Geschichten aus dem

NAW

"Umweltanalytik 2.0" - ein virtuelles Feierabendgespräch

Dr. Claus Bornemann & Dr. Alexander Ruderisch

Was geschieht, wenn diese zwei Männer in den besten Jahren sich auf ein virtuelles Kölsch verabreden und über Ihre Arbeit in der Umweltanalytik und Normung philosophieren?*

*) Der folgende Inhalt ist ein Gespräch und keine wissenschaftliche Abhandlung. Es werden Namen genannt, die uns jeweils spontan zu dem Thema eingefallen sind. Wir erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit der Zitierungen und laden alle nicht genannten Kollegen herzlich dazu ein, sich mit gewürdigt zu fühlen.

Die Normungsarbeit bringt Fachleute verschiedener couleurs zusammen, man lernt sich über die Jahre kennen und schätzen. Es ist durchaus keine Nebenbeobachtung, dass die Normung nicht nur in hervorragender Weise Expertenwissen verknüpft und standardisiert, sondern auch die Experten selber persönlich besser vernetzt. Auch im NA 119-01-02-02-05 AK "Organische Analytik" sitzen zwei Männer, die ohne ihre Tätigkeit beim DIN möglicherweise nicht die Freude und Inspiration der gegenseitigen Bekanntschaft gehabt hätten. Was geschieht, wenn diese zwei Männer in den besten Jahren sich auf ein virtuelles Kölsch (oder doch lieber ein richtiges Bier?) verabreden und über Ihre Arbeit in der Umweltanalytik und Normung philosophieren?*

CB:

Auf einmal feiern Institutionen, die in der Bundesrepublik gegründet wurden, 70. Jahrestag. Als ich damals als Kind Briefmarken sammelte, stand da immer drauf: 20 Jahre dies, 30 Jahre das. Und jetzt wird der Normenausschuss 70 und ich habe graue Haare.

AR:

Jaja, der oxidative Stress tut bei uns allen sein grausames Werk. Aber ich kann Ihnen versichern, dass Sie sich, wie im Übrigen auch der NAW, sehr gut gehalten haben. Ein junger, frischer Geist in Wind und Wetter trotzender Hülle…

CB:

Bis auf das mit der Lesebrille finde ich das Älterwerden ziemlich gut, allein schon wegen des Überblicks, den man gewinnt. Als ich vor 20 Jahren ins Umweltlabor kam, fing gerade die GC/FID-Methode für die Mineralölkohlenwasserstoffe an. Die Infrarotmethode wurde vor allem wegen des Lösungsmittels abgeschafft, aber die GC-Methode war auch viel aussagekräftiger wegen der typischen Chromatogramme. Wir nahmen die ersten Verfahrenskenndaten mit dem Diesel-Schmieröl-Gemisch von der BAM auf, und damals mussten wir noch kämpfen, dass die Integration erst bei Decan und nicht schon bei Nonan losging, dass wir also Hexan als Extraktionsmittel benutzen durften. Mit Pentan hätten wir einen niedrigeren Siedebereich erfasst, aber die Methode wäre kühlschrankpflichtig und nicht autosamplerfähig geworden. Wir haben damals für die Kunden ein Schaubild mit den typischen KW-Mustern erstellt (Abbildung 1) später wurde getüftelt, wie wir niedrigere Bestimmungsgrenzen erreichen könnten, ohne die Extrakte vor der GC einengen zu müssen. Bei den PAK waren wir noch ganz primitiv, wir steckten einfach einen Löffel Probe mit Toluol in einem viel zu engen Extraktionsgefäß ins Ultraschallbad.

Abbildung 1 - Gaschromatographische Kohlenwasserstoffanalytik

Für die KW und die PAK reicht ja bis heute jeweils ein einzelner Extraktionsschritt mit Lösungsmittel aus. Damals fand ich das ohne nachzudenken normal, heute nenne ich das Sonntagnachmittags-Kindergeburtstagsanalytik…

AR:

Meine Reise in der Umweltanalytik begann etwas später, ist nun aber auch schon über 16 Jahre andauernd. Die Zeiten der IR-KW-Methode waren bei meinem Einstieg schon fast vollständig beendet. Wussten Sie, weil Sie Pentan als Extraktionsmittel erwähnten, dass in Dänemark immer noch eine Methode mit Pentan-Extraktion praktiziert wird? In der Anwendung wirklich sehr unschön. Aber seit Otto wissen wir ja: „Dänen lügen nicht“. Naja, es war insgesamt eine spannende Zeit damals in der ersten Hälfte der 00er-Jahre, da sich die Standardisierung und somit die echte Vergleichbarkeit der Labore damals für die entscheidenden Verfahren herauskristallisiert hatte. Ich kann mich noch erinnern, dass es anfangs viele Diskussionen über die Analytik von VOCs in Böden gab. Die Wasserüberschichtung war damals durchaus noch praktiziert und wurde gerade richtigerweise durch die Methanol-Überschichtung abgelöst. Damals begann in der Umweltanalytik parallel auch das Bestreben, sich neben den unpolaren Kontaminanten, auch für polare Analyten zu interessieren. Mit diesem Bestreben begann natürlich auch, wie Sie es ja schon angedeutet haben, das Analytikerleben in der Umweltanalytik zunehmend etwas herausfordernder zu werden. In vielen Bereichen hat hier die Normung im Laufe der Zeit nachgezogen. Es kamen aber letztendlich mit jedem Thema immer wieder dieselben Herausforderungen hoch. Neue Stoffgruppen wurden zuerst mit Hausmethoden von den Laboren bearbeitet, bis die Kunden anklopften und bemerkten, dass die Ergebnisse zwischen den Laboren hierdurch nicht immer vergleichbar waren. Ich persönlich habe dies beispielsweise bei der Analytik von Heterozyklen durchlitten, was schlussendlich zum entsprechenden Normungsprojekt führte, bei dem wir uns kennenlernen durften.

Was war Ihr Moment, an dem Sie wussten, wie wichtig die Vergleichbarkeit von Laboren für uns Labore und die Kunden ist?

