor eintreffen. Üblicherweise tand von Empfehlungen. Es handelt sich dabei um Co, reichen 100 ml für ein Dutzend Parameter. Li, Te, Tl, Ti, V, W (WHO, 1993). Eisen und Mangan werden als Spurenelemente betrachtet, obwohl ihre Vorbehandlung Konzentration in reduzierendem Milieu 0.1 mg/l weit übersteigen kann. Sie sind gute Indikatoren für die im Die Proben müssen filtriert und/oder angesäuert wer- Grundwasser vorherrschenden Redox-Verhältnisse. den, einerseits um sie konservieren zu können und andererseits im Hinblick auf die Analyse. Die Reihenfolge, in der diese Vorgänge ausgeführt werden müssen,

36 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

wird von den mit der Analyse angestrebten Zielen ab- 3.3 Organische Verbindungen hängen (vgl. § 2.10):

• Überwachung der Wasserqualität. Für diese Ana- Die Analysen der organischen Verbindungen in lysen müssen die in den Normen beschriebenen Grundwässern betreffen hauptsächlich: Verfahren berücksichtigt werden. Das SLMB emp- • die organischen Summenparameter wie den DOC, fiehlt, die Analyse auf Spurenelemente an unfiltrier- den TOC, den AOX und die Gesamtkohlenwasserten Wässern durchzuführen, die mit 2 ml Salpeter- stoffe, säure 5N (analysenrein) pro 100 ml Wasser • die aliphatischen Kohlenwasserstoffe, angesäuert sind. Davon ausgenommen sind Proben • die monozyklischen aromatischen Kohlenwasserfür die Messung von «gelöstem» Eisen und Man- stoffe oder BTEX, die aus Treibstoffen stammen gan, die unbedingt eine Filtration (§ 2.10.1) und und als nicht-halogenierte Lösungsmittel verwendet dann eine Ansäuerung im Feld erfordert. Bei den werden, gelösten Spurenelementen werden die Metalle nach • die FHKW, die unter anderem die chlorierten Löeiner Membranfiltration 0.45 µm und einer Ansäue- sungsmittel einschliessen, rung analysiert. • die Pflanzenschutzmittel, welche die Pestizide, die

• Untersuchung der natürlichen Herkunft der Holzkonservierungsmittel und die Fäulnisschutz- Wässer und Feststellung von Verunreinigungen. mittel einschliessen, Für diese Art von Analysen nimmt man an, dass das • die PAK (polyzyklische aromatische Kohlenwasser- Wasser repräsentativ für die Umgebung ist, in der es stoffe), zirkuliert, gelöste Stoffe und Feststoffe inbegriffen. • die Amine (Aniline), Der Hydrogeologe muss den Entscheid über die • die Nitroverbindungen, Vorbehandlung entsprechend den Analysenzielen • die Phenole. und den Wasserprobenahmebedingungen treffen (Vorhandensein von Schwebstoffen, Luftkontakt Diese Parameter sind im Allgemeinen charakteristisch usw.). für Verschmutzungen des Untergrundes und liefern Informationen über das Vermögen des wasserführenden Im Hinblick auf eine Analyse der gelösten Spurenele- Bereichs, gewisse Stoffgruppen durchzulassen oder mente werden Filtration und Ansäuerung vorzugsweise zurückzuhalten. Sie werden am häufigsten in den folim Feld ausgeführt, um das Risiko einer Veränderung genden Situationen gemessen: im Gehalt an gelösten Metallen zu verringern. Für die • Kontrolle der Trinkwasserqualität,

Analyse des gelösten Eisens und Mangans ist dies so- • regelmässige Überwachung der Grundwasserqualigar eine Notwendigkeit (vgl. § 2.10.1). In Anbetracht tät, der Schwierigkeiten, die diese Operationen bieten und • Suche nach und Einschätzung von Verschmutzungsum Verunreinigungen zu vermeiden, ist es in einem herden, grossen Teil der anderen Fälle möglich, diese Mass- • Einschätzung und Überwachung von belasteten nahmen sofort nach der Rückkehr im Labor durchzu- Standorten, führen. • Kontrolle der Sanierungsarbeiten an belasteten Standorten. Transport und Lagerung Konzentrationswerte, die je nach Gesetzestext einer Wenn die Filtration und/oder Ansäuerung einmal Vorschrift, einem Grenzwert, einem Toleranzwert oder durchgeführt ist, bleibt die Probe aus der Sicht der einer Empfehlung entsprechen, sind der Mehrzahl die- Spurenelemente während mehrerer Monate stabil, so- ser Parameter im Grundwasser (Anhang 6) und in den lange sie kühl und dunkel gelagert wird (< 10 °C). Trinkwasserverteilnetzen (Anhang 7) zugeordnet.

Kapitel 3: Probenahme für die Analyse der wichtigsten im Grundwasser enthaltenen Substanzgruppen 37

3.3.1 Eigenschaften der organischen Substanzen aufnehmen und sie bei der nächsten Ent-

Verbindungen nahme wieder abgeben. Weich-PVC enthält BTEX als Weichmacher, die eine Probe verunreinigen können. Die organischen Verbindungen bilden eine beinahe Aus diesem Grund benützt man vorzugsweise Leitununbegrenzte Gruppe von Substanzen. Sie weisen auch gen aus PTFE für das Pumpen und Flaschen aus Glas sehr unterschiedliche Eigenschaften auf. Deshalb müs- oder unter Umständen aus PTFE für die Entnahme. sen die Methoden der Entnahme, der Vorbehandlung und der Lagerung dieser Verschiedenartigkeit ange- Die Wasserlöslichkeit passt werden. Die wichtigsten Eigenschaften, die es für Die Mehrzahl der organischen Verbindungen weist eieine optimale Probenahme zu berücksichtigen gilt, ne begrenzte Wasserlöslichkeit auf. Es kann deshalb sind: sein, dass die Substanz teilweise in Form einer Phase vorkommt, die leichter als Wasser ist, LNAPL ge- Die Flüchtigkeit nannt, oder die schwerer als Wasser ist, DNAPL ge- Gewisse Verbindungen, unter anderem die FHKW und nannt. In diesem Fall können im Moment der Entnahdie BTEX, sind wegen ihres relativ hohen Dampf- me Flüssigkeitströpfchen einer unterschiedlichen drucks oder ihres tiefen Siedepunkts sehr flüchtig. Es Phase unbemerkt in die Probe gelangen. Die Messung müssen deshalb bei der Durchführung der Probenahme ohne Extraktion mit einem Lösungsmittel ergibt dann extreme Vorsichtsmassnahmen ergriffen werden, um einen niedrigeren Wert als die Messung nach der Exeinen Verlust dieser Verbindungen durch Verflüchti- traktion der gesamten Probe. gung zu verhindern. Die Löslichkeit in einem anderen Lösungsmittel Die Reaktionsfähigkeit als Wasser Gewisse organische Verbindungen können sehr rasch Da die organischen Verbindungen häufig unpolare reagieren, wenn die Umgebungsbedingungen günstig Substanzen sind, haben sie eine relativ geringe Lössind. So können beispielsweise gewisse chlorierte lichkeit in Wasser, aber eine gute in gering- oder unpo- Kohlenwasserstoffe wie das Tetrachlorethen und das laren organischen Lösungsmitteln, die selber wenig Trichlorethen beim Kontakt mit Eisen (Brunnenfilter, wasserlöslich sind. So kann mit Hilfe einer geringen Leitungen, Behälter) durch Katalyse zerstört werden. Menge eines organischen Lösungsmittels beinahe die Andere Substanzen unterliegen Umwandlungen beim gesamte Menge an unpolaren Substanzen extrahiert

Kontakt mit der Luft (z.B. organische Säuren) oder bei werden, die sich im zu analysierenden Wasser befin- Lichteinwirkung (wie künstliche Tracer, vgl. § 3.7). det. Diese Vorgehensweise erlaubt eine beträchtliche Deshalb muss ein Kontakt der Probe mit der Luft ver- Konzentration und eine bessere Konservierung der mieden und die Probe unter Lichtabschluss gelagert Probe, und die Lagerung und der Transport von voluwerden. minösen Proben kann vermieden werden (vgl. 2.10.4).

Die Löslichkeit in Plastikmaterial Die Oberflächenspannung Auf Grund ihrer unpolaren chemischen Struktur hat Gewisse Wässer enthalten wasserunlösliche Fette, die eine grosse Zahl von Kohlenwasserstoffen die Ten- sich vorzugsweise an den Wandungen des Probedenz, sich in verschiedenen Arten von Plastik (vor al- nahmematerials und der Flaschen anlagern. Das Matelem Weichplastik) partiell zu lösen. Da sich die rial muss deshalb nach jeder Probenahme gereinigt Gleichgewichte relativ rasch einstellen, lässt sich häu- (§ 2.5) oder ersetzt werden. fig eine Konzentrationsabnahme bei den gesuchten Substanzen beobachten. Manchmal kann auch eine Die biologische Abbaubarkeit Verschmutzung der Proben durch ungeeignetes Probe- Die Mehrzahl der organischen Verunreinigungen in nahmematerial auftreten, das bei vorhergehenden Pro- Grundwässern ist bei gewissen Temperaturen, Lichtbenahmen verunreinigt wurde. Dies ist häufig der Fall, bedingungen und chemischen Zusammensetzungen der wenn Wasser Leitungen durchqueren muss. PVC und Umgebung biologisch abbaubar. Bei einigen kann die Weich-PE können bei der einen Entnahme organische Abbaureaktion sehr rasch sein (Verschwinden innert

38 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

weniger Stunden oder weniger Tage). Das ist der Fall Filtration bei vielen Erdölderivaten, Alkoholen, Ketonen, Estern, Phenolen usw. Dies ist einer der Gründe, weshalb die Die Filtration bringt in der Regel den Verlust von ge- Probe kühl gelagert und in sehr kurzer Zeit ins Labor wissen organischen Substanzen durch Verflüchtigung, gebracht werden muss. Oxidation oder Adsorption mit sich.

3.3.2 Probenahme Lagerung

Die unten stehenden Vorschriften empfehlen sich im Bei einigen organischen Verbindungen wird der Probe Allgemeinen für alle Gruppen von organischen Sub- ein Konservierungsmittel zugefügt, um sie vor einem stanzen. Die Techniken der Entnahme, der Vorbehand- biologischen Abbau zu schützen (ISO, 1994). lung und der Lagerung müssen jedoch vor der Probenahmekampagne mit dem Analysenlabor entsprechend den zu analysierenden Parametern bestimmt werden1. 3.4 Bakteriologie

Entnahme Die bakteriologische Analyse dient hauptsächlich der Kontrolle des Trinkwassers, das keine pathogenen Unter Berücksichtigung der besonderen Eigenschaften Mikroorganismen enthalten darf. Die Untersuchung der organischen Substanzen, die im vorangehenden und die Zählung all der pathogenen Organismen, die in Kapitel erwähnt sind, müssen die folgenden Vorsichts- einem Wasser vorkommen können, erweisen sich als massnahmen getroffen werden: schwierig. Deshalb basieren die bakteriologischen

• Vermeidung des Verlusts an organischen Substan- Qualitätsnormen für Trinkwasser auf der Zahl der aezen durch Gasaustausch, indem der Kontakt mit der roben mesophilen Keime (manchmal noch «Gesamt- Luft während der Entnahme verhindert wird keimzahl» genannt) sowie auf der Anwesenheit von (§ 2.3.2). Mikroorganismen, die typisch für eine Fäkalver-

• Vermeidung eines Verlusts der Substanzen durch schmutzung menschlichen oder tierischen Ursprungs Absorption am Probenahmematerial respektive ei- sind, wie Escherichia coli (abgekürzt «E. coli») und ner Verschmutzung der Probe durch das Probenah- Enterokokken (Streptococcus faecalis und faecium). mematerial (§ 2.3). Nur sauberes Probenahmemate- Trinkwasser darf nicht mehr als 100 aerobe mesophile rial aus Glas oder PTFE verwenden. Keime pro ml und keine Escherichia coli oder Entero-

• Luftblasen in der Flasche vermeiden und verhin- kokken pro 100 ml enthalten (Anhang 7). dern, dass das Wasser geringeren Drücken als dem Atmosphärendruck unterliegt (§ 2.3.2). Entnahme

Flaschen Die Entnahmen für die bakteriologischen Analysen erfordern zahlreiche Vorsichtsmassnahmen, damit die Vorzugsweise Flaschen aus Glas oder PFA verwenden Probe bei der Entnahme nicht verunreinigt wird. In al- (§ 2.1.3). Wenn das Material wiederverwendet wird, len Fällen ist darauf zu achten, dass das entnommene muss es vom Analysenlabor zwischen jeder Probe- Wasser, der Flaschenhals und das Innere des Vernahme dekontaminiert und gereinigt werden. schlusses weder mit den Händen oder Kleidern des Beprobenden, noch mit irgendeinem anderen Objekt wie Teile des Bauwerks (Deckel, Leiter usw.) in Kontakt kommen.

Wenn die Entnahme an einem Hahn stattfindet, muss dieser mit einer Flamme desinfiziert werden (eventuell 1 mit Aceton oder Alkohol). Wenn die Entnahme an ei- Für die Analyse der FHKW empfehlen einige Labors die gleiche Probenahmemethode wie für die Edelgase (§ 3.5.4). ner Brunnenröhre stattfindet (laufendes Wasser), so

Kapitel 3: Probenahme für die Analyse der wichtigsten im Grundwasser enthaltenen Substanzgruppen 39

darf die beprobende Person die Röhre vor der Entnah- Aufbewahrung. Die Analysen müssen spätestens 24 me auf keinen Fall von eventuell vorhandenen Ablage- Stunden nach der Entnahme durchgeführt werden. rungen von Kalk oder Algen befreien. Bei laufendem Wasser verunreinigt das Rohrende die Probe nicht («Selbstreinigungseffekt» des Strahls). Wenn das Was- 3.5 Gelöste Gase ser lange in der Leitung gestanden hat, müssen besondere Vorsichtsmassnahmen ergriffen werden, um die 3.5.1 Sauerstoff Repräsentativität der Probe sicherzustellen (§ 2.6.2). Die Messung des gelösten Sauerstoffs (O2) mit Hilfe Im Fall einer Probenahme im Abstrom einer Quelle eines Oximeters ist in § 4.1.7 beschrieben. oder in einem Quellteich muss diese so nahe am Austritt wie möglich ausgeführt werden, wobei die Behäl- Sie kann ebenfalls im Labor (oder im Feld) nach der teröffnung der Fliessrichtung zugerichtet ist. Wenn ein Methode von Winkler mit der Fixierung des Sauer- Probennehmer benützt werden muss, so ist ein vorgän- stoffs in Form von Manganhydroxid und der Bestimgig im Labor sterilisierter und hermetisch verpackter mung mit Titration gemacht werden. Die Einzelheiten Behälter zu verwenden. Steht ein solcher Behälter beschreibt das SLMB (Methode 27A/31). Diese Menicht zur Verfügung, so muss der Probennehmer vor thode empfiehlt sich als Referenzmethode zur Kontjeder Entnahme sorgfältig gewaschen und vollständig rolle der Oximetermessungen. Sie muss bevorzugt mit Alkohol oder Aceton desinfiziert werden (mit Hil- werden wenn die Gehalte an gelöstem Sauerstoff unter fe eines Zerstäubers oder jeder anderen vom Analysen- 1 mg/l liegen. Die Fixierung des Sauerstoffs muss unlabor akzeptierten Methode). bedingt im Feld erfolgen. Man entnimmt die Probe in eine Glasflasche von 200 bis 300 ml mit Schliffglas- Bei Probenahmen aus Brunnen oder Piezometerrohren stopfen, ohne eine Vermischung mit der Luft gemäss ist die Verwendung eines Entnahmesystems mittels den Empfehlungen in § 2.3.2. Die beiden Reagenzien Spritze (§ 2.1.1) angebracht. Die Probenahme findet (WINKLER I und II) werden direkt nach der Probestatt, nachdem das in der Bohrung enthaltene Wasser- nahme eines nach dem andern hinzugefügt, wobei die volumen mehrmals erneuert worden ist. geschlossene Flasche nach jeder Beimengung geschüttelt wird, wie in § 2.10.2 angegeben. Flaschen 3.5.2 Kohlendioxid, Wasserstoff, Stickstoff,

Es kommen Glasflaschen von 200 bis 500 ml mit Methan Schraubverschluss mit aluminiumbeschichteter Einlage, die vorgängig im Labor sterilisiert wurden, oder Die Entnahme zur Bestimmung dieser vier Gase (CO2, besser spezielle sterile Einwegplastikflaschen zum H2, N2 und CH4) erfolgt in einer Glasflasche von 1 l Einsatz. mit gasdichtem Verschluss. Man füllt die Flasche mit Hilfe eines Schlauchs von unten her und lässt vor dem Die Suche nach gewissen pathogenen Keimen (z.B. Verschliessen ein Mehrfaches des Inhalts überlaufen. Salmonellen) bedingt grosse Wassermengen (≥5 l). Da solche Analysen nicht routinemässig durchgeführt Um im Fall der Entnahme durch Pumpen eine Entgawerden, ist vor der Probenahme eine Absprache mit sung zu vermindern, lässt man das Wasser durch einen dem Analysenlabor unerlässlich. Probenahmezylinder aus Stahl von 1 l fliessen, der an beiden Enden mit einem Ventil ausgerüstet ist. Durch Lagerung Klopfen des Zylinders während des Durchfliessens werden allfällig vorhandene Luftblasen, die an den Licht und Temperatur beeinflussen das Überleben der Wandungen kleben, gelöst und hinausgeschwemmt. Es Bakterien. Der Transport der Proben im Kühlen (2 ist wichtig, dass das Auslassventil vor dem Einlassvenbis4 °C), d. h. in Kühlboxen, begünstigt eine optimale til geschlossen wird, um einen Überdruck im Zylinder

40 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

sicherzustellen, was die Entgasung während des Trans- während des Durchfliessens werden allfällig vorhanports und der Lagerung verringert. dene Luftblasen atmosphärischen Ursprungs von den Wandungen gelöst und hinausgeschwemmt. Es ist un-

3.5.3 Schwefelwasserstoff bedingt notwendig, luftdichte Verbindungen zu verwenden und jede Verunreinigung des Probenwassers

Auf Grund der Instabilität des Schwefelwasserstoffs durch Luftblasen atmosphärischen Ursprungs zu ver- (H2S) und der Sulfide (man misst eigentlich das S2-) meiden. Tatsächlich enthält eine Luftblase von 1/100 müssen die Proben unmittelbar während der Entnahme des Probenvolumens ebenso viele Edelgase, wie in der stabilisiert werden. Die S2--Ionen werden durch Zuga- Probe gelöst sind! Die Klemme am Auslass muss vor be von 2 ml einer 0.1-molaren Zinkacetatlösung pro derjenigen am Einlass geschlossen werden, um einen 100 ml Probe in Form von Zinksulfid ausgefällt (vgl. Überdruck im Röhrchen sicherzustellen, was die Ent- SLMB, Methode 27A/29). Es werden Glasflaschen gasung während der Entnahme verringert. verwendet.

