Verbessertes Messverfahren von organischer Belastung in Süßgewässern
Abwässer mit Fäkalien von Feldern, Dörfern und Städten tragen kohlenstoffhaltige organische Substanzen (z.B. Eiweiße, Zucker usw.) in Flüsse und Seen ein. Diese Substanzen wiederum sind Nahrung für Bakterien, die bei der Verwertung dem Wasser Sauerstoff entziehen. Was im extremen Fall dazu führt, dass ein Gewässer „kippt“. Deshalb nehmen Behörden und Umweltforscher regelmäßig Wasserproben, um die Belastung der Süßgewässer durch organische Substanzen aus Fäkalien zu ermitteln.
Dazu gibt es unterschiedliche Messverfahren, die entweder sehr aufwendig sind oder keine eindeutige Abgrenzung der organischen Substanzen hinsichtlich ihres Ursprungs ermöglichen. Die Messung des „Chemischen Sauerstoffbedarfs“ (Chemical Oxygen Demand, COD) ist ein Verfahren zur schnellen Ermittlung, unterscheidet jedoch nicht zwischen den organischen Stoffen, die mit den Abwässern ins Wasser gelangen und natürlich vorhandenen Substanzen. Die genauere Messmethode des „Biologischen Sauerstoffbedarfs“ (Biochemical Oxygen Demand, BOD) ist sehr aufwendig und kompliziert in der Handhabung von Proben und benötigt eine deutlich längere Zeitdauer bis zum Resultat.
Ein internationales Expertenteam unter Mitwirkung von Dr. Helmuth Thomas, Leiter des Instituts für Kohlenstoff-Kreisläufe, hat nun ein verbessertes Messverfahren vorgestellt, das auf der Ermittlung des biologischen Sauerstoffbedarfs (BOD) basiert. Beim neuen Ansatz wird gleich beim Abfüllen der Wasserprobe eine optische Faser in das Probengefäß eingeführt. Über diese Faser kann der Sauerstoffgehalt anhand optischer Effekte kontinuierlich direkt in der Probe gemessen werden. Thomas: „Wir können den Sauerstoffgehalt damit nonstop messen und erhalten ein sehr viel genaueres Bild vom Sauerstoffverbrauch durch die Bakterien.“
Dieses optische Verfahren macht die bisherige BOD-Messung einfacher, schneller und zuverlässiger. Von daher könnte es sich als neuer Standard etablieren. Damit könnte künftig beispielsweise zuverlässiger als bisher ermittelt werden, ob Maßnahmen zur Gewässerreinhaltung tatsächlich erfolgreich sind.
==> Zuverlässig messen, ob Flüssen und Seen die Luft ausgeht (Pressemitteilung Hereon)
Jiao, N., Liu, J., Edwards, B., Lv, Z., Cai, R., Liu, Y., Xiao, X., Wang, J., Jiao, F., Wang, R., Huang, X., Guo, B., Sun, J., Zhang, R., Zhang, Y., Tang, K., Zheng, Q., Azam, F., Batt, J., Cai, W.-J., He, C., Herndl, G.J., Hill, P., Hutchins, D., LaRoche, J., Lewis, M., MacIntyre, H., Polimene, L., Robinson, C., Shi, Q., Suttle, C.A., Thomas, H., Wallace, D., & Legendre, L. (2021): Correcting a major error in assessing organic carbon pollution in natural waters. Science Advances, Vol 7, No. 16, doi:10.1126/sciadv.abc7318
Abstract:
Microbial degradation of dissolved organic carbon (DOC) in aquatic environments can cause oxygen depletion, water acidification, and CO2 emissions. These problems are caused by labile DOC (LDOC) and not refractory DOC (RDOC) that resists degradation and is thus a carbon sink. For nearly a century, chemical oxygen demand (COD) has been widely used for assessment of organic pollution in aquatic systems. Here, we show through a multicountry survey and experimental studies that COD is not an appropriate proxy of microbial degradability of organic matter because it oxidizes both LDOC and RDOC, and the latter contributes up to 90% of DOC in high-latitude forested areas. Hence, COD measurements do not provide appropriate scientific information on organic pollution in natural waters and can mislead environmental policies. We propose the replacement of the COD method with an optode-based biological oxygen demand method to accurately and efficiently assess organic pollution in natural aquatic environments.