CB:

Dass jeder beim Messen möglichst dasselbe rauskriegen sollte, liegt ja eigentlich auf der Hand, und als ich zu den ersten Ringversuchen angemeldet wurde, war mir Sinn und Anlass ohne weitere Überlegung klar. Ich habe aber interessanterweise genau das Gegenteil erlebt. Das war ein spezielles Kundenprojekt, ein Tanklager, wo wir schon vor meiner Zeit immer wieder PAK zu bestimmen hatten. Mit der Verbesserung der Extraktionsverfahren kamen da auf einmal andere Werte raus. Der Kunde bestand darauf, und wir haben dies auch extra im LIMS so eingerichtet, dass wir dieses spezifische Projekt weiter mit der veralteten Methode bearbeiteten, damit seine Serien nicht abrissen und seine Vergleichsbeobachtungen weiter funktionierten.

AR:

Ja, ein Klassiker. Es ist aber auch heute, trotz Normung und erreichter Konvention letztendlich immer noch sinnvoll, in einem Projekt das Labor nicht zu wechseln.

CB:

Bei dieser Gelegenheit wurde mir jedenfalls zum ersten Mal klar, was der Inbegriff einer Konventionsanalytik ist. Das ist ja auch aktuell die vehemente Kritik der britischen Kollegen bei der Zusammenfassung der PAK-Methoden, die es inzwischen alle gibt, als modulare Norm auf europäischer Ebene. Wenn alles erlaubt ist, ist nichts mehr vergleichbar.

AR:

Naja, ganz so willkürlich erscheint mir die horizontale Normung, die Sie ansprechen, nicht. Es gibt ja immer Vergleichsuntersuchungen, die diesen Normen eine Basis geben. Ob diese immer mit letzter statistischer Härte die nötige Aussagekraft auf Grund der Teilnehmerzahlen haben, kann gerne diskutiert werden. Mein Thema mit der horizontalen Normung ist eher, dass auf Grund der vielen berücksichtigten Matrices die Verfahren quasi nach dem „schwächsten Glied“ ausgerichtet werden. Da entstehen gerne Situationen, dass für Matrix A ein Aufwand betrieben werden soll, der für die mitgeltende Matrix B durchaus Sinn macht, aber dass Matrix A eben auch vereinfacht bearbeitbar wäre. Hier müssen wir sicherlich noch kritischer werden.

CB:

Den modernen modularen Ansatz, wo sämtliche Verfahrensalternativen in einer Norm stehen, kann man sich dann erlauben, wenn im Prüfbericht umso akribischer bezeichnet wird, was genau man mit dieser einen Probe nun gemacht hat. Das ist finde ich bei der QuEChERS-Norm besonders gut gelungen, wo das Verfahren sehr schematisch in durchnummerierten Tabellen beschrieben ist und man die jeweils individuelle Bearbeitung einfach als Buchstaben- und Zahlenfolge dokumentieren kann.

Richtig heftig wurde es für mich bei der Resorptionsverfügbarkeit. Das Verfahren hatte einen furchtbaren Ruf, weil es regelmäßig sehr stark streuende Ergebnisse hervorbrachte, und wir dachten alle, das liegt an den komischen Schleimphasen, mit denen man die Bodenproben zu extrahieren hat. Das ist für die meisten schon ein ungewohntes Hantier, wenn die Extrakte beim Säureaufschluss Feuer fangen oder man nach jeder dritten Probe die HPLC auseinanderschrauben und reinigen muss. Als der DIN-Arbeitskreis reaktiviert wurde, saßen wir da eigentlich zuerst mal als Selbsthilfegruppe zusammen.

AR:

…dann haben wir ja noch einen weiteren, nicht zu verachtenden Zweck des NAW entdeckt…

CB:

Mir kam meine Vergangenheit in der Hochschul-Biochemie zugute, ich hatte Enzyme aus Algen und Hühnerdärmen präpariert und hatte ein paar Ansätze wie man mit wasser- und fettlöslichen kleinen Molekülen in Enzymtests arbeiten kann. Und ich fand es herzlos, die künstlichen Verdauungssäfte einfach so im Messzylinder zusammenzuschmeißen. Lyophilisierte Proteine muss man rekonstituieren. Was haben wir alles an Anstrengungen unternommen, um reproduzierbare Messungen hinzubekommen. Mit Ringversuchs- und Referenzmaterialien, also sehr, sehr homogenen, eigentlich künstlichen Proben, ist uns das schließlich auch gelungen. Irgendwann sind wir dazu übergegangen, auch bei realen Proben erstmal Parallelbestimmungen der Ausgangsgehalte durchzuführen. Und so konnten wir zeigen und mussten einsehen, dass nicht die Resorptionsverfügbarkeit, sondern die Inhomogenität echter Feldproben selber die Quelle der furchtbaren Messwertstreuungen war. Dr. Uhlig rechnet uns das ja heute mit eiskalter Statistik in Abhängigkeit von der Korngröße vor [1]. Wie weit hat sich diese Erkenntnis eigentlich inzwischen herumgesprochen?

AR:

Sehr gute Frage. Die Probenhomogenität stellt sich in der Wasseranalytik nicht in der Signifikanz, wie in der Feststoffanalytik. Selbstverständlich ist auch dort ein gutes Ergebnis nur basierend auf einer guten Probenahme und einem entsprechenden Transport ins Labor möglich. Auch dort wird die Sache anspruchsvoller, wenn der Anteil des zu berücksichtigenden Partikelgehaltes signifikant wird, wie z. B. bei Abwasserzuläufen, oder speziellen Oberflächengewässern. Im Feststoff ist dieses Thema aber sicherlich nochmals um einiges anspruchsvoller. Es gibt hier ja aus Ihrem Hause eine eindrucksvolle Studie zur Reproduzierbarkeit von PAK-Gehalten aus entsprechenden Proben [2]. Selbst eine deutliche Verkleinerung der verwendeten Korngröße hat ja in dieser Studie nicht zu der im Allgemeinen erwarteten Reproduzierbarkeit geführt. Der Anteil der Probenvorbereitung und der Probenahme wird sicherlich von vielen Beteiligten hier immer noch deutlich unterschätzt. Aber ich meine, was ist die Konsequenz daraus? Sollen wir die ganzen Untersuchungsstrategien einfach bleiben lassen, wenn wir es nicht mit endlichem Aufwand besser hinbekommen?

