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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von
polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, als auch ein System
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Polyzyklische
aromatische Kohlenwasserstoffe, in Kurzform üblicherweise mit der Buchstabenkombination
PAK bezeichnet, sind Bestandteile vielerlei Produkte, und kommen
insbesondere in kontaminierten Bodenproben, Erdölprodukten, Teeren, Teerölprodukten,
Asphalten, Recyclingbaustoffen, Schüttgütern, Kunststoffen etc. vor.
Aufgrund des gesundheitlichen Gefährdungspotentiales der PAK
zählen
diese zu den am strengsten überwachten
Umweltschadstoffen.
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Zur
Analyse der PAK sind eine Vielzahl von Substanzen, Systemen und
Verfahren bekannt. PAK können
mit konventionellen Analysemethoden wie der Gas- und Flüssigkeitschromotographie
exakt bestimmt werden. Allerdings sind die entsprechenden Untersuchungen
zeit- und kostenaufwendig, und sollten daher erst dann durchgeführt werden,
wenn überhaupt
ein Hinweis auf das Vorhandensein von PAK in den zu untersuchenden
beziehungsweise zu überprüfenden Materialien
festgestellt ist.
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Aus
der
DE 100 35 490
A1 ist für
die Durchführung
von Screening-Tests vor Ort ein Indikator für PAK offenbart, der bevorzugt
aus Low Density Polyethylen (LDPE) besteht, welches für vorzugsweise
15 Sekunden in einen n-Hexan-Extrakt der zu untersuchenden Probe
gehalten und anschließend
unter ultraviolettem Licht analysiert wird. Nachteilig an dem dort
offenbarten Indikator und Verfahren ist jedoch, dass zunächst ein
n-Hexan-Extrakt
des zu untersuchenden Materiales hergestellt werden muss.
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Aus
der
WO 2004/079330
A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung
von PAKs bekannt, wobei die Methode umfasst die Schritte der zur
Verfügungsteilung
eines Polymerfilms zur Sammlung der PAKs, dem Aussetzen des Polymerfilms
in PAK-haltigem
Gas, und schließlich
Durchführung
einer Analyse der auf dem Polymerfilm gesammelten PAKs, wobei die
Analysemethode ausgewählt
wird aus einer Gruppe umfassend eine Fluoreszenzanalyse und die
Fourier Transform Imaging Mikroskopie (FT-SIM). Nachteilig an der
dort offenbarten Methode ist jedoch insbesondere, dass diese nur
für gasförmige zu
untersuchende Materialien geeignet ist und nicht für feste
Materialien.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfach durchzuführendes
Verfahren zur Verfügung
zu stellen, mittels welchem schnell und mit der für einen
Schnelltest ausreichenden Sicherheit festgestellt werden kann, ob
ein Material polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe aufweist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Bestimmung von polyzyklischen
aromatischen Kohlenwasserstoffen in einem Material vorgeschlagen,
wobei
- – ein
Migrationsöl
auf das Material aufgebracht wird;
- – nach
einer Einwirkzeit das Öl
vom Material zumindest teilweise mittels eines Trägers abgenommen
wird;
- – der
Träger
spektroskopisch untersucht wird.
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Das
zu untersuchende Material ist dabei vorzugsweise ein festes Material,
welches gleichwohl elastisch, biegsam etc. ausgebildet sein kann.
Der Begriff "fest" ist hier im Gegensatz
zu "gasförmig" zu verstehen. Vorzugsweise
ist das zu untersuchende Material ein Kunststoffmaterial, weiter
bevorzugt ein gummiähnliches
Kunststoffmaterial. Dieses kann beispielsweise natürlicher
oder synthetischer Kautschuk sein, aber auch eine Mischung solcher
beziehungsweise mit sonstigen Kunststoffen.
