Regenwasseranalyse Sommersemester 2014 Studienprojekt Verfasst durch: Markus Siemssen Lara Kreft Betreuender Professor: Prof. Dr. Elsholz Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Campus Bergedorf Ulmenliet 20 21033 Hamburg
Hinweis: Dieser Bericht bezieht sich auf den Bericht unserer Vorgängergruppen, vor Allem der des WS 2013/2014 und dient als Ergänzung. 2
1 Projekt Regenwasseranalytik Dieser Bericht beschreibt die Probenahme und die Messergebnisse des Studienprojekts Regenwasseranalytik, durchgeführt vom 06.02.2014 bis zum 20.03.2014 und dient als Ergänzung der Vorgängerberichte. Details zur Versuchsvorbereitung, der Anordnung der Probenahmestellen am Campus Bergedorf sowie zu den Analyseverfahren ph-messung, Leitfähigkeitsmessung, Ionenchromatographie und Fließinjektionsanalyse sind den Berichten der Vorgängergruppen zu entnehmen. 1.1 Probenahme St. Pauli Zusätzlich zu den Probenahmestellen am Campus Bergedorf wurde bei diesem Versuch ein weiteres Messgefäß auf dem Dach des Wohnhauses der Projektgruppe aufgestellt. Dieses befindet sich auf St. Pauli, ca. 500 m entfernt von der Elbe und dem Fischmarkt, UTM Koordinaten 563356 5934017 (53 33'04.3"N 9 57'22.7"E). Die Proben sind gekennzeichnet durch die Bezeichnung SP zusätzlich zur Laufnummer. Abbildung 1 : Probenahmestelle St.Pauli 3
2 Messergebnisse Die Messung der Regenmenge, des ph-wertes und der Leitfähigkeit wurde jeweils am Tag der Probenahme durchgeführt. Außerdem wurde ein Nitrat-Schnelltest durchgeführt, dessen Ergebnis in der Tabelle 3 in der Zeile Nitrat1 zu finden ist. Alle anderen Ergebnisse stammen von der Ionenchromatographie und Fließinjektionsanalyse, welche am 22.03.2014 mit den filtrierten und im Kühlschrank gelagerten Proben, durchgeführt wurden. 4
Tabelle 1 : Regenmenge Datum Probenahme Tagebuchnummer Flasche +Wasser Flasche netto Probeflasche leer 1. Spülen tara 2. Spülen tara Probe + Flasche nach Spülen Regenmenge gesamt (Glasflasche) Test in [g] in [g] in [g] in [g] in [g] in [g] in [g] in [g] in [g] 13.02.2014 P14001 772,6 657,02 26,72 34,97 27,78 34,76 27,37 127,67 116 116 13.02.2014 P14002 689,91 621,07 14,74 17,25 14,89 16,07 14,95 80,07 69 69 13.02.2014 SP1401 634,79 525,96 24,26 29,64 24,42 35,40 24,45 116,78 109 109 20.02.2014 P14003 862,68 657,22 32,95 45,36 33,13 46,58 33,09 212,7 205 205 20.02.2014 P14004 738,41 621,16 33,49 40,24 33,45 46,72 33,45 130,45 117 117 20.02.2014 SP1402 678,58 526,61 36,64 44,95 37,38 43,76 37,56 174,78 152 152 06.03.2014 P14005 694,83 656,45 19,69 20,71 19,96 21,89 20,03 55,43 38 38 06.03.2014 P14006 640,25 620,57 21,41 21,79 21,56 23,45 21,69 39,06 20 20 06.03.2014 SP1403 581,02 525,81 24,24 25,17 24,5 27,69 24,46 75,41 55 55 20.03.2014 P14007 777,06 656,38 24,75 31,66 25,35 30,6 25,39 133,86 121 121 20.03.2014 P14008 696,84 620,82 24,87 26,72 25,11 31,9 25,22 92,55 76 76 20.03.2014 SP1404 627,55 525,35 24,50 27,67 24,84 25,68 24,86 123,01 102 102 5
Tabelle 2 : ph-wert und Leitfähigkeit der Regenwasserproben Probe Regenmenge Regenmenge ph Wert ph Wert Leitfähigkeit in g in mm ph Papier µs/cm P14001 115,6 11,1 5,6 5,3 15 P14002 68,8 9,1 5,2 5,1 16 SP1401 108,8 8,2 4,9 5,3 195 P14003 205,5 19,8 6,0 5,0 10 P14004 117,3 15,5 6,0 5,0 10 SP1402 152,0 11,4 5,3 5,3 80 P14005 38,4 3,7 6,7 5,3 27 P14006 19,7 2,6 6,9 5,3 25 SP1403 55,2 4,2 6,3 5,8 145 P14007 120,7 11,6 6,6 5,5 51 P14008 76,0 10,1 7,4 5,3 48 SP1404 102,2 7,7 6,0 5,3 110 Tabelle 3 : Messergebnis Ionenchromatographie Probe Nitrat 1 Flourid Chlorid Nitrit Nitrat2 Phosphat Sulfat in in mg/l in mg/l in mg/l in mg/l mg/l in mg/l in mg/l P14001 0 10 n.n. 1,6 n.n. 2,1 n.n. 1,5 P14002 0 10 n.n. 1,3 0,04 2,1 0,18 1,1 SP1401 0 10 n.n. 63,7 0,04 1,8 n.n. 4,9 P14003 0 10 n.n. 1,5 0,01 1,7 n.n. 1,2 P14004 0 10 n.n. 1,0 0,02 1,7 n.n. 0,9 SP1402 0 10 0,07 3,7 0,28 4,7 n.n. 7,4 P14005 0 10 0,03 1,4 0,05 4,6 n.n. 3,0 P14006 0 10 0,02 2,0 0,09 4,9 n.n. 2,3 SP1403 0 10 0,07 1,7 0,78 5,4 n.n. 12,5 P14007 0 10 0,04 4,2 0,05 10,7 n.n. 11,4 P14008 0 10 0,03 4,1 0,05 11,9 n.n. 11,3 SP1404 0 10 0,09 9,3 0,11 13,2 n.n. 19,7 n.n.: nicht nachweisbar Nitrat1 : gemessen am Tag der Probennahme Nitrat2 und andere Anionen gemessen am 22.03.2014 Auffälligkeit Messergebnis 6