CB:

Als alte Emanze finde ich immer das Allerwichtigste, dass man zuerst mal aufhört, sich selbst was vorzumachen. Wir müssen in der Umweltanalytik alle aufhören zu glauben, dass 5,9 kleiner ist als 6. Wenn wir Glück haben, ist 5,5 kleiner als 6. Die Messunsicherheit in Feststoffproben ist auch bei sorgfältigster Probenvorbereitung viel höher, als wir bisher wahrhaben wollen. Natürlich müssen, sollen, wollen und können wir weitermessen. Es gibt zwei Wege, die Probeninhomogenität zu besiegen: einerseits durch unendliche Zerkleinerung auf beliebig kleine Korngröße, dies würde aber völlig unrealistische Extraktionsbedingungen schaffen. Schon für die normale Analytik, aber erst recht für ein Physiologie-simulierendes Verfahren wie die Resorptionsverfügbarkeit kommt das nicht in Frage. Oder aber durch unsere gute alte Freundin die Statistik. Es ist auch für mich nie zu spät, diese wunderbare Wissenschaft immer besser zu begreifen. Wir werden uns und die Nutzer unserer Messergebnisse daran gewöhnen müssen, dass ein aussagekräftiger Messwert der Mittelwert einer Mehrfachbestimmung mit ihrer Standardabweichung ist. Mein pragmatischer Vorschlag wäre: jeder positive Befund in Grenzwertnähe muss nachgemessen werden. Von Blindwerten brauche ich keine Dreifachbestimmung, auch bei Schadstoffbelastungen jenseits von Gut und Böse finde ich den wahren Wert egal. Aber im relevanten Konzentrationsbereich müssen wir routinemäßig zur Mehrfachbestimmung kommen, ich fürchte, mit weniger Aufwand kommen wir nicht davon.

AR:

Na, da kommt mir aber sofort der alte Karnevals-Schlager „Wer soll (will) das bezahlen?“ in den Sinn. Selbst wenn das gesellschaftlich als korrekt akzeptiert ist, was es fachlich ohne Zweifel ist, haben Sie dadurch nur die Probe betrachtet, die das Labor erreicht hat. Es bleibt immer noch die möglicherweise größte und noch am wenigsten untersuchte Unsicherheit aus der Probenahme. Ernsthaft, gibt es eine Chance mehrere Kubikmeter Bodenmaterial durch eine Einwaage von wenigen Gramm so wahrhaft zu beschreiben, dass die von Ihnen bemühte Statistik ihren Frieden findet? Oder um es mal mit Pilatus zu versuchen: Was ist Wahrheit (Joh 18,38)? 

CB:

Wenn ich die britische Jazzband Collosseum richtig verstanden habe, die Tochter der Zeit. Erst mal wäre ich geneigt, gelassen abzuwarten, wie lange Gutachter und gegebenenfalls Gerichte nicht überprüfte Einzelmessungen noch durchwinken. Und was die Probenahme von Haufwerken betrifft: da setze ich eigentlich darauf, dass die von Herrn Barrenstein angestoßenen Diskussionen irgendwann in der Zukunft greifen… Welchen Anteil der Entsorgungskosten hat bei sowas eigentlich der Analysenpreis?

AR:

Den geringsten Anteil, klar. Aber zurück zum Kern des Pudels. Wie ist auf Basis dieser Tatsachen Rechtssicherheit zu erlangen? Ich denke, dass hierzu die Standardisierung durch die Normung schon eine gute Grundlage gelegt hat. Bei all den Unwegsamkeiten ist das System irgendwo doch in der Lage, wenn nicht in jedem Fall zuverlässig die wahren Kontaminationen, so zumindest doch Rechtssicherheit, zu liefern. Die Frage ist, ob dies für die Zukunft reicht, wodoch die Kontaminanten, die in den Fokus geraten, immer vielzähliger und polarer werden?

CB:

Thomas Henk sagt, die DIN-Normen sind unsere Lebensgrundlage. Um die Milderung deren Unwegsamkeit haben sich ein paar Leute sehr verdient gemacht, die sicher nicht zu ihrem eigenen, aber zu meinem Leidwesen soeben das Pensionsalter erreicht haben. Und ich würde gar nicht mal sagen, dass das bisherige LAGA-Methosa-System nicht die wahren Kontaminationen liefert. So grob und an vielem vorbeigeschossen die bisherige Umweltanalytik war: ich habe schon vor 10 Jahren wieder in der Ruhr gebadet. Offenbar war unsere bisherige Analytik mit ihrer Kombination von Einzel- und Summenparametern hinreichend repräsentativ, um „die Umwelt wieder so sauber zu machen“, dass ich an einem sauheißen Sommertag bedenkenlos Erfrischung suchen konnte.

AR:

Ein reizend-romantisches Bild, wenn ich mir das so vor meinem geistigen Auge vorstelle…

CB:

Jedenfalls hatten wir hinterher keine bunten Flecken am Balg und haben auch später keine gekriegt. Wenn wir uns Rechtssicherheit, Sauberkeit der Umwelt und Machbarkeit von Sanierungszielen als Spannungsdreieck denken, in dem vernünftige Kompromisse zwischen allem gefunden werden können, scheint das den bisherigen Akteuren doch gar nicht so schlecht gelungen zu sein. Aufpassen müssen wir halt, dass uns das jetzt bei der Weiterentwicklung zu einer immer detaillierteren Untersuchung von Schadstoffen nicht aus den Fugen gerät. Ich sage ja gerne, die unberührte Natur, wo im sonnendurchfluteten Wald der Eisvogel am klaren Bächlein meterlange Forellen fängt, ist eine Erfindung der Bierreklame. Der Utopie, mit immer umfangreicheren Komponentenlisten und, im Rüstungswettlauf der Gerätehersteller, immer niedrigeren Bestimmungsgrenzen die Umwelt porentief rein zu bekommen, müssen wir uns entschieden entgegenstellen.

