Umweltüberwachung von Wasser

Umweltüberwachung ist die Erhebung von Schadstoffen, chemischen Produkten oder anderen Parametern in Luft, Wasser oder Boden.

Mehrere Kontaminantenfamilien werden hauptsächlich überwacht, aber die Untersuchungen konzentrieren sich auch auf neu auftretende Kontaminanten.

• Arzneimittelrückstände
• Pestizide
• PAKs (Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe) bestehen aus mehreren aromatischen Ringen
• PCBs (polychlorierte Biphenyle), Furane und Dioxine, die persistente organische Schadstoffe (POP) sind
• Endokrine Disruptoren (Bisphenole, synthetische Östrogene)
• Perfluorierte Verbindungen
• Biotoxine sind im Meerwasser gelöste Mikroalgentoxine wie Pectenotoxin (PTXs), Yessotoxin (YTX), Okadainsäure (OA)/ Dinophysistoxin (DTXs) und Azaspiracids (AZAs)

Die passive Probenahme ermöglicht die Überwachung von Schadstoffen (Mikroverunreinigungen oder Biotoxinen) in Gewässern (Oberflächengewässer, Grundwasser, Küstengewässer…) über einen kurzen (mindestens 7 Tage) bis langen Zeitraum (mit einem durchschnittlichen Feldeinsatz von einem Monat), für den kein Strom, keine Wartung und keine Überwachung erforderlich ist. Die durchschnittliche Konzentration der gesammelten Schadstoffe wird im Labor gemessen.

Wir bieten eine breite Palette von Passivsammlern an, mit denen sich eine Vielzahl natürlicher oder synthetischer Moleküle in Oberflächengewässern oder im Grundwasser sammeln lässt. Einige Passivsammler, wie z. B. Scheibenpassivsammler und POCIS, können je nach der richtigen Wahl des Sorptionsmittels/der Membran ähnliche Verbindungen aufnehmen. Für jeden Passivsammler haben wir auch ein Format für die Grundwasseranalyse.

 

Passivsammler

• Passive Probenehmer auf Basis von SPE-Scheiben sind so konzipiert, dass sie während des Probenahmezeitraums TWA-Konzentrationen von polaren oder unpolaren organischen Verbindungen sowie Metallen liefern. Dieser passive Probenehmer ist sehr einfach zu verwenden, um die Verunreinigungen zu extrahieren. Diese Tools stehen auch für die Grundwasserüberwachung zur Verfügung.
• Der Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS) wurde entwickelt, um die zeitgewichtete durchschnittliche (TWA) Konzentration hydrophiler organischer Chemikalien (Pestizide, Arzneimittelrückstände, Glyphosat & AMPA, EDCs…) während des Probenahmezeitraums bereitzustellen. POCIS kann mit oder ohne Performance Reference Compound (PRC) geliefert werden. Historisch für polare Verbindungen entwickelt, wurden dank der richtigen Kombination von Sorptionsmittel/Membranen einige Anwendungen für nicht polare Verbindungen wie perfluorierte Verbindungen (PFAS) entwickelt. Diese Tools stehen auch für die Grundwasserüberwachung zur Verfügung.
• Silikonkautschuke sind die bequemen Werkzeuge für die Aufnahme von unpolaren Schadstoffen wie PAKs oder PCBs.
• Solid Phase Adsorption Toxin Tracking (SPATT) ist ein neues Überwachungsinstrument, das die Biotoxinkontamination von Muscheln simuliert, die sich durch Filter ernähren.

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Das französische Ministerium für ökologischen Übergang hat eine Verordnung veröffentlicht, die den Einsatz von passiven integrativen Probenehmern (PIS) für die Überwachung prioritärer und relevanter Stoffe in der Wassermatrix erlaubt.

