Hinweis: Dieser Beitrag dient ausschließlich der allgemeinen Information und dem besseren Verständnis des Themas. Er stellt keine individuelle rechtliche, gesundheitliche oder fachtechnische Beratung dar und ersetzt nicht die Beurteilung durch eine qualifizierte Fachperson oder ein akkreditiertes Prüflabor. Verbindliche Aussagen zu Ihrem konkreten Fall sind nur auf Basis einer fachgerechten Probenahme und Laboranalyse möglich.

Ammonium in Feststoff und Eluat bestimmen (photometrisch nach DIN 38406-5)

Wer Ammonium in einer Boden-, Abfall- oder Baustoffprobe bestimmen lassen möchte, stößt schnell auf eine überraschende Tatsache: Ammonium (NH₄⁺) lässt sich nicht per ICP-MS messen, obwohl es ein Kation ist. Statt der Massenspektrometrie kommt ein nasschemisch-photometrisches Verfahren zum Einsatz – klassisch nach DIN 38406-5 über die Indophenolblau-Reaktion. Dieser Ratgeber erklärt, warum das so ist, wie die Messung funktioniert, worauf man bei der Bezugsgröße und bei Grenzwerten achten sollte und wie sich Ammonium in die übliche Kationen-Analyse einordnet.

Warum Ammonium nicht per ICP-MS bestimmt wird

Die ICP-MS (Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) ist das Standardverfahren für metallische Element-Kationen wie Natrium, Kalium, Calcium oder Magnesium. Sie erfasst diese Elemente über ihre Masse: Die Probe wird in ein rund 6.000 bis 10.000 Kelvin heißes Argon-Plasma eingebracht, dort ionisiert und anschließend im Massenspektrometer nach dem Verhältnis von Masse zu Ladung getrennt und gezählt.

Genau hier liegt das Problem bei Ammonium. NH₄⁺ ist kein metallisches Element-Kation, sondern ein molekulares Ion des Stickstoffs. In der extremen Hitze des Plasmas wird dieses Molekül-Ion vollständig zerlegt und atomisiert – am Detektor liegt also gar kein „Ammonium-Kation" mehr vor, das man messen könnte. Hinzu kommen zwei weitere Hürden: Stickstoff hat eine hohe Ionisierungsenergie und ist zudem durch den allgegenwärtigen Untergrund aus Luft und Plasma massiv störbelastet – Stickstoff bei m/z 14, molekularer Stickstoff (N₂) bei m/z 28. Eine belastbare Quantifizierung von Ammonium über die ICP-MS ist unter diesen Bedingungen nicht möglich.

Deshalb wird Ammonium in einem eigenen, dafür geeigneten Verfahren bestimmt – der Photometrie.

Das photometrische Verfahren nach DIN 38406-5

Maßgeblich ist DIN 38406-5, Teil der „Deutschen Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung". Die Norm gehört zur Kationen-Gruppe E und trägt den Titel „Bestimmung des Ammonium-Stickstoffs" mit dem Kurzzeichen E 5.

Das Messprinzip ist die Indophenolblau-Reaktion, auch als Berthelot-Reaktion bekannt. Vereinfacht läuft sie so ab: Ammonium-Ionen reagieren im alkalischen Milieu mit Hypochlorit sowie Phenol- beziehungsweise Salicylat-Ionen. Als Katalysator dient Natrium-Nitroprussid (Natrium-Pentacyanonitrosylferrat). Dabei entsteht ein blauer Indophenol-Farbstoff. Je mehr Ammonium in der Probe enthalten ist, desto intensiver ist die Blaufärbung.

Diese Farbtiefe wird photometrisch im roten Spektralbereich gemessen, üblicherweise bei etwa 630 bis 660 nm. Die gemessene Extinktion ist direkt proportional zur Ammonium-Konzentration – über eine Kalibrierung lässt sich daraus der Gehalt berechnen. Das Verfahren ist damit ein klassischer, gut etablierter nasschemischer Ansatz, der speziell auf das molekulare Ammonium-Ion zugeschnitten ist und die genannten Schwächen der ICP-MS umgeht.

Ammonium-Stickstoff (NH₄-N) oder Ammonium-Ion (NH₄⁺)?