Aber die Juristen müssen sich auch was einfallen lassen. Wenn ich heute eine Baugenehmigung bekomme, ist fast sicher, dass die Umweltanalytik von übermorgen auf meinem Grundstück irgendwelche fragwürdigen Substanzen finden wird, von denen heute nur die Avantgarde der Stoffwechselforscher träumt. Irgendwie wird man den Konflikt zwischen den Schutzgütern der Umweltgesetzgebung, Bestandsschutz und Planungssicherheit lösen müssen.

AR:

Ganz Ihrer Meinung. Wenn das als Ganzes vielleicht nicht sogar dringend eine gesamtgesellschaftliche Auseinandersetzung mit der Thematik sein müsste. Die Frage, wo die Gesellschaft zwischen Rechtssicherheit, Wiederherstellung der Unberührtheit der Natur und wissenschaftlich korrekter Beschreibung der Lage (Stichwort: Welche PAKs müssen wir messen) stehen will, halte ich für nicht geklärt. Fest steht, dass die Normung in der Umweltanalytik vor allem gesellschaftliche bzw. politische und somit hoheitliche und nicht vorrangig privatwirtschaftliche Interessen bedient. Die derzeitige Finanzierungdebatte der Normung ist auf dieser Gedankenbasis, diplomatisch geäußert, vollkommen unverständlich. Nichtsdestotrotz denke ich, dass wir hier eine wichtige Mission verfolgen und auch in Zukunft einen Teil unserer persönlichen Energie investieren sollten, dieses Pflänzchen „Normung“ weiter zu pflegen und gedeihen zu lassen. Ohne jetzt pathetisch wirken zu wollen, aber diese Arbeit hat für mich schon das Potential, die Welt um uns ein kleines Stück besser und sicherer zu machen. Sie können mich ja gerne auf den Boden zurückholen, wenn Ihnen dieser Gedanke zu weit geht. Apropos „zu weit gehen“. Wie geht die Geschichte weiter? Was denken Sie, welche (methodischen) Herausforderungen uns in der verbleibenden, gemessen an erdgeschichtlichen Zeiträumen, wenigen Arbeitszeit erwarten?

CB:

Mir ist ja schon die „Unberührtheit der Natur“ ein unsympathisches gedankliches Konzept, mir ist das zu anthropozentrisch. Ich finde, wir sind nicht die Krone der Schöpfung, und ich halte es für Selbstüberschätzung, dass wir in der Lage und dafür verantwortlich wären, sie zu bewahren. Wir sind einfach eine Landplage, ein paar hergelaufene Säugetiere, die sich für schlauer halten, als sie sind. Treffen sich zwei Planeten im Weltall, fragt der eine: „Wie geht’s?“ Sagt der andere. „Ach furchtbar, ich hab´ total schlimm Homo sapiens.“ Sagt der eine wieder: „Ach, das kenne ich, das geht vorüber.“

Inwieweit Umweltanalytik eine hoheitliche Aufgabe ist und inwieweit sie marktförmig organisiert werden kann, finde ich auch eine klärungsbedürftige Frage. Marktwirtschaft als religiöse Überzeugung ist ja Gott sei Dank gerade auf dem Rückzug. Die „unsichtbare Hand des Marktes“ ist deswegen unsichtbar, weil es sie nicht gibt, und alle schreien auf einmal nach politischen Strategien und Politikern mit langfristigen Konzepten. Denen will ich als Arbeitskreismitglied im DIN gerne weiter zuarbeiten und Expertenwissen zur Verfügung stellen.

AR:

Die Vergangenheit hat aus meiner Sicht schon gezeigt, dass ein privatwirtschaftliches Labor flexibler, schneller und mit besserer Kundennähe reagieren kann, als wenn wir diese Aufgaben rein bei staatlichen Instituten lassen würden. Ich bin zwar fern, blindlings dem Marktfundamentalismus zu folgen, aber in diesem Punkt sehe ich in der Privatwirtschaft schon die Lösung mit der höheren Kundennähe. Letztendlich zeigt ja auch der Austausch in der Normung, wie fruchtbar es sein kann, wenn alle Stakeholder, um mal das business buzzword zu strapazieren, an einem Tisch um die über alles gesehen beste Lösung aus verschiedensten Blickwinkeln bemüht sind.

CB:

Gerade bei den Massenparametern haben Sie vollkommen Recht. Es ist nicht so, dass Markt nicht auch positiv sein könnte. Kostendruck war segensreich für die Methodenentwicklung in den Hochdurchsatzverfahren. Darin stecken Innovationen, vor denen ich den Hut ziehe. Ein Behördenlabor, in dem sich drei steuerfinanzierte Laboranten jeden Morgen um die Viertelstunde Arbeit am Tag zanken, hätte diese nicht realisiert. Das ist ja auch ein Hauptgrund, warum wir als Privatlabore diese bei der Normung nicht allein lassen dürfen. Die schreiben da sieben Scheidetrichter in die Norm, während wir darauf angewiesen sind, ein Verfahren mit Wegwerfartikeln umzusetzen, damit wir dem Markt 100 und mehr Analysen am Tag zu einem realistischen Preis zur Verfügung stellen können.

AR:

…naja, ganz so böse brauchen wir nicht zu sein, in behördlichen Laboren arbeiten ebenfalls fähige Kollegen, die einen guten und wichtigen Job machen. Der Fokus der Arbeit ist aber sicherlich meist ein anderer. Zudem brauchen wir die behördlichen Labore im Sinne von Landeslaboren dringend, weil das System nur funktioniert, wenn der Regelsetzer Kompetenz hat. Wir sind uns aber ja einig, dass gerade die vielen Blickwinkel in den Arbeitskreisen der Normung gut tun. Ich kann nur den NAW ermuntern, weiter auf möglichst, in Bezug auf die interessierten Kreise, gut gemischte Arbeitskreise zu setzen. Ich möchte nicht schon wieder eine Spitze bezüglich der Finanzierungsfrage fallen lassen. Aber es ist bei mir manchmal so, wie wenn Lewandowski vor dem leeren Tor steht. Ich kann nicht anders, ich muss den Punkt setzen. Der Punkt ist, dass die Finanzierungsdebatte das gerade erwähnte Ziel deutlich in der Umsetzung erschwert.