Tabelle 4 : Messergebnis FIA Messergebnis FIA NH 4 (Ammonium) Mittelwert Probe Peak Konzentration nummer [mau] [mg/l] P14001 105 1,2 P14002 97 1,1 SP1401 85 1,0 P14003 72 0,8 P14004 67 0,8 SP1402 804 9,5 SP1402 1:10 64 0,7 7,5 delta [%] 21,1 P14005 229 2,7 P14005 1:5 38 0,4 2,2 delta [%] 18,5 P14006 211 2,5 P14006 1:5 39 0,4 2,2 delta [%] 12,0 SP1403 1917 22,6 SP1403 1:20 83 1,0 19,4 delta [%] 14,2 P14007 406 4,8 P14007 1:5 61 0,7 3,5 delta [%] 27,1 P14008 359 4,2 P14008 1:5 67 0,8 3,9 delta [%] 7,1 SP1404 873 10,3 SP1404 1:10 75 0,9 8,7 delta [%] 15,5 Bei den farbig markierten Proben lag das Messergebnis oberhalb der Kalibrierung. Sie wurden im angegebenen Verhältnis verdünnt und nochmals gemessen. Die aus den Verdünnungen hochgerechneten Anfangskonzentrationen lagen zwischen 7,1 % und 27,1 % unterhalb der ursprünglichen Konzentrationen. 7
Tabelle 5 : Vergleich Regenmenge Datum Intervall St Pauli untere Probestelle obere Probestelle Mittelwert Wetterstation in Wochen in in [g] [mm] in [g] in [mm] in [g] in [mm] in [mm] in [mm] 13.02.2014 1 108,8 8,2 68,8 9,1 115,6 11,1 10,1 18,2 20.02.2014 1 152,0 11,4 117,3 15,5 205,5 19,8 17,7 19,6 06.03.2014 2 55,2 4,2 19,7 2,6 38,4 3,7 3,2 2,6 20.03.2014 2 102,2 7,7 76,0 10,1 120,7 11,6 10,8 15,2 Abbildung 2 : Verlauf des Niederschlags 04.02.14 bis 24.03.14, Messung Wetterstation 8
3 Fazit Bei den analysierten Proben ist in allen Bereichen ein zum Teil deutlicher Unterschied zwischen den Messergebnissen der am Campus Bergedorf genommenen zu den auf St. Pauli genommenen Proben zu erkennen. Die Leitfähigkeit und auch die Ionenkonzentrationen der St.Pauli-Proben liegen über denjenigen der Bergedorf-Proben. Die höheren Chlorid- Konzentrationen sind durch die Nähe der Probestelle auf St. Pauli zur Elbe zu erklären. Dies liegt an der Salzkonzentration des Brackwassers der Elbe, die in die Luft eingebracht wird und sich in Gischt und Regenwasser wiederfindet. Die zum Teil deutlich erhöhten Ammoniumwerte in den St.Pauli-Proben lässt dich wahrscheinlich durch die Probenahmestelle erklären. Womöglich gibt es in der Nähe eine Emissionsquelle. Eventuell ein Toiletten-Abluftrohr auf einem Dach in der Nähe. Dies sind allerdings nur Vermutungen. Um dies zu überprüfen, wurden eine weitere Probe von derselben Probenahmestelle analysiert. Zusätzlich zu dieser erneuten Regenwasserprobe wurde ein Probegefäß mit destilliertem Wasser mit Löchern versehen und über denselben Zeitraum neben dem Probegefäß für die Regenwasserprobe angeordnet. So lässt sich vergleichen, wieviel Ammonium aus der Gasphase ins analysierte Wasser eingebracht wurde und nicht durch im Regen gelöstes Ammonium. Die Messung dieser zusätzlichen Proben auf Ammonium ergab im Regen 5 mg/l und im Wasser zur Absorption: ca. 2 mg/l!!!. Es liegt wohl Ammoniak in der Luft von Sankt Pauli ;-). Beim Vergleich der Regenmengen mit den Daten der Wetterstation am Campus Bergedorf fallen geringe Unterschiede auf. Insgesamt hat es im Zeitraum der Probenahme vom 06.02.14 bis zum 20.03.14 sehr wenig geregnet. Abweichungen im gemessenen Probevolumen lassen sich durch Verdunstungseffekte bei Sonnenschein und durch starken Wind erklären. Die Abweichungen sind beim Probevolumen der oberen Probestelle, außer bei der ersten Probe, sehr gering. Die Probenahmestelle auf dem Dach ist derjenigen der Wetterstation am ähnlichsten und räumlich nächsten. 9
Abbildung 3 : Projektgruppe mit Herrn Prof. Elsholz 10