3.5.4 Edelgase 3.6 Isotope

Die gelösten Edelgase (He, Ne, Ar, Kr, Xe) atmosphä- Mit der Anwendung von Isotopenmethoden auf rischen Ursprungs können unter anderem zur Bestim- Grundwässer ist es möglich, Informationen über Infiltmung der Paläotemperaturen benützt werden. Sie sind rationshöhe, Fliesswege und Verweildauer der Wässer gute natürliche Tracer, weil ihre Konzentrationen und im Untergrund zu erhalten. Isotopenverhältnisse in der Atmosphäre (im Gleichgewicht mit dem Sickerwasser) gut bekannt sind und sie 3.6.1 Isotope im Grundwasser an keinen chemischen oder biologischen Reaktionen teilnehmen. Die als Zerfallsprodukte aus dem Erdman- Radioisotope entstehen fortlaufend durch kosmische tel oder dem Umgebungsgestein des Grundwasserlei- Strahlung (seit Mitte des 20. Jahrhunderts auch durch ters stammenden Edelgase können anhand ihrer Isoto- menschliche Aktivitäten, hauptsächlich durch Atompenzusammensetzung von jenen aus der Atmosphäre waffenversuche). Die Konzentration an Radioisotopen unterschieden werden (Mazor 1991; Aeschbach-Hertig im versickernden Wasser nimmt während der Ver- et al. 1999, 2000; Stute & Schlosser 2000). weildauer im Grundwasserleiter entsprechend der jeweiligen Halbwertszeit ab. So können Isotopenmetho- Die Analyse der im Wasser gelösten Edelgase wird nur den mittels der Bestimmung der Restkonzentration an von einigen Speziallabors durchgeführt, die auch im- Radioisotopen in einer Grundwasserprobe und dem mer das Material und die Verfahrensanweisungen für Vergleich mit der Ursprungskonzentration Informatiodie Entnahme liefern. nen über die Grundwasserverweilzeit liefern:

Die Edelgase und vor allem das Helium haben eine Altersbereich Isotopenmethode starke Tendenz, in Feststoffe zu diffundieren. Deshalb 222 bis ca. 15 Tage Rn erfolgt die Probenahme in Kupferröhrchen, da Kupfer 3 ein gasdichtes Metall ist. Die Probenahmevorrichtung bis ca. 50 Jahre H, 85Kr besteht aus einem Kupferröhrchen (Länge ca. 1 m, 20 Jahre bis ca. 1000 Jahre Ar Innendurchmesser 5 mm), das von zwei Klemmen ge- 1000 Jahre bis 50'000 Jahre 14 C halten wird, die an den beiden Enden eines Alumi- 36 30'000 Jahre bis 1'000'000 Jahre Cl, 81Kr niumprofils befestigt sind. Die Klemmen dienen als Halterung für das Röhrchen und zum hermetischen Verschliessen desselben durch Zusammendrücken. Andere Isotopenmethoden liefern zusätzliche Informa- Zur Probenahme lässt man das Wasser von unten nach tionen. Sie beruhen auf Unterschieden im Gehalt an oben durch das Röhrchen fliessen. Durch Klopfen

Kapitel 3: Probenahme für die Analyse der wichtigsten im Grundwasser enthaltenen Substanzgruppen 41

stabilen Isotopen im Wassermolekül oder in manchen • direkte Probenahme (2H, 3H, 3He, 4He, 13C, 15N,

• 34S und 18O in SO42- • Adsorption an Filtern, Dünnschichten oder Harz Diese Probenahmemethoden können nicht nur bei Weiter enthält Grundwasser auch Radioisotope, die Grundwässern aus Tiefbohrungen, sondern auch bei Zerfallsprodukte von im Gestein des Grundwasserlei- Mineralquellen und Fassungen von Thermalwässern ters enthaltenem Uran und Thorium sind: angewendet werden. In Anhang 1 sind wichtige Hin-

• 234U, 236U, 234Th, 232Th, 226Ra, 222Rn weise betreffend die Probenahme für Isotopenanalysen aufgeführt. Durch die kombinierte Anwendung von verschiedenen Isotopenmethoden können unterschiedliche Informati- Im Allgemeinen liefert das Analysenlabor die benötigonen gewonnen werden, wie: ten Flaschen, Behälter und Geräte.

• Verteilung der Verweilzeit: 3H, 85Kr (Frischwasseranteil); 39Ar, 14C, 36Cl, 81Kr (Alter vor 1953, dem Direkte Probenahme Beginn der oberirdischen thermonuklearen Versu- Die Entnahme erfolgt direkt mit geeignetem Material che), unter Vermeidung einer Verunreinigung (§ 2.3).

• Einzugsgebiet und Grundwasserneubildungsbedingungen (18O and 2H), Standardmässig werden ausser für 3He, 4He und 222Rn

• Charakteristik von Vermischungsvorgängen und Glasflaschen mit gasdichtem Verschluss verwendet, mögliche Fliesswege (z.B. Isotopenverhältnis von um eine Diffusion zu vermeiden. Flaschen aus HD-PE U/238U, 34S und 18O in SO42-, 87Sr / 86Sr, δ11B, sind für Analysen der Isotope des Wassers (18O, 2H δ37Cl, δ81Br), und 3H) brauchbar, wenn die Analysen innert kurzer

• geochemische Entwicklung (13C und 18O in SO42-), Frist vorgesehen sind.

• Herkunft der Nitrate (Regen, Dünger, Jauche, Deponien) im Grundwasser (15N und 18O). Für das 13C wird eine mit karbonatfreiem NaOH konservierte Probe benötigt, die ≥ 5 mg C entspricht. Die Erfahrung zeigt, dass verschiedene Isotopenmethoden gleichzeitig angewendet werden sollten, um Die Probenahme zur Bestimmung von 3He, 4He, 36Ar, eine optimale Interpretation sicherzustellen, da jede Ar und 222Rn ist in § 3.5.4 beschrieben. Methode das Resultat einer anderen stützen kann und sich mögliche Widersprüche erkennen lassen. Die Proben für die Isotopenanalyse werden nicht filtriert und benötigen keine spezielle Vorbehandlung Die Probenahme und die Interpretation der Isotope in (ausgenommen 13C).

der Hydrogeologie werden vertieft behandelt in Balderer (1985), Balderer in: Pearson et al. (1991), Clark & Ausfällung Fritz (1997), Fritz & Fontes (1980), Mazor (1991), Die Entnahme erfolgt direkt, unter Vermeidung von Moser & Rauert (1980), IAEA (1992), Surbeck (1995) Verschmutzung und mittels Material und Behältern und Voerkelius (1990). aus HD-PE. Es werden die Vorsichtsmassnahmen von § 2.3.2 (ausgenommen «Flaschen») angewendet, die

3.6.2 Probenahme eine Vermeidung von Veränderungen des Gehalts an

Gasen und gelösten flüchtigen Verbindungen erlauben. Es gibt grundsätzlich vier Methoden, um gewisse Iso- Je nach Analysenmethode werden zwischen 2 und 20 g tope aus Grundwässern zu «trennen»: C benötigt.

42 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Für die Analyse von Kohlenstoff-14 (14C) werden zwei 3.7 Künstliche Tracer Methoden unterschieden:

• Methode Hydroisotop (Moser et al., 1980). Man Markierversuche mit künstlichen Tracern erlauben es, entnimmt eine Probe von 5 l, deren pH man mittels Informationen über Fliessgeschwindigkeiten und Zugabe von karbonatfreiem NaOH auf einen Wert Fliesswege von Grundwässern zu erhalten. von über 8 bringt, um das CO2 zu fixieren. Die Ausfällung wird dann im Labor mit Hilfe von BaCl2 3.7.1 Markierversuche gemacht. Die Analyse erfolgt mit AMS (Beschleuniger-Massenspektrometrie). Die Durchführung und Interpretation von Markierver-

• Methode IAEA (Moser et al., 1980 und Pearson et suchen in der Hydrogeologie werden in Behrens al., 1991). Diese Methode empfiehlt die Ausfällung (1988), Behrens et al. (1986), Behrens & Teichmann des CO2 in einer Probe von mindestens 80 l durch (1982, 1989), Käss (1998), Parriaux et al. (1988) und die Beimischung von Ba(OH)2. Die Analyse erfolgt Schudel et al. (2002) vertieft behandelt. dann durch Zerfallszählung. Zur Markierung des Wassers existiert eine immer brei- Adsorption an Filtern, Dünnschichten oder Harz ter werdende Palette von Substanzen. Die gebräuch- Hier werden drei Adsorptionsprobenahmetechniken lichsten sind: für die Analyse der Radionuklide im Wasser unter- • Salze: unter anderem Natriumchlorid, Kaliumbroschieden. Sie beruhen auf der spezifischen Adsorption mid, Kaliumiodid, monohydriertes Lithiumhydroeines Elements oder einer Gruppe von Elementen an xid, Natriumtetraborat (Borax) einem Filter (die Probe durchquert einen Filter aus ad- • Fluoreszenzfarbstoffe: hauptsächlich Uranin, Rhosorbierendem Material), auf Dünnschichten (der Film damine, Eosin, Naphtionat und Pyranin mit dem adsorbierenden Material wird während einer • biologische Tracer: gewisse Bakterien und mehregewissen Zeit in die Probe getaucht) oder auf Kunst- re Arten von Bakteriophagen (Rossi et al., 1998) harz (die Probe wird durch eine Säule geleitet, die ad- • künstliche radioaktive Tracer: zum Beispiel sorbierendes Harz enthält). Die drei Methoden sind in Chrom-51, Brom-82, Technetium-99, Indium-114 voller Entwicklung. Sie müssen selektiv und häufig und Iod-131. Diese künstlichen Tracer dürfen nur

auf ergänzende Art, entsprechend dem fraglichen Ele- von durch den Strahlenschutz zugelassenen Speziament und der Analysenmethode für das gesuchte Iso- listen eingesetzt werden. Ihre Verwendung untertop, angewendet werden (Surbeck, 1995, 2000). liegt zahlreichen amtlichen Genehmigungen.

Vakuumextraktion 3.7.2 Probenahme Für die Extraktion von Gasen aus einem Grundwasser verwendet man einen Vakuumextraktionsapparat, der Die Probenahme für die Salze wird in § 3.1 behandelt. wie folgt funktioniert: Das (unter Befolgung der Vor- Die radioaktiven Tracer werden normalerweise im sichtsmassnahmen von § 2.3.2) aus einer Bohrung ge- Feld gemessen. Wenn Proben genommen werden müspumpte oder aus einer Fassung stammende Wasser sen, kommt die direkte Probenahme nach § 3.6.2 zur wird in eine Vakuumkammer eingespritzt, die es Anwendung. Für die Probenahme bei biologischen durchläuft und wieder verlässt. Die extrahierten Gase Tracern gibt § 3.4 alle nötigen Informationen. zirkulieren zur Trocknung durch ein Kühlsystem und werden anschliessend in Gasflaschen komprimiert. Um Für die Fluoreszenzfarbstoffe erfolgt die Probenahme sicherzustellen, dass eine ausreichende Menge an (mindestens 30 ml pro eingesetzten Tracer) auf direkte Edelgasen extrahiert wurde, müssen je nach gesuchtem Art ohne besondere technische Vorsichtsmassnahmen. Gas zwischen 1 und 10 m³ Wasser entgast werden. Es ist jedoch wichtig zu vermeiden, dass die Probe oder die Flasche durch den Tracer selbst verschmutzt werden. Eine solche Verunreinigung kann vor allem während und nach dem Umgang und dem Transport der Tracer in Pulverform (Uranin, Rhodamine usw.)

Kapitel 3: Probenahme für die Analyse der wichtigsten im Grundwasser enthaltenen Substanzgruppen 43

oder durch unterschiedliche Verschmutzungen infolge der Analyse jede Störung durch Schwebstoffe zu verder Tracereingabe entstehen. Zur Vorbeugung spült hindern, werden die Proben im Labor filtriert man deshalb die Flasche vor der Entnahme immer (0.45 µm). ausgiebig mit dem Probenwasser. Die Fluoreszenztracer zerfallen, wenn sie UV-Strahlung ausgesetzt Die Entnahme bei einem Markierversuch mit Bakteriwerden. Es ist deshalb wichtig, dass die Proben in ophagen erfolgt mit den gleichen Behältern wie für lichtundurchlässigen Flaschen, vorzugsweise aus brau- die Fluoreszenztracer. Es ist jedoch unbedingt erfornem HD-PE oder grauem LD-PE entnommen oder di- derlich, dass die Proben kühl (max. 8 °C) und vor rekt nach der Entnahme lichtgeschützt aufbewahrt Licht geschützt transportiert und gelagert werden. Sie werden. Lichtdurchlässige Behälter, die mit Alufolie müssen im Labor so rasch als möglich (innerhalb von abgedeckt sind, können ebenfalls verwendet werden. max. 60 Stunden) analysiert werden. Es empfiehlt sich weiter, die Proben vor Licht geschützt in Kisten aufzubewahren. Auf diese Art können die Proben mehrere Tage gelagert werden. Um bei

44 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

4 Feldmessungen und -analysen

Die Feldmessungen und -analysen werden aus den fol- Die Feldanalysen betreffen die Bestimmung von genden Gründen vorgenommen: chemischen Wasserinhaltsstoffen mit Hilfe von spe-

• Der zu messende Parameter ist nicht stabil. In der ziell für den Feldeinsatz entwickeltem Analysenmate- Probe kann sich sein Wert im Laufe der Zeit verän- rial, das traditionelle Analysentechniken mit tragbaren dern. Dies ist bei der Temperatur, beim pH, beim und feldtauglichen Apparaten zum Einsatz bringt, oder Redox-Potenzial (Eh), bei den flüchtigen Substan- mit Techniken, die speziell für einen raschen und einzen, bei den gelösten Gasen sowie bei den chemi- fachen Einsatz entwickelt wurden (Analysenkits). schen Elementen in Übersättigung der Fall.

• Die Messung ist relativ einfach, rasch und billig. Dies ist typischerweise bei der Temperatur, der 4.1 Messungen und Beobachtungen elektrischen Leitfähigkeit, dem pH, dem Redox- Potenzial und dem gelösten Sauerstoff der Fall. Die folgenden Abschnitte beschreiben die Verfahren

• Das Ergebnis der Messung oder der Analyse muss zur Feldmessung der Parameter: Ruhewasser-spiegel, rasch vorliegen, um die laufenden Arbeiten steuern Schüttung, Temperatur, elektrische Leitfähig-keit, pH, zu können. Redox-Potenzial), gelöster Sauerstoff und Trübung.

• Das Messresultat erlaubt die unmittelbare Auf- Ein Abschnitt ist der organoleptischen Einschätzung deckung gewisser Abweichungen in der Wasser- und anderen allgemeinen Beobachtun-gen der Probezusammensetzung (z.B. ungewöhnlich hohe Mine- nahmestelle und ihrer Umgebung gewidmet. Schliessralisation). Eine Anpassung der Untersuchun-gen lich wird das Thema der Tiefen-profile mittels Multikann so unverzüglich vorgenommen werden. parametersonden angesprochen.

Die Feldmessungen umfassen die Messung von 4.1.1 Wasserspiegel Schüttung und/oder Wasserspiegel, die Messung am Entnahmeort von physikalischen Parametern wie der Der Ruhewasserspiegel eines Grundwasserleiters ist Temperatur und der Trübung und von physikalisch- häufig das einzige direkt gemessene Element, das eine chemischen Parametern wie der elektrischen Leitfähig- Beschreibung seines hydrologischen Zustands zum keit, des pH, des Redox-Potenzials und dem gelösten Zeitpunkt der Probenahme erlaubt. Im Allgemeinen er- Sauerstoff. folgt die Wasserspiegelmessung mit Hilfe eines der folgenden Geräte:

Techniken für die Wasserspiegelmessung Vorsichtsmassnahmen Feste oder bewegliche Messlatte, die die Ablesung der • Bezugshöhe im Plan und im Probenahmeprotokoll im- Kote der Wasseroberfläche einer Quelle oder eines mer genau festlegen. untiefen Brunnens in Relation zu einer feststehenden Bezugshöhe ermöglicht. Lichtlot mit Messband, das beim Kontakt mit dem • Funktionskontrolle des Lichtlots vor der Messkampagne Wasser ein optisches und/oder akustisches Signal gibt. (Batterien, Birne, Messband usw.). • Bei Vorhandensein eines Ölfilms auf der Wasseroberfläche, der ein Lichtlot verschmutzt, eine Brunnenpfeife oder eine Zweiphasensonde benützen. Brunnenpfeife mit Messband. Die Pfeife besteht aus • Die Methode ist nur anwendbar, wenn die Umgebungseinem Metallrohr von 5 bis 10 cm Länge, das unten offen geräusche diejenigen der Pfeife nicht übertönen. und oben beinahe vollständig geschlossen ist. Wenn das • An belasteten Standorten für jede Messstelle eine sepa- Rohr in die Wasseroberfläche eindringt entweicht die rate Pfeife verwenden, um eine Verunreinigung durch eingeschlossene Luft durch die kleine Öffnung oben und die Pfeife zu vermeiden. erzeugt ein pfeifendes Geräusch.