CB:

Dann will ich, schon um Sie nicht ins Leere laufen zu lassen, mal den Neuer geben. Ich finde es auch unmöglich, wie sich hier der Staat aus der Verantwortung stiehlt. Eigentlich haben wir als Bundesrepublik Deutschland das DIN komplett zu finanzieren. Wenn sich aber dieser politische Wille bei den bisherigen Privatisierungsmoden nicht organisieren lässt, kann ich mich auch fragen: geht es hier wirklich um schmerzhafte Geldbeträge?

Wichtiger ist, wenn wir alle an einem Tisch sitzen, dass wir unsere Verfahrensinnovationen nicht als firmeneigenes Geheimwissen hüten. Es ist nämlich gerade kein Wettbewerbsvorteil, wenn nur ich das kann. Wenn ich ein Verfahren genormt und damit von anderen überprüfbar und allgemein anerkannt haben will, muss ich es offenlegen. Ich erinnere mich dabei an sehr hilfreichen Informationsaustausch in den DIN-Arbeitskreisen und manche sehr wertvollen Hinweise.

AR:

Zumal die Kunst ja meist nicht im WAS (also was in einer Norm definiert ist) besteht, sondern das WIE (sprich wie kleide ich das WAS in einen sinnvollen Prozess) der entscheidende Schritt in der Effizienz des Labors darstellt. Das ist ein bisschen wie beim Reifenwechseln, das Red-Bull-Mechaniker inzwischen unter zwei Sekunden hinbekommen und wofür unsereins problemlos eine halbe Stunde und ein Kaltgetränk benötigt. Im Ergebnis sprechen wir über das selbe WAS, aber das WIE macht den Unterschied…

CB:

Wohin wir uns vielleicht weiterentwickeln können, wäre zu unterscheiden zwischen einer allgemeinen Abwesenheitsanalytik und einem positiven Schadstoffnachweis, der dann aber auf Hintergrundinformationen zu basieren und quellenbezogen zu sein hätte. Wir sollten sicher immer mal wieder überprüfen, ob wir unsere Leitparameter ergänzen müssen. Aber ich behaupte, ich weiß schon heute: wo die 16 EPA-PAK nicht sind, sind auch keine anderen PAK, keine Heterozyklen und keine Phenole, es sei denn, jemand hat sie da hingetan. Und dann wäre es zielführender, auf den bekannten Heterozyklus und den bekannten Phenol zu analysieren und sich Gedanken um deren Transformationsprodukte zu machen. Denn das dürfen wir nicht aus den Augen verlieren: unsere bisher in der Umweltanalytik untersuchten Schadstoffe, Kohlenwasserstoffe, PAK, Organochlorpestizide, haben ja fast gar keine Chemie. In der „Umweltanalytik 2.0“ diskutieren wir inzwischen über Substanzen, die schon, bevor man sie richtig angeschaut hat, was Anderes sind – sei es durch Wasser, Licht und Luft oder durch biologischen Abbau.

AR:

„Umweltanalytik 2.0“, interessanter Gedanke…

CB:

Es ist Ressourcenverschwendung, in einem normalen Teerschaden nach Benzotriazolen zu suchen, wenn es keinen Anhaltspunkt gibt, dass diese dort außerdem freigesetzt wurden – nur weil die Benzotriazole auf irgendeiner Heterozyklenliste mit draufstehen. Außerdem haben wir gerade bei den Heterozyklen die Erfahrung gemacht, dass es gar kein allgemeines Muster gibt, sondern dass jeder Standort, offenbar auch in Folge seiner jeweils eigenen Mikroorganismen, sein spezifisch eigenes Muster an Heterozyklen hat. Wenn wir eine solche standortspezifische Schadstoffanalytik als sinnvoll erkennen, müssten idealerweise auch die Toxikologen mitziehen, und die Juristen müssten Regelwerke entwickeln, die einen fach- und sachgerechten Umgang mit einer spezifischen Altlast ermöglichen – und rechtssicher zu realistischen Sanierungszielen führen. Den Anfang einer solchen Entwicklung markiert ja eigentlich der Ausgangszustandsbericht (AZB).

AR:

Die Vorstellung zwischen Abwesenheitsanalytik und Schadstoffnachweis gedanklich zu trennen ist sicherlich interessant. Hier wären wir dann tatsächlich bei einem neuen Ansatz, den wir gerne, Ihrem Vorschlag folgend, „Umweltanalytik 2.0“ nennen können. Es ist Ihnen aber hoffentlich bewusst, dass Sie somit nicht nur an uns Analytiker, sondern auch an die Menschen, die die Ergebnisse schlussendlich bewerten müssen/dürfen, deutlich höhere Anforderungen stellen.

Wie Sie wissen, ist mein Verhältnis zum Ausgangszustandsbericht durchaus ambivalent. Ich halte es für einen Mythos zu denken, dass mit dieser Maßnahme eine Umweltprobe allumfassend beschrieben werden kann. Was bedeutet es, wenn in 20 Jahren auf einem Gelände Substanz XY gefunden wird, die Sie heute in Ihrem AZB nicht aufgeführt haben? Ist diese Kontamination tatsächlich durch den Besitzer in der Zwischenzeit dort verursacht worden, oder haben Sie diese Substanz mit der Vorgehensweise heute einfach nur nicht gesehen? Sie sehen, wie schwierig hier das Thema Rechtssicherheit werden kann. Vielleicht liegt hier die Wahrheit wie so oft ja auch dazwischen und es geht im Wesentlichen darum von der bedingungslosen Listengläubigkeit weg zu gehen, und auf Basis einer tiefergehenden Ersterkundung standortspezifische Listen festzulegen, die lokal als Grundlage der Beurteilung dienen. Dies bedeutet natürlich, dass auch auf die Normung neue Aufgaben zukommen, wie wir sie ja z. B. durch die Norm zur Übersichtsanalyse (E DIN 3599) aktuell angenommen haben. Wo liegen aber nun konkret die Herausforderungen, wenn wir auf die potenziellen Kontaminanten der Zukunft blicken? Geht es primär nur um das „Minenfeld“ der Transformationsprodukte?