> Konsultieren Sie den Gesetzestext für die Wasserüberwachung – Anhänge II und III (auf Französisch)

• Kann einen zeitlich gewichteten Durchschnitt (TWA) der Schadstoffkonzentration im Wasser ermitteln
• Einsetzbar unter rauen Bedingungen
• Keine a priori Vorbereitung oder Überwachung
• Nachweis von punktuellen Verunreinigungen
• Höhere Anreicherung von Schadstoffen
• Formate für die Überwachung von Oberflächenwasser und Grundwasser

AFFINISEP bietet ein komplettes Sortiment an Sorbentien für die Rückhaltung spezifischer Moleküle oder einer Familie von Verunreinigungen für Pharmazeutika, Pestizide, Herbizide, endokrine Disruptoren, Glyphosat & AMPA, perfluorierte Verbindungen… sowie alles notwendige Zubehör wie Halter, Kanister, Verteiler, ….

Davide Staedler und seine Kollegen von der Universität Lausanne haben eine Studie über die saisonalen und monatlichen Schwankungen von Pestiziden und Metallen (DGT) im Brackwasser der Camargue durchgeführt, einer schwierigen Umgebung, die durch Niederschläge, Verdunstungsperioden, landwirtschaftliche Praktiken und Schwankungen des Salzgehalts beeinflusst wird.
Passive Probenahmegeräte, AttractSPE®POCIS HLB mit PRC (für organische Schadstoffe) und DGT (für Metalle), wurden 21 Tage lang an 8 Standorten ausgesetzt und zur Bewertung der Wirksamkeit von Sanierungsmaßnahmen über einen Zeitraum von 11 Monaten verwendet.
Von 483 analysierten organischen Verbindungen wurden 100 Schadstoffe (41 % Herbizide, 30 % Fungizide, 13 % Insektizide und 16 % Abbauprodukte) über der LoQ gemessen und während dieses Zeitraums überwacht.

Boisard, E. et al. (2025) ‘Passive sampling in brackish waters: Monitoring metals and organic pollutants in the Camargue and its application to phytoremediation’, Environmental Advances, 21, p. 100656. Open access

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Der Abbau von Pestiziden in Oberflächengewässern aus Abflüssen landwirtschaftlicher Einzugsgebiete wurde durch die einzigartige Kombination von Passivsammlern (AttractSPE®POCIS HLB) mit einer verbindungsspezifischen Isotopenanalyse (CSIA) analysiert. Die POCIS wurden 28 Tage lang in einem Teich und einem Fluss positioniert, um die Unterschiede in der Kontamination dieser Medien zu bewerten.
Die Koelution mit der Oberflächenwassermatrix kann die Isotopenmessungen jedoch erheblich einschränken und sollte vor der Anwendung des POCIS-CSIA-Ansatzes systematisch überprüft werden.

Gilevska, T. et al. (2022) ‘Do pesticides degrade in surface water receiving runoff from agricultural catchments? Combining passive samplers (POCIS) and compound-specific isotope analysis’, Science of The Total Environment, 842, p. 156735.

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P. Le Coustumer et al. haben die Effizienz einer häuslichen Abwasserbehandlung zur Minimierung des Eintrags von Mikroorganismen und Antibiotika im Senegal untersucht.
Sie verwendeten membranlose AttractSPE® HLB-Scheiben als Passivsammler, um den Gehalt an pharmazeutischen Restmolekülen (Doxycyclin, Ciprofloxacin, Enoxacin, Enrofloxacin, Norfloxacin, Ofloxacin, Amoxicillin, Ampicillin) an drei verschiedenen Stellen im Abwasser zu überwachen: in Klärbecken, auf dem Kiesfilter und im Versickerungsschacht.
Es wurden zwei Immersionskampagnen durchgeführt, und die Scheiben wurden 7 Tage lang kontinuierlich exponiert.
Mit diesen Scheiben konnte die Wirksamkeit der angewandten Behandlung nachgewiesen werden.