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Der
große
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist, dass dieses ein schnelles Screening vor Ort erlaubt, ohne dass
es notwendig ist, sogleich teure und aufwendige Untersuchen beispielsweise mittels
Gaschromotographie durchzuführen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann daher in einer ersten Untersuchung festgestellt werden, ob überhaupt
Anlass zu einer näher
gehenden Untersuchung des Materiales besteht, indem überprüft wird, ob überhaupt
polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe vorliegen. Mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
sind dabei insbesondere Gehalte an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen
von 10 mg oder mehr pro Kilogramm untersuchtem Material, bevorzugt
Gehalte von mindestens etwa 50 mg/kg oder mehr feststellbar. Wird
mittels der spektroskopischen Untersuchung keinerlei Signal erhalten,
welches auf polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe hinweist,
so kann davon ausgegangen werden, dass das zu untersuchende Material
weniger als etwa 200 mg pro Kilogramm untersuchtem Material an polyzyklischen
aromatischen Kohlenwasserstoffen enthält. Damit können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
Gehalte an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen von gleich
oder größer etwa
10 mg pro Kilogramm untersuchtem Material erkannt beziehungsweise
Materialien mit gleich oder weniger als etwa 200 mg pro Kilogramm
polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen identifiziert werden.
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Die
spektroskopische Untersuchung erfolgt vorteilhafterweise mit ultraviolettem
Licht, insbesondere mit einem ultravioletten Licht in einem Spektralbereich
von etwa 230 bis etwa 270 nm, bevorzugt in einem Bereich von etwa
240 bis etwa 260 nm. Zur einfachen Untersuchung vor Ort können dabei
beispielsweise auch einfachste UV-Lampen eingesetzt werden, wie
diese beispielsweise zur Prüfung
von Geldscheinen oder ähnlichem
bekannt sind.
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Das
Migrationsöl,
welches im erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzt wird, ist vorteilhafterweise ausgewählt aus einer Gruppe umfassend
natürliche
und/oder synthetische Öle.
Bevorzugt ist das Migrationsöl
ausgewählt
aus einer Gruppe umfassend Sonnenblumenöl, Rapsöl, Leinöl, Palmöl, Sojaöl und/oder Sesamöl. Da sämtliche
der vorgenannten natürlichen Öle auch
Lebensmittel darstellen, ist bei Einsatz derselben das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise
ohne die Notwendigkeit des Einsatzes von Lösemitteln wie beispielsweise
Alkanen einschließlich
n-Hexan auch von einem Endverbraucher einfach durchführbar. Vorteilhafterweise
wird dabei das Migrationsöl
dahingehend ausgewählt, dass
dieses die spektroskopische Untersuchung möglichst wenig beeinträchtigt.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz transparenter und bevorzugt
transparent klarer Öle,
welche zudem vorteilhafterweise einen möglichst hohen Weißegrad aufweisen
sollten. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Sonnenblumenöl und/oder
Rapsöl.
Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen,
Mischungen unterschiedlicher Öle, auch
synthetischer und natürlicher Öle, einzusetzen. Den
Migrationsölen
können
auch noch weitere stabilisierende oder aber sonstige Substanzen
beigegeben sein, solange hierdurch die Anwendbarkeit durch den Benutzer
und die spektroskopische Untersuchung nicht negativ beeinträchtigt sind.
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Das
Migrationsöl
weist vorteilhafterweise eine Dichte bei 20°C in einem Bereich von etwa
0.8 bis etwa 0.98 g/cm3 und einen Schmelzpunkt
beziehungsweise Schmelzbereich unterhalb des Gefrierpunktes, das
heißt
unterhalb von 0°C
auf.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird als Träger
ein saugfähiges
Material eingesetzt. Dieses saugfähige Material kann dabei beispielsweise ein übliches
Filtermaterial sein. Das saugfähige
Material kann dabei insbesondere hergestellt sein aus Tissue oder
Tissue-ähnlichen
Materialien allein oder in Kombination mit Nonwoven-Materialien,
oder aber ausschließlich
aus Nonwoven-Materialien. Wesentliches Merkmal des Trägers ist
dabei, dass dieses geeignet ist, Migrationsöl aufzunehmen. Die Aufnahme des
Migrationsöles
von dem Material erfolgt dabei zumindest teilweise, bevorzugt nahezu
vollständig.