Kapitel 4: Feldmessungen und -analysen 45

Die angegebenen Methoden sind auf die Messung von Niveaubestimmung sowohl eines auf dem Wasser subartesischen Wasserspiegeln anwendbar. Bei artesi- schwimmenden Ölfilms wie auch des Wassers selbst schen Brunnen oder Bohrungen erfolgt die Messung erlauben. der hydrostatischen Höhe mit Hilfe von Drucksonden oder Manometern. 4.1.2 Schüttung Es können auch andere Systeme eingesetzt werden, Es handelt sich hier um einen wichtigen Parameter, da wie feste oder bewegliche Ultraschallsysteme für die er Informationen zur Charakteristik des hydrogeo- Messung von Tiefen kleiner als 20 m, feste oder be- logischen Systems (Quellergiebigkeit) oder zu den wegliche Drucksonden für die Messung von Tiefen Probenahmebedingungen (im Fall des Pumpens) lievon mehr als 300 m oder Zweiphasensonden, die die fert.

Techniken für die Schüttungsmessung Vorsichtsmassnahmen Messung mittels eines Gefässes. Man misst die genaue • Einen genügend grossen Behälter benützen, um Mess- Zeit T, um das Volumen V des Gefässes zu füllen, und fehler bei der Füllzeitmessung zu reduzieren. berechnet die Fliessrate Q = V/T. Es ist möglich, nur ei- • Wenn nötig den Wasserzutritt umleiten, um die Messnen Teil des Wasserzutritts zu messen und diese Fliess- bedingungen zu verbessern. rate dann mit einem den Umständen angepassten Faktor zu multiplizieren. Messung durch Füllen der Brunnstube. Nach dem teil- • Das für die Ausmessung der fraglichen Brunnstube nöweisen Entleeren der Brunnstube misst man die Wieder- tige Material mitnehmen. anstiegszeit zwischen zwei Höhenmarken. Das Wasser- • Ein maximales Höhenintervall auswählen, das aber von volumen zwischen diesen Höhenmarken wird durch die der Schüttung nicht beeinflusst wird. Messung der Dimensionen der Brunnstube bestimmt. Chemische Messung. Es sind zwei Messtechniken mög- • Jede Messung mindestens einmal wiederholen, um eilich: die Messung mit konstanter Einspeismenge, die für nen Fehler wegen schlechter Eingabe der Chemikalie bescheidene Schüttungen (< 10 l/s) interessant ist, und zu vermeiden. die Messung durch punktuelle Eingabe für eine breite • Die Messung auf einem Abschnitt des Wasserlaufs ma- Skala von Fliessraten bis zu mehreren m³/s. Für die Ein- chen, der keine Zu- und Abflüsse aufweist. gabe benützt man normalerweise NaCl, manchmal ande- • Das eingegebene Produkt muss sich sofort mit dem re Salze (F- oder Br-) oder auch Farbstoffe. Diese Technik Wasser vermischen und von der Strömung mitgenomwird auch zur Quantifizierung der In- und Exfiltration von men werden. Keine zu schwere Salzlösung eingeben, Flüssen in oder aus Grundwasserleitern verwendet. Es da diese auf den Grund des Wasserlaufs absinkt. wird die Fliessrate im Feld berechnet, um abzuschätzen, ob der Wert plausibel ist. • Bei der Eingabe mit konstanter Einspeismenge muss die Tracerkonzentration vor dem Messpunkt auf der gesamten Fliessbreite homogenisiert sein. Tauchstab nach Jens. Er dient der Messung von kleinen • Die Strömung muss auf dem gesamten ausgewählten Wasserläufen und besteht aus einem vertikalen, skalier- Messprofil laminar sein. ten Stab von etwa 1.2 m Höhe, der mit einem an einer • Das Messprofil auf einem geraden und wenn möglich

freien Achse am oberen Ende montierten horizontalen gleichförmigen Abschnitt des Wasserlaufs wählen. Griff versehen ist. Für die Messung taucht man den Stab • Der Tauchstab muss strikte in der Vertikalen gehalten bis etwa 1 cm über den Grund in die Strömung, indem und eingestellt werden. man den Griff senkrecht zur Fliessrichtung des Wassers hält. Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt • Bei der Messung muss das untere Ende des Stabs den über die Einstellung von skalierten Gegengewichten, bis Grund des Profils streifen, darf ihn aber nicht berühren dass der Stab in der Strömung senkrecht gehalten wer- oder durch irgend einen Gegenstand zurückgehalten den kann. Die Messung der Strömungskraft an mehreren werden, um eine Unterschätzung der Fliessrate zu ver- Stellen auf einem Querprofil erlaubt die Bestimmung der meiden. Fliessrate des Wasserlaufs durch Integration.

46 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Techniken für die Schüttungsmessung Vorsichtsmassnahmen Messung mit Drehflügel oder Ultraschall-Durchfluss- • Einen Abschnitt des Wasserlaufs auswählen, der leicht messer. Diese Technik wird für die Messung von hohen zu messen und wenig anfällig auf Profilveränderungen Fliessraten bei Quellen, in Kanälen und in Wasserläufen im Laufe der Zeit ist. angewendet. • Periodische Kontrolle der Geräteeichung. Das Flowmeter. Es handelt sich um ein System, das in • Diese Technik wird von Spezialfirmen für spezifische einer Bohrung die Fliessgeschwindigkeit misst, die in die Anwendungen gebraucht, die über den Rahmen dieser Fliessrate umgewandelt werden kann. Praxishilfe hinausgehen. Visuelle Schätzung der Fliessrate. In der Praxis lässt • Diese Methode ist wenig zuverlässig, aber wenn keine sie sich für einen Fliessabschnitt aus der gegebenen andere Messung möglich ist, so ist eine Schätzung der Oberfläche und der mittleren Fliessgeschwindigkeit ab- Fliessrate mit einem Fehler von 50% immer noch besschätzen. Die Letztere kann mit Hilfe eines Schwimm- ser als gar keine Messung. Die Messung wiederholen körpers abgeschätzt werden, dessen Fortbewegungs- und neben dem Resultat vermerken, dass es sich um geschwindigkeit auf der Wasseroberfläche man misst. eine visuelle Schätzung handelt. Andere. Es existieren verschiedene andere Systeme, wie • Zu ihrer Verwendung sei auf die Spezialliteratur verwie- Überläufe, Wasseruhren, Induktions- oder Ultraschall- sen, z.B. DFI (1983), Landeshydrologie (1982). Flowmeter, Flügelradsonden und Hitzepuls-Flowmeter usw., die die Messung der Fliessrate in Leitungen oder in der Kanalisation erlauben.

4.1.3 Temperatur der unterirdischen Fliesswege, die Verweilzeit des

Wassers im Grundwasserleiter, seine Herkunft und das Die Wassertemperatur [°C] ist ein sehr nützlicher Pa- mögliche Vorhandensein von Verschmutzungen oder rameter für die hydrogeologische Beurteilung. Sie ist menschlichen Einflüssen ableiten. Gewöhnlich misst für die Bestimmung der chemischen Gleichgewichte man ebenfalls die Lufttemperatur (oder besser, man zwischen den veschiedenen vorhandenen Substanzen macht Angaben zur mittleren Tagestemperatur am (Ionen, undissoziierte Moleküle, Gase, Feststoffe) nö- Messtag), was im Nachhinein erlaubt, die Klimatig. Es lassen sich daraus Informationen über die Tiefe bedingungen bei der Probenahme zu überprüfen und mögliche Anomalien in den Resultaten zu erklären.

Techniken für die Temperaturmessung Vorsichtsmassnahmen Alkohol- oder Quecksilberthermometer. Bei der Mes- • Auf dem Messprotokoll den abgelesenen Wert und den sung und Ablesung muss die Zwiebel des Thermometers im Vergleich zum Eichthermometer korrigierten Wert dauernd im Wasser sein, um eine Fehlablesung zu ver- eintragen. meiden. Die Messung kann als beendet angesehen wer- • Ein Quecksilberthermometer nur mit speziellem Metallden, wenn zwei Ablesungen innert 15 Sekunden den glei- schutz benützen, um ein Zerbrechen des Instruments chen Wert zeigen. Das verwendete Thermometer sollte und eine Verschmutzung der Umgebung zu verhineine Ablesegenaugkeit von 0.1 °C erlauben. Die Abwei- dern. chung im Verhältnis zu einem Eichthermometer für übliche • Das Instrument während der Messung vor der Son- Temperaturmessungen ist regelmässig zu bestimmen. neneinstrahlung schützen. Temperatursonde. Die Elektronik wandelt das Signal des • Die Genauigkeit der Temperatursonde regelmässig mit Thermistors oder des Thermoelements der Sonde um und Hilfe eines Referenzthermometers kontrollieren. zeigt den gemessenen Wert an. Das Sondenkabel ermög- • Der Sensor der Sonde muss dicht sein. Das Eindringen licht eine grosse Bewegungsfreiheit. Es wird empfohlen, von Wasser in die elektrischen Anschlüsse des Sendie Messungen mit Geräten durchzuführen, die über eine sors stört die Messungen. speziell für Messungen im Wasser entwickelte Kombisonde für elektrische Leitfähigkeit und Temperatur verfügen.

Kapitel 4: Feldmessungen und -analysen 47

4.1.4 Elektrische Leitfähigkeit ziert mit A, wobei A für die Mehrheit der natürlichen

Grundwässer zwischen 0.55 und 0.75 liegt (Freeze & Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit [µS/cm] Cherry, 1979; Matthess, 1972). Die Leitfähigkeit hängt bezogen auf eine Referenztemperatur erlaubt die Ab- von der Temperatur ab und muss immer auf eine Refeschätzung der Gesamtmineralisation eines Wassers renztemperatur korrigiert werden. Der internationale aufgrund der Tatsache, dass die darin vorhandenen Io- Standard ist 25 °C (abgekürzt K25), aber viele verwennen es elektrisch leitfähig machen. Die Gesamtminera- den noch die Korrektur auf 20 °C (abgekürzt K20). lisation [mg/l] eines Wassers entspricht etwa seiner Dies ist besonders im SLMB der Fall. Die Berechnung elektrischen Leitfähigkeit [µS/cm bei 25 °C] multipli- der Temperaturkorrektur ist in Anhang 4 angegeben.

Techniken für die Messung der Leitfähigkeit Vorsichtsmassnahmen Leitfähigkeitsmessgerät mit automatischer Tempera- • Funktionsfähigkeit des Geräts vor jeder Messkampagne turkorrektur. Die aktuellen Apparate sind mit Leitfähig- prüfen; Batteriezustand kontrollieren. keits- und Temperatursensoren ausgerüstet, die in einer • Kontrollieren, ob die Sonde gut mit dem Messgerät verschlagfesten Kunststoffsonde untergebracht sind. Sie lie- bunden ist und ob die Anschlüsse nicht oxidiert sind. Es fern Werte, die automatisch auf die Referenztemperatur handelt sich dabei um eine der häufigsten Fehlerquelkorrigiert sind. len. Wenn der Wasserzutritt für die Messung nicht zugänglich • Für eine optimale Messgenauigkeit das Gerät auf den ist, entnimmt man in einem geeigneten Gefäss eine Probe kleinstmöglichen Messbereich einstellen, der eine Ablevon mindestens 250 ml, spült die Sonde ein erstes Mal, sung der Leitfähigkeit des zu messenden Wassers erwartet den Temperaturausgleich ab, verwirft die Probe laubt. und entnimmt eine weitere für die Messung. Dabei muss rasch vorgegangen werden, um mögliche Fällungsvor- • Bei der Messung die Sonde vollständig ins Wasser eingänge und Temperaturänderungen in der Probe zu ver- tauchen und langsam umrühren; vermeiden, dass das meiden. Die Messung mit einer anderen Probe wiederho- Umrühren zur Bildung von Luftblasen an der Sonde len. Der Unterschied zwischen den beiden Messungen führt, da dies Messfehler bewirken könnte. sollte 4% nicht überschreiten. • Die Sonde muss lange genug eingetaucht sein, damit Die Messung wird verfälscht, wenn die Wasserströmung sich ein Temperaturgleichgewicht einstellt. zu stark ist, da sich Turbulenzen im Messbereich der • Wenn die Messungen in einem verschmutzten Wasser Sonde einstellen. durchgeführt werden müssen, auf dem ein Ölfilm Gewöhnlich prüft und eicht man ein Leitfähigkeitsmess- schwimmt, die Probe durch Siphonieren oder Absaugen gerät mit Hilfe einer 0.01-molaren KCl-Lösung, die einer mittels eines unter den Ölfilm getauchten Schlauchs Leitfähigkeit von 1413 µS/cm bei 25 °C entspricht. entnehmen, um ein ölfreies Wasser zu erhalten und so eine Verschmutzung der Sonde zu vermeiden. Leitfähigkeitsmessgerät ohne Temperaturkorrektur. • Gleiche Vorsichtsmassnahme wie oben. Die Geräte der älteren Generation und günstige Geräte • Gleichzeitig die Wassertemperatur messen.

liefern einen Leitfähigkeitswert des Wassers ohne Korrektur auf eine Referenztemperatur. • Die Temperaturkorrektur rechnerisch vornehmen (Anhang 4).

4.1.5 pH heikel ist. Der pH ist empfindlich auf viele Phänomene wie Temperaturschwankungen, Entgasung, Oxidation, Der pH charakterisiert den Säure- oder Basengehalt Ausfällung von unlöslichen Verbindungen usw. Wenn einer wässerigen Lösung (pH = -log [H3O+], [H3O+] der pH nicht zum Zeitpunkt der Entnahme und an Ort ausgedrückt in Mol pro Liter). Es handelt sich um und Stelle gemessen wird, so besteht das Risiko, dass einen Hauptparameter für die Berechnung der thermo- ein später im Labor erhaltener Wert an Bedeutung dynamischen Gleichgewichte, dessen Messung aber verliert.

48 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Techniken für die Messung des pH Vorsichtsmassnahmen pH-Meter. Es existieren zahlreiche Typen von Geräten • Vor der Eichung überprüfen, ob die Pufferlösungen ihre und Elektroden. Die herkömmlichen Geräte sind mit einer Haltbarkeitsdauer nicht überschritten haben (siehe Elektrode mit interner Referenz ausgerüstet. Sie enthält Gebrauchsanweisung des Lieferanten). meistens eine periodisch zu ersetzende 3-molare KCl- • Für die Eichung werden die Pufferlösungen in Fläsch- Lösung. chen von 50 ml umgefüllt. Wenn das Gerät nicht über Vor der Durchführung einer Messung ist es unerlässlich, eine automatische oder manuelle Temperaturkorrekturdas pH-Meter mit zwei Pufferlösungen zu eichen, deren möglichkeit verfügt, müssen die Puffer auf die TemperapH bekannt ist und die die pH-Bandbreite der zu mes- tur des zu messenden Wassers gebracht werden (in eisenden Wässer einschliessen (z.B. pH 7.0 und pH 10.0 nem Kübel oder in der Fassung). Der pH des Puffers ist für eher basische sowie pH 7.0 und pH 4.0 für eher saure temperaturabhängig. Man muss deshalb die Tempera- Wässer). Die Eichverfahren sind in den Gebrauchsanlei- tur des Puffers unmittelbar vor der Eichung messen, tungen der Geräte genau festgelegt. Bei einem manuel- den entsprechenden pH-Wert auf der Tabelle der pHlen pH-Messgerät wird folgendermassen vorgegangen: Werte in Abhängigkeit von der Temperatur (auf der Puf-

• Den Wählschalter auf « pH » stellen. ferflasche aufgedruckt) ablesen und ihn als Eichwert benützen.

• Den Temperaturregler auf die Temperatur der Puffer einstellen. • Zwischen jedem Eichvorgang muss die Elektrode mit deionisiertem Wasser abgespült und dann mit einem

• Die Elektrode mit deionisiertem Wasser abspülen, mit saugfähigen Papier abgetupft werden. einem saugfähigen Papier abtupfen, dann in den Puffer mit pH 7.0 tauchen und langsam bewegen. • Zwischen jeder Messreihe die Elektrode in ihrer mit einer speziellen Lösung (normalerweise 3-molares KCl)

• Sobald sich die Anzeige stabilisiert hat, den pH-Wert mit gefüllten Schutzkappe aufbewahren. dem Regler «pH» oder «∆pH», je nach Gerät, auf den Wert des Puffers einstellen. • Da der pH empfindlich auf Phänomene wie Entgasung, Oxidation, Ausfällung oder Temperaturschwankungen in

• Die Elektrode mit deionisiertem Wasser abspülen, mit der Probe ist, muss die Messung in einem Gefäss sofort

einem saugfähigen Papier abtupfen, dann in den zweidurchgeführt werden. ten Puffer tauchen und langsam bewegen.

• Die Elektrode muss regelmässig gepflegt und dann er-

• Sobald sich die Anzeige stabilisiert hat, den pH-Wert mit setzt werden, wenn die Stabilisierungszeit zu lang wird. dem Regler «Steigung» oder «mV/pH», je nach Gerät, Es ist darum wichtig, die Anweisungen des Lieferanten auf den Wert des Puffers einstellen. zu jeder Elektrode zu beachten.