Nini Sané et al. (2024) ‘Effect of Moringa oleifera seeds on the removal of pathogens and pharmaceutical residues in a domestic wastewater treatment plant by an interdisciplinary approach’, Environmental Science and Pollution Research Open access

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AttractSPE®Disks RPS mit einer PES-Membran wurden als Scheiben-Passivsammler für die Integration von 44 hydrophilen Mikroverunreinigungen in Oberflächenwasser verwendet. Es wurden Duplikate von Passivsammlern verwendet und die Robustheit dieses Geräts wurde nachgewiesen. Ein Vergleich mit einem automatischen Probenehmer (Probenahme alle 2 Stunden) wurde durchgeführt, und 76 % der gemessenen Konzentrationen zeigten keinen wesentlichen Unterschied zwischen den beiden Methoden. Hydrophobere Verbindungen wurden mit einem automatischen Probenehmer besser nachgewiesen, da diese Verbindungen mit dem passiven Probenehmer stärker an der PES-Membran zurückgehalten werden. Die Bestimmungsgrenze ist bei einem passiven Probenehmer niedriger, da die Analyten im Sorptionsmittel vorkonzentriert werden, als bei einem aktiven Probenehmer, bei dem die Analyten direkt in die LC-MS/MS injiziert werden. Außerdem wird deutlich, dass PRC-gespickte Silikonscheiben vermieden werden könnten, wenn die Wassergeschwindigkeit hoch ist, und stattdessen Rsmax zur Berechnung der TWA verwendet werden könnte.Im Gegenteil, die RS aus der Literatur können verwendet werden, wenn die hydrodynamischen Bedingungen denen in der Literatur ähnlich sind.

Reymond, N. et al. (2023) ‘An improved Chemcatcher-based method for the integrative passive sampling of 44 hydrophilic micropollutants in surface water – Part B: Field implementation and comparison with automated active sampling’, Science of The Total Environment, 871, p. 161937  Open access

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Verschiedene Organisationen führten in der Donau, dem größten europäischen Fluss, eine dreimonatige (JDS4) Überwachung der Wasserqualität an 9 verschiedenen Stellen durch und analysierten 747 Mikroverunreinigungen. AttractSPE®Disks HLB wurden als passive Probennehmer (ohne Diffusionsmembran) eingesetzt und analysierten 671 Verbindungen aus Pharmazeutika und Körperpflegeprodukten (PPCP), Pestiziden und Industriekomponenten. Ergänzend wurden Silicon Rubber Tests und biologische Tests durchgeführt. Dies ist die erste Studie, die die repräsentativsten Proben einer kompletten Kontaminationssaison entlang der Donau liefert, indem sie passive Probenehmer anstelle von konventionellen Punktproben verwendet. Im Vergleich zu anderen Studien (wie JDS3) wurden wesentlich mehr Schadstoffe nachgewiesen.

Šauer, P., Vrana, B., Escher, B. I., Grabic, R., Toušová, Z., Krauss, M., Von der Ohe, P. C., König, M., Grabicová, K., Mikušová, P., Prokeš, R., Sobotka, J., Fialová, P., Novák, J., Brack, W., & Hilscherová, K. (2023) ‚Bioanalytical and chemical characterization of organic micropollutant mixtures in long-term exposed passive samplers from the Joint Danube Survey 4: Setting a baseline for water quality monitoring‘, Environment International, 178, 107957, 2023. Open access

In diesem Artikel verwendete Produkte :

• SPE-Disks-HLB-47.T1.20/pk
• Disks – Passive Sampler DBPS.HLB.90.40.kit.10/pk

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Im Jahr 2021 wurden im Rahmen des Joint Danube Survey 4 sehr umfassende Daten über die Überwachung der Donau in Bezug auf Biologie, Mikrobiologie, Hydromorphologie und chemische Kontamination gesammelt. In Kapitel 32 des Berichts wurden passive Probennehmer mit AttractSPE®Disks HLB (ohne Diffusionsmembran) verwendet, um 154 Verbindungen zu überwachen, darunter Pharmazeutika, Pestizide, Benzotriazole, illegale Arzneimittel und deren Metaboliten. Der Probenahmezeitraum erstreckte sich über den Sommer (100 Tage) an 9 Standorten entlang der Donau.