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Das
aufgenommene Migrationsöl
weist dabei aus dem zu überprüfenden Material
heraus gelöste
polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe auf, soweit solche
vorliegen. Weiter bevorzugt wird als Träger ein nicht-fluoreszierendes
Material eingesetzt, um die spektroskopische Untersuchung nicht negativ
zu beeinträchtigen.
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In
einer weiter vorteilhaften Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Migrationsöl
in einer Menge von etwa 0,1 ml bis 1 ml auf das Material aufgegeben.
Grundsätzlich
ist jede Menge an Migrationsöl
geeignet, solange diese ausreicht, eine entsprechende Menge von
polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Material
zu lösen
und nachfolgend in einer spektroskopischen Untersuchung, wie vorstehend
beschrieben, zu erkennen beziehungsweise zu identifizieren.
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Die
Einwirkzeit gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird vorteilhafterweise in einem Bereich von etwa zehn Minuten bis
etwa acht Stunden gewählt,
bevorzugt in einem Bereich von etwa zwei Stunden bis etwa sechs
Stunden. Hierzu ist es notwendig, dass das Migrationsöl einen
entsprechenden Dampfdruck aufweist, um nicht in die Atmosphäre zu verdunsten.
Hier sind beispielsweise Dampfdrücke
in einem Bereich um 1 hPa vorteilhaft (bei 20°C).
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
wird die spektroskopische Untersuchung unter Einbeziehung einer
Negativprobe vorgenommen. Für die
Negativprobe wird bevorzugt ein mit Migrationsöl versehener Träger eingesetzt.
Schon allein durch einen optischen Vergleich der möglichen
Fluoreszenz der Negativprobe mit der Fluoreszenz eines Trägers, welcher
Migrationsöl
mit in diesem aufgenommenen polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen aufweist,
ist feststellbar, ob überhaupt
polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe vorliegen. Die Intensität der Fluoreszenz
lässt darüber hinaus
zumindest ansatzweise auf die Menge der detektierten polyzyklischen
aromatischen Kohlenwasserstoffe schließen. So steigert sich die Intensität der Fluoreszenz
kontinuierlich bei einem beispielhaften Bereich von 50 mg pro Kilogramm
untersuchter Probe an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen
bis zu 1.500 mg/kg.
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Schließlich betrifft
die vorliegende Erfindung noch ein System zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
umfassend mindestens ein Migrationsöl, mindestens einen Träger und
eine spektroskopische Vorrichtung. Das erfindungsgemäße System
kann dabei als Kit einfach zusammengestellt an jedem beliebigen
Ort vom Anwender eingesetzt werden. Das System kann dabei vorteilhafterweise weiterhin
noch Tupfer, Gummihandschuhe und/oder Referenzproben von beispielsweise
gummiartigen Kunststoffmaterialien enthalten, welche beispielsweise
bestimmte Mengen an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen
aufweisen. Hierdurch kann eine zumindest halbquantitative Aussage über die
Menge der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
und dem erfindungsgemäßen System
detektierten polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe durch
einfachen Vergleich des spektroskopischen Untersuchungsergebnisses
einer solchen Referenzprobe mit dem untersuchten Material erlangt
werden. Die spektroskopische Vorrichtung kann dabei beispielsweise
eine UV-Lampe sein, wie diese auch zur Geldscheinprüfung eingesetzt
ist.
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Das
erfindungsgemäße System
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dabei derart eingesetzt beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren derart
durchgeführt,
dass auf eine zugängliche
Fläche
eines zu untersuchenden Materiales, beispielsweise eines gummiähnlichen
Kunststoffmateriales, ein Tropfen eines Migrationsöls, enthalten
beispielsweise in einem Fläschen
mit einer Pipettenspitze und unmittelbar über die Pipettenspitze auf
dem Material auftragbar, aufgetragen wird. Der Tropfen wird dann über z. B.
vier Stunden auf der frei zugänglichen
Fläche
verbleiben, wobei ein Verwischen des Tropfens vermieden werden sollte.