Ein Punkt sorgt beim Lesen von Laborberichten regelmäßig für Verwirrung – und kann zu echten Fehlinterpretationen führen: die Bezugsgröße. Ammonium-Ergebnisse werden entweder als Ammonium-Stickstoff (NH₄-N) oder als Ammonium-Ion (NH₄⁺) angegeben. Beide Schreibweisen sind üblich, beschreiben aber unterschiedliche Zahlen für denselben Sachverhalt.

Der Umrechnungsfaktor ergibt sich aus den Molmassen: Ein Ammonium-Ion (NH₄⁺) wiegt rund 18 g/mol, das darin enthaltene Stickstoffatom (N) rund 14 g/mol. Daraus folgt:

• 1 mg/l NH₄-N entspricht etwa 1,29 mg/l NH₄⁺ (Faktor 18/14 = 1,29).

Wer die Bezugsgröße übersieht, vergleicht unter Umständen Werte, die um den Faktor 1,29 auseinanderliegen – ohne dass sich am tatsächlichen Ammoniumgehalt etwas geändert hätte. Bei jedem Grenzwertvergleich und beim Nebeneinanderlegen zweier Berichte lohnt es sich deshalb, zuerst zu prüfen, ob beide Angaben auf dieselbe Bezugsgröße lauten.

Anwendungsfälle: Ammonium im Eluat und Feststoff

Für Boden-, Abfall- und Baustoffproben wird Ammonium in der Regel nicht direkt im Feststoff, sondern im wässrigen Eluat beziehungsweise Extrakt bestimmt – etwa nach einer CaCl₂-Extraktion. Der Feststoff wird also zunächst wässrig aufgeschlossen, und die entstehende Lösung geht anschließend in die photometrische Messung.

Typische Zusammenhänge, in denen Ammonium-Stickstoff eine Rolle spielen kann:

• Deponie-Sickerwasser-Überwachung – Ammonium-Stickstoff ist hier ein häufig betrachteter Parameter.
• Abwasser- und Grundwasserbewertung – Ammonium gilt als Indikator für Stickstoff- und organische Einträge.
• Boden- und Abfalluntersuchungen über das Eluat oder den Extrakt.

Ein Hinweis zur Korrektheit, weil es leicht verwechselt wird: In den Eluat-Zuordnungswerten der Deponieverordnung (DepV, Anhang 3, Tabelle 2) ist Ammonium-Stickstoff nicht als Abfall-Annahmekriterium gelistet. Ammonium sollte deshalb nicht als „DepV-Eluat-Grenzwert" dargestellt werden. Welche Beurteilungsmaßstäbe im Einzelfall gelten, hängt vom Medium, vom Anlass und von den einschlägigen Regelwerken ab.

Grenz- und Orientierungswerte im Trinkwasser

Im Trinkwasserbereich gibt es einen klar benannten Wert: Die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) führt Ammonium in Anlage 3 unter den allgemeinen Indikatorparametern mit 0,50 mg/l.

Wichtig ist die Einordnung als Indikatorparameter. Ein erhöhter Ammoniumwert ist bei diesem Niveau nicht primär eine direkte Gesundheitsgefahr, sondern ein Warnsignal: Er weist auf eine mögliche Verunreinigung hin – etwa durch Fäkalien, Jauche oder Zersetzungsprodukte. Ammonium fungiert damit als Hinweisgeber für die Wasserqualität, der einer weiteren Abklärung der Ursache dienen kann.

Modernere und äquivalente Normverfahren

Die DIN 38406-5 ist nicht das einzige normierte Verfahren. Es gibt modernere und gleichwertige Ansätze – allen gemeinsam ist, dass sie nicht auf ICP-MS beruhen, sondern photometrisch beziehungsweise spektrometrisch arbeiten:

• DIN EN ISO 11732 bestimmt Ammoniumstickstoff mittels Fließanalytik (kontinuierliche Fließanalyse CFA bzw. Fließinjektionsanalyse FIA) mit spektrometrischer Detektion. Der Arbeitsbereich liegt üblicherweise bei etwa 0,1 bis 10 mg/l. Das Verfahren automatisiert im Kern dieselbe Farbreaktion.
• DIN EN ISO 14911 erfasst gelöste Kationen einschließlich Ammonium mittels Ionenchromatographie.