Vrana B., Smedes F., Hilscherová K., Prokeš R., Sobotka J., Fialová P., Alygizakis N., Slobodník J.,Tarábek P., Makovinská J., Thomaidis N., Nika M., Krauss M., Muz M., Schulze T., Grabic R., Grabicová R. (2021) ‚Scientific Report: A Shared Analysis of the Danube River Published by: ICPDR – International Commission for the Protection of the Danube‘, p349 (chapter 32) River,  www.danubesurvey.org. Open access

In diesem Artikel verwendete Produkte :

• SPE-Disks-HLB-47.T1.20/pk
• Disks – Passive Sampler DBPS.HLB.90.40.kit.10/pk

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Die Glyphosat- und AMPA-Konzentrationen im Plasma von Florida-Seekühen wurden bestimmt. Parallel dazu wurde die Überwachung dieser Moleküle in den Gewässern Floridas vor, während und nach der Zuckerrohrernte mit Schürfproben sowie mit AFFINIMIP®POCIS GLYPHOSATE durchgeführt.

De María, M., Silva-Sanchez, C., Kroll, K.J., Walsh, M.T., Nouri, M.-Z., Hunter, M.E., Ross, M., Clauss, T.M. and Denslow, N.D. (2021) ‘Chronic exposure to glyphosate in Florida manatee’, Environment International, 152, 106493 Open access

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Die Leistung von AFFINIMIP®POCIS wurde mit einer Glyphosat-Spurenkonzentration bewertet, die als eintägiger Impuls mit anschließender Spülung verabreicht wurde (zur Nachahmung waldbaulicher Anwendungen), verglichen mit einer kontinuierlichen Verabreichung (zur Nachahmung landwirtschaftlicher oder städtischer Anwendungen). Es wurden verschiedene Konzentrationen von Rodeo getestet (entsprechend 0,0 bis 1,84 µg Glyphosat /L.

Coble, A.A., Silva-Sanchez, C., Arthurs, W.J. and Flinders, C.A. (2022) ‘Detection and accumulation of environmentally-relevant glyphosate concentrations delivered via pulse- or continuous-delivery on passive samplers’, Science of the Total Environment, 838, 156131. Open access

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Ein auf AttractSPE®Disks HLB basierender passiver Probenehmer wurde für die Grundwasseranalyse und für Druckleitungen in Pumpstationen evaluiert. In beiden Fällen wurden mit dem Passivsammler mehrere Tausend Merkmale entdeckt, im Vergleich zu Hunderten bei der Entnahme von Proben.

Béen, F., Beernink, S. and Amato, E. (2021) Combining passive sampling with suspect and non-target screening (NTS) to monitor groundwater quality. BTO 2021.001. KWR Water Research Institute Open access

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Dieser Artikel enthält Standardmethoden und Leitlinien für die Laborvorbereitung von Chemcatcher-Passivsammlern für die Messung polarer organischer Verbindungen, insbesondere von AttractSPE®HLB. Er enthält Informationen über die Vorbereitung der Einsatzausrüstung, die Extraktion der gebundenen Analyten auf der Empfangsphasenscheibe bis hin zur instrumentellen Analyse. Dieses Protokoll wurde bereits erfolgreich zur Überwachung einer Vielzahl polarer Schadstoffe (wie Pflanzenschutzmittel, Arzneimittel und Körperpflegeprodukte) in Flüssen und Bächen weltweit eingesetzt.

Robinson, R.F.A., Mills, G.A. and Fones, G.R. (2023) ‘Monitoring of polar organic compounds in fresh waters using the Chemcatcher passive sampler’, MethodsX, 10, 102054. Open Access

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Die Miniaturisierung eines vollständigen Arbeitsablaufs für die Identifizierung und Überwachung von bedenklichen Schadstoffen (CECs) wird durch die Verwendung von AttractSPE®HLB als Empfangsphase des Passivsammlers vorgestellt. Im Vergleich zu Wasserproben wurden in 3D-PSD-Extrakten an verschiedenen Standorten fast doppelt so viele CECs identifiziert (80 bzw. 42 CECs).

