Background, Aim and Scope:
Ziel und Absicht - - Die Ionenchromatographie (IC) mit ihren Varianten Ionenaustausch-, Ionenausschluß- und Ionenpaarchromatographie hat in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts ihren Siegeszug in der Wasseranalytik angetreten. Sie ist eines der vielseitigsten und leistungsfähigsten Verfahren zur Bestimmung von ionaren und hochpolaren Stoffen in wässrigen Umweltmedien. Vielen Umweltanalytikern ist die IC als Standardverfahren für die Analyse der Anionen starker Mineralsäuren vertraut. Ziel des Beitrags ist es, ausgehend von einer kurzen Darstellung der methodischen Grundlagen, einen Überblick über die IC-Umweltanalytik anorganischer Anionen der letzten 5 Jahre zu geben.
Main Features:
Schwerpunkte - - Einer Kurzdarstellung der trennmechanistischen Grundlagen fügen sich Anmerkungen zur Detektion an, die sich insbesondere auf moderne Kopplungstechniken wie IC-ICP-MS und IC-MS beziehen. Neuere Entwicklungen im Bereich der Umweltanalytik von 'klassischen' Mineralsäureanionen, polarisierbaren Anionen und von Oxohalogeniden werden referiert.
In zwei aufeinander folgenden Teilen werden die umweltanalytischen Anwendungsschwerpunkte der IC der letzten 5 Jahre vorgestellt. Der erste Beitragsteil führt in die trennmechanistischen Grundlagen und in die hierauf aufbauenden Verfahrensvarianten der IC ein. Daran anschließend werden einige wichtige Grundtypen von stationären Phasen besprochen. Im Bereich der Detektionsprinzipien werden moderne Kopplungstechniken hervorgehoben. Die Übersichtsdarstellung umweltanalytischer Arbeiten umfasst das Gebiet der anorganischen Anionen, differenziert nach den drei Gruppen 'klassische Anionen', 'polarisierbare Anionen' und 'Anionen der Halogensauerstoffsäuren (anorganische Desinfektionsnebenprodukte, Perchlorat)'.
Der zweite Beitragsteil beschäftigt sich mit der Analyse von Kationen (Metallionen, Ammonium und organische N-Verbindungen), Metall- und Metalloidspezies sowie von Xenobiotica. Thematische Verknüpfungen, z. B. zwischen den Metallbindungspräferenzen von Chelatbildnern und den biogeochemischen Eigenschaften toxischer Metalle, werden sichtbar gemacht. Der Beitragsteil schließt mit einem Ausblick auf neue Einsatzgebiete der IC, für die aktuell die instrumentellen Voraussetzungen geschaffen werden.
Results:
Ergebnisse - - Durch Entwicklung neuer, maßgeschneiderter Trennsäulen und durch die Kopplung mit der Massenspektrometrie konnten Selektivität und Sensitivität der IC in den letzten Jahren beträchtlich gesteigert werden. Bei der Analyse anorganischer Desinfektionsnebenprodukte und Perchlorat werden inzwischen Nachweisgrenzen im unteren ng L-1-Bereich erreicht.
Discussion:
Diskussion - - Nach weitgehender Verdrängung von titrimetrischen und gravimetrischen Verfahren nimmt die IC heute eine vorherrschende Rolle bei der schnellen und hochempfindlichen Bestimmung von Anionen in wässrigen Lösungen ein. Untrennbar verbunden mit dem Medium Wasser ist die IC ein genuin umweltanalytisches Verfahren, das für die Qualitätskontrolle von Oberflächen-, Grund-, Trink- und Mineralwässern höchste Bedeutung besitzt. Die breite Palette analysierbarer Probenarten spiegelt die ganze Vielfalt wässriger Umweltmedien wieder.
War der Anwendungsfocus der IC ursprünglich auf die Anionen starker Mineralsäuren gerichtet, so umfasst dieser heute, neben vielen weiteren anorganischen Ionen, zahlreiche niedermolekulare organische Strukturgruppen, von denen einige, wie z. B. Mono- und Oligosaccharide, Aminosäuren, aliphatische Carbonsäuren und verschiedene natürliche Chelatbildner, Gegenstand umweltgeochemischer und biogeochemischer Forschung sind. Als weiteren umweltrelevanten Schwerpunkt hat sich die Metall- und Metalloidspeziesanalytik herausgebildet.
Conclusions:
Schlussfolgerungen - - Damit verfügt die Ionenchromatographie über ein außerordentliches Potential für umweltanalytische Aufgabenstellungen. In den letzten Jahren wurde diese chromatographische Technik verstärkt zur Bestimmung ionarer bzw. hochpolarer Xenobiotica eingesetzt, zu denen u.a. Desinfektionsnebenprodukte, Alkylbenzolsulfonate, Phosphonate, organische Phosphate, Aminopolycarbonsäuren, Chlorphenole und anionische Farbstoffe zu zählen sind. Die Kopplung mit der Massenspektrometrie hat dabei wesentlich zur Leistungssteigerung der IC beigetragen und ihr neue Anwendungsgebiete erschlossen.
Perspectives:
Empfehlungen und Ausblick - - Die Standardisierung von umweltanalytischen IC-Methoden, z. B. durch die US-EPA, berücksichtigt zunehmend IC-MS- und IC-Tandem-MS-Techniken. Damit wird eine neue Dimension in der (Ultra-)Spurenanalytik von Schadstoffen wie z. B. Bromat eröffnet, die sich u.U. auf die Festlegung von Grenzwerten auswirken kann.
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