• Die Elektrode mit deionisiertem Wasser abspülen, den

• Die Glaselektroden sind sehr empfindlich! Temperaturregler auf die Temperatur des Wassers einstellen; das pH-Meter ist dann bereit für den Gebrauch. • Die gängigen Elektroden sind für eine hohe Ionenstärke konzipiert; für gering-mineralisierte Wässer (Leitfähig- Wenn die Messung nicht in fliessendem Wasser gekeit < 500 µS/cm) müssen Elektroden verwendet wermacht werden kann, muss eine Probe in einem Gefäss den, die speziell für diese Einsatzbedingungen ausgevon mindestens 250 ml genommen werden, um die Elektlegt sind. rode zu spülen und sie das chemische und thermische Gleichgewicht erreichen zu lassen. Die Anzeige des pH- • Achtung: Die Puffer mit pH 4.0 sind tendenziell schlech- Meters muss stabil sein. Für die definitive Messung wird ter haltbar als die anderen. das Wasser erneuert. Während der Messung bewegt man die Elektrode langsam in der Flüssigkeit. Es dauert gewöhnlich 1 bis 3 Minuten, bis sich der Messwert stabilisiert. pH-Meter mit Mikroprozessor. Die modernen Geräte • Die oben beschriebenen Vorsichtsmassnahmen müssind mit einer automatischen Temperaturkorrektur und sen eingehalten werden. kombinierten pH-Temperatur-Elektroden ausgerüstet, die • Dieser Gerätetyp ist mit einem Mikroprozessor ausgeeinen stossgesicherten Mantel haben. Die modernen rüstet und ermöglicht zahlreiche Anwendungen. Zur Ei- Elektroden haben eine Stabilisierungszeit in der Grössen- chung und Messung muss die Gebrauchsanleitung beordnung von 1 Minute. Ihr Innenelektrolyt muss nicht folgt werden.

Kapitel 4: Feldmessungen und -analysen 49

Techniken für die Messung des pH Vorsichtsmassnahmen mehr ersetzt werden. • Achtung: Die Lebensdauer einer Elektrode ist be- Die Messung erfolgt wie oben angegeben. schränkt. Sie hängt von der Verwendung und den gemessenen Flüssigkeiten ab. Kits für die pH-Messung. Solche Kits sind einfach an- • Sehr praktisch für Messungen in gering-mineralisierten zuwenden und erlauben die Bestimmung des pH durch Wässern (< 100 µS/cm). Kolorimetrie mit einer Genauigkeit von 0.2 bis 0.5 Einheiten, je nach dem verwendeten Reagens. pH-Papier. Gibt nur einen schwachen Hinweis, der für • Zu meiden. natürliche Wässer zu ungenau ist.

4.1.6 Redox-Potenzial interpretiert werden. Wenn auch nur semiquantitativ, so ist dieser Wert interessant für die Abschätzung, ob Der Wert des Oxidations-Reduktions-Potenzials ein Milieu oxidierend oder reduzierend ist. (= Redox-Potenzial oder Eh) [mV] muss mit Vorsicht

Techniken für die Messung des Redox-Potenzials Vorsichtsmassnahmen Die Messung des Redox-Potenzials erfolgt mit einem • Die zu treffenden Vorsichtsmassnahmen sind gleich wie pH/mV-Meter und einer Platinelektrode. diejenigen für die pH-Messung. Messung. Die Messung erfolgt vorzugsweise in der • Vor der Messung muss das Gerät mit einer Pufferlö- Quelle oder in einer grossvolumigen Probe (>1 l) direkt sung mit bekanntem Redox-Potenzial geeicht werden. nach der Entnahme (die Empfehlungen des § 2.3.2 be- • Die Wassertemperatur muss gemessen werden. Sie achten). Die Elektrode während der Messung langsam im wird für die Berechnung des Redox-Potenzials benötigt. Wasser bewegen. Der angezeigte Wert Ehgem entspricht

• Der gemessene Wert des Redox-Potenzials muss mit dem Redox-Potenzial, das zwischen der Messelektrode Vorsicht interpretiert werden, da er selten dem und einer Referenzelektrode auftritt. Um das reale korri- Nernst'schen Potenzial für Redox-Reaktionen entgierte Redox-Potenzial zu erhalten, muss dem angezeigspricht. Selbst semiquantitativ ist der Eh-Wert von Inteten Wert das Potenzial Eh0 der Referenzelektrode hinzuresse für die Abklärung, ob ein Milieu oxidierend oder gefügt werden. Für eine Kalomel-Elektrode gilt: reduzierend ist.

• Es existieren ausser der Kalomel-Elektrode noch ande- T [°C] = Wassertemperatur re, und es ist stets die Korrekturformel anzuwenden, die Eh [mV] = Ehgem + E0 der Lieferant angibt.

4.1.7 Gelöster Sauerstoff betreffend den Abbau von organischen Substanzen

(biochemische Reaktionen), die Herkunft des Wassers, Die Messung des gelösten Sauerstoffs [mg/l oder % die mögliche Mobilisierung von gewissen Metallen Sättigung] ist wichtig, denn sie erlaubt Angaben usw. (siehe auch § 3.5.1).

Techniken für die Messung von gelöstem Sauerstoff Vorsichtsmassnahmen Das Messgerät ist ein tragbares Oximeter. Die Mess- • Vor der Durchführung einer Messreihe muss das Oximethode basiert auf der Elektrolyse, die zwischen einer meter entsprechend der Gebrauchsanleitung geeicht Silberanode und einer Goldkathode stattfindet. Die gän- werden. gigsten Geräte erlauben die Messung der folgenden Pa- • Während der Messung muss eine natürliche oder künstrameter: liche schwache Wasserströmung von ungefähr 10 cm/s • Konzentration an gelöstem O2 (mg/l) vorhanden sein, die eine kontinuierliche Erneuerung

50 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Techniken für die Messung von gelöstem Sauerstoff Vorsichtsmassnahmen

• relative Sättigung an gelöstem O2 (%), die von Druck des gelösten Sauerstoffs in der Nähe der permeablen und Temperatur abhängt Membran der Elektrode sicherstellt. Bei stehendem Wasser muss die Elektrode mit einer entsprechenden

• Temperatur (°C) Geschwindigkeit darin bewegt werden. Messung. Die Elektrode wird in die Quelle oder in ein

• Achtung: Jeglicher Gasaustausch ist zu vermeiden Gefäss getaucht, in dem das Wasser stetig wirbelfrei er- (§ 2.3.2). neuert wird. Für eine Probe entnimmt man im Minimum 1 Liter (vgl. § 2.3.2) und führt die Messung unverzüglich • Im Fall einer Druckänderung (Wechsel in der Höhe oder durch. Die Stabilisierungszeit für die Messung beträgt et- im Luftdruck) muss das Oximeter neu geeicht werden. wa 1 Minute.

4.1.8 Trübung tät oder der Stärke des Pumpens zusammenhängt. Die

Masseinheit ist die NTU (= Nephelometric Turbidity Die Trübung ist mit dem Gehalt an nicht gelösten Unit), wenn die Eichung mittels sekundären Standards Feststoffen im Wasser (organische Teilchen, Tone, gemacht wird, oder die FTU (= Formazine Turbidity Kolloide, Silte, Algen, Mikroorganismen usw.) ver- Unit), wenn die Eichung mit Hilfe von aus Formazin bunden. Sie ist ein wichtiger Parameter in der Quali- hergestellten Standards erfolgt. Die Formazin-Einheit tätskontrolle des Wassers. Entsprechend den gegen- wird in der Literatur (SLMB) auch als TE/F (Trüwärtigen Standards wird sie mit Infrarot-Photometrie bungseinheit / Formazin) angegeben. Es existieren bei einer Wellenlänge von λ = 860 Ȟm gemessen (ISO- zahlreiche ältere Einheiten, die andere Standards be- Norm 7027). Am gebräuchlichsten ist jedoch die Mes- nützen. Da die Messungen immer mit einem standardisung gemäss den Standards der US EPA mit weissem sierten, aber willkürlichen Eichmass durchgeführt Licht (Wolfram-Lampe). Die kontinuierliche Messung werden, bildet die Trübung keine kohärente physikalidieses Parameters im Grundwasser kann eine temporä- sche Messgrösse. Es ist deshalb nicht möglich, die mit re Beeinträchtigung der Wasserqualität nachweisen, unterschiedlichen Standards gemachten Messungen die mit Erosionsphänomenen, der Hochwasserintensi- genau umzurechnen.

Techniken für die Messung der Trübung Vorsichtsmassnahmen Die Messung wird mit einem Turbidimeter, auch Nephe- • Darauf achten, dass zwischen der Probe und dem Gelometer genannt, ausgeführt. Es handelt sich um ein spe- rät kein Temperaturunterschied besteht, weil sich sonst zielles Photometer, das die Intensität des von der Probe auf der Aussenseite der Messzelle ein Beschlag bilden gestreuten Lichts misst, wobei das Streulicht auf einer könnte. Achse gemessen wird, die 90° zum eingestrahlten Licht • Die Messzelle muss vor dem Füllen innen und aussen liegt. sorgfältig gereinigt werden. Das Äussere der Zelle darf Messung. Gewöhnlich wird die Probe in eine Messzelle weder durch Wassertropfen noch andere Spuren vergebracht, die aus einer Glasküvette mit quadratischem schmutzt sein. Querschnitt besteht. Die Messung kann auch an Wasser • Darauf achten, dass sich keine Gasblasen in der Probe gemacht werden, das durch eine Zelle fliesst. befinden. Entsprechend den Geräten und der gewünschten Band- • Sobald die Messzelle gefüllt ist, muss die Messung breite der Messung wird die Eichung mit 1, 2 oder 3 rasch durchgeführt werden, bevor sich Schwebstoffe Standards verschiedener Konzentration gemacht. Die mit absetzen können. Formazin hergestellten Standards sind nicht haltbar. • Das Lichteinlass- und das Messfenster des Geräts Deshalb sind auf dem Markt nur die viel stabileren Semüssen vor Verschmutzungen und Staub geschützt und kundärstandards erhältlich, die aber auf der Vergleichbaregelmässig gereinigt werden. sis der Formazinstandards hergestellt werden.

Kapitel 4: Feldmessungen und -analysen 51

4.1.9 Organoleptische Einschätzung Menge einer allfälligen Ablagerung. Geschmack und

Geruch bei der Eigentemperatur des Wassers werden Die organoleptische Prüfung des Wassers bezieht sich ebenfalls kontrolliert. Das SLMB schlägt vor, im auf seine Farbe, seine Klarheit oder auf die Art und Zweifelsfall die Prüfung zu wiederholen, nachdem das Stärke einer allfälligen Trübung sowie die Art und Wasser auf 40 °C erwärmt wurde.

Einschätzung der organoleptischen Parameter Vorsichtsmassnahmen Die Farbe. Es handelt sich darum, visuell den Ton, die • Um dies zu bewerkstelligen, ist es nützlich, über ein Intensität und die allfällige zeitliche Entwicklung der Glasgefäss zu verfügen, in dem die Wasserschicht Färbung einzuschätzen. Ein Trinkwasser darf keine mindestens 10 cm beträgt und das sich vor eine weisse bestimmte Färbung aufweisen (farblos). Fläche stellen lässt. Das Aussehen der Oberfläche. Man kann einen Ölfilm, schwebendes Material, Schaumbildung usw. beobachten. Die Klarheit. Ein Wasser lässt sich als klar bezeichnen, • Es kommt vor, dass sich durch Entgasung im Wasser wenn es absolut durchsichtig und frei von Schwebstoffen feine Blasen bilden. Das Wasser darum vor einer erist. Man schätzt die Klarheit durch Prüfung des Wassers neuten Schätzung einige Minuten ruhen lassen. in einem Glasgefäss, das vor eine Lichtquelle gestellt wird. Die Trübung. Sie wird durch sehr feines, suspendiertes • Die Farbe und Stärke der Trübung beschreiben, indem mineralisches oder organisches Material hervorgerufen. beispielsweise angegeben wird, durch welche Wasser- Man schätzt sie gleich wie die Klarheit (siehe oben). Ein höhe sich die Form eines Objekts erkennen lässt. Wasser, das die geringste Trübung aufweist, kann • Siehe ebenfalls weiter oben (Anwesenheit von Luftoffensichtlich nicht als klar beurteilt werden. Die beiden blasen). Eigenschaften schliessen sich gegenseitig aus. Die möglichen Ablagerungen oder Schwebstoffe. Es • Die Beschaffenheit, Farbe und Menge der Schwebstoffe handelt sich um von blossem Auge sichtbare Schweb- und der Ablagerungen beschreiben. stoffe, z.B. Teilchen von organischem Material oder Silte, • Ebenfalls die Ablagerungen beschreiben, die sich bei- sowie solche, die sich auf dem Gefässboden ablagern. spielsweise auf dem Grund einer Brunnstube befinden. Der Geruch. Man beschreibt die Art und Intensität des • In einer Fassung oder Bohrung können Gerüche, die Geruchs, z.B. fauliger Geruch, erdiger Geruch, Geruch vom Material der Installationen ausgehen, diejenigen nach Chemikalien, der an Chlor, H2S (faule Eier), des Wassers überdecken oder die Wahrnehmung des Kohlenwasserstoffe usw. erinnert. Ein Trinkwasser darf Wassergeruchs verfälschen.

keinen bestimmten Geruch aufweisen (= geruchlos). • Den Geruch deshalb in einer belüfteten Umgebung ohne besondere Geruchsquellen einschätzen. • Die Sinne gewöhnen sich rasch an einen Geruch, der erste Eindruck muss darum festgehalten oder die Einschätzung nach einer gewissen Zeit wiederholt werden. Der Geschmack. Man schätzt die Art und Intensität des • Bei einem potenziell verschmutzten Wasser vorsichtig Geschmacks so ein, wie es ein Verkoster tun würde. Ein sein. Trinkwasser darf keinen besonderen Geschmack aufweisen.

52 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

4.1.10 Beobachtungen an der Probenahmestelle fe von Sonden ausgeführt, die für starke Druckunterschiede ausgelegt sind und die an einem Kabel auf die

Die Beobachtungen an der Probenahmestelle und ihrer gewünschte Tiefe abgelassen werden. Gewöhnlich Umgebung können wertvolle Hinweise liefern, die es werden Multiparametersonden verwendet, um die Anerlauben, die Interpretation der Analysen zu verfei- zahl Fahrten möglichst gering zu halten, da diese in einern, die Bedingungen der Probenahme besser zu ver- ner Bohrung zu einer Durchmischung des Wassers stehen und die nötigen Massnahmen zu ergreifen, um führen. Parameter wie die Temperatur, die elektrische den Fortbestand der Probenahmestelle zu sichern oder Leitfähigkeit, der pH, der gelöste Sauerstoff, die Trüeinfach eine Beeinträchtigung der Wasserqualität zu bung und die Strömungsgeschwindigkeit (Flow-Meter) vermeiden. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit seien werden am häufigsten in Tiefenprofilen gemessen. unten stehend einige grundsätzliche Beobachtungspunkte aufgezählt: Die Tiefenprofile von Temperatur und elektrischer

• Zustand der Probenahmestelle: Sauberkeit, Vor- Leitfähigkeit sind für die üblichen hydrogeologischen handensein von Abfällen oder von unerwünschten Untersuchungen besonders geeignet. Für Messungen Materialien, Abnützung oder Korrosion an Metall- bis 100 oder 200 m Tiefe bleibt die Gerätschaft tragteilen oder Mauerwerk der Einrichtung, verschiede- bar, zuverlässig und günstig. Bei statischem Grundne Veränderungen oder allfällige Schäden seit dem wasser empfiehlt es sich, das Tiefenprofil während der letzten Besuch des Orts, Schadhaftigkeit der Tür, Einfahrt in die Bohrung aufzunehmen, um einen Indes Deckels, des Vorhängeschlosses usw. formationsverlust wegen der durch die Sondenbewe-

• Ablagerungen und Verkrustungen: chemische gung hervorgerufenen Vermischung des Wassers zu Verkrustungen in den Leitungen oder Installationen vermeiden. wie ausgefälltes Material (Farbe, Form, Konsistenz, Menge), Organismen wie Algen, Schimmelpilze, Wenn gepumpt wird liefern chemische Tiefenprofile Mikroorganismen, Tiere (Menge, Ort, Auswirkun- wertvolle Angaben zu den Charakteristiken der vergen), durch das Wasser mittransportierte Substan- schiedenen Wasserzuflüsse in einer Bohrung. zen, die auf der Wasseroberfläche schwimmen oder am Grund abgelagert sind, Sedimente usw. Tiefenprofile, die dazu dienen, in einer Bohrung die

• Mischwässer: Mischung von Wässern verschiede- Zusammensetzung und Struktur des durchteuften Unner Zuflüsse, Überläufe, Eindringen von Oberflä- tergrunds zu bestimmen, werden hier nicht behandelt. chenwasser usw.

• Umgebung der Probenahmestelle: Seit dem letzten Besuch eingetretene Veränderungen, landwirt- 4.2 Feldanalysen schaftliche Arbeiten (Pflügen, Düngen), Erdarbeiten (verschiedene Grabungsarbeiten, Verlegung von Zahlreiche qualitative und quantitative Analysen kön- Leitungen, Entwässerungen usw.), Bauarbeiten, Ab- nen dank spezieller miniaturisierter und an die Feldbestellplätze für Material oder Maschinen, ungewöhn- dingungen angepasster Ausrüstungen direkt nach der liche Oberflächennutzung usw. Entnahme rasch vor Ort durchgeführt werden. Sie sind

• Klimatische Bedingungen während der Entnah- nützlich für die Vorabklärung einer Verschmutzung me: mittlere Lufttemperatur (§ 4.1.3), Nieder- oder die Suche nach einem Verunreinigungsherd. Sie schlagsverhältnisse, Sonnenexposition der Probe- erlauben auch die Konzentrationsbestimmung bei vernahmestelle usw. schiedenen instabilen Substanzen. Die Feldanalysen implizieren häufig die Verwendung von vereinfachten

4.1.11 Tiefenprofile Geräten und Methoden sowie prekäre Analysenbedingungen. Man muss deshalb damit rechnen, dass die

Unter einem Tiefenprofil (englisch: log) versteht man Resultate dieser Analysen weniger genau sind als Ladie Messung der Veränderung eines oder mehrerer boranalysen. Wasserparameter in Relation zur Tiefe in einer Bohrung, einem Brunnen oder einem See. Es wird mit Hil-

Kapitel 4: Feldmessungen und -analysen 53

Entsprechend der angewendeten Methode werden zwei poräre Härte (Anhang 3), Karbonathärte, freie Kohlen- Analysenkategorien unterschieden: säure, Chloride, Chromate und gelöster Sauerstoff.

