Vergleichbare Untersuchungsergebnisse mit den besten derzeitigen Methoden* – Normung in der Wasseranalytik

Seit ihrer Gründung 1926 als „Fachgruppe für Wasserchemie des Vereins Deutscher Chemiker“ sieht die Wasserchemische Gesellschaft in der Erarbeitung von praxisgerechten standardisierten Verfahrensvorschriften für die Wasseruntersuchung eine ihrer wichtigsten Aufgaben, die von dem dazu eingesetzten Hauptausschuss I „Analysenverfahren“ (HA I) wahrgenommen wird. Das Ergebnis dieser Bemühungen ist die Herausgabe der Loseblattsammlung „Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlamm-Untersuchung (DEV)“ [1], die mittlerweile zehn Ordner mit ca. 340 Verfahren umfasst und stetig aktualisiert wird. Mit den DEV verfügt die Fachwelt über ein geeignetes Instrumentarium der Wasseruntersuchung zur Beurteilung


• von Wässern im Hinblick auf bestimmte Nutzungsziele (z. B. Trinkwasser, Badebeckenwasser, Kesselspeisewasser, Kühlwasser, Badegewässer, Fischgewässer);
• der Wirksamkeit von Reinigungs- oder Aufbereitungsschritten;
• des Zustands von Gewässern im Hinblick auf Naturnähe bzw. Ausmaß und Art anthropogener Beeinflussung;
• des Zustands von Wasser und Gewässern im Hinblick auf die Einhaltung von Rechtsverordnungen.

In der Sammlung sind die Verfahren nach der Art der zu bestimmenden Parameter in 14 Gruppen angeordnet (Abbildung 1a – 1d). Diese Systematik wurde schon in der ersten Ausgabe der Methodensammlung angelegt (Abbildung 2). Ehrwürdige Parameter im Hinblick auf das Nutzungsziel Trinkwasser sind die organoleptischen Verfahren „Geruch“ und „Geschmack“ der Gruppe B. Auch die in der Gruppe C zu findenden Parameter Trübung und Färbung stehen wohl schon in einer längeren Tradition als die hier behandelte Sammlung.

<br />Abbildung 1a – 1d: Systematik der DEV. Gruppen von Verfahren mit Beispielen für Parameter und Analyten.
<br />Abbildung 2: Verfahren zur Wasseruntersuchung in den ersten beiden Folgen der Einheitsverfahren [3].

Analytisch gesehen handelt es sich bei den meisten Proben in der Wasseruntersuchung um Vielstoff-Gemische, die sich prinzipiell oder mit vertretbarem Aufwand mittels Einzelstoffanalytik nicht vollständig charakterisieren lassen. Daher wurden für die Wasseranalytik aussagekräftige Parameter entwickelt, Inhaltsstoffe summarisch zu quantifizieren. Hierzu gehört z. B. der elementaranalytisch bestimmte Summenparameter TOC (gesamter organisch gebundener Kohlenstoff), der auch in der Trinkwasseranalytik, die sonst überwiegend auf Einzelstoffe untersucht, unverzichtbar ist. Die Verfahren der Gruppe H sollen insbesondere die Beurteilung von Abwässern im Hinblick auf die Einleitung in Gewässer und die Auswirkungen auf deren Sauerstoff- und Nährstoffhaushalt unterstützen. Sogenannte Konventionsparameter, wie die Parameter CSB (chemischer Sauerstoffbedarf), BSBn (biochemischer Sauerstoffbedarf nach n Tagen) und AOX (adsorbierbare organisch gebundene Halogene) werden nach einer genau festgelegten Vorgehensweise erhoben, da nur so vergleichbare Ergebnisse erhalten werden. Diese Parameter gehen per se aus standardisierten Verfahren hervor.


Selbstverständlich sind in der DEV-Sammlung eine Vielzahl von Verfahren beschrieben, mit denen gezielt auf anorganische (Gruppe D, Gruppe E) oder organische Einzelstoffe (Gruppe P, Gruppe F) untersucht werden kann. Allein in der Gruppe F finden sich 37 chromatographische Verfahren zur Bestimmung von organischen Spurenstoffen (Stand 90. Lief. 2014).

 
Bei der Abwasserbehandlung fallen in großem Rahmen Bakterienschlämme an. Auch im Wasserwerk sind vielfach Schlämme zu handhaben. Zu ihrer Charakterisierung und Bewertung wurden geeignete Verfahren in der Gruppe S zusammengestellt. Mit einigen Verfahren der Gruppe S wird der Tatsache Rechnung getragen, dass für eine umfassende Beurteilung der Qualität eines Gewässers auch die Untersuchung von Schwebstoff und Sediment erforderlich sein kann.