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Nach
der Einwirkzeit von vier Stunden wird ein Stück Filterpapier auf den Tropfen
beziehungsweise die mit diesem versehene zugängliche Fläche des zu untersuchenden Materiales
aufgelegt, und, soweit notwendig, dieses Filterpapier mit einem
Tupfer angedrückt.
Ein derartiger Tupfer kann beispielsweise in einem ölabweisenden
Papierstreifen bestehen, aber auch beispielsweise in Form eines
Holzstäbchens
etc. ausgebildet sein.
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Anschließend wird
das Filterpapier, welches das Öl
aufgenommen hat, von der zugänglichen
Fläche
des zu untersuchenden Materiales abgenommen und überprüft, ob das Filterpapier von
dem Migrationsöl
durchfeuchtet ist. Durch die Überprüfung der Durchfeuchtung
wird sichergestellt, dass reproduzierbare Ergebnisse gerade auch
in Hinblick auf eine semiquantitative Bestimmung der Menge der in
dem zu untersuchenden Material enthaltenen polyzyklischen aromatischen
Kohlenwasserstoffe mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise
System ermöglicht
sein soll.
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Das
mit dem Migrationsöl
durchfeuchtete Filterpapier wird sodann unter UV-Licht beispielsweise eines
Geldscheinprüfers
betrachtet. Ist eine Fluoreszenz feststellbar, welche sich als zumindest
leicht hellblau rückleuchtende
Fläche
zu erkennen gibt, enthält
das zu untersuchende Material polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe
in einem Gehalt von mindestens etwa 10 mg/kg des zu untersuchenden Materiales.
Je stärker
die fluores zierende Fläche
dabei leuchtet, das heißt
je höher
die Intensität
der Fluoreszenz ist, umso höher
ist dabei der Gehalt an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen
in dem untersuchten Material.
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Zur
Kontrolle sollte eine Negativprobe durchgeführt werden, wobei hier einfach
auf den eingesetzten Träger,
im vorliegenden Beispiel Filterpapier, das Migrationsöl in einem
Tropfen aufgetragen wird, und das solchermaßen durchfeuchtete Filterpapier unter
der UV-Lampe betrachtet wird.
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Schließlich können zur
Erzielung einer semiquantitativen Bestimmung des Gehaltes der polyzyklischen
aromatischen Kohlenwasserstoffe noch die in dem erfindungsgemäßen System
beigefügten
Referenzproben, insbesondere in Form von Gummiabschnitten, enthalten
durch definierte Konzentration von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen
von beispielsweise 50 mg/kg, 100 mg/kg, 200 mg/kg und 500 mg/kg,
untersucht werden, wobei hier entsprechend der vorstehend dargelegten
Verfahrensweise bei dem untersuchten Material vorgegangen wird.
Zur Erzielung einer semiquantitativen Bestimmung kann der Benutzer
jedoch beispielsweise auch farbige Abbildungen der detektierten
Fluoreszenz hinzuziehen, welche dem erfindungsgemäßen System
beigefügt
sind. Dabei können
beispielsweise fünf
oder sechs farbige Abbildungen von fluoreszierenden Filterpapieren
mit aufgenommenem Migrationsöl
und definierter Konzentration an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen
dem System beigegeben sein.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
und System ist somit ein einfacher Schnelltest zur Verfügung gestellt,
mittels welchem kostengünstig
der Benutzer feststellen kann, ob überhaupt polyzyklische aromatische
Kohlenwasserstoffe in relevanten Gehalten in den zu untersuchenden
Materialien vorliegen, wobei darüber
hinaus auch eine semiquantitative Bestimmung ermöglicht ist.