YSI 600R - Handbuch (Seite 273)

Funktionsprinzipien Abschnitt 5
WTW Bedienungsanleitung für Umweltüberwachungssysteme 5-15
in 100 mg/l Standard ein, nachdem eine pH-Kalibrierung durchgeführt wurde. Außerdem müssen Sie
besonders darauf achten, dass die Messwerte, nachdem der Sensor den Puffern ausgesetzt war, während der
Nitrat-Kalibrierung stabil sind.
VORSICHT:
Das Nitratmembranmodul dient nur zur Verwendung bei Tiefen von weniger als 50 ft (15,2
Metern). Wenn der Messkopf bei größeren Tiefen verwendet wird, führt dies höchstwahrscheinlich zu einer
dauerhaften Beschädigung des Sensors.
5.11 AMMONIUM UND AMMONIAK
Der Ammonium-Messkopf der Sonde verwendet eine Drahtelektrode aus Silber-/Silberchlorid (Ag/AgCl)
in einer speziellen Füll-Lösung. Eine Nonactin-Membran trennt die interne Lösung vom Probenmedium,
und diese Membran übt eine selektive Wechselwirkung mit den Ammoniumionen aus. Wenn der Messkopf
in Wasser getaucht wird, entsteht über der Membran ein Potential, das von den relativen
Ammoniummengen in der Probe und der internen Füll-Lösung abhängt. Dieses Potential wird in Relation
zur Referenzelektrode des pH-Messkopfes der Sonde abgelesen. Wie bei allen ISEs gibt es eine lineare
Beziehung zwischen dem Logarithmus der Ammoniumaktivität (bzw. Konzentration in verdünnter Lösung)
und der beobachteten Spannung. Die Nernst-Gleichung beschreibt diese Beziehung.
Unter idealen Bedingungen prognostiziert die Nernst-Gleichung eine Reaktion von 59 mV für jeden 10-
fachen Anstieg der Ammoniumaktivität bei 25°C. In der Praxis jedoch ist die empirische Kalibrierung der
Elektrode erforderlich, um eine genaue Neigung der Reaktion zu bestimmen. Typische empirische
Neigungen sind bei WTW-Sensoren 53-58 mV pro Zehnerpotenz. Dieser Neigungswert wird durch die
Kalibrierung mit zwei Lösungen bekannter Ammoniumkonzentration (in der Regel 1 mg/l und 100 mg/l
NH4+-N) bestimmt.
Die Neigung des Logarithmus-Plots (Ammonium) im Verhältnis zur Spannung ist auch eine Funktion der
Temperatur. Die Neigung ändert sich um einen Faktor, der das Verhältnis der absoluten Kalibriertemperatur
zur absoluten Messungstemperatur darstellt. Der Punkt, an dem dieser neue Logarithmus-Plot
(Ammonium) im Verhältnis zur Spannung den Kalibrierplot schneidet, wird als Isopotentialpunkt
bezeichnet, d.h. der Punkt, an dem die Ammoniumkonzentration bei Temperaturänderungen keine
Spannungsänderung zur Folge hat. Unsere Erfahrung mit ISEs hat gezeigt, dass zur Erzielung größter
Genauigkeit der Isopotentialpunkt empirisch festgestellt werden muss. Hierzu setzt der Benutzer einen
dritten Kalibrierpunkt, mit dem die Spannung des niedrigeren Konzentrationsmaßes bei einer Temperatur
bestimmt wird, die um mindestens 10°C von den ersten zwei Kalibrierpunkten abweicht. Neigung,
Messwertverschiebung und Isopotentialpunkt weichen langsam ab, und die Sonde sollte in regelmäßigen
Abständen neu kalibriert werden.
Alle ionenselektiven Elektroden sind der Interferenz von Ionen ausgesetzt, die den Eigenschaften des
Analyten ähnlich sind. Natrium- und Kaliumionen z.B. werden an die Ammoniummembran gebunden und
erzeugen positive Messwerte, selbst wenn kein Ammonium vorhanden ist. Glücklicherweise enthält
Süßwasser in der Regel keine so großen Ionenmengen, dass diese zu erheblichen Fehlern führen könnten.
Eine häufig angetroffene Leitfähigkeit für Süßwasser ist z.B. ca. 1,2 mS/cm (Sal = 0,6). Selbst wenn sich
der Ionengehalt auf Natriumchlorid zurückzuführen ließe, wäre der Ammonium-Messwert mit ca. 0,4 mg/l
fehlerhaft hoch.
Salz- oder Brackwasser verfügt jedoch über so große Mengen an Natrium und Kalium, dass starke
Interferenzen entstehen und der Sensor für diese Medien unbrauchbar wird.
Der in der Sonde verwendete Sensor stellt nur Ammoniumionen (NH4+) fest, die vorherrschende Form des
Gesamtgehaltes an Ammoniumstickstoff in den meisten Umweltproben. Die Sondensoftware kann dem
Benutzer jedoch auch unter Zuhilfenahme der gleichzeitig ermittelten Werte für pH, Temperatur und
Leitfähigkeit die Konzentration des freien Ammoniaks (NH3) in der zu untersuchenden Probe mitteilen.