Beprobung
Zur Untersuchung der Grundwasserbeschaffenheit ist die chemische Analyse ein wichtiges Mittel. Diese Analyse kann jedoch nur durch eine qualifizierte und korrekte Probenahme ein interpretierbares Ergebnis liefern. Vorschriften hierzu finden sich z.B. in den DVWK-Regeln zur Wasserwirtschaft Heft 128/1992.
Eine falsche Probenahme kann erheblich gravierenden Einfluss auf das Ergebnis haben, als die nachfolgende Analytik. Damit die gewonnene Probe die gleichen chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften wie das Grundwassers hat, müssen einige Vorgaben eingehalten werden. Beispielsweise sollte der Ausbau der Messstelle sowie der Einfluss der Probenahmegeräte und des Probenahmevorgangs bekannt sein.
Die am häufigsten angewandte Technik der Probenahme ist das Abpumpen.
Dies ist in der Regel erforderlich, da das Wasser in den Messstellen dem Einfluß der freien Atmosphäre und den Einflüssen des Ausbaumaterials unterliegt. Ausnahmen sind dann gegeben, wenn aus der Messstelle dauernd Wasser gefördert wird.
Beim Abpumpen sollte darauf geachtet werden, dass die natürlichen Anströmverhältnisse nicht gestört werden, in dem z.B. die Pumpdauer bei hoher Förderleistung zu groß ist, so dass im Absenktrichter vertikale Strömungseinflüsse entstehen und so Wasser aus anderen Schichten übertragen wird.
Zu starkes Pumpen verursacht zudem Turbulenzen, die zur Ablösung von Partikeln führen können, an denen oft Metalle oder Organika adsorbiert sind. Zudem kann die Konzentration flüchtiger Verbindungen durch Turbulenzen verändert werden.
Sollten langfristigen Überwachungsaufgaben anstehen, so ist anhand eines Pumpversuchs die optimale Wassermenge messstellenspezifisch festzulegen.
Die Wahl der geeigneten Pumpe wird bestimmt durch die gewünschte Förderleistung, der Tiefenlage des Wasserspiegels und den Durchmesser der Grundwassermessstelle. In jedem Fall ist die Förderleistung an die Ergiebigkeit des Brunnens anzupassen. Zulässig sind in der Regel nur Druckpumpen (Unterwasser-Pumpen), da Schlauch- und Kreiselpumpen Einfluss auf den Gashaushalt des Wassers ausüben.
Gemäß den DVWK Regeln im Heft 128/1992 und der DIN 38402 Teil 13 soll die Einhängtiefe der Pumpe 1 m unter dem Wasserspiegel sein, wenn die Filterstrecke über den Grundwasserspiegel reicht. Anderenfalls ist die Pumptiefe 1 m unter Filteroberkante anzusetzen. Leider führt diese Ausführung häufig dazu, dass die Pumpe häufig trockenläuft. Praktikabler ist es gemäß dem AQS-Merkblatt die Pumpe 1 - 2 m unterhalb des maximal abgesenkten Wasserspiegel einzuhängen.
Während des Abpumpens sind die abgepumpten Menge und der Grundwasserspiegel laufend zu kontrollieren (s. Kapitel Pumpversuche). Die Absenkung sollte dabei nicht mehr als ein Drittel der Wassersäule betragen.
Liegen keine genauen Ausbaudaten der Messstelle vor, so sollte das 2 bis 5-fache des Brunnenvolumens abgepumpt werden (Konstanz der Leitfähigkeit, pH-Wert, Redox-Potential).
Bereits während der Probenahme sind einige Vor Ort Messungen durchzuführen:
Organoleptische Prüfung, Färbung, Trübung, Geruch, Bodensatz, Temperatur (Wasser, Luft), pH-Wert, Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt, Redoxpotential.
Die physikalischen Messwerte sind im Abstand von höchstens 5 Minuten aufzunehmen und die Endwerte für die Probenahme zu protokollieren.
