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Innovaationen in der Wasseranalytik

Innovation in der Wasseranalytik – Für reinstes Wasser in allen Anwendungsbereichen

| von Julia
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Die steigenden Anforderungen an sauberes und gesundes Trinkwasser – im Haushalt, aber vor allem auch in biologischen und chemischen Laboren, Krankenhäusern und Instituten – erfordern immer sensitivere Analysemethoden. Tauchen Sie ein in die Welt der Wasseranalytik – und entdecken Sie Labormethoden, die selbst geringste Spurenelemente nachweisen können, neuen Substanzen auf der Spur sind oder mit einer einzigen Messung eine Vielzahl an chemischen Stoffen detektieren.

Wasseranalyse-Technologie auf höchstem Niveau

Gesundes und unbelastetes Wasser ist ein unverzichtbarer Bestandteil für die Gesundheit des Menschen. 121 Liter Trinkwasser werden im deutschen Durchschnitt pro Tag verwendet, zum Reinigen und Waschen, Baden und Duschen, zum Trinken und zum Kochen. Dass in Deutschland Trinkwasser aus dem Wasserhahn unbedenklich getrunken werden kann, ist jedoch nicht selbstverständlich. Dies ist einer herausragenden Wasseranalytik zu verdanken, bei welcher Deutschland auch im internationalen Vergleich eine Spitzenposition innehat.

In mehr als 550 Laboratorien wird das Trinkwasser regelmäßig auf chemische Substanzen, mikrobiologische Parameter und Indikatoren wie den pH-Wert oder die Leitfähigkeit hin untersucht.

Maximale Effizienz für hohen Analysedurchsatz

Seit dem Inkrafttreten der ersten Trinkwasserverordnung 1975 ist die Zahl der zu überwachenden Stoffe um das Sechsfache gestiegen. Waren ursprünglich vor allem Schwermetalle oder Anionen wie Nitrate im Fokus, sind bis heute durch den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, Medikamentenreste oder Haushaltschemikalien zahlreiche organische und anorganische Verbindungen hinzugekommen. Weitere aktuelle Umweltgifte wie vermehrt auftretende, hormonell wirkende Stoffe und im Wasser verteiltes Mikroplastik werden folgen.

Mehr als 100 chemische Substanzen müssen schon heute regelmäßig auf ihre Konzentration hin überprüft werden. Der steigende Analyseaufwand treibt die Entwicklung besserer und vor allem effizienterer Methoden voran.

Erhöhter Durchsatz mit Photometrischen Verfahren

Zur schnelleren Durchführung haben Forscher die bekannte Photometrie weiterentwickelt. Hierbei werden in der klassischen Durchführung spezifische Reagenzien in die Wasserprobe gegeben, die mit der zu untersuchenden Substanz interagieren und dadurch eine „Farbänderung“ hervorrufen. Diese kann mit UV-Vis-Spektrophotometern sichtbar gemacht werden.

Neue, schnell einsetzbare Testkits mit vorgefertigten Reagenzien erlauben nun eine schnelle Detektion von vielen Substanzen auf einmal. Innovative UV-Vis-Spektralphotometer wie das Orion(TM) AquaMate von Thermo Scientific erkennen sogar das Testkit automatisch, so muss nur noch das dazugehörige Programm gestartet werden. Die neue Technologie erlaubt die Detektion von über 260 Substanzen auf einmal.

Innovationen aus der Wasseranalytic

Maximale Sensibilität – Auf Spurensuche unterwegs

Auch die Empfindlichkeit der analytischen Methoden hat sich enorm verbessert. Beispielsweise können heute Verunreinigungen mit einer um das 1000-fache kleineren Konzentration detektiert werden als noch vor 30 Jahren. Die Methoden sind so fein, dass auch ein Stück Würfelzucker in einem Gewässer von der Größe des Bodensee analysiert werden kann.

Mit solch neuen innovativen Technologien können auch bisher wenig untersuchte Substanzen wie die perfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) detektiert werden. Die aufgrund ihrer schmutzabweisenden Eigenschaften in zahlreichen Anwendungen vorkommenden Stoffe stehen erst seit kurzer Zeit im Verdacht, krebserregend zu sein. Mit der hochsensitiven Liquid-Chromatografie-Massenspektrometrie (LC-MS) mit einem neuartigen Triple-Quadrupol-Detektor ist es nun möglich, sie auch in Konzentrationen von 1 Ng pro Liter Wasser nachzuweisen.

Der Clou ist hierbei eine spezielle Kollisionszelle, in welche die Verbindungen mit sehr hoher Geschwindigkeit in ihre Einzelteile zerlegt werden. Ausgesuchte spezifische Fragmente werden anschließend mit einem speziellen Verfahren, Multiple Reaction Monitoring genannt, detektiert und ausgewertet.

Bakteriendetektion mit optischer Bildanalyse

Durch das vermehrte Auftreten multiresistenter Keime in Krankenhäusern, Fällen mit Legionellen im Trinkwasser und neuer Virenarten wird die Bedeutung von Hygienemaßnahmen und die frühzeitige Detektion mikrobieller Verunreinigungen immer wichtiger. Hierbei kommt der Analyse von Bakterien, Pilzen und Sporen in Wasser eine große Bedeutung zu. Auch heute werden für eine Analyse die Wasserproben auf präparierte Petrischalen gegeben und auf einem Nährmedium im Brutschrank vermehrt.

Eine neue, an der TU Dresden entwickelte Technologie erlaubt nun aber eine automatisierte Auswertung der angezüchteten Kulturen mittels optischer Bildanalyse. Das neuartige System PetriJet verarbeitet kontinuierlich bis zu 150 Petrischalen pro Stunde und bis zu 1200 Petrischalen gleichzeitig.

Digitalisierung – Das Wasserlabor der Zukunft

Mit den neuen Technologien ist die Entwicklung der Wasseranalytik jedoch noch nicht an ihrem Ende. Die Digitalisierung wird auch die Welt der Labore verändern und viele Laborprozesse beeinflussen. Das Wasserlabor der Zukunft ist smart.

So entwickeln Forscher aktuell Auswertealgorithmen auf Basis von Künstlicher Intelligenz (KI), um noch schneller aus der Fülle analytischer Daten die richtige Substanz identifizieren zu können. Automatisierte Auswertung und automatisierte Probenaufgabe (Autosampler) werden unverzichtbar. Die Vernetzung verschiedenen Analysetechniken miteinander eröffnet zusätzlich unzählige Analysemöglichkeiten chemischer Stoffe, die bis heute nicht detektierbar sind. Die Leistungsfähigkeit von Laboren wird durch diese Optimierungen noch einmal signifikant steigen.

Erfahren Sie auf MedSolut.com mehr über die neuesten Innovationen in der Wasseranalytik. Bei Fragen zu bestimmten analytischen Geräten stehen Ihnen unsere renommierten Experten gerne auch für ein persönliches Gespräch zur Verfügung. Kontaktieren Sie uns gern telefonisch unter +49 30 2096579 00 oder schicken Sie uns eine Mail an [email protected]

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