Die Analytik von salinen Wässern wird zukünftig neue Anwendungen finden. Ein Einsatzgebiet, die Analytik von Ballastwasser, das zur Stabilisierung von Seeschiffen dient soll hier näher betrachtet werden. Der Themenkomplex Ballastwasser und Ballastwasserbehandlung ist heutzutage von großem Interesse für die Seeschifffahrt. Die Überwachung der Umsetzung strenger Vorschriften zur Behandlung von Ballastwasser an Bord von Seeschiffen, sowie die Einhaltung hoher Anforderungen an die Qualität des in die Häfen eingeleiteten behandelten Ballastwassers, werden somit zukünftig national und international neue Anwendungen der Wasseranalytik darstellen.

 Durch das im Februar 2004 verabschiedete Ballastwasser- Übereinkommen „International convention for the control and management of ships´ ballast water and sediments“ [1] im Rahmen einer Diplomatischen Konferenz der International Maritime Organization (IMO), einer Unterorganisation der UNO, wird der Meeresumweltschutz neu geregelt. Zum Inkrafttreten des Übereinkommens ist die Ratifikation von 30 Staaten mit einer kumulierten Tonnage von 35 % der Weltflotte erforderlich. Bis zum 31. November 2011 haben 31 Staaten mit 26,44 % an der weltweiten Tonnage unterzeichnet.

Ökonomische Schäden

Das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (bsh) führte zur Unterstützung der IMO im Jahr 2004 eine Studie über die Auswirkungen der Einschleppung fremder Organismen (Abb. 1) in den Bereichen Fischerei, Aquakultur, Küsteneinrichtungen für Schifffahrt und Tourismus und andere Güter durch. Unter anderem wurden ökonomische Schäden betrachtet, z. B. verursachte der Schiffsbohrwurm, eine holzzerstörende Muschelart, seit 1993 Schäden vor allem an Küstenschutzanlagen in einer geschätzten Höhe von ca. 25 Mio. € [2].

Behandlung von Ballastwasser

Die Konvention beinhaltet die Forderung ab 2009, spätestens aber bis 2016, den bisher üblichen unkontrollierten Wasseraustausch bei der Befüllung und Leerung der Ballastwassertanks durch ein Ballastwasser-Management zu umgehen [1]. Ziel der Ballastwasserbehandlung ist es, einerseits höhere Organismen zuverlässig abzutrennen und nicht mit an Bord zu nehmen bzw.

am Bestimmungsort in das Hafenwasser abzulassen.

Hierzu werden i.d.R. mechanische Trenneinrichtungen wie Filter eingesetzt. Kleinere Organismen (Plankton, Algen, usw.), die nicht vollständig von den Separatoren abgetrennt werden können, müssen anschließend inaktiviert werden. Hierzu sind Verfahren wie Oxidation (z. B. aktives Chlor, Ozon) oder UV-Inaktivierung im Einsatz. Diese Verfahren können sehr wirkungsvoll in Bezug auf die Abtötung bzw. Inaktivierung von Mikroorganismen sein, andererseits können Sie in einer Salzwassermatrix aber auch zur Bildung unerwünschter halogen-organischer Verbindungen führen, bedingt u.a. durch natürlich vorkommende Bromverbindungen.

Bei der Ballastwasserbehandlung sind daher insbesondere die Konzentrationen von Bromat, Trihalogenmethanen, halogenierten Acetonitrilen, Halogenessigsäuren, halogenierten Aminen, Neutralisationsprodukten sowie Substanzen mit oxidierendem Potenzial von besonderem Interesse. Zur Bewertung dieser Substanzen werden, falls vorhanden, die Grenzwerte aus der Trinkwasserverordnung herangezogen. Die biologischen Parameter sind in der IMO-BWM/CONF/36, Regulation G8 (D-2) „Ballast Water Performance Standard“ zur Abgabe an die Umwelt durch die IMO geregelt (Tab. 1) [1].

Analytik

Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messungen ist nicht nur wichtig für den sicheren Betrieb einer Ballastwasseranlage auf einem Schiff, sondern bereits im Vorfeld des Einsatzes, d.h. bei der Verfahrensentwicklung und der Erlangung der Typzulassung für den Einbau in einem Schiff von Bedeutung. Eine fehlerbehaftete Analytik kann also auch für den Anlagenentwickler/ Anlagenbauer zu unnötig hohen Kosten führen. Zur Analytik der aufgeführten chemischen Substanzen finden die Deutschen Einheitsverfahren für Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchungen, DEV, Anwendung.

Die dort angeführten Methoden zur Bestimmung der relevanten Parameter beinhalten die klassischen Verfahren wie Titration für die Bestimmung z. B. halogenierter Amine, sowie photometrischer Verfahren unter Zusatz spezifischer Farbreagenzien für Nitrat und Nitrit. Die Bestimmung der Trihalogenmethane (THM) und halogenierten Acetonitrile wird mit einem Gaschromatografen, ausgerüstet mit einem Elektroneneinfangdetektor, unter Einsatz der Headspace-Technik (HSS-GC/ECD) durchgeführt.

Mittels GC/ECD werden nach Flüssig- Flüssig-Extraktion und Derivatisierung mit Diazomethan Halogenessigsäuren bestimmt. Die für die Analysen erforderlichen Standards sind als EP A-Standards (Environmental Protection Agency) erhältlich. Außerdem kommt die High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) und Ionenchromatografie (IC) zur Anwendung. Probleme bei der Analytik entstehen teils durch den hohen Salzgehalt des Wassers sowie durch Wechselwirkungen der Verfahren mit weiteren beinhalteten Ionen.