01.04.2021
Vergleich von verschiedenen Bestimmungsmethoden für Chrom(VI) in Phosphor-Düngemitteln

Vergleich von verschiedenen Bestimmungsmethoden für Chrom(VI) in Phosphor-Düngemitteln

Quelle: BAM, Fachbereich Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung

Da Rohphosphat und Phosphor (P) in der Europäischen Union zu einer knappen Ressource geworden sind, werden derzeit mehrere Verfahren entwickelt, um P aus Abwasser für die Düngemittelherstellung zurückzugewinnen. Diese neuartigen P-Düngemittel können jedoch auch giftige Schadstoffe wie Chrom im sechswertigen Zustand (Cr(VI)) enthalten. Im Gegensatz zur dreiwertigen Form Cr(III), die ein essentielles Spurenelement ist, ist Cr(VI) eine hochmobile, toxische und krebserzeugende Verbindung. Diese gefährliche Form von Chrom ist daher für landwirtschaftliche Erzeugnisse mit einem Grenzwert von 2 mg/kg geregelt. Jedoch kann bei der nasschemischen Standard-Extraktionsmethode (deutsche Norm DIN EN 15192) durch die Verwendung erhöhter Temperaturen und hoher pH-Werte die korrekte Bestimmung der Cr(VI)-Konzentrationen, insbesondere in organischen und/oder Fe(II)-reichen Matrices, behindern werden. Daher wurde die neuartige Passivsammler DGT-Methode (engl. Diffusive Gradients in Thin-films (DGT)) zur Bestimmung von Cr(VI) in Düngemitteln angewendet und die Ergebnisse mit der Standard-Extraktionsmethode sowie der Röntgennahkanten¬absorptionsstruktur (engl. XANES) Spektroskopie verglichen. Insgesamt konnte eine gute Korrelation zwischen der nasschemischen Extraktionsmethode und der DGT-Methode festgestellt werden. Die DGT-Methode war sehr empfindlich und für die meisten getesteten P-Düngemittel aus recycelten Materialien selektiv für die Analyse von Cr(VI). Schwerlösliche Cr(VI)-Verbindungen können mit der DGT-Methode jedoch nicht nachgewiesen werden, da nur mobiles Cr(VI) analysiert wird. Dies ist jedoch auch ein Vorteil dieser Methode, da nur das mobile und bioverfügbare Cr(VI) bestimmt wird, das auch ein wichtiger Parameter für das Pflanzenwachstum ist. Darüber hinaus zeigte die XANES Spektroskopie, dass die DGT-Bindungsschicht auch geringe Mengen an mobilem Cr(III) adsorbiert, sodass die Cr(VI)-Gehalte überschätzt werden. Da bestimmte Arten von P-Düngemittel mobiles Cr(III) oder teilweise schwerlösliches Cr(VI) enthalten, ist es erforderlich, die DGT-Bindungsschichten zu optimieren, um die oben erwähnte Über- oder Unterschätzung zu vermeiden.

Chromium (VI) in phosphorus fertilizers determined with the diffusive gradients in thin-films (DGT) technique
Christian Vogel, Marie Hoffmann, O. Krüger, V. Murzin, W. Caliebe, Christian Adam
veröffentlicht in Environmental Science and Pollution Research, Vol. 27, Seiten 24320-24328, 2020
BAM, Fachbereich Schadstofftransfer und Umwelttechnologien und Fachbereich Schadstofftransfer und Umwelttechnologien