Rohöl-Sensoren: Überwachung der Wasserqualität

Warum sollte ich Rohöl messen wollen?

„Rohöl“ ist ein Sammelbegriff für unverarbeitetes, natürliches Erdöl. Es gibt viele Klassen von Rohöl, und die chemische Zusammensetzung jeder Quelle ist leicht unterschiedlich. Nicht alles Rohöl in Gewässern ist das Ergebnis einer vom Menschen verursachten Ölpest; in vielen Gewässern sind kleine Mengen Öl versickert. Eine Quelle schätzt, dass jedes Jahr 500.000 Barrel Öl aus fast 1.000 Sickerstellen in den Golf von Mexiko sickern.

Große Konzentrationen von Rohöl können für verschiedene Lebewesen im Wasser gefährlich sein; vor allem Vögel können sich in Schweröl verfangen. Fische sind oft in der Lage, dem Problem einfach davon zu schwimmen. Aufgrund der sehr unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen ist es schwierig, die Toxizität niedriger Konzentrationen von Rohöl für kleinere Lebensformen abzuschätzen. In einer Studie werden jedoch die akuten Toxizitätswerte (96h LC50s) wie folgt angegeben:

• Larven und Eier 0,1 bis 100 mg/l
• pelagische Krustentiere (z.B. Garnelen) 100 bis 40.000 mg/l
• benthische Krustentiere (z.B. Hummer) 56 mg/l
• Muscheln (z.B. Austern) 100 bis 100.000 mg/l
• Fisch 88 bis 18.000 mg/l

Veränderungen in den langfristigen Rohöltrends können auf die Notwendigkeit einer detaillierteren chemischen Untersuchung des Wassers und seiner Kontaminationsquellen hinweisen.

Wie wird Rohöl gemessen?

Der Rohölsensor von Solinst Eureka Rohölsensor ist ein fluorometrischer Sensor. Fluoreszenz tritt auf, wenn ein Molekül Lichtenergie bei einer Wellenlänge absorbiert und dann diese Energie bei einer anderen Wellenlänge aussendet. Fluorometrische Sensoren senden Licht mit einer bestimmten Wellenlänge aus und suchen im Gegenzug nach einer ganz bestimmten, anderen Wellenlänge. Das Problem bei der Messung von Rohöl ist, dass die Fluoreszenzreaktion einen sehr großen Bereich abdeckt, der von der Quelle des Öls abhängt (siehe Tabelle unten).

Aufgrund der großen Bandbreite an Reaktionen gibt es keine exakte Methode zur Kalibrierung eines Rohölsensors. Die vielleicht beste Kalibrierungsmethode ist die Herstellung eines Standards mit bekannter gravimetrischer Konzentration. Der Standard sollte die Art von Öl enthalten, die auf dem Feld erwartet wird, und zwar in annähernd der auf dem Feld erwarteten Konzentration.

Ein weiteres Problem ist, dass Rohöl „verwittert“. Wenn Sie sich eine Ölprobe vorstellen, die auf der Wasseroberfläche schwimmt, ist es leicht zu erkennen, dass sich die leichteren Fraktionen des Öls (wie die BXT’s: Benzol, Xylol und Toluol) in die Atmosphäre verflüchtigen (daher der Geruch von Ölteppichen). Das bedeutet, dass die beste Kalibrierungsmethode darin besteht, mehrere Feldproben auf ihren Ölgehalt zu analysieren und dabei die für die Art der Probe geeignete Laboranalysemethode anzuwenden. Wenn dann mehrere Verdünnungen der Feldprobe mit dem Rohölsensor analysiert werden und die Ergebnisse linear sind, reicht eine einzige Kalibrierung des Sensors für Feldmessungen aus. Wenn die Ergebnisse jedoch nicht linear sind, kann eine Kalibrierungstabelle erstellt werden, um die Sensormesswerte an die Konzentrationen anzupassen, die im Feld auftreten können.

Was sollte ich über die Messung von Rohöl auf dem Feld wissen?

Verschmutzung ist das größte Problem für Fluoreszenzsensoren. Jedes Fremdmaterial, das sich auf der aktiven Oberfläche des Sensors ansammelt, reduziert entweder die Menge des emittierten oder des empfangenen Lichts oder beides. Und manchmal kann das Fremdmaterial ein falsches Signal liefern, indem es bei den gleichen Wellenlängen wie Rohöl fluoresziert. Normalerweise sollte Verschmutzung nur bei langfristigen Einsätzen ein Problem darstellen, nicht bei täglichen Untersuchungen. Da Rohöl jedoch dazu neigt, eine schwimmende Schicht zu bilden, müssen Sie beim Einbringen des Sensors ins Wasser darauf achten, dass der Sensor nicht mit Öl bedeckt wird.