Richardson, A.K. et al. (2022) ‘A miniaturized passive sampling-based workflow for monitoring chemicals of emerging concern in water’, Science of The Total Environment, 839, p. 156260 Open Access

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AttractSPE® Disks HLB wurden als Passivsammler mit einer Diffusionsmembran zur Überwachung von 164 bedenklichen Schadstoffen (CEC) an zwei Standorten an der Themse in der Nähe von London (UK) eingesetzt. Während bei der Wasseranalyse insgesamt 33 CECs nachgewiesen werden konnten, ermöglichten die Passivsammler den Nachweis von 65 einzigartigen Verbindungen (Arzneimittel, illegale Drogen, Drogenmetaboliten, Körperpflegeprodukte und Pestizide)

Richardson, A.K. et al. (2021) ‘Rapid direct analysis of river water and machine learning assisted suspect screening of emerging contaminants in passive sampler extracts’, Analytical Methods, 13(5), pp. 595–606. Open Access

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Passivsammler auf der Basis von SPE-Scheiben und Silikon wurden in der Sierra Nevada eingesetzt, um Pestizide über Tage bis Wochen hinweg zu konzentrieren. Dieser Bericht zeigt, dass die Verwendung von diffusionsbegrenzenden Membranen (DLM) die Anreicherung von hydrophoberen Verbindungen auf der Empfangsphase verhindert. AttractSPE® Disks HLB und RPS waren geeignet, ohne DLM verwendet zu werden und eine breite Palette von Pestiziden für die Bestimmung ihrer Anwesenheit/Abwesenheit anzureichern.

De Parsia, M.D., Orlando, J.L. and Hladik, M.L. (2023) Assessing the presence of current-use pesticides in mid-elevation Sierra Nevada streams using passive samplers, California, 2018–19. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2022–5129. Open Access

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BRGM (Französisches Institut für geologische Untersuchungen) hat die passive Probenahme von 42 Pestiziden für GRUNDWASSER ausgewertet. Zwei Arten von passiven Probenehmern, ein POCIS für polare Pestizide und ein POCIS-MIP-Probenehmer, der AFFINIMIP® POCIS Glyphosat entspricht, wurden unter Niedrigflussbedingungen untersucht, wie sie im Grundwasser herrschen. Kalibrierungen fanden in einem mit Grundwasser gefüllten Versuchspiloten mit wenigen Metern Wasser pro Tag statt. AMPA und Glyphosat hatten ähnliche Probenahmeraten für beide getesteten Wasserdurchflusswerte (1 m und 4 m pro Tag), die jedoch um den Faktor 3 für Glyphosat und um den Faktor 7 für AMPA niedriger waren als die unter Rührbedingungen erhaltenen Werte.

Berho, C., Robert, S., Coureau, C., Coisy, E., Berrehouc, A., Amalric, L. and Bruchet, A. (2020) ‘Estimating 42 pesticide sampling rates by POCIS and POCIS-MIP samplers for groundwater monitoring: a pilot-scale calibration’, Environmental Science and Pollution Research, 27, pp. 40174–40185.

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Aus AFFINIMIP®SPE Glyphosat-AMPA wurde ein integrativer Probenehmer für polare organische Chemikalien (POCIS) speziell für Glyphosat und sein Hauptabbauprodukt Aminomethylphosphonsäure (AMPA) entwickelt. Die Laborkalibrierung in einem kontinuierlichen Wasserdurchfluss-Expositionssystem zeigt für Glyphosat bzw. AMPA eine Probenahmerate von 111 bzw. 122 ml Tag-1. Dieses Produkt wird vermarktet als AFFINIMIP^® POCIS GLYPHOSAT.

Berho, C., Claude, B., Coisy, E., Togola, A., Bayoudh, S., Morin, P. and Amalric, L. (2017) ‘Laboratory calibration of a POCIS-like sampler based on molecularly imprinted polymers for glyphosate and AMPA sampling in water’, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 409(8), pp. 2029–2038.

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Ein SPE-Sorbens auf Basis von molekular geprägten Polymeren (MIP) wurde für Glyphosat und AMPA entwickelt, um als integrative Passivsammler-(POCIS-LIKE)-Empfangsphase getestet zu werden.

New molecularly imprinted polymers (MIP) used as SPE clean up method and as a passive sampler receiving phase for the catchment of glyphosate and AMPA in water, C. Berho, B. Claude, L. Amalric, A. Togola, E. Grellet, S. Bayoudh, K. Puzio, P. Morin with a financial support of the French National Research Agency (ANR):  ECOTECH ORIGAMI PROJECT, Poster presented at SETAC 2015.