Adsorbierbare organisch gebundene Halogene

Bedeutung und Erfassung

AOX steht für „Adsorbierbare Organisch gebundene Halogene“ und ist ein Gruppenparameter der chemischen Analytik. Er dient vor allem dazu, Wasser und Klärschlamm zu beurteilen. Gemessen wird die Summe der organisch gebundenen Halogene, die sich an Aktivkohle anlagern lassen. Dazu gehören Verbindungen mit Chlor, Brom und Iod. Organische Fluorverbindungen werden mit dieser Analysenmethode nicht erfasst.

Weil chlorhaltige organische Halogenverbindungen in der Regel deutlich überwiegen, wurde AOX in mg Cl/l angegeben, also Milligramm Chlor je Liter. AOX beschreibt damit eine Gesamtmenge, nicht einzelne Stoffe oder ihre genaue Wirkung.

Bestimmung im Labor

Die Methode ist in DIN EN ISO 9562 festgelegt; frühere Bezeichnungen sind DIN EN 1485 beziehungsweise DIN 38409-H14. Die Probe wird angesäuert: Der pH-Wert soll kleiner oder gleich 2 sein. Die organisch gebundenen Halogene werden an Aktivkohle adsorbiert, also an deren Oberfläche gebunden. Dies geschieht entweder beim Schüttelverfahren durch einstündiges Schütteln der Probe mit Aktivkohle oder beim Säulenverfahren, bei dem die Probe mit einem definierten Durchfluss von 3,3 ml/min durch ein Aktivkohle-Glasrohr fließt.

Für eine verlässliche Messung sind Störstoffe wichtig. Der Chloridgehalt der zu messenden Probe soll höchstens 1 g/l betragen; höhere Werte können insbesondere Überbefunde verursachen. Ein DOC-Gehalt von mehr als 10 mg/l kann die Adsorption stören und führt in der Regel zu Unterbefunden. DOC bedeutet Dissolved Organic Carbon, also gelöster organischer Kohlenstoff. Oxidationsmittel müssen mit Natriumsulfit reduziert werden; der Nachweis erfolgt mit Kaliumjodid/Stärke.

Nach der Anreicherung wird die Aktivkohle mit verdünnter Natriumnitrat-Waschlösung gewaschen. Dadurch werden anorganische Halogenidrückstände, also Salze, entfernt. Anschließend verbrennt man die Aktivkohle im Sauerstoffstrom bei etwa 1000 °C, meist bei 960–980 °C. Es entstehen vor allem Wasser, Kohlendioxid, Stickstoffoxid, Schwefeldioxid und Halogenwasserstoffe. Wasser wird mit Schwefelsäure in einer Trockenfalle gebunden. Die übrigen Gase werden in Essigsäure aufgefangen und mittels mikrocoulometrischer Titration gemessen: Silberionen werden dabei durch Strom erzeugt. Das Ergebnis wird in µg/l Cl angegeben.

Die Genauigkeit hängt von der Probenmatrix ab, also von der Zusammensetzung der Probe. Hohe Konzentrationen anorganischer chlorhaltiger sowie nichthalogenhaltiger organischer Verbindungen können die Analyse deutlich stören. Für Proben mit hohem Chloridgehalt gibt es als Alternative das Hochchlorid-Verfahren SPE-AOX, früher DIN 38409-H22.

Quellen, Grenzwerte und Umweltbezug

Halogenorganische Verbindungen sind organische Stoffe mit mindestens einem Halogenatom: Chlor, Brom, Iod oder Fluor. Sie können natürlichen oder anthropogenen, also vom Menschen verursachten, Quellen entstammen. Welche Quelle insgesamt dominiert, ist nicht pauschal feststellbar, weil keine gesicherten Erkenntnisse zu den natürlichen Synthesemengen vorliegen. Schätzungsweise entstehen jährlich mehr als 5 Millionen Tonnen Methylchlorid durch Algenproduktion. Natürliche Quellen verursachen eine AOX-Grundbelastung beziehungsweise Hintergrundkonzentration in Böden, Grundwasser und Oberflächengewässern.

Wichtige menschlich verursachte Quellen sind industrielle und kommunale Abwässer, die Düngung landwirtschaftlicher Flächen mit Klärschlamm sowie halogenhaltige Pestizide. Für Klärschlamm gelten Grenzwerte: Bis 2017 lag der klärschlammbezogene Grenzwert bei 500 mg je Kilogramm Klärschlamm-Trockenmasse, seither bei 400 mg je Kilogramm. Wird dieser oder ein Grenzwert für andere Stoffe überschritten, darf Klärschlamm in Deutschland nicht auf oder in forst-, landwirtschaftlich oder gärtnerisch genutzte Böden auf- oder eingebracht und von Klärschlammerzeugern nicht abgegeben werden.

Organische Halogene werden in der Umwelt nicht natürlich abgebaut. Industriell hergestellte halogenierte Produkte sowie halogenierte Medikamente, Drogen und Insektizide erhöhen die Konzentration halogenierter Stoffe im Wasser- und Nahrungskreislauf. Leichte Verbindungen wirken als starkes Treibhausgas. Alkylhalogene können hormonell aktiv sein; sie werden mit einer Störung der Antikörperbildung und Vakzin-Wirkung, einer Steigung des Cholesterinspiegels und der Förderung von Nierenkrebs in Verbindung gebracht und stehen im Verdacht, weitere Krebsarten auszulösen.

Grenzen der Aussagekraft

Die Aussagekraft des AOX ist in Fachkreisen umstritten. Der Summenparameter erfasst sowohl praktisch unschädliche Verbindungen als auch hochtoxische Dioxine und Furane in gleicher Weise. Teilweise werden außerdem Verbindungen erfasst, die nicht identifiziert werden können.

AOX kann daher eine Belastung einer Probe mit halogenorganischen Verbindungen nur eingeschränkt beschreiben. Aus einem AOX-Wert lassen sich keine ökotoxikologischen Aussagen ableiten, also keine Aussage darüber, wie schädlich die gemessenen Stoffe für Lebewesen und Ökosysteme tatsächlich sind.