Zusätzlich ist der Wasserstand vor und während des Pumpens zu dokumentieren.
Schöpfgeräte beproben in der Regel abgestandenes Wasser (nicht repräsentativ für den Grundwasserleiter) (Ausnahme s.o.) und sind erforderlich, wenn auf der Oberfläche aufschwimmende Phasen untersucht werden . Weitere Anwendungsfälle für Schöpfproben sind Messstellen, in denen nur sehr wenig Wasser vorhanden ist und Messstellen, die aufgrund der Grundwasserhydraulik gut durchströmt werden.
Probenvorbehandlung, Konservierung
Nach Möglichkeit sollte die Analytik kurzfristig nach der Probenahme durchgeführt werden. Für den möglichst kurzen Transport sind die Proben kühl und dunkel aufbewahren.
In Abhängigkeit der zu untersuchenden Parametern und dem Analyseverfahren ist eine Konservierung und Vorbehandlung der Proben erforderlich. So sind beispielsweise Proben für Schwermetallbestimmungen mit Säuren zu konservieren. Andere Vorbehandlungsmaßnahmen sehen eine Extraktion mit organischen Lösungsmitteln vor, was aber zu einer Aufkonzentration der zu untersuchenden Stoffe führen kann. Vorzugsweise sollten physikalische Verfahren wie Kühlen oder Tiefgefrieren angewendet werden. Eine Übersicht findet sich in den LWA Materialien 1/91.
Bei der Verwendung von Filtermaterial ist eine eventuelle Adsorption an das Filtermaterial zu beachten. Falls es nicht unbedingt erforderlich oder gewünscht ist, sollte daher darauf verzichtet oder zusätzlich die unfiltrierte Probe analysiert werden.
In reduzierenden Grundwässern treten oft hohen Fe2+ Konzentrationen auf. In diesen Proben kann durch den Eintrag von Luftsauerstoff gelbbraunes Eisen-Hydroxid entstehen. Bei dieser Fällung werden auch gelöste Schwermetallionen mitgefällt. Bei Kupfer ist dies z.B. mit eine Ausbeute größer als 90% möglich.
Das Befüllen der Probenahmegefäße sollte nicht aus dem Förderschlauch erfolgen, sondern im Bypass mit einem Schlauch geringeren Durchmessers, um den Lufteinfluß gering zu halten. Der Schlauch wird dann bis auf den Boden des Gefäßes geführt und das Gefäß bis zum Überlaufen befüllt und luftdicht verschlossen. Sollten ungelöste Stoffe im Wasser vorhanden sein, so dürfen die Flaschen nicht gespült werden, da eventuell Reste in den Probeflaschen verbleiben und falsche Ergebnisse verursachen. Sind die Flaschen mit Konservierungsmittel gefüllt entfällt das Überlaufen .
Weitere Fehlerquellen sind das unbeabsichtigte Verunreinigen der Probe z.B. durch Abgase der Aggregate, Schmiermittel von Gestänge und Kabelführungen, lösungsmittelhaltige Filzschreiber sowie das Verwechseln von Verschlüssen. Auch das verwendete Schlauchmaterial kann durch seine Sorptionseigenschaften erheblichen Einfluss auf das Analysenergebnis insbesondere bei organischen Inhaltsstoffen ausüben.
Bereits vor der eigentlichen Probenahme kann der problemlose Ablauf der Probenahme rechtzeitig durch wenige Maßnahmen vorbereitet werden. Neben der Bereitstellung geeigneter Probegefäße (Probevolumen, Material der Gefäße) sowie eventuell erforderlicher Konservierungschemikalien können auch für die jeweilige Probenamestelle angepasste Vorbereitungen getroffen werden.
Je nach Messstelle sind die bereits erläuterten Fragestellungen zu beachten:
Art der Probenahme: Pumpprobenahme, Schöpfprobenahme, Abpumpdauer und -menge, Förderstrom, Einhängtiefe der Pumpe, Entsorgung des geförderten Wassers.