CB:

Das mit den vorgefertigten Parameterlisten entwickelt sich jedenfalls gerade in eine völlig falsche Richtung. Angesichts der Vielzahl und Vielfalt unbekannter Chemikalien, geschweige deren unbekanntem Schicksal in der Umwelt, finde ich es vollkommen witzlos, vielleicht 4000 bekannte Substanzen mit möglichst niedriger Bestimmungsgrenze nachweisen zu können – bei übrigens von Liste zu Liste widersprüchlichen Grenzwerten [3]. Was es nicht auf irgendeine von einem Expertengremium verfasste Komponentenliste geschafft hat, ist per Definition ungiftig? Nicht mit mir.

AR:

Davon geht sicherlich keiner aus. Die bestehenden Listen sind ja schlussendlich der Versuch das unbeherrschbare beherrschbar zu machen, zumindest in Hinblick auf Rechtssicherheit. Aber lassen Sie uns zurückkommen auf alternative Konzepte.

CB:

Am Ausgangszustandsbericht ist vieles kritikwürdig, aber irgendwo muss man ja anfangen. Ich sehe ihn, der ja aus der EU-Industrie-Emissionsrichtlinie folgt, auch nur als einen ersten, allerdings großen Schritt in die richtige Richtung. Wenn man überlegt, was für eine Leistung und wie viel Kleinarbeit da wahrscheinlich hinter steckt, sich auf EU-Ebene wenigstens schon mal auf so eine Herangehensweise zu einigen, denke ich schon, dass das ein Meilenstein ist. Allerdings ist ja allein die Definition „gefährlicher Stoff“ jetzt schon unzureichend.

Lassen Sie mich als Beispiel über Oxalsäurechlorid spekulieren. Wenn ich das auf den Finger bekomme, entsteht durch die freiwerdende Salzsäure eine böse Wunde, und die Oxalsäure entzieht meinem Gewebe womöglich das Calcium, so dass dann auch noch die Heilung gestört ist. Wenn Sie mir das aber in mein Gartenbeet schütten, hätte ich keine Hemmungen, dort tags darauf Mohrrüben zu säen und die dann auch zu essen. Die Salzsäure wird von der Pufferkapazität des Bodens abgefangen, und die Oxalsäure wird von den Mikroorganismen begeistert als reduzierte Kohlenstoffquelle willkommen geheißen. Oxalsäurechlorid selber werden wir im Boden aufgrund der schnellen Hydrolyse wahrscheinlich gar nicht mehr nachweisen können. Ob etwas ein Schadstoff ist, kann also bei vielen von den neuartigen Untersuchungsparametern ganz stark von der Umgebung abhängen. Und ein Kritikpunkt am AZB ist natürlich, wie Sie sagen, dass bereits vorhandene oder anderweitig eingetragene Substanzen zu ignorieren sind.

Nein, es geht nicht nur um Transformationsprodukte, aber Sie sehen, dass wir diese auf keinen Fall weiter ignorieren können. Sie können nämlich entweder harmlos sein oder umso schlimmer. Ich habe mal Phenole nach DIN ISO 14154 aus einem Gaswerksboden gemacht, da kann ich nur Heinrich Heine zitieren: „Mir ist zu sagen nur erlaubt, mein Gott, was ich gerochen“. Und mit gerochen meine ich die Massenspektren der acetylierten Phenole sämtlicher mehrkernigen PAK und Heterozyklen, man muss nur den Gaschromatographen lange genug ausheizen und das Massenspektrometer dabei anlassen (Abb. 2).

Abbildung 2 - Gaschromatogramm Gaswerksboden


AR:

Manchmal bringt Geduld tatsächlich Erkenntnis. Manchmal ist es aber auch andersherum: Hatte ich Ihnen schon mal erzählt, dass die größte aktenkundige Auftrennung zweier Enantiomere mittels GC entdeckt wurde, da ein ungeduldiger Kollege durch seinen Drang zur Nahrungsaufnahme quasi verhindert hat, dass die Messung frühzeitig gestoppt wurde? Aber wir schweifen ab. Sie wollten etwas über die Herausforderungen philosophieren...

CB:

Wir stehen tatsächlich vor großen Herausforderungen, wir können das wirklich erst - während wir es machen -weiterentwickeln, und ich glaube sogar, wir sollten mit interessierten Juristen eine geeignete Form von ständiger Zusammenarbeit etablieren.

Die neue GC/MS-Screening-Norm E DIN 3599, die Herr Brodsky bei uns im DIN-Arbeitskreis Organik angestoßen hat und um die Sie sich dann sehr verdient gemacht haben, sehe ich in der Tat als ersten Baustein eines zukünftigen Methodenarsenals. Das schwierigste daran wird sein, die Empfänger unserer Ergebnisse für die Einsicht zu gewinnen, dass bei der Vielzahl der Substanzen, die uns erwarten, einhergehend mit der geringen Anzahl an Proben, in denen sie zu analysieren sind, die Entwicklung einer quantitativen, empfindlichen, voll validierten Analytik für jede Einzelsubstanz nicht mehr drin ist. Das verbietet schon die Wirtschaftlichkeitserwägung der DIN 17025. Wie gewöhnen wir Gutachter und Behörden an die Vorstellung, sich mit ungefähren, „halbquantitativen“ Befunden zufrieden zu geben, mit der Konsequenz, dass dann natürlich auch Grenzwertabgleichungen nicht mehr so einfach sind?

AR:

