Måler pålideligt, om floder eller søer løber tør for luft

Spildevand fører store mængder organiske stoffer ind i floder og søer, fører til kraftig vækst af bakterier og iltmangel. Målemetoder har hidtil været ude af stand til at måle denne organiske forurening præcist. En ny metode, der er udviklet i fællesskab af eksperter fra Helmholtz-Zentrum Hereon, bør give et klart billede af vandforholdene i fremtiden. Værket er nu blevet offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Videnskab fremskridt .

Når spildevand fra landsbyer og byer løber ud i floder og søer, store mængder fedt, proteiner, sukker og andre kulstofholdige organiske stoffer ender i naturen sammen med afføring. Disse organiske stoffer nedbrydes af bakterier, der forbruger ilt. Jo større mængde spildevand, jo bedre trives bakterierne. Det her, imidlertid, betyder, at vandets iltindhold fortsætter med at falde, indtil endelig fisken, muskler eller orme løber bogstaveligt talt tør for luft. Dette har skabt lav-ilt dødszoner i mange floder og søer rundt om i verden.

Ingen guldstandard for målinger før nu

For at måle, hvor stærkt vandet er forurenet med organisk stof fra afføring, offentlige organer og miljøforskere tager regelmæssigt vandprøver. En meget anvendt målemetode anvender en kemisk reaktion til at bestemme indholdet af organiske stoffer. Som et internationalt team af forskere nu viser, denne etablerede metode giver værdier, hvorfra den faktiske grad af vandforureningen næppe kan udledes. Prof. Helmuth Thomas, direktør for Hereons Institute of Carbon Cycles er også en bidragyder til undersøgelsen, som nu er blevet offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Videnskab fremskridt . "I avisen, vi introducerer derfor også en ny metode til at gøre målingerne meget mere pålidelige i fremtiden, " han siger.

Ved hjælp af den konventionelle målemetode, vandprøver blandes med kemikalierne permanganat eller dichromat. Disse er især reaktive og nedbryder alle organiske stoffer på kort tid. Mængden af ​​forbrugte permanganater eller dichromater kan derefter bruges til at bestemme, hvor meget organisk stof der var indeholdt i vandprøven. Eksperter omtaler denne måling som "kemisk iltbehov, "COD. Problemet med COD -målingerne er, at de ikke skelner mellem de organiske stoffer, der ender i vandet med spildevandet, og dem, der opstår naturligt - såsom lignin og humussyrer - som frigives, når træ forfalder. Det betyder, at vandforureningen næppe kan skelnes fra det naturlige indhold af organiske stoffer. "For Han -floden i Sydkorea, for eksempel, vi har vist, at forureningen med organiske stoffer fra spildevand i de sidste 25 år er faldet. COD -målingerne, imidlertid, stadig viser høje værdier, som de var før, "siger Helmuth Thomas, "fordi her, de naturlige stoffer udgør en stor del af det organiske stof i vandet. "

Kompliceret biologisk analyse

Men hvordan kan den faktiske forurening måles mere pålideligt? En biologisk målemetode er blevet etableret her i årtier, men den er meget mere kompleks end COD -metoden og bruges derfor sjældent af statslige organer og forskningsinstitutioner. I dette tilfælde, en vandprøve tages fra floden eller søen, og vandets iltindhold måles som en startværdi. En anden "parallel prøve" lukkes straks lufttæt. Derefter hviler denne vandprøve i fem dage. I løbet af denne tid, bakterierne nedbryder det organiske stof, hvorved de gradvist forbruger ilt i vandet. Efter fem dage, beholderen åbnes, og ilt måles. Hvis vandet indeholder meget organisk stof, så var bakterierne særligt aktive. Oxygenforbruget var derefter tilsvarende højt. Eksperter refererer til det "biologiske oxygenbehov" (BOD) i denne måling.

"BOD -målingen er langt mere præcis end COD, fordi bakterierne fortrinsvis nedbryder de små organiske molekyler fra spildevandet, men efterlader de naturlige, såsom lignin, uberørt, "siger Thomas. Ikke desto mindre, BOD -målingen har sine ulemper, også. BOD -måling tager fem dage, mens COD -værdien er tilgængelig efter et par minutter. Imidlertid, under påfyldning, lagring og måling af vandprøver, der skal udvises omhyggelig omhu for at sikre, at der ikke ilter ilt fra den omgivende luft i prøven og forfalsker måleværdien. "Kun få mennesker med stor laboratorieerfaring har styr på, hvordan de helt kan håndtere BOD -målingen, "siger Thomas." Derfor, Regeringsorganer og forskere foretrækker selv i dag stadig COD trods dens større usikkerhed. "

Hurtigere og mere pålidelig metode

Helmuth Thomas og hans team introducerer derfor en alternativ metode, der forbedrer den konventionelle BOD -måling. Fordelen ved metoden er, at kun en vandprøve er nødvendig, som straks forsegles, og iltforbruget måles uden at forstyrre prøven. Det er derfor unødvendigt at åbne prøven efter fem dage igen for at måle iltindholdet. Dette forhindrer prøven i at komme i kontakt med atmosfærisk ilt igen. Med den nye tilgang, en optisk fiber indsættes i prøvebeholderen, så snart vandprøven er fyldt. Gennem denne fiber, iltindholdet kan kontinuerligt måles direkte i prøven ved hjælp af optiske effekter.

Thomas siger, "Vi kan måle iltindholdet non-stop og få et langt mere præcist billede af bakteriernes iltforbrug." Første test har vist, at et meningsfuldt resultat allerede er tilgængeligt efter cirka 48 timer, noget, der fremskynder BOD -målingen betydeligt. Alt i alt, den optiske metode gør BOD -målingerne ikke kun mere pålidelige, men også hurtigere. Helmuth Thomas antager, at den nye metode vil blive etableret i de kommende år som den nye standard, udskiftning af både COD og de klassiske BOD -målinger. I fremtiden, for eksempel, vil det være muligt mere pålideligt end tidligere at afgøre, om foranstaltninger til bekæmpelse af vandforurening rent faktisk er vellykkede.