International vergleichbare Verfahren sind unter anderem ISO 7150-1, EPA 350.1 und APHA 4500-NH₃. Für die Praxis bedeutet das: Egal welches dieser Verfahren zum Einsatz kommt, die ICP-MS ist für Ammonium keines davon.

Einordnung in die Kationen-Analyse

An dieser Stelle ist Ehrlichkeit angebracht. Die ICP-MS-Kationen-Analyse von Schadstoffalarm.de (99 EUR) erfasst Metall-Kationen über die ICP-MS – also Elemente wie Natrium, Kalium, Calcium oder Magnesium. Ammonium gehört aus den oben genannten Gründen nicht dazu: Es erfordert das separate photometrische Verfahren nach DIN 38406-5 und ist derzeit kein eigenständig buchbares Produkt im Shop. Wer Ammonium bestimmt haben möchte, kann bei Bedarf anfragen; es gehört aktuell aber nicht zum regulären Angebot.

Zum ehrlichen Bild gehört außerdem: Betreiber ist die GUNICO Crown UG mit Sitz in Büttelborn. Der Betreiber selbst ist nicht akkreditiert. Die Auswertung erfolgt in externen, teils DAkkS-akkreditierten Partnerlaboren – aber nicht jedes Verfahren ist akkreditiert. Ob ein konkretes Verfahren akkreditiert läuft, hängt vom jeweiligen Partnerlabor und dessen Prüfumfang ab und wird nicht pauschal versprochen. Das Modell im Überblick: Sie bestellen online, senden die Materialprobe per Post ein, und die verständliche Einordnung des Ergebnisses erfolgt im Kundenportal.

Häufige Fragen

Warum kann Ammonium nicht mit ICP-MS gemessen werden? ICP-MS bestimmt metallische Element-Kationen über ihre Masse. Ammonium (NH₄⁺) ist ein molekulares Ion des Stickstoffs, das im heißen Argon-Plasma zerfällt; Stickstoff ist zudem durch Luft- und Plasma-Untergrund stark gestört. Deshalb wird Ammonium photometrisch nach DIN 38406-5 (Indophenolblau) bestimmt.

Was ist die Indophenolblau- bzw. Berthelot-Reaktion? Ammonium reagiert im alkalischen Milieu mit Hypochlorit und Phenol- beziehungsweise Salicylat-Ionen unter Katalyse durch Natrium-Nitroprussid zu einem blauen Indophenol-Farbstoff. Dessen Intensität wird photometrisch (etwa 630 bis 660 nm) gemessen und ist direkt proportional zur Ammonium-Konzentration.

Ammonium-Stickstoff (NH₄-N) oder Ammonium (NH₄⁺) – was ist der Unterschied? Beide Bezugsgrößen sind üblich. 1 mg/l NH₄-N entspricht etwa 1,29 mg/l NH₄⁺. Bei Grenzwertvergleichen und beim Lesen von Laborberichten sollte man immer auf dieselbe Bezugsgröße achten, sonst weichen die Zahlen um den Faktor 1,29 ab.

Welcher Grenzwert gilt für Ammonium im Trinkwasser? Die Trinkwasserverordnung (Anlage 3) nennt 0,50 mg/l als Indikatorparameter. Ein erhöhter Wert deutet auf mögliche Verunreinigungen hin (zum Beispiel durch Fäkalien oder Jauche) und ist weniger eine direkte Gefahr als ein Warnsignal für die Wasserqualität.

Kann ich Ammonium zusammen mit der Kationen-Analyse bei Schadstoffalarm.de bestimmen lassen? Die ICP-MS-Kationen-Analyse erfasst Metall-Kationen, nicht Ammonium – dieses benötigt das separate photometrische Verfahren nach DIN 38406-5. Ammonium ist derzeit kein eigenes Produkt im Shop; bei Bedarf bitte anfragen. Ehrliche Einordnung: Nicht jedes Verfahren ist DAkkS-akkreditiert.

Hinweis: Dieser Beitrag dient ausschließlich der allgemeinen Information und dem besseren Verständnis des Themas. Er stellt keine individuelle rechtliche, gesundheitliche oder fachtechnische Beratung dar und ersetzt nicht die Beurteilung durch eine qualifizierte Fachperson oder ein akkreditiertes Prüflabor. Verbindliche Aussagen zu Ihrem konkreten Fall sind nur auf Basis einer fachgerechten Probenahme und Laboranalyse möglich.