• Quantitative Analysen, die nach einem offiziell anerkannten Verfahren mit Hilfe von autonomen 4.2.2 Die Kolorimetrie und leicht transportierbaren Apparaten durchgeführt werden. Diese Methoden werden im Labor ange- Die Zugabe eines spezifischen Reagens zur Probe bewendet und sind Gegenstand ausführlicher Be- wirkt eine Farbreaktion mit der zu analysierenden Subschreibungen in den offiziellen Methodensammlun- stanz, deren Intensität von der Konzentration der Subgen wie dem Schweizerischen Lebensmittelbuch stanz abhängt. Diese Färbung wird mit Hilfe eines (SLMB, 1999), den Methoden der EPA, den EU- Kolorimeters gemessen oder von blossem Auge abge- Normen, den DIN-Normen in Deutschland, den schätzt. Durch Vergleich mit einer Farbskala wird die Normen der AFNOR (1997) in Frankreich, den Beobachtung in eine Konzentration umgesetzt. Das Richtlinien für die Untersuchung von Abwasser und gleiche Prinzip kommt zur Anwendung, wenn einige Oberflächenwasser des Eidgenössischen Departe- Tropfen der Probe auf ein Papier oder ein Stäbchen ments des Innern (EDI, 1983) oder den Analysen- gebracht werden, das das Reagens in fester Form entmethoden für Feststoff- und Wasserproben aus be- hält (Indikatorpapiere, Analysenstäbchen). lasteten Standorten und Aushubmaterial (BUWAL, 2000a). 4.2.3 Die Photometrie

• Analysen nach nicht offiziell anerkannten Verfahren, die aber einfach durchzuführen sind und Durch Zugabe eines Reagens zur Probe wird die zu quantitative bis semiquantitative Resultate liefern. analysierende Substanz in eine solche umgewandelt, Es handelt sich dabei um Analysen, die mit Hilfe die Licht einer spezifischen Wellenlänge λ absorbiert. von Kits gemacht werden. Die Photometrie basiert auf der Messung dieser Lichtabsorption, die proportional zur Konzentration der Die wichtigsten im Feld angewendeten Analysenme- Substanz ist (Gesetz von Lambert-Beer). Das Photothoden sind die Titration, die Kolorimetrie, die Photo- meter besteht aus einem Satz von Filtern oder Mometrie und die Potenziometrie. Sie bedingen häufig die nochromatoren, mit denen die Wellenlänge λ gewählt Verwendung von Reagenzien. Letztere müssen zuver- werden kann, einer Glas- oder Quarzküvette für die

lässig sein und dürfen ihre Haltbarkeitsdauer nicht Probe und einem Detektorsystem, das die Intensität überschritten haben. des (durch die Probe) durchstrahlenden Lichts im Verhältnis zur einstrahlenden Lichtintensität misst. Die In-

4.2.1 Die Titration tensität des durchstrahlenden Lichts wird in der Achse

des einstrahlenden Lichts gemessen. Feldphotometer Zur Messung werden schrittweise genaue Mengen ei- ermöglichen eine rasche Messung der Konzentration nes Reagens zugefügt, das mit der zu analysierenden von zahlreichen anorganischen und organischen Sub- Substanz reagiert. Im Moment, in dem die zu analysie- stanzen. rende Substanz vollständig verbraucht ist, erreicht man den Gleichgewichtspunkt, der das Ende der Titration 4.2.4 Die Potenziometrie bestimmt. Dieser Gleichgewichtspunkt kann beispielsweise einem vorgegebenen pH-Wert oder dem Farb- Die direkte Konzentrationsmessung von Kationen und umschlag eines Indikators entsprechen. Die Menge an Anionen ist mit Hilfe eines Ionometers und spezifiverbrauchtem Reagens ermöglicht die Berechnung der schen Sonden möglich, die die Aktivität des zu mes- Konzentration der zu analysierenden Substanz. Die senden Ions in ein elektrisches Potenzial umwandeln. Bedienung eines Titrimeters, das die schrittweise und Das Messsystem besteht aus einer Messelektrode (oder genaue Zugabe des Reagens erlaubt, ist einfach. Die ionenselektiven Elektrode) und einer Referenzelektrofolgenden Parameter können beispielsweise durch de. Eine ganze Reihe von Ionen und Substanzen, wie Titration im Feld bestimmt werden: Gesamthärte, tem- Kalium, Natrium, Fluoride, Chloride, pH und gelöster Sauerstoff, können so analysiert werden. Je nach Art

54 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

der zu messenden Ionen besteht die spezifische Memb- Für die Feldmessung einiger Fluoreszenztracer existieran der Messelektrode aus einem schwer löslichen Salz ren gegenwärtig zwei Methoden: des zu messenden Ions (Feststoffelektrode), aus einem • das Durchflussfluorimeter (GGUN-FL, Groupe de in PVC polymerisierten Ionentauscher (Matrixelektro- Géomagnétisme de l’Université de Neuchâtel, de), aus Glas (Glaselektrode) oder aus einem gas- Schnegg & Doerflinger, 2000) sowie durchlässigen Plastikmaterial (gasempfindliche Elekt- • das Lichtleiterfluorimeter, das In-situ-Messungen in rode). Es sei daran erinnert, dass die Reaktion der Brunnen, Piezometerrohren und Bohrungen erlaubt Membranelektroden nur von der Konzentration der ge- (Braczewski et al., 1992) lösten Ionen abhängt und nicht von der Konzentration derjenigen, die in anderer chemischer Form auftreten. Wenn die Probe mehrere schwer zu differenzierende Tracer enthält, oder wenn Huminsäuren vorhanden Für jede Messreihe muss die Elektrode mit einer Eich- sind, die bei der Analyse mit den Fluoreszenztracern lösung bekannter Konzentration kalibriert werden. Die interferieren, so können diese Probleme mit einer hoch Gebrauchsanleitungen der verschiedenen ionenselekti- entwickelten Labortechnik, der Hochdruck-Flüssigven Elektroden sind sehr ausführlich und beschreiben chromatographie mit Fluoreszenzdetektor (HPLC-FL), klar die diversen Eich- und Analysenverfahren sowie überwunden werden (Lutz & Parriaux, 1988). die bei Gebrauch, Unterhalt und Lagerung zu treffenden Vorsichtsmassnahmen. 4.2.6 Analysenkits

4.2.5 Die Fluorimetrie Die sehr zahlreichen Kits für Schnellanalysen, die auf

dem Markt erhältlich sind, verwenden auf die eine Die Fluorimetrie basiert auf der Eigenschaft gewisser oder andere Art eine der oben beschriebenen Metho- Moleküle, Licht einer bestimmten Wellenlänge, Exita- den. Sie erlauben es, einfach, rasch und mit bescheidetionswellenlänge λEX genannt, zu absorbieren und ein nen Kosten ein sehr breites Spektrum von im Wasser schwächeres Licht auf einer Emissionswellenlänge enthaltenen Substanzen zu analysieren. Die mit diesen λEM abzustrahlen, die höher ist als λEX. Bestimmte Methoden gewonnenen Resultate sind je nach ange- Substanzen können so bei Einstrahlung von unsichtba- wendetem Verfahren und Gerät mehr oder weniger gerem Licht (UV-Licht) sichtbares Licht abstrahlen. Dies nau. Sie ersetzen keine Laboruntersuchungen wenn es ist besonders beim Uranin, bei den Rhodaminen, beim darum geht, auf Grund der Analysen wichtige Ent- Eosin und beim Naphtionat der Fall, die für die Mar- scheidungen zu treffen. kierung von Grundwässern verwendet werden. Die Messung ihrer Konzentration erfolgt mit einem Filter- Die Anwendung dieser Techniken kann sich in den oder Spektrofluorimeter. Das Gerät besteht aus zwei folgenden Fällen als nützlich erweisen: Filtersätzen (Filterfluorimeter) oder zwei Monochro- • wenn die Analysenresultate rasch bekannt sein müsmatoren (Spektrofluorimeter), um die Exitations- und sen und keine Möglichkeit zu einem Rückgriff auf die Emissionswellenlänge auszuwählen. Die Probe be- Laboruntersuchungen besteht; findet sich in einer Glas- oder Quarzküvette mit quad- • wenn der Messbereich und die Genauigkeit der ratischem Querschnitt. Die Intensität der von der fluo- Technik im Verhältnis zu den erwarteten Resultaten reszierenden Substanz emittierten Strahlung wird mit zufriedenstellend sind; einem Photomultiplier gemessen, der senkrecht zur • wenn die gemessene Probe innerhalb der techni- Exitationsstrahlenrichtung angeordnet ist. Die Kon- schen Grenzen der Methode zufriedenstellt (Tempezentration der fluoreszierenden Substanz wird durch ratur, pH, andere gelöste Stoffe, die beeinflussen Vergleich mit der Emissionsintensität eines Eichstan- könnten usw.); dards bestimmt. • wenn die Analyse nicht unbedingt mit Hilfe einer offiziell anerkannten Methode und/oder eines akkreditierten Labors durchgeführt werden muss.

Kapitel 4: Feldmessungen und -analysen 55

Diese Techniken sind in ständiger, rascher Entwick- Haltbarkeit der Reagenzien, die vor der Verwendung lung begriffen. Ihre Anwendung stösst jedoch an ver- eines Kits immer kontrolliert werden muss. schiedene Grenzen, in Anbetracht deren elementare Vorsichtsmassnahmen ergriffen und die Angaben in Man unterscheidet verschiedene Arten von Kits, die den Gebrauchsanleitungen strikte befolgt werden müs- einen einzelnen oder eine Kombination von Tests entsen. Es sind vor allem die Interferenzen mit anderen in halten (Tabelle 3), je nach dem Zweck, zu dem das Kit der Probe vorhandenen Substanzen, die die Zuverläs- entwickelt wurde (z.B. Analyse von Trinkwasser, Absigkeit der Resultate vermindern. Ein wichtiger Punkt, wasser, Schwimmbadwasser usw.). der berücksichtigt werden muss, ist die begrenzte

Tabelle 3: Testarten nach Analysenkit

Test P/S T K PM IM Test * P/S T K PM IM

Azidität X Gesamtstickstoff X + Alkalinität X Kalium (K ) X X X 3+ Aluminium (Al ) X X X Karbonathärte X X + 2+ Ammonium (NH4 ) X X X Kupfer (Cu ) X X X 3+ 2+ Arsen (As ) X Magnesium (Mg ) X BTEX X Mangan (Mn) X X 2+ - Cadmium (Cd ) X Nitrat (NO3 ) X X X 2+ Calcium (Ca ) X X X X Nitrit (NO2-) X X X - Chlor (Cl ) X X X X PAK X Chrom (Cr) X X X pH X X - Cyanid (CN ) X X X Phenole X DOC X Phosphat (PO4 ) X X X 2+ 3+ Eisen (Fe / ) X X X Sauerstoff gel. (O2) X X - Fluor (F ) X Sulfat (SO42-) X X Gesamthärte X X Sulfid (SO2) X X

P/S = Test mit Indikatorpapier oder -stäbchen und Vergleich mit einer Farbskala (vorwiegend qualitativer oder semiquantitativer Test) T = Test mit Titration (quantitativer Test) K = Test mit Kolorimetrie und Vergleich mit blossem Auge oder Kolorimeter (semiquantitativer oder quantitativer Test) PM = Test mit Photometrie (quantitativer Test) IM = Test mit immunologischer Reaktion und Vergleich mit blossem Auge oder Kolorimeter (vorwiegend qualitativer oder semiquantitativer Test)

56 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

5 Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle

Die Qualitätssicherung (QS) besteht aus einer Reihe koll. Diese Dokumentation muss eine effiziente von Vorgehensgrundsätzen, die es bei richtiger An- Kontrolle jedes aufgeführten Punkts zulassen. Anwendung erlauben, eine Arbeit und Daten bekannter hang 2 zeigt ein Probenahmeprotokoll, das es er- und vertretbarer Qualität zu liefern. Diese Grundsätze laubt, die wichtigsten Schritte der Vorbereitung der beinhalten die Organisation der Arbeit, die Beachtung Probenahmestelle, der Probenahme, der Vorbehandder Verfahrensanleitungen der verschiedenen Techni- lung und der Lagerung bis zur Weitergabe der Probe ken sowie das reibungslose Funktionieren der Mass- ans Labor zu verfolgen. nahmen betreffend Arbeitsqualitätskontrolle. Das Ziel der Qualitätssicherung ist es, sicherzustellen, dass die Im Rahmen der Grundwasserprobenahme kann die Daten repräsentativ, vollständig, genau und nach dem Qualitätskontrolle durch die Anwendung von Kont- Stand der Technik gewonnen worden sind. rollen ausgeübt werden, wie:

• die wiederholte Probenahme an bestimmten Probe- Die Qualitätskontrolle (QK) besteht aus einer Reihe nahmestellen zur Überprüfung der Reproduziervon technischen Verhaltensanweisungen, die darauf barkeit der gesamten Probenahmeabläufe, abzielen, die Qualität und die Reproduzierbarkeit der • die Verwendung von Proben bekannter Konzenttechnischen Arbeiten wie Probenahme, Probenlage- ration (Feld-Blindproben), die dieselbe Behandlung rung sowie Messungen und Analysen im Feld und im durchmachen wie die Grundwasserproben, um den Labor zu kontrollieren. Einfluss der verschiedenen Massnahmen (Kontakt mit dem Probenahmematerial wie Pumpe, Leitun- Betreffend die Grundwasserprobenahme müssen die gen, Behälter, Filtration, Ansäuerung usw.) auf die folgenden wichtigsten Punkte gemäss den Grundsätzen Konzentration der zu analysierenden Substanzen zu der Qualitätssicherung ausgeführt werden: prüfen,

• die Verwendung von «Transport-Blindproben» zur

• Die Planung der Probenahmekampagne (§ 2.2). Prüfung des Einflusses der Lagerungs- und Trans-

• Die Befolgung der Empfehlungen und praktischen portbedingungen auf die Konzentration der zu ana- Verhaltensregeln für die Wahl der Methoden, der lysierenden Substanzen. Geräte und des für die Entnahme, die Vorbehandlung, die Abfüllung, die Lagerung und den Trans- Ein Qualitätskontrollplan kann auch für das Labor

port nötigen Materials (Kap. 2). vorgesehen werden, um die Genauigkeit der Analysen

• Die Befolgung der Empfehlungen und praktischen zu prüfen (z.B. indem Standards mit einer dem Labor Verhaltensregeln für die Durchführung der Probe- unbekannten Konzentration in eine Probenserie einfügt nahme und der Feldmessungen (Kap. 2, 3 und 4). werden) oder um die Reproduzierbarkeit zu verifizie-

• Die schriftliche Dokumentation aller Feldmessun- ren (z.B. indem Doppelproben mit verschiedener gen und Arbeitsschritte in einem Probenahmeproto- Nummer in eine Probenserie eingefügt werden).