Für die Beurteilung von Trinkwasser, Schwimmbeckenwasser und Badegewässern ist der hygienische Zustand sehr wichtig. Zu seiner Prüfung stehen mit der Gruppe K mikrobiologische Verfahren zur Verfügung. Abwässer und Abwasserinhaltsstoffe sind auf ihre Abbaubarkeit und auf ihre Toxizität für aquatische Organismen zu prüfen (Gruppe L). Zur Toxizitätstestung werden neben den Verfahren der Gruppe L mit Stellvertreter-Organismen verschiedener Trophiestufen zunehmend Wirktests auf suborganismischer Ebene entwickelt (Gruppe T). So konnte vor einiger Zeit der in der Abwasseruntersuchung zur Toxizitätsprüfung eingesetzte Fischtest durch einen Fischeitest ersetzt werden.


Aus den Erfordernissen der Wasserrahmenrichtlinie erwuchs die Notwendigkeit, den ökologischen und morphologischen Zustand von Gewässern mit Hilfe geeigneter Parameter und Verfahren zu erfassen und die Naturnähe als Kriterium des guten Zustands der Gewässer abzubilden. Hierzu stehen in der Sammlung die Verfahren der Gruppe M zur Verfügung.


Schon in der ersten Ausgabe der Einheitsverfahren fand sich eine Anleitung zur Probenahme, da diese als der Analyse vorgelagerter Schritt die Aussagekraft des Ergebnisses entscheidend beeinflusst. Mittlerweile sind in der Gruppe A Probenahmeverfahren für etwa ein Dutzend aquatische Systeme oder technische Anlagen beschrieben. Weitere Verfahren geben dem Anwender unter statistischen Gesichtspunkten Hinweise zur Qualitätssicherung von Analyseverfahren, so z. B. zur Kalibrierung, zur Abschätzung der Messunsicherheit und zur Durchführung von Ringversuchen.

<br />Copyright: DIN/Kruppa

Ein wichtiger Vorteil standardisierter, also einheitlicher Verfahren ist die Vergleichbarkeit der damit erhaltenen Ergebnisse. Diese ist u. a. wichtig für die Durchführung aussagekräftiger Zeitreihenuntersuchungen, z. B. zur Trendermittlung, oder von großräumigen Monitoringprogrammen. Vergleichbarkeit der Ergebnisse ist die Voraussetzung für einen einheitlichen Vollzug in der Überwachung, insbesondere bei gebührenrelevanten Parametern. Seit Mitte der 1970er Jahre besteht die Notwendigkeit, für den rechtlichen Vollzug in der Wasseranalytik genormte Verfahren zur Verfügung zu haben. Das Deutsche Institut für Normung, DIN, betraute hierzu den Hauptausschuss I der Wasserchemischen Gesellschaft mit der Überführung der DEV in Normen und der fachlichen Betreuung der weiteren Normung auf dem Gebiet der Wasseruntersuchung. Seither wird dieser Ausschuss nach den Verfahrensregeln der Normung im Normenausschuss Wasserwesen (NAW) des Deutschen Instituts für Normung (DIN) weitergeführt und ist als NA 119-01-03 Arbeitsausschuss „Wasseruntersuchung“ verantwortlich für die Pflege eines Normenwerkes von rund 450 genormten Verfahren.


Die Regeln für die Normungsarbeit sehen eine paritätische Beteiligung der interessierten Kreise vor. Auf dieser freiwilligen Mitarbeit von Vertretern der Hochschulen, der Bundes- und Länderbehörden, der chemischen Industrie und der Gerätehersteller beruht die große Akzeptanz der Verfahrensnormung für die Wasseruntersuchung. Zudem werden die Verfahren im Entwurfsstadium der Öffentlichkeit zur Prüfung und Kommentierung vorgelegt, so dass die fertigen Normen auf einem breiten Konsens beruhen.
Anfangs wurden die genormten Einheitsverfahren als deutsche Normen der Normenserie DIN 38400 publiziert. Mittlerweile handelt es sich bei vielen Verfahren um ins deutsche Normenwerk übernommene EN-, EN ISO- oder ISO-Normen (Abbildung 3). Daher engagieren sich die Fachleute aus dem Arbeitsausschuss „Wasseruntersuchung“ und seinen Untergremien auch in europäischen und internationalen Normungsgremien. Für die Wasseranalytik sind dies die technischen Komitees CEN/TC 230 „Water analysis“ auf europäischer und ISO/TC 147 „Water quality“ auf internationaler Ebene. Werden Vorlagen zu Verfahren für die supranationale Normung in den Arbeitskreisen des Ausschusses erarbeitet, obliegt die Projektleitung in den europäischen oder internationalen Arbeitskreisen einer aus dem deutschen Gremium delegierten Chairperson. Das CEN/TC 230 „Water analysis“ und das ISO/TC 147 „Water quality“ sowie drei der sechs Unterausschüsse des ISO/TC 147 werden von Mitgliedern des Arbeitsausschusses geleitet.