Das ist exakt, was mich bei dem Gedanken an den non-target-Ansatz nachts schweißgebadet aufwachen lässt. Sie brauchen um dies umzusetzen nicht nur extrem gut ausgebildete Analytiker, die in der Lage sind, diese Untersuchungen zu erstellen, sondern mindestens so gut ausgebildete und hoch-erfahrene Menschen in der Bewertung dieser Daten. Wenn die Probe da auf der einen oder anderen Seite „in die falschen Hände“ kommt, kann da mehr verschlimmbessert werden, als uns das wirklich weiterhilft. Ich möchte hier nicht zu negativ gegenschießen und sehe ja in der Sache durchaus Ihren Punkt. Ich denke daher, dass die Wahrheit wie so oft irgendwo dazwischenliegt. Ich kann mir gut vorstellen, dass man bei Beginn von Sanierungsmaßnahmen hier den non-Target Ansatz wählt und eine standortspezifische Überwachungsliste festlegt, die anschließend in target-Analytik abgearbeitet wird. Eine Sanierungsüberwachung oder gar eine Deklarationsanalytik auf einem non-target Ansatz halte ich für nicht durchführbar, und das würde hier die Rechtssicherheit sicherlich nicht erhöhen, im Gegenteil. Stellen Sie sich den Gutachter-Aufmarsch vor, den Sie auf Basis von zwei abweichenden non-target-Analysen vor Gericht dann ständig hätten!?! Das löbliche Ziel der E DIN 3599 ist, hier ein konventionelles Vorgehen zu etablieren und eben auch Möglichkeiten und Grenzen der Methode einmal ganz klar zu benennen. Es wird uns mit chemischer Analytik nicht gelingen, eine Umweltprobe umfassend und vollständig auf ihre human- und/oder ökotoxikologischen Risiken hin treffsicher zu beschreiben. Was wissen wir denn schon? Wir haben weit über 100 Millionen Substanzen im CAS-Verzeichnis stehen. Aber wie gefährlich sind die alle? Was passiert mit all denen in der Umwelt? Das ist doch ein Fass ohne Boden und einfach mit endlichem (und auch mit unendlichem) Aufwand nicht beherrschbar. Aber vielleicht liegt auf Basis dieser Überlegung ja die Zukunft doch eher bei einer wirkungsbezogenen Analytik, bei der erstmal weniger interessiert, was das Thema verursacht, sondern wie es in der Umwelt tatsächlich wirkt. Ihnen als Biochemiker sollte dieser Gedanke doch verlockend vorkommen. Was halten Sie von diesem Ansatz?

CB:

Ich kann mir nicht vorstellen, auch nicht beim unerfahrensten neuen Behördenmitarbeiter, dass jemand glaubt, eine Bodenprobe, in der alle in der BBodSchV aufgelisteten Substanzen unter dem Prüfwert sind, könnte man essen. Aber irgendwie haben Sie Recht, es hat sich die Illusion einer machbaren Unbedenklichkeitserklärung eingeschlichen, und ich bin immer wieder dafür, Illusionen zu zerstören. Aber ich bin da nicht so schweißgebadet wie Sie. Es gibt gute Analytiker und wissbegierigen Nachwuchs. Silvia Strecker vom NRW-Umweltministerium sagt, das Auslegen von „unbestimmten Rechtsbegriffen“, so heißt das wohl bei denen, sei den Juristen ihr Alltagshandwerk.

Als eine nicht zu unterschätzende Hürde bei der Analytik kleiner, polarer Moleküle stellt sich übrigens gerade die Extrahierbarkeit heraus. Bei Wasser ist das nicht so ein Problem, Trinkwasser ist ja keine Matrix, das tut man heutzutage in seine LC/MS und sieht alles – wenn man es geschafft hat, eine geeignete HPLC-Methode vorzuschalten. Darauf basiert ja der Siegeszug der Pestizidanalytik. Aber Bodenproben bestehen aus lauter Kompartimenten, die als Ionentauscher und hydrophobe Matrix effiziente Adsorbenzien sind. Da sind massenweise Metallzentren und Huminstoffe, und mit jeder zusätzlichen funktionellen Gruppe sind unsere kleinen Moleküle richtig wirksame Chelatliganden. Sowas wie Bernsteinsäure ist nicht ganz einfach aus einer Bodenprobe rauszukriegen. Da kann man übrigens die Frage stellen, ob nicht extrahierbare Kontaminanten überhaupt relevant sind, denn sie sind ja nicht verfügbar. Falls wir Bernsteinsäure im Boden überhaupt als Schadstoff betrachten wollen. Aber dasselbe gilt ja auch für Chloressigsäuren, und über die wüsste ich schon gerne Bescheid. Jedenfalls haben wir hier im Gegensatz zu den Ein-Schritt-Extraktionen, die ich eingangs erwähnte, ein richtiges Thema mit Phasenverteilungsgleichgewichten, und wir können nicht für jedes Molekül, wo wir vielleicht 8 Proben in 20 Jahren haben, eine pH-optimierte Festphasenextraktion wie für die Heterozyklen oder gar eine extraktive Derivatisierung entwickeln wie für Glyphosat oder die Phenole nach DIN ISO 14154. Da muss ein grober und möglichst universeller Ansatz ausreichen.

AR:

Spielen Sie die Themen mit der LC/MS nicht so herunter. Die Ionensuppression ist eine sehr teuflische Angelegenheit und macht auch Messungen aus Direktinjektionen von Wasser zu einer Angelegenheit, wo man mit viel Sachverstand und Expertise die Analytik begleiten sollte. Man hat mir zu Promotionszeiten gleich nach dem Jahrtausendwechsel auch immer weismachen wollen, dass die Chromatographie niemand mehr braucht und man alles direkt auf eine MS hauen kann. Ein fataler Irrglaube, wie sich, Gott sei Dank, schnell herausgestellt hat. Die Chromatographie ist und bleibt hier ein wichtiger Schlüssel zum Glück.

CB:

Ich spiele die LC/MS nicht herunter, ich schweige dazu nur, weil ich keine Ahnung davon habe. Aber meine Chefin hat ein paar ziemlich schlaue junge Mitarbeiter am Start, vielleicht werden die dann hier zum 80. oder 100. Jubiläum aus ihrem Erfahrungsschatz zu berichten wissen. Die Jungs werden mich ergänzen, nicht ersetzen, denn ganz richtig: alt bewährte Techniken wurden viel zu oft vorschnell eingemottet. Ich habe aus einem Industrielabor gehört, dass sie gerade froh waren, doch noch ein GC/MS vom Dachboden wieder runter holen zu können.

AR:

Ich bin in Ihrem Punkt von vorhin natürlich bei Ihnen. Die Bindung an den Boden hängt stark von den Bedingungen ab, das brauche ich Ihnen aber als Resorptionsverfügbarkeitsmacher der ersten Stunde natürlich nicht erklären. Dieser Frieden wäre ein trügerischer… Die Mobilität der Schadstoffe ist also ein wichtiger Punkt und da wären wir ja wieder bei der Idee der wirkungsbezogenen Analytik. Die Frage nach diesem Ansatz hatten Sie ja noch nicht beantwortet.