Kapitel 5: Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle 57

Anhänge

Anhang 1: Flaschen, Volumen, Vorbehandlung und Lagerung der Proben

Flaschen, Volumen, Vorbehandlung und Lagerung der Proben Parameter Vorsichtsmass- Fla- Volumen Art der Vor- Lagerung (4) Analysen- Bemerkungen nahmen (1) schen (2) [ml] behandlung (3) methode (5) Physiko-chemische Parameter pH A, B+ G oder P 1000 (7) - < 12 h pH-Meter elektrische Leitfähigkeit A G oder P 100 - 7 T (2–5 °C) * * Konduktometrie Trübung A, D, E(+) G oder P 100 - 2 T (2–5 °C) Turbidimeter Farbe A, D, F G oder P 500 - 1 T (2–5 °C) Trockenrückstand A, B, D; E+ G oder P 100 - 1 –2 T (2–5 °C) Evaporation

Mineralische Bestandteile Kationen min. 250 (6) Lithium (Li+) A, C c G oder P 50 (F), A: HNO3 7 T (2–5 °C) (AAS), ICP Natrium (Na+) A G oder P 50 A: HNO3 7 T (2–5 °C) IC Kalium (K+) A G oder P 50 A: HNO3 7 T (2–5 °C) IC Magnesium (Mg2+) A, D, E (c) G oder P 50 (DF), A: HNO3 1 –7 T (2–5 °C) IC vs Karbonatmineralien über- Calcium (Ca2+) A, B(+), D, E(c) G oder P 50 (DF), A: HNO3 1 T (2–5 °C) IC sättigte Wässer konditionieren

Strontium (Sr2+) A, C c G oder P 50 (F), A: HNO3 7 T (2–5 °C) (AAS), ICP Barium (Ba2+) A, C c G oder P 50 (F), A: HNO3 7 T (2–5 °C) (AAS), ICP Ammonium (NH +) 4 NH3 (flüchtig) vorherrschend + Ammoniak (NH3) bei pH > 9 Anionen min. 250 (6) Hydrogenokarbonat (HCO3-) A, B(+), D, E(c) G oder P 100 (DF) 1 T (2–5 °C) Titr. vgl. Härten Nitrat (NO3-) A, D+(c) G oder P 50 A: H2SO4, Fo 1 T (2–5 °C) IC stabilisieren, wenn Lagerung Nitrit (NO -)2 A, B, D+ G oder P 50 < 1 T (2–5 °C) Kol., IC Orthophosphat (PO43-) A, C, D+(c) G oder P 50 (F) 1 T (2–5 °C) Kol., IC Filtration für gelöste Spezies Phosphat gesamt A, C, D+(c) G oder P 50 A: HNO3 1 T (2–5 °C) Kol. Sulfat (SO 2-) 4 A, B(+),E(+) G oder P 50 - 7 T (2–5 °C) IC Sulfit (SO32-) A, B, D, E G oder P 50 Fixation EDTA * [2 T (2–5 °C)] Kol. * 0.025% EDTA

Sulfid (S2-) A, B+(f)c G min. 250 DF, C4H6O4Zn, B [7 T (2–5 °C)] Kol. wenn pH < 7, auf pH 8 einstel- (pH = 9) len; filtrieren, fixieren

Fluorid (F-) A G oder P 100 - 7 T (2–5 °C) IS (IC, Kol.) kein PTFE verwenden Chlorid (Cl-) A G oder P 50 - 30 T (2–5 °C) IC Bromid (Br-) A, F+ G oder P 50 - 1 –7 T (2–5 °C)* IS, IC * vor Licht geschützt Iodid (I-) A, F+ G 50 B (pH = 11) 1 T (2–5 °C)* IS, IC * vor Licht geschützt Härten min. 250 (6) Karbonathärte A, B(+), D, E(c) G oder P 100 (DF), A: HNO3 1 T (2–5 °C) Titr. (Berechn.) vs Karbonatmineralien über- Gesamthärte A, B(+), D, E(c) G oder P 100 (DF), A: HNO3 1 T (2–5 °C) Titr. (Berechn.) sättigte Wässer konditionieren

Anhang 1: Flaschen, Volumen, Vorbehandlung und Lagerung der Proben 59

Flaschen, Volumen, Vorbehandlung und Lagerung der Proben Parameter Vorsichtsmass- Fla- Volumen Art der Vor- Lagerung (4) Analysen- Bemerkungen nahmen (1) schen (2) [ml] behandlung (3) methode (5) Spurenmetalle und Oxoanionen min. 50 (6) Fe, Mn A,B+, C, E+(c)(f) oder (f)(c) P 50 (F), A: HNO3 [>30 T (2–5 °C)] AAS, ICP Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd, Sn, Pb A, C+(c)(f) oder (f)(c) P 10/Param. (F), A: HNO3 [>30 T (2–5 °C)] AAS, ICP Hg A, C+(f)c P 10 (F), A: HNO3 [>30 T (2–5 °C)] AAS, ICP Behälterkontrolle (8) Al, Cr, As, Se A, C+(c)(f) oder (f)(c) P 10/Param. (F), A: HNO3 [>30 T (2–5 °C)] AAS, ICP Cr(VI), Sb A, C+(c)(f) oder (f)(c) P, G 10 Stabilisation * 2T Kol. * vgl. Labor B A, E(+) P 50 A: HNO3 7 T (2–5 °C) ICP, IC, * * auch AAS Undissoziierte Bestandteile min. 250 (6) Silizium (SiO2) A, E(+) G oder P 50 - 7 T (2–5 °C) Kol.

Organische Summenparameter min. 250 (6) TOC A, B, C+, D+(c) G 100 A oder C 1 T (2–5 °C) CO2 DOC A, B, C+, D+(f,c) G 100 F + A oder C 1 T (2–5 °C) CO2 CSB A, C, F+ G oder (P) 100 A: H2SO4 oder C 1 T (2–5°C); [5 T] O2 BSB5 A, F G oder (P) 100 - 1 T (2–5 °C) Resp. Oxidierbarkeit (KMnO4) A, B(+), D G oder P 100 A*: H2SO4 oder C 1 T (2–5 °C) Kol. * auf pH ≤ 1 Kohlenwasserstoffe gesamt A+, B+, F+ GL 1000 A*: HCl 1 T (2–5 °C) IR * auf pH = 2 + 4 g/l NaCl AOX A+, B+(c), C+, D+, F+ G 100 A: HNO3 3 T (2–5 °C) Coulometrie Phenole gesamt (Phenolindex) A, B, C+, D+(c), F+ G 500 CuSO4 und A * 1 T (2–5 °C) Kol. * pH ≤ 3 oder B: pH > 11

Organische Verbindungen min. 500 (6) aliphatische Kohlenwasserstoffe A+, B+, C+, D+, F+ GL 1000 E 1 T (2–5 °C) GC VOC (flüchtige organische Verb.) A+, B+, D+, F+ GL 100 - 1 T (2–5 °C) GC BTEX A+, B+(c), C+, D+, F+ GL 100 E 2 T (2–5 °C) GC, HPLC MTBE A+, B+, D+, F+ G 100 - 1 T (2–5 °C) GC PAK, Öle und Fette A+, B+, C+, D+, F+ GL 1000 E 1 –2 T (2–5°C) GC, HPLC HKW A+, B+(c), C+, D+, F+ GL 1000 E 1 T (2–5 °C) GC FHKW A+, B+(c), C+, D+, F+ GL 100 E 1 T (2–5 °C) GC aromatische Halogenverbindungen A+, B+(c), C+, D+, F+ GL 100 E 1 T (2–5 °C) GC, HPLC PCB A, C+, D, F+ G 1000 E 7 T (2–5 °C) GC, HPLC Pestizide A, C+, D, F+ G 2000 - 7 T (2–5 °C) HPLC, GC aromatische Nitroverbindungen A, B, C+, D+, F+ G 1000 E 2 T (2–5 °C) GC, HPLC EDTA, NTA A+, C+, D+ P* 500 A: HCl 1 T (2–5 °C) GC, HPLC * ohne Detergentien gewaschen! Phenole und Chlorphenole A, B+, C+, D+(c), F+ G 500 A: H3PO4 à pH 3* 1 T (2–5 °C) HPLC, GC * mit CuSO4 stabilisiert Phtalate A, C+, D G (8) 1000 E 7 T (2–5 °C) GC, HPLC aromatische Amine A, B+, C+, D+, F+ G 1000 E 2 T (2–5 °C) GC, HPLC benzylierte Triazole A, C+, D G 1000 (E) 2 T (2–5 °C) GC, (HPLC) Halogensäuren A, C+, D+ G 1000 (E) 2 T (2–5 °C) Kol., (HPLC) Cyanide A, B, C+, E+(c), F+ P oder G 500 B (pH ≥ 9)* [7 T (2–5 °C)] Kol., (IC) * mit Labor absprechen

60 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Flaschen, Volumen, Vorbehandlung und Lagerung der Proben Parameter Vorsichtsmass- Fla- Volumen Art der Vor- Lagerung (4) Analysen- Bemerkungen nahmen (1) schen (2) [ml] behandlung (3) methode (5) Gelöste Gase O2, N2, CO2, CH4, H2 A+, B+, C+, D+ GA / EZ 1000 - >7T GC O2 (nach der Methode von Winkler) A+, B+c G 200–300 RW 1+2 [> 30 T] Titr. H2S A, B+(f)c G ≥ 250 * [7 T (2–5 °C)] Kol. * vgl. Sulfide He, Ne, Ar, Kr, Xe (Edelgase) A+, B+, C+ KR 10–50 - > 7 T (≤ 20 °C) GC

Keime min. 250 aerobe mesophile Keime * A+, D+ P oder G 1 SF < 1 T (2–5 °C) KK * oder «Gesamtkeimzahl» Escherichia coli (E. coli) A+, D+ P oder G 100 SF < 1 T (2–5 °C) KK Enterokokken A+, D+ P oder G 100 SF < 1 T (2–5 °C) KK Salmonellen A+, D+ P oder G 5000 SF < 1 T (2–5 °C) KK

Isotope Isotope des Wassermoleküls Sauerstoff-18 (18O) A, C+ G (P) 100 - > 30 T MS/SZ Deuterium (2H) A, C+ G (P) 100 - > 30 T MS/SZ Tritium (3H) A, C+ G (P) 100–1000 - > 30 T MS/SZ Isotope mineralischer Herkunft 18O [NO -] A, C+, D+(c) G 10 mg N (A, Fo) MS/SZ 34S [SO 2-] A, C+ P 5000 > 30 T MS/SZ 18O [SO 2-] A, C+ P 5000 > 30 T MS/SZ 13C [CO ] A+, B+c, C G 5 mg C NaOH / BaCl2 [> 30 T] MS/SZ 14C [CO ] A+, B+c, C P 5000 NaOH / Ba(OH) 2 [> 30 T] AMS/LLC 15N [NO -, NH +] A, B+, C+, D+ G 10 mg N MS/SZ 3 4 36Cl [Cl-] A P 5000 > 30 T AMS 87Sr / 86Sr [Sr+] A, C P 500 > 30 T MS/SZ Isotope der Edelgase 3 /4He A+, B+, C+ KR 10–50 >7T MS/SZ 39Ar / 85Kr A+, B+, C+ EZ ≥ 5000 l Vakuum > 30 T LLC Dichtigkeit des Systems Isotope radioaktiver Zerfallsketten 222Rn A+, B+, C+ G 20 SZ Septum PTFE + Silikon 234 / 236U / 232 / 234Th A P 5–20 l HNO3 konz. <7T SZ 16 ml HNO3 /Probe

Künstliche Tracer Bakteriophagen A+, D+ P 30–50 < 3 T (2–5 °C) KK Salze von Li, Na, K, F, Cl, Br, I… * G oder P 50 - 7 T (2–5 °C) Cl * vgl. mineral. Bestandteile Fluoreszenzfarbstoffe A+, C+, F+ P 30–50 F <7T Fl vor Licht schützen

Anhang 1: Flaschen, Volumen, Vorbehandlung und Lagerung der Proben 61

Legende zur Tabelle von Anhang 1

(1) Vorsichtsmassnahmen während der Probenahme:

Buchstabe: A: einer Verunreinigung der Probe während der Behandlung vorbeugen (§ 2.3.1) B: einer Veränderung der Gehalte an gelösten Gasen und flüchtigen Verbindungen vorbeugen (§ 2.3.2) C: den Adsorptionsphänomenen und den chemischen Reaktionen an Oberflächen vorbeugen (§ 2.3.3) D: der Veränderung des Wassers durch biologische Aktivitäten vorbeugen (§ 2.3.4) E: der Ausfällung übersättigter Verbindungen vorbeugen (§ 2.3.5) F: den Konzentrationsveränderungen durch Lichteinfluss vorbeugen (Entnahme und Lagerung, § 2.3.6) Indizes: ohne Index: empfohlene Vorsichtsmassnahmen während der Probenahmearbeiten und bei den Lagerungsbedingungen +: Vorsichtsmassnahme immer unerlässlich; (+): in gewissen Fällen unerlässlich c: chemische Vorbehandlung immer unerlässlich; (c): in gewissen Fällen unerlässlich f: Filtration immer unerlässlich; (f): in gewissen Fällen unerlässlich (2) Flaschen: GA = Glasampulle, Röhrchen, Flasche oder Gasmaus; EZ = Edelstahlzylinder; P = Polyethylen hoher Dichte (HD- PE) und ebenfalls PET für anorganische Stoffe; KR = Kupferröhrchen; (3) Vorbehandlung: A = Ansäuerung auf pH ≤ 2 mit Hilfe von HCl (Salzsäure), HNO3 (Salpetersäure), H3PO4 (Phosphorsäure) oder H2SO4 (Schwefelsäure); B = Alkalinisierung; C = Einfrieren; C4H6O4Zn = Fixierung mit Zinkacetat; CuSO4 = Stabilisation mit Kupfersulfat; DF = Druckfiltration (ohne Gasaustausch); E = Extraktion mit Lösungsmittel oder auf einer Patrone; F = Filtration; Fo = biologische Inaktivierung mit Formalin; NaOH = Stabilisation mit Natriumhydroxid; RW 1+2 = Reagens nach Winkler 1 + 2; SF = sterile Flasche; (4) Lagerung: normale Lagerungsdauer des Parameters in der Probe, ohne Zugabe einer Konditionierungslösung und ohne Extraktion, aber unter Einhaltung der Lagerungstemperatur. Werte in [ ] = Lagerungsdauer des Parameters in der stabilisierten Probe (Vorbehandlung unerlässlich) (5) Analysenmethode: AAS: Atomabsorptionsspektrometrie; AMS = Massenspektrometrie mit Partikelbeschleuniger; CO2 = Messung des CO2 durch Oxidation oder Verbrennung der organischen Substanzen; Fl = Fluorimetrie; GC = Gaschromatographie; HPLC = Hochdruck-Flüssigchromatographie; IC = Ionenchromatographie;

ICP = induktiv gekoppeltes Plasma mit Massenspektrometrie; IR = Infrarotspektrometrie; IS = ionenselektive Elektrode; KK = Anlegen einer Keimkultur; Kol. = Kolorimetrie; LLC = Zerfallszählung auf geringer Stufe (low level counting); MS = Massenspektrometrie; Resp.: Respirometrie; SZ = Szintillationszähler; Titr. = Titration. (6) Grössenordnung: Das genaue Volumen wird durch das Labor angegeben. (7) Volumen: Dieses Volumen reicht grundsätzlich für die physikalisch-chemischen Parameter und die Analyse der Anorganika aus, mit Ausnahme der Spurenmetalle, die im Allgemeinen in speziell vorbehandelten Flaschen entnommen werden. (8) Mit Blindproben überprüfen, dass das Behältermaterial die Proben nicht verunreinigt.

Die für die Probenahme verantwortliche Person muss immer vorgängig mit dem Labor, das die Analysen durchführt, Kontakt aufnehmen, um die Fragen der Entnahmeart, der Probenmenge, der Flaschen, der Vorbehandlung, der Lagerung (Abgabefristen) usw. zu klären. Eine sehr umfassende Liste der Vorbehandlungstechniken und der Lagerungsbedingungen für die Proben gibt die ISO-Norm 5667-3 (1994).

62 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Anhang 2: Grundwasserprobenahmeprotokoll

allgemeine Angaben zur Probenahmestelle: Angaben zur Probenahme: Name / Nr. der Probenahmestelle: .......................................................................... Datum und Uhrzeit der Probenahme: .................................................................. Quelle Piezometer, Bohrung Fassung ausgeführt durch (Person[en], Büro usw.): ...................................................... Wasserleitung andere: ....................................................................................... ................................................................................................................................................................... Name des Grundwasserleiters: .................................................................................. Projekt: .............................................................................................................................................. Ort / Gemeinde: ........................................................................................................................ Auftraggeber: .............................................................................................................................. Koordinaten: ................................................................................................................................. Witterungsverhältnisse: Höhenkote Gelände: ........................................................................................ m ü. M. schön bedeckt Regen Schnee Höhenkote des Entnahmepunkts: ....................................................... m ü. M. Gewitter/Sturm Lufttemperatur:..................................................................°C

Angaben zum Brunnen, zur Bohrung oder zum Piezometer: Angaben zur Pumpe: Innendurchm. Verrohrung/Filterrohr: .......................................................... mm Pumpentyp: .................................................................................................................................. Verrohrungsart: Stahl Edelstahl PE PVC Ansaugtiefe: ......................................................................... m unt. Referenzhöhe Referenzhöhe: ........................................................................................................................... Steigleitung: Stahl Edelstahl PE PVC Vollrohr: von .................................................. bis .......................................m unt. Ref. PTFE andere: ........................................................................ Filterrohr: von ............................................... bis .......................................m unt. Ref. Durchm. innen: .................. mm, aussen: .................. mm Ruhewasserspiegel: ................................................................................ m unt. Ref. Angaben zum Probennahmematerial Wasservolumen in der Verrohrung: ............................................................ Liter Art des benutzten Materials: ......................................................................................... Material des Entnahmeschlauchs: .......................................................................... vorgängige Erneuerung des Wassers durchgeführt: ja nein Reinigung zwischen den Proben: ............................................................................ Wenn ja: Datum, Uhrzeit, Volumen: ........................................................................ Bemerkungen und Planskizze auf der Rückseite

Messungen während der Probenahme: Pumpbeginn: Datum: ................................................................................... Uhrzeit: ................................................ Wasserspiegel: ........................................................ m unt. Ref.

Zeit Wsp. Rate gepumptes T° LF (……...°C) pH O2 [mg/l] Bemerkungen unt. Ref. [m] [l/min.] Volumen [l] [°C] [µS/cm] (Trübung, Farbe, Geruch usw.)

Entnahme

Entnahme: Herkunft der Flaschen: …………………………..…………..……………. Flaschen gereinigt durch: ………………………..……...………….

Probe Nr. Volumen Flaschentyp Filtration Konservierung blasenfrei zu messende Parameter

Messungen nach der Probenahme: Pumpdauer total: h Wasserspiegel: m unt. Ref. Probentransport: (Bedingungen, T°) ............................................................................................................................................................................................................................................................ Probenlagerung: (Ort, Dauer, T°…) .............................................................................................................................................................................................................................................................. Ablieferung der Proben: . Labor: .................................................. Datum: ....................................... Uhrzeit: …………………..…… Visum: .................................................

Anhang 2: Grundwasserprobenahmeprotokoll 63

Anhang 3: Bestimmung der Alkalinität und der Härte durch Titration

Definitionen

Als Gesamthärte eines Wassers wird sein Gesamtgehalt an Erdalkali-Ionen bezeichnet, insbesondere an Calcium (Ca2+) und Magnesium (Mg2+), aber auch an Strontium (Sr2+) und Barium (Ba2+). Sie wird bestimmt durch Komplexometrie mittels Natrium-EDTA oder durch Berechnung ausgehend vom Gehalt an Erdalkali-Ionen.