<br />Abbildung 3: Zusammensetzung der DEV (Stand 90. Lieferung 2014).

Genormte Verfahren zur Wasseruntersuchung haben eine festgelegte Gliederung, die in Tabelle 1 beispielhaft für eine chemisch-analytische Norm gezeigt wird. Insbesondere ist der Anwendungsbereich des Verfahrens bezüglich Matrix und Konzentrationsbereich zu spezifizieren. Analytische Verfahren zu kontinuierlich messbaren Größen müssen ferner durch einen externen Ringversuch validiert werden, dessen Verfahrenskenndaten im informativen Anhang der Norm dokumentiert werden. Bei Normen der Normenreihe 38400 wird zusätzlich ein sog. Validierungsdokument erstellt, das die ausführlichen Ringversuchsdaten enthält sowie weitere Versuche und Daten protokolliert, die bei der Entwicklung des Verfahrens eine Rolle gespielt haben. Die Validierungsdokumente sind auf der Website der Wasserchemischen Gesellschaft archiviert.

<br />Tabelle 1: Gliederung einer chemisch-analytischen Norm der DEV

In Rechtsverordnungen wird auf unterschiedliche Weise auf genormte Analysenverfahren Bezug genommen. Für die Abwasserüberwachung werden bei den zu überwachenden Parametern die anzuwendenden genormten Verfahren direkt vorgegeben. Bei gerichtlichen Auseinandersetzungen gelten die Normen als vorgezogene Rechtsgutachten. In der Trinkwasserverordnung wird für die mikrobiologische Kontrolle direkt auf Normen verwiesen, für die Überwachung chemischer Parameter ist die Wahl des Verfahrens frei, aber es müssen Mindestanforderungen bezüglich Richtigkeit, Präzision und Nachweisgrenze relativ zum Grenzwert erfüllt sein. Zur Überwachung der Umweltqualitätsnormen prioritärer Stoffe in Gewässern im Zuge der Wasserrahmenrichtlinie und ihrer Tochterrichtlinien sind validierte und dokumentierte Verfahren anzuwenden, die bestimmte Vorgaben im Hinblick auf Bestimmungsgrenze und erweiterte Messunsicherheit erfüllen. Hier bieten die Basis-Validierungsdaten im Anhang der genormten Analysenverfahren einen Anhaltspunkt für die Eignung der Verfahren.
Die Deutschen Einheitsverfahren werden jährlich in Form von drei Lieferungen um 10 bis 15 Verfahren ergänzt. Dabei handelt es sich etwa zur Hälfte um neue Verfahren, zur Hälfte um aktualisierte und überarbeitete Verfahren, die bestehende Normen ersetzen. Neue Normungsprojekte werden in „Vom Wasser“, auf der Website der Wasserchemischen Gesellschaft und auf der Website des DIN angekündigt.

* Prof. Dr. L. W. Haase im Vorwort zu [2]

Literatur

[1] Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlamm-Untersuchung. Physikalische, chemische, biologische und mikrobiologische Verfahren. Herausgegeben von der Wasserchemischen Gesellschaft – Fachgruppe in der Gesellschaft Deutscher Chemiker in Gemeinschaft mit dem Normenausschuß Wasserwesen (NAW) im DIN Deutsches Institut für Normung e. V. Wiley-VCH, Weinheim und Beuth, Berlin, Loseblattsammlung, 10 Bände, http://www.wiley-vch.de/publish/dt/books/ISBN3-527-19010-4/


 [2] Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung. Physikalische, chemische und bakteriologische Verfahren. Herausgegeben im Auftrage der Fachgruppe Wasserchemie in der Gesellschaft Deutscher Chemiker e. V. Bearbeitet von Prof. Dr. Ludwig-Werner Haase. Verlag Chemie GmbH, Weinheim/Bergstr., 1954.


[3] Einheitsverfahren der physikalischen und chemischen Wasseruntersuchung. Herausgegeben von der Arbeitsgruppe für Wasserchemie (einschließlich Abfallstoff- und Korrosionsfragen) des Vereines Deutscher Chemiker e. V. Obmann: Prof. Dr. Hans Stooff, Bearbeiter: Dr. Ludwig Werner Haase. Verlag Chemie GmbH, Berlin, 1940.


Schmidt, S.: Bedeutung der Normung auf dem Gebiet der Wasseranalytik. Vom Wasser 102(1), 3-34, 2004.


Gordalla, B. C.: Standardized methods for water-quality assessment. In: Frimmel, F. H. (Ed.): Aquatic Chemistry and Microbiology. Treatise on Water Science (Series-Ed.: P. Wilderer), Vol. 3, pp. 263–302. Elsevier, Amsterdam, 2011.