CB:

Ich glaube die erste, die das Fass ohne Boden tröstend ausgeleuchtet hat, war Tamara Grummt mit den Gesundheitlichen Orientierungswerten, die in der Tox Box niedergelegt sind [4]. Das war der erste mir bekannte Ansatz einer wirkungsbezogenen Umweltanalytik. Frau Dr. Grummts viel zu früher Tod ist ein besonders schmerzhafter Verlust für die Wassergemeinde [5]. Und mir fällt Prof. Morlocks Dünnschichtchromatographie ein [6]. Übrigens ein schönes Beispiel, dass es nicht an fitten Köpfen mangelt, sondern dass wir alle zu denkfaul, zu modeorientiert und zu festgefahren sind. Und natürlich auch durch unseren laufenden Maschinenpark festgelegt. Aber wie konnten wir das Potenzial der DC vergessen! Ich stelle mir gerade vor, vielleicht könnte es sogar gelingen, einfach die Bodenprobe irgendwie an die Startlinie zu kleben und so das Massenwirkungsgesetz bei der Extraktion zu überlisten. Und das Chromatogramm ist nicht ein Kurvenbildchen im Computer – Sie können es, und zwar mit allen verfügbaren Detektionstechniken, als solches auslesen, aber es ist erst mal ein Balkendiagramm auf der Platte, das aus den Substanzen selber besteht. Es ist sein eigener Fraktionssammler. Sie können es in Streifen schneiden und sonstwas damit machen.

Wenn Sie es schaffen, eine empfindliche Zellkultur mit Ihrem entwickelten DC ortsfest in Kontakt zubringen, haben Sie quasi direkt Ihren Toxizitäts-Blot. Dann brauchen Sie nur noch die fragliche Bande von der Platte zu kratzen, mit Acetonitril eluieren und in Ihre ESI-QTOF halten…

AR:

…und sehen, ob hier eine toxikologisch relevante Kontamination vorliegt und diese im Optimalfall über eine non-target-Analytik benennen. Das klingt nach einem spannenden Weg für mich. Das wäre eine mögliche Vision für eine „Umweltanalytik 2.0“, die sowohl analytisch handhabbar ist, als auch das Potential hat, brauchbare Aussagen auf Basis eines wirkungsbezogenen Ansatzes zu liefern. Natürlich ist so ein Ansatz ein weiter Weg zu gehen für die zu Grunde liegende Gesetzgebung, aber es hätte das Potential, die Analytik aus der Position des Getriebenen in Sachen Parameterumfänge, Bestimmungsgrenzen und Messunsicherheiten heraus zu holen. Ob somit die „Listenanalytik“ aber jemals komplett obsolet wird, wird die Zukunft weisen…

Wir sollten aber bei allen Visionen nicht das Trinken vergessen. Sie wissen, in unserem Alter dehydratisiert man so schnell. Ich hebe mein Glas mal auf das 70. Juhubiläum des DIN-Normenausschusses Wasserwesen. Auf dass wir einen Teil dazu beitragen können, diese Institution auch in Zukunft so erfolgreich zu bewahren, wie sie in der Vergangenheit war…

CB:

… auf jeden Fall kommt das Thema non-target-Analytik – Analytik bisher unbekannter Schadstoffe - mit Macht auf uns zu, und um das Unbekannte zu kartieren, brauchen wir als wichtigstes strategisches Zentrum das DIN. Also auf den Normenausschuss Wasserwesen … auf die wunderbaren Kollegen, mit denen wir zusammenarbeiten, gearbeitet haben und vielleicht noch werden… und offen gestanden natürlich auch ein bisschen auf uns.

[1] https://quodata.de/de/en/web-services.html#0
Steffen Uhlig, Henning Baldauf, Kirstin Frost, Karina Hettwer, Kirsten Simon, Frank Küchler, Konstantin Terytze: Handlungsanleitung zum Umgang mit der Ergebnisunsicherheit bei der Über- und Unterschreitung von Prüf- und Maßnahmenwerten für den Vollzug der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung Umweltbundesamt Dessau 2019

[2] http://icp-ing.de/ICP-Seminar/Altlasten2020/21-Uhlig-Jaeger.pdf

[3] Michael Wolf: Wertelisten bei Sanierungen und Bodenverfüllungen aus Sicht des Vollzugs. Altlasten Spektrum, 18 – 26 (2018)

[4] Tamara Grummt, Thomas Braunbeck, Henner Hollert und Meike Kramer: Leitfaden Gefährdungsbasiertes Risikomanagement für anthropogene Spurenstoffe zur Sicherung der Trinkwasserversorgung (Tox Box). Umweltbundesamt Dessau, 2018

[5] https://www.wasserchemische-gesellschaft.de/images/Grummt_Tamara_Nachruf.pdf

[6] Gertrud Morlock: Instrumentelle Hochleistungs-Dünnschichtchromatographie mit Multidetektion (HPTLC). In: L. Kroh, R. Matissek, S. Drusch: Angewandte Instrumentelle Lebensmittelanalytik, Behr’s Verlag / Beuth Verlag Berlin 77 –112 (2020)

Dr. Alexander Ruderisch

Dr. Alexander Ruderisch aus Alpirsbach, Chemiestudium 1994-2000 in Tübingen, Promotion in Tübingen über Anwendung supramolekularer Strukturen in der Chromatographie, 2004-2014 Laborleiter einer umweltanalytischen Chromatographieabteilung bei der AGROLAB Labor GmbH, seither in verschiedenen Funktionen für große Labordienstleister tätig, Mitglied in div. DIN-Arbeitskreisen.

Dr. Claus Bornemann

Dr. Claus Bornemann aus Usseln/Waldeck, Chemiestudium 1983 - 1990 in Marburg und Bristol, Promotion in Kassel über Chlorella-Virus Ribonukleotidreduktase, Postdoc in der biochemischen Forschung in Kapstadt, Basel und Köln, seit 2000 Labormitarbeiter bei Analytis Gesellschaft für Laboruntersuchungen, jetzt Eurofins Umwelt West GmbH in Wesseling. 2007 - 2010 Laborleiter. Mitglied in div. DIN-Arbeitskreisen und in der GDCh-Arbeitsgruppe Bodenuntersuchungen.

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