Die Karbonathärte entspricht der Menge an Erdalkali-Ionen, die sich mit den Bikarbonat-Ionen (HCO3-), auch «Hydrogenkarbonat»-Ionen genannt, verbinden können. Sie wird manchmal auch vorübergehende Härte genannt, weil die Bikarbonat-Ionen während des Kochens in Form von unlöslichen Erdalkali-Karbonaten ausfallen, was die Wasserhärte herabsetzt.

Die Resthärte oder bleibende Härte repräsentiert den Anteil an Erdalkali-Ionen, der dem Gehalt des Wassers an anderen als den Bikarbonat-Ionen entspricht, insbesondere Chlorid (Cl-), Nitrat (NO3-) und Sulfat (SO42-). Sie ergibt sich aus der Differenz zwischen der Gesamthärte und der Karbonathärte.

Die Alkalinität entspricht dem Gehalt an Bikarbonat-Ionen HCO3-. Andere Bezeichnungen für die Alkalinität sind «Säureverbrauch» oder «m-Wert». Sie wird durch alkalimetrische Titration bestimmt (vgl. weiter unten).

In Calcium- und/oder Magnesiumkarbonatwässern ist die Karbonathärte, ausgedrückt z.B. in meq/l, gleich dem Gehalt an HCO3--Ionen in derselben Einheit. Es gibt jedoch Wässer, die eine hohe Alkalinität und eine geringe Karbonathärte aufweisen. Dies ist besonders bei den Natrium-Bikarbonatwässern der Fall.

Einheiten

Es existiert eine Vielzahl an Härteeinheiten:

• Grad französische Härte (°F, in der deutschen Literatur manchmal auch fH),

• Grad deutscher Härte (°D, in der deutschen Literatur häufig dH),

• Milliäquivalent pro Liter (meq/l, in der deutschen Literatur auch mval/l),

• Millimol pro Liter (mmol/l),

• Äquivalente ausgedrückt in Milligramm CaCO3 pro Liter (mg/l CaCO3 oder auch mg CaCO3/l) usw.

Beziehungen zwischen den Härteeinheiten: Ausgehend davon, dass das °F definitionsgemäss 10 mg/l CaCO3, das °D 10 mg/l CaO, das Molekulargewicht von CaCO3 100, das von CaO 56 und das von HCO3- 61 entspricht, kann man die folgenden Beziehungen zwischen den Härteeinheiten aufstellen:

In Deutschland und in der Schweiz ist die offizielle Einheit mmol/l. Das °F wird in Frankreich und in der gängigen Praxis ebenfalls in der Schweiz verwendet. Die Angabe in mg/l CaCO3 ist in den USA gebräuchlich.

Die °F, °D und mg/l CaCO3 sind nur für die Härteangabe und den Vergleich der Werte untereinander brauchbar. Zur Berechnung von Ionenbilanzen oder chemischen Gleichgewichten müssen die Härte und der Hydrogenkarbonatgehalt gleich wie die Konzentrationen der anderen Ionen in meq/l oder mmol/l ausgedrückt werden.

64 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Das SLMB stuft die Wässer nach ihrer Gesamthärte wie folgt ein:

Gesamthärte [mmol/l] Gesamthärte [°F] Bezeichnung 0–0.7 0–7 sehr weich 0.7–1.5 7–15 weich 1.5–2.5 15–25 mittelhart 2.5–3.2 25–32 ziemlich hart 3.2–4.2 32–42 hart

Diese Art der Einstufung ist von Land zu Land verschieden.

Bestimmung der Alkalinität eines Wassers durch Titration

Die Bestimmung des Gehalts an Hydrogenkarbonat-Ionen (HCO3-) erfolgt durch eine alkalimetrische Titration, die auf der Neutralisierung des HCO3- (schwache Base) durch eine starke Säure basiert. Diese Reaktion wird von einer kontinuierlichen Veränderung des pH begleitet, die ihr Maximum in dem Moment erreicht, in dem sich die Säure und das Hydrogenkarbonat im stöchiometrischen Gleichgewicht befinden, d. h. am Äquivalenzpunkt, der einem pH von 4.3 entspricht.

Analysenverfahren nach SLMB (Methode 27A/35)

1. Das pH-Meter mit Pufferlösungen pH 7 und 4 eichen. 2. 100 ml der Probe in ein Becherglas pipettieren und die Elektrode des pH-Meters darin eintauchen. 3. Titration der Probe mit HCl 0.1 N unter Umrühren.

4 Die Titration bei pH 4.3 abbrechen. Wenn der Säureverbrauch kleiner als 2 ml ist, die Titration mit HCl 0.02 N

wiederholen. 5. Der pH von 4.3 ist erreicht, wenn dieser Wert bei abgestelltem Rührer während 2 Minuten stabil bleibt.

An Stelle eines pH-Meters kann ein Indikator verwendet werden, der bei pH 4.3 umschlägt (z.B. Methylorange).

Berechnung des Alkalinität und der Konzentration der Hydrogenkarbonat-Ionen 1000 ⋅ a ⋅ c V [HCO3-] = Konzentration der Hydrogenkarbonat-Ionen [mmol/l]. Achtung: Die obgenannte Formel ist nur für Wässer mit einem pH ≤ 8.2 gültig! a = für die Titration verbrauchte Salzsäure [ml] c = Konzentration der Salzsäure [mmol/l] V = Probenvolumen [ml] 0.05 = Alkalinität von destilliertem Wasser bis pH 4.3 («Blindwert») [mmol/l]

Anhang 3: Bestimmung der Alkalinität und der Härte durch Titration 65

Bestimmung der Gesamthärte eines Wassers durch Titration

Analysenverfahren nach SLMB (Methode 27A/34)

1 Nach der Bestimmung der Alkalinität (siehe oben) werden der Probe 10 ml Borat-Pufferlösung und 2 Tropfen

Indikatorlösung (Eriochromschwarz T) zugegeben.

2 Die Probe sofort mit Natrium-EDTA-Lösung 0.02-molar bis zum Farbumschlag von violett auf reinblau

titrieren. In der Nähe des Umschlagpunkts ist lagsam zu titrieren. 3. Der Umschlag ist scharf, sofern in der zu untersuchenden Wasserprobe auch etwas Magnesium-Ionen enthalten sind, was in der Regel bei natürlichen Wässern der Fall ist. Sollte eine Wasserprobe keine Magnesium- Ionen enthalten, so wird ihr eine Messerspitze Mg-EDTA zugegeben.

Berechnung der Gesamthärte

20 ⋅ a ⋅ f V wo: a = verbrauchte Na-EDTA-Lösung 0.02-molar [ml] f = Faktor der Na-EDTA-Lösung 0.02-molar V = Probenmenge [ml]

Bestimmung der zusätzlichen Parameter durch Titration

Die für die Titration der Alkalinität und der Gesamthärte verwendeten Gerätschaften erlauben auch die Bestimmung des Calciums (SLMB, Methode 27A/14). In der Folge kann der Magnesiumgehalt (unter Vorbehalt der Anwesenheit von Strontium und Barium) aus der Differenz zwischen der Gesamthärte und dem Calciumgehalt berechnet werden (SLMB, Methode 27A/15).

66 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Anhang 4: Temperaturkorrektur bei der elektrischen Leitfähigkeit

Formel nach Rommel (1980)

Die Temperaturkorrektur bei der elektrischen Leitfähigkeit wird wie folgt berechnet: 1 ∆χ αR ∆θ ⋅ χ R 1+ ⋅ (θ − θ R ) wo: χ R = elektrische Leitfähigkeit bei Referenztemperatur χ = elektrische Leitfähigkeit bei Messtemperatur α = Temperaturkoeffizient definiert als Variation der elektrischen Leitfähigkeit der Lösung für eine Abweichung von 1°K von der Referenztemperatur, ausgedrückt in % pro °K (siehe untenstehende Tabelle) θ = Messtemperatur θ R = Referenztemperatur

Die nachfolgende Tabelle gibt die Entwicklung der normierten elektrischen Leitfähigkeit und des Temperaturkoeffizienten in natürlichen Wässern an, gültig für elektrische Leitfähigkeiten zwischen 50 und 1000 µS/cm.

χ α 20 χ α 25 Temperatur χ 20 [% pro °K] χ 25 [% pro °K] 0 °C 0.582 2.09 0.522 1.91 5 °C 0.679 2.14 0.608 1.96 10 °C 0.781 2.19 0.700 2.00 15 °C 0.888 2.24 0.796 2.04 20 °C 1.000 2.28 0.896 2.08 25 °C 1.116 2.32 1.000 2.10 30 °C 1.235 2.35 1.107 2.14 35 °C 1.357 2.38 1.217 2.17

Formel nach Bührer (1975)

Die Korrektur der elektrischen Leitfähigkeit auf eine Temperatur von 20 °C wird mit der folgenden Gleichung ausgeführt, nach SLMB (Kap. 27A, § 4): wo: χ ( 20°C ) = spezifische Leitfähigkeit bei 20 °C χ (t ) = spezifische Leitfähigkeit bei der Messtemperatur t f = Temperaturkorrekturfaktor, berechnet wie folgt:

Anhang 4: Temperaturkorrektur bei der elektrischen Leitfähigkeit 67

Anhang 5: Hinweisparameter für mögliche Verschmutzungen

Modifiziert nach DVWK, 1992 und 1994 Art der Verschmutzung mögliche Hinweisparameter * alle Arten von Verschmutzung pH, Temperatur, elektrische Leitfähigkeit, gelöster Sauerstoff, Alkalinität Landwirtschaft: landwirtschaftlich genutzte Flächen Cl, NO3, SO4, Ca, K, NH4, Pestizide, Bakterien Baumschulen NO3, DOC, Pestizide Tierhaltung NH4, NO2, NO3, Sulfide, Fe, DOC, BSB5, Bakterien Verkehr: Strassen Cl, Ca, Mg, Na, NH4, B, Ba, Br, Cd, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, U, V, Zn, DOC, MTBE, Pestizide Flughäfen (Start- und Landebahnen) NO3, NH4, DOC, Harnstoff, Diethylenglykol, Propylenglykol Bahnhöfe und Gleiskörper aliphatische KW (C5–C10), BTEX, chlorierte KW, SAK 254, Pestizide Siedlungsgebiete: Friedhöfe NO3, K, Hg, DOC, BSB5, Pestizide, Desinfektionsmittel Abwasserreinigungsanlagen Cl, NO2, NO3, SO4, K, NH4, B, DOC, BSB5, chlorierte Kohlenwasserstoffe belastete oberirdische Gewässer Cl, B, DOC, chlorierte Kohlenwasserstoffe Mülldeponien BTEX, PAK, AOX, FHKW, Phenole, Cyanide Militär: militärische Anlagen As, Cu, Pb, DOC, wichtigste KW, CKW, PAK Schiessplätze Pb, Sb, As, Ba, Cu, Mn, Ni Betriebe: Kernkraftwerke Gesamtaktivität, Tritium ehemalige Gaswerkgelände Wichtigste KW, BTEX, PAK, Schwermetalle, DOC, AOX, Phenole, Cyanide Raffinerien und Tankstellen BTEX, KW, Cl, DOC, Phenole, PAK, AOX, MTBE chemische Reinigungen CKW, B metallverarbeitende Betriebe NO2, Al, As, Cd, Cr(III), Cr(VI), Cu, F, Fe, Ni, Pb, Zn, CKW, Cyanid Kadaververwertungsanlagen DOC, BSB5, CKW Lebensmittelbetriebe:

• Zuckerfabriken DOC, BSB5, CKW

• Herstellung von Fetten und Ölen DOC, CKW

• Futtermittelherstellung DOC, CKW Industrie:

• Herstellung von Lösungsmitteln, Farben, CKW, BTEX, DOC, AOX, Phenole, SAK 254 organischen Farbstoffen usw.

• Herstellung von Zellstoffen und Papieren Cl, SO4, Hg, DOC, BSB5, AOX, Phenole

• Herstellung von Holzfaserplatten NH4, DOC, BSB5, Phenole

• Keramische Industrie Cd, Pb, andere Schwermetalle, DOC, BSB5

• Herstellung von Kunststoffprodukten SAK 254

• Waschmittelherstellung B, PO4, NTA, EDTA

• Pharmaproduktion DOC, AOX, SAK 254

* Die rechte Spalte ist eine Liste von möglichen Verschmutzungen ohne rechtlichen Charakter. In der Schweiz müssen Untersuchungen mit Rechtskraft gemäss den gültigen Gesetzen gemacht werden (z.B. Stoffliste nach AltlV für belastete Standorte). Abkürzungen: vgl. Anhang 8.

68 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Anhang 6: Anforderungen und Konzentrationswerte im Grundwasser

nach der GSchV, der Richtlinie zum Schutz des Grundwassers sowie der AltlV

Anforderungen und Konzentrationswerte für Grundwasser GSchV Wegleitung AltlV: Parameter Anforderungen für Grundwasserschutz Konzentrationswerte für Grundwasser (1) Richtwerte (2) Gewässer (3) Physikalisch-chemische Parameter Temperatur [°C] ∆ (4) < 3 Trübung [FTU] 1 Mineralische Bestandteile Ammonium (NH4+ + NH3) [mg NH4+/l] 0.1 (5) 0.5 (6) 0.1 (5) 0.5 (6) 0.5 Cyanide (CN-) [mg CN-/l] 0.025 0.05 Nitrit (NO2-) [mg NO2-/l] ∆ (4) < 0.05 0.1 Fluorid (F-) [mg/l] ∆ (4) < 0.5 1.5 Chlorid (Cl-) [mg/l] 40 40 gelöster Sauerstoff (O2) (7) [% Sättigung] > 20% Spurenmetalle Mangan gelöst (Mn) [mg/l] ∆ (4) < 0.05 (8) Kobalt (Co) [µg/l] 2000 (gesamt) Nickel (Ni) [µg/l] 5 (gelöst) (8) 700 (gesamt) Kupfer (Cu) [µg/l] 2 (gelöst) (8) 1500 (gesamt) Zink (Zn) [µg/l] 5 (gelöst) (8) 5000 (gesamt) Silber (Ag) [µg/l] 100 (gesamt) Cadmium (Cd) [µg/l] 0.05 (gelöst) (8) 5 (gesamt) Zinn (Sn) [µg/l] 20'000 (gesamt) Quecksilber (Hg) [µg/l] 0.01 (gelöst) (8) 1 (gesamt) Blei (Pb) [µg/l] 1 (gelöst) (8) 50 (gesamt) Chrom (Cr) [µg/l] 2 Oxoanionen Chrom VI (Cr VI) [µg/l] 20 (gesamt) Arsen (As) [µg/l] 5 50 (gesamt) Selen (Se) [µg/l] 5 Antimon (Sb) [µg/l] 10 (gesamt)

Anhang 6: Anforderungen und Konzentrationswerte im Grundwasser 69

Anforderungen und Konzentrationswerte für Grundwasser GSchV Wegleitung AltlV: Parameter Anforderungen für Grundwasserschutz Konzentrationswerte für Grundwasser (1) Richtwerte (2) Gewässer (3) Organische Summenparameter gelöster organischer Kohlenstoff (DOC) [mg C/l] 2 2 Phenole wasserdampfflüchtig [µg /l] 5 Organische Verbindungen Aliphatische Kohlenwasserstoffe [µg/l] 1 (pro Substanz) 1 (pro Substanz) 2000 (Summe C5–C10) Monozyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (BTEX) 1 (pro Substanz) 1 (pro Substanz) Benzol [µg/l] 1 1 10 Toluol [µg/l] 1 1 7000 Ethylbenzol [µg/l] 1 1 3000 Xylole [µg/l] 1 1 10'000 andere Aromaten [µg/l] 1 (pro Substanz) 1 (pro Substanz) Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) [µg/l] 0.1 (pro Substanz) 0.1 (pro Substanz) Acenaphten [µg/l] 0.1 0.1 2000 Anthracen [µg/l] 0.1 0.1 10'000 Benzo(a)anthracen [µg/l] 0.1 0.1 0.5 Benzo(b)fluoranthen [µg/l] 0.1 0.1 0.5 Benzo(k)fluoranthen [µg/l] 0.1 0.1 5 Benzo(a)pyren [µg/l] 0.1 0.01 0.05 Chrysen [µg/l] 0.1 0.1 50 Dibenzo(a)anthracen [µg/l] 0.1 0.1 0.05 Fluoranthen [µg/l] 0.1 0.1 1000 Fluoren [µg/l] 0.1 0.1 1000 Indeno(1.2.3-cd)pyren 0.1 0.1 0.5 Naphtalin [µg/l] 0.1 0.1 1000 Pyren [µg/l] 0.1 0.1 1000 andere PAK [µg/l] 0.1 (pro Substanz) 0.1 (pro Substanz) Flüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe (FHKW) [µg/l] 1 (pro Substanz) 1 (pro Substanz) Dichlormethan (DCM) [µg/l] 1 1 20 Trichlormethan (Chloroform) [µg/l] 1 1 40 Tetrachlormethan (TC) [µg/l] 1 1 2 1,1-Dichlorethan [µg/l] 1 1 3000 1,2-Dichlorethan (DCE) [µg/l] 1 1 3 1,1,1-Trichlorethan [µg/l] 1 1 2000 1,1,2,2-Tetrachlorethan [µg/l] 1 1 1 1,2-Dibromethan (EDB) [µg/l] 1 1 0.05 1,2-Dichlorpropan [µg/l] 1 1 5 Vinylchlorid [µg/l] 1 0.1 0.1 1,1-Dichlorethen [µg/l] 1 1 30 1,2-Dichlorethen [µg/l] 1 1 50 Trichlorethen (Tri oder TCE) 1 1 70 Tetrachlorethen (Per oder PCE) [µg/l] 1 1 40 andere FHKW [µg/l] 1 (pro Substanz) 1 (pro Substanz)

70 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Anforderungen und Konzentrationswerte für Grundwasser GSchV Wegleitung AltlV: Parameter Anforderungen für Grundwasserschutz Konzentrationswerte Grundwasser (1) Richtwerte (2) für Gewässer (3) Aromatische halogenierte Verbindungen Chlorobenzol [µg/l] 1 700 1,2-Dichlorbenzol [µg/l] 1 3000 1,3-Dichlorbenzol [µg/l] 1 3000 1,4-Dichlorbenzol [µg/l] 1 10 1,2,4-Trichlorbenzol [µg/l] 1 400 andere Chlorbenzole 1 (pro Substanz) Polychlorierte Biphenyle (PCB) [µg/l] Σ Isomere (10): 0.1 Organische Pestizide [µg/l] 0.1 0.1 (pro Substanz); 0.5 (Summe) Aromatische Nitroverbindungen [µg/l] 0.5 (Summe) Nitrobenzol [µg/l] 10 Dinitrotoluole [µg/l] 0.5 4-Nitrophenol [µg/l] 2000 2,4-Dinitrophenol [µg/l] 50 Verschiedene EDTA und Komplexbildner mit analogen Strukturen [µg/l] 5 (pro Substanz) Nitrilotriessigsäure (NTA) [µg/l] 3 Tert-butylmethylether (MTBE) [µg/l] 2 200 Phenole und Chlorphenole geruchlos Phenol [µg/l] 10'000 2-Chlorphenol [µg/l] geruchlos 200 2,4-Dichlorphenol [µg/l] geruchlos 100 Pentachlorphenol (PCP) [µg/l] 0.1 1 2-Methylphenol (o-Kresol) [µg/l] 2000 3-Methylphenol (m-Kresol) [µg/l] 2000 4-Methylphenol (p-Kresol) [µg/l] 200 Phtalate Di-(2-ethylhexyl)-phtalat (DEHP) [µg/l] 1 Aromatische Amine [µg/l] 0.1 (pro Substanz); 0.5 (Summe) Anilin [µg/l] 0.1 50 4-Chloranilin [µg/l] 0.1 100 Benzylierte Triazole [µg/l] 1 (pro Substanz) Organische Halogensäuren [µg/l] 0.5 (pro Substanz) (1) Anforderungen an Grundwässer, die als Trinkwasser genutzt werden oder dafür vorgesehen sind: Anhang 2 der GSchV, § 22 (2) Wegleitung Grundwasserschutz (in Vorbereitung) (3) Konzentrationswerte für die Beurteilung der Einwirkungen von belasteten Standorten auf die Gewässer: Anhang 1 der AltlV (4) ∆ = positive Abweichung im Verhältnis zum natürlichen Zustand (5) unter oxidierenden Bedingungen (6) unter sauerstofffreien Bedingungen (7) bedingt eine Probenahmetechnik, die den Zutritt von O2 zur Probe verhindert (8) für gelöste Schwermetalle, Probenahme ohne Kontamination, Filtration mit 0.45 µm und Ansäuerung (9) X = Summe der Halogene (Cl + Br + F) normalerweise als Cl angegeben (10) PCB = Summe der 6 Isomere 28, 52, 101, 138, 153 und 180 multipliziert mit 4.3

Anhang 6: Anforderungen und Konzentrationswerte im Grundwasser 71

Anhang 7: Qualitätsanforderungen an das Trinkwasser in der Schweiz und der EU

A: Mikrobiologie

Qualitätsanforderungen an das Trinkwasser. A: Mikrobiologie Schweiz Europäische Union Mikroorganismus Einheit (1) allgemein anerkann- Toleranzwert Grenzwert Indikator- Parameterter Wert (SLMB) (HyV) (2) (HyV) (2) parameter (3) wert (3) Aerobe mesophile Keime 100 / ml an der Quelle; KBE (unbehandeltes Trinkwasser) 300 / ml im Netz Aerobe mesophile Keime 20 / ml nach der Behandlung; KBE (behandeltes Trinkwasser) 300 / ml im Netz Aerobe mesophile Keime KBE 100 / ml an der Quelle (Mineralwasser) ohne anorma- Koloniezahl bei 22 °C Anzahl le Verände- (Wasser zum Zweck der Abgabe) rung Koloniezahl bei 22 °C Anzahl 100 / ml (Mineralwasser in Behältern) Koloniezahl bei 36 °C Anzahl 20 / ml (Mineralwasser in Behältern) Escherichia coli KBE nn / 100 ml (4) Escherichia coli Anzahl 0 / 100 ml (5) (Wasser zur Abgabe an den Verbraucher) Escherichia coli Anzahl 0 / 250 ml (5) (Mineralwasser in Behältern) coliforme Bakterien Anzahl 0 / 100 ml (5) (Wasser zur Abgabe an den Verbraucher) Enterokokken KBE nn / 100 ml (4) Enterokokken Anzahl 0 / 100 ml (5) (Wasser zur Abgabe an den Verbraucher) Clostridium perfringens Anzahl 0 / 100 ml (5) (Wasser zur Abgabe an den Verbraucher) Pseudomonas aeruginosa KBE / nn / 100 ml an der Quelle; 0 / 250 ml (Mineralwasser) Anzahl nn / 100 ml in den Behältern Pseudomonas aeruginosa KBE nn / 100 ml in den Behältern (Trinkwasser in Behältern) Salmonella ssp KBE nn / 5 l (Trinkwasser)

(1) In der Schweiz gilt die Einheit [KBE] = koloniebildende Einheit; in der Europäischen Union benützt man den Ausdruck «Anzahl»; die Einheit hängt von der Analysenmethode ab. (2) HyV: Verordnung des EDI über die hygienischen und mikrobiologischen Anforderungen an Lebensmittel, Gebrauchsgegenstände, Räume, Einrichtungen und Personal (Hygieneverordnung) vom 26.06.95 (Stand 07.05.02) (3) Richtlinie 98/83/EG des Rates der Europäischen Union vom 3. November 1998 über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch (4) nn = nicht nachweisbar in 100 ml Wasser, an der Quelle sowie im Netz für unbehandeltes Trinkwasser, in den Behältern für Trinkwasser, das in Behältern verkauft wird, sowie an der Quelle und in Behältern für Mineralwasser (5) Die europäische Richtlinie unterscheidet nicht zwischen behandeltem und unbehandeltem Wasser.

72 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

B: chemische Parameter

Qualitätsanforderungen an das Trinkwasser. B: Chemische Parameter Schweiz Europäische Union Ein- allgemein anerkannter Toleranzwert Grenzwert Parameter, Substanz Indikatorparameter (3) Parameterwert (3) heit Wert (SLMB) (1) (FIV) (2) (FIV) (2) Organoleptische Parameter Farbe ohne für die Verbrauchenden Geruch ohne annehmbar Geschmack ohne und ohne anormale < 0.5 (unbeh. Wasser) Veränderung < 1 (nach Behand- Trübung FTU 1 < 0.2 (filtriertes Wasser) lung des Wassers)

Physiko-chemische Parameter elektrische Leitfähigkeit µS/cm 200–800 µS/cm (25 °C) 2500 µS/cm (20 °C) PH > 6.8 und < 8.2 ≥ 6.5 und ≤ 9.5 Temperatur °C 8–15

Mineralische Bestandteile Aluminium mg/l < 0.05 0.2 0.2 mg 0.1 (oxidierende Bed.) Ammonium (NH4+ + NH3) NH4/l < 0.05 (4) 0.5 0.5 (anoxische Bed.) Antimon mg/l 0.005 Silber mg/l 0.1 Arsen mg/l < 0.002 (4) 0.05 0.01 Bor mg/l 1 Cadmium mg/l < 0.0005 0.005 0.005 Bromat mg/l 0.01 0.01 Chlorat mg/l 0.2 Chlorit mg/l 0.2 freies Chlor mg/l 0.1 Chlorid mg/l < 20 (4) 250 Chrom(VI) mg/l < 0.001 (4) 0.02 Chrom mg/l 0.05 (am Hahn) < 0.005 (an der Quelle) Kupfer mg/l 1.5 2 (am Hahn) Cyanide mg/l 0.05 0.05 Chlordioxid mg/l 0.05 Eisen mg/l < 0.05 (gelöst) (4) 0.3 (gesamt) 0.2 Fluor mg/l < 0.5 1.5 1.5 Hydrazin mg/l 0.005 Mangan mg/l < 0.02 (gelöst) (4) 0.05 (gesamt) 0.05 Quecksilber mg/l < 0.0001 0.001 0.001 Nickel mg/l 0.02 (am Hahn)

Anhang 7: Qualitätsanforderungen an das Trinkwasser in der Schweiz und der EU 73

Qualitätsanforderungen an das Trinkwasser. B: chemische Parameter Schweiz Europäische Union Parameter, Substanz Einheit allgemein anerkannter Toleranzwert Grenzwert Indikator- Parameter- Wert (SLMB) (1) (FIV) (2) (FIV) (2) parameter (3) wert (3) Nitrat mg NO3/l < 25 40 50 Nitrit mg NO2/l < 0.01 0.1 0.5 1 (nur in warmem Trinkwasser) Blei mg/l < 0.001 0.01 0.01 (ab Hahn) Selen mg/l < 0.001 0.01 0.01 Silikat mg Si/l 5 (wenn beigefügt) Natrium mg/l < 20 (4) 200 Sulfat mg/l < 50(4) 250 organoleptisch nicht organoleptisch nicht Sulfid wahrnehmbar wahrnehmbar < 0.01 (an der Quelle)

Summenparameter gelöster organischer Kohlenstoff (DOC) mg C/l <1 ohne anormale totaler organischer Kohlenstoff (TOC) mg C/l Veränderung Oxidierbarkeit mg/l < 3 (mg KMnO4/l) 5 (mg O2/l)

Organische Verbindungen Ethylendiaminotetraessigsäure (EDTA) µg/l 5 200 Nitrilotriessigsäure (NTA) µg/l 3 200 Acrylamid µg/l 0.1 grenzflächenaktive Stoffe µg/l 100 (gesamt) Benzol µg/l 1 1 Benzo(a)pyren µg/l < 0.01 0.01 Bromodichlormethan µg/l 15 Vinylchlorid µg/l 0.5 Dibromchlormethan µg/l 100 1,2-Dichlorethan µg/l 3 3.0 1,1-Dichlorethen µg/l 30 1,2-Dichlorethene µg/l 50 Dichlormethan µg/l 20 Epichlorhydrin µg/l 0.1 Hexan µg/l 1000 Polyzyklische aromatische Kohlenwas- 0.2 (Σ der 6 ausge- 0.1 (Σ d. 4 ausserstoffe (PAK) wählten Substanzen) gew. Subst.)

74 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

Qualitätsanforderungen an das Trinkwasser. B: chemische Parameter Schweiz Europäische Union Parameter, Substanz Einheit allgemein anerkannter Toleranzwert Grenzwert Indikatorpa- Parameterwert (3) Wert (SLMB) (1) (FIV) (2) (FIV) (2) rameter (3) adsorbierbare halogenierte Kohlenwasserstoffe (AOX) flüchtige halogenierte Kohlenwas- < 1 (Summe) 20 (gechlortes Wasser), 8 serstoffe (FHKW) < 0.1 (pro Substanz) (aus der Umwelt stammend) wasserlösliche Kohlenwasserstoffe µg/l < 0.1 (pro Substanz) 1 0.5 (Summe) 0.5 (Summe) Pestizide und ähnliche Substanzen µg/l 0.1 (pro Substanz) 0.1 (pro Substanz) Phenole µg/l < 0.5 (pro Substanz) 5 (pro Substanz) Phenole wasserdampfflüchtig µg/l <5 10 (berechnet als Phenol) Tetrachlorethen µg/l 40 10 (6) Tetrachlormethan µg/l 2 Tribrommethan µg/l 100 1,1,1-Trichlorethan µg/l 2000 Trichlorethen µg/l 70 10 (6) Trichlormethan µg/l 40 100 (Σ der 4 aus- Trihalogenmethane µg/l gew. Substanzen)

Radionuklide Cäsiumisotope Bq/l 10 (5) 1000 (5) Kohlenstoff 14 Bq/l 200 (5) 10'000 (5) Iodisotope Bq/l 10 (5) 500 (5) Plutoniumisotope und Transplutoniumelemente Strontiumisotope Bq/l 1 (5) 125 (5) 1 (abhängig Radionuklide der Uran- und Bq/l vom Nuklid) Thoriumreihe (5)

Tritium Bq/l 1000 (5) 10'000 (5) 100 Gesamtrichtdosis mSv/J 0.1

(1) SLMB: Schweizerisches Lebensmittelbuch, Kap. 27A. Trinkwasser, 1999 (Stand Januar 2000) (2) FIV: Verordnung über Fremd- und Inhaltsstoffe in Lebensmitteln (Fremd- und Inhaltsstoffverordnung), vom 26. Juni 1995, Stand am 22. Februar 2000 (3) Richtlinie 98/83/EG des Rats der Europäischen Union vom 3. November 1998 über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch. (4) Die Geologie kann höhere Werte rechtfertigen. (5) Betreffend die Radionuklide legt die FIV nicht explizit Werte für Trinkwasser fest. Die hier wiedergegebenen Werte betreffen Lebensmittel im Allgemeinen. (6) Summe der Konzentrationen von Tetrachlorethen und Trichlorethen.

Anhang 7: Qualitätsanforderungen an das Trinkwasser in der Schweiz und der EU 75

Verzeichnisse

1 Abkürzungen

AAS Atomabsorptionsspektrometrie AES Atomemissionsspektrometrie AFNOR Association Française de Normalisation AltlV Verordnung über die Sanierung von belasteten Standorten vom 26.08.98 AMS Accelerator mass spectrometry = Beschleuniger-Massenspektrometrie AOX Adsorbierbare organische Halogenverbindungen (Angabe in [µg Cl/l]) ASTM American Society for Testing and Materials BSB5 Biochemischer Sauerstoffbedarf über 5 Tage BTEX Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylole BUWAL Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft CKW Chlorierte Kohlenwasserstoffe CSB Chemischer Sauerstoffbedarf CT Carbon tetrachloride = Tetrachlorkohlenstoff oder Tetrachlormethan DCM Dichlormethan oder Methylenchlorid DEHP Di-(2-ethylhexyl)-phtalat DIC Dissolved inorgabic carbon = gelöster anorganischer Kohlenstoff DIN Deutsche Industrie-Normen DNAPL Dense non aqueous phase liquid = dichte, schlecht wasserlösliche Flüssigkeit DOC Dissolved organic carbon (gelöster organischer Kohlenstoff) EDB 1,2-Dibromethan EDC 1,2-Dichlorethan EDTA Ethylendiaminotetraessigsäure EPA siehe US EPA FHKW Flüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe FIV Verordnung über Fremd- und Inhaltsstoffe in Lebensmitteln vom 26.06.95 FTU Formazin Turbidity Unit (siehe UT/F und TE/F) GC Gaschromatographie GCMS Gaschromatographie mit Massenspektrometer GSchG Gewässerschutzgesetz vom 24.01.91 GSchV Gewässerschutzverordnung vom 20.10.98 HD-PE Polyethylen hoher Dichte HKW Halogenierte Kohlenwasserstoffe HPLC High pressure liquid chromatography = Hochdruck-Flüssigchromatographie HyV Hygieneverordnung vom 26.06.95 IC Ionenchromatographie ICP Inductively Coupled Plasma Spectrometry = induktiv gekoppelte Plasmaspektrometrie ISO International Standard Organisation KW Kohlenwasserstoffe LCF Flüssigchromatographie mit Fluorimeter LD-PE Polyethylen niedriger Dichte LLC Low Level Counting = Zerfallszählung auf niedriger Stufe LNAPL Light non aqueous phase liquid = leichte, schlecht wasserlösliche Flüssigkeit MS Massenspektrometrie

Verzeichnisse 77

MTBE Tert-butylmethylether NAPL Non aqueous phase liquid = schlecht wasserlösliche Flüssigkeit NTA Nitrilotriessigsäure NTU Nephelometric Turbidity Unit PAK Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe PCB Polychlorierte Biphenyle PCP Pentachlorphenol PE Polyethylen PER Perchlorethylen oder Tetrachlorethen (siehe TCE) PET Polyethylenterephtalat PFA Perfluoralkoxy-Copolymerisat PP Polypropylen PTFE Polytetrafluorethylen = Teflon™ PVC Polyvinylchlorid SAK 254 Spektraler Absorptions-Koeffizient bei der Wellenlänge von 254 νm SLMB Schweizerisches Lebensmittelbuch SGH Schweizerische Gesellschaft für Hydrogeologie TCE Tetrachlorethen oder Perchlorethylen (siehe PER) TE/F Trübungseinheit / Formazin (siehe FTU) TIC Total inorganic carbon = gesamter anorganischer Kohlenstoff TOC Total organic carbon = gesamter organischer Kohlenstoff TRI Trichlorethen US EPA United States Environment Protection Agency = Umweltamt der Vereinigten Staaten VOC Volatile organic compound = flüchtige organische Verbindung VWF Verordnung über den Schutz der Gewässer vor wassergefährdenden Flüssigkeiten vom 10.07.98 WHO World Health Organisation

78 Praxishilfe für die Grundwasserprobenahme

2 Abbildungen

Abbildung 1 Schemata der verschiedenen Probennehmer 14

Abbildung 2 Pumpentypen 17

Abbildung 3 Dialyse- und Diffusionszellen 19

Abbildung 4 Durchmesser verschiedener Partikel und Filtrationstechniken 29

Abbildung 5 Systeme für die Feldfiltration 30

3 Tabellen

Tabelle 1 Checkliste des für Probenahmen gebräuchlichen Materials 21

Tabelle 2 Mögliche Effekte der Materialien der Probenahmegeräte auf die Zusammensetzung des beprobten Wassers 24

Tabelle 3 Testarten nach Analysenkit 56

Verzeichnisse 79

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