Kupferflaschen: (un)gesunder Trend?
Bestimmung der Konzentration des Spurenelements Kupfer mit dem Shimadzu AA-7800
Dr. Johannes Hesper, Shimadzu Europa
Die Verwendung von Kupfergefäßen zur Lagerung und zum Konsum von Wasser hat in einigen Kulturen eine lange Tradition. Kupferflaschen oder -becher für Wasser haben in den vergangenen Jahren auch in unseren Breiten an Popularität gewonnen. Neben antibakteriellen Eigenschaften des Materials nennen die Hersteller oft die Anreicherung des Wassers mit Spurenelementen. Kupfer (Cu) ist ein essenzielles Spurenelement für den menschlichen Körper. Die Verwendung von Kupferflaschen führt dazu, dass geringe Mengen an Kupfer ins Wasser abgegeben werden. Wie groß und wie gesund diese Mengen tatsächlich sind, wurde zeitabhängig mit dem Shimadzu AA-7800 Atom Absorption Spektrophotometer untersucht.
Kupferflaschen für Trinkwasser liegen im Trend. Ihre Verwendung hat in den letzten Jahren zugenommen und Hersteller werben häufig mit positiven Gesundheitseffekten etwa im Sinne des Ayurveda. Doch wie viel des essenziellen Spurenelements Kupfer wird tatsächlich von der Cu-Flasche abgegeben? Und entspricht das Trinkwasser dann noch den Empfehlungen der geltenden Trinkwasserverordnung?[1] Diese ist in neuer Fassung am 24. Juni 2023 in Kraft getreten und sieht die Einführung eines risikobasierten Trinkwasserschutzes vor. Die Verordnung legt niedrigere Grenzwerte für Schadstoffe wie Chrom, Arsen und Blei fest, während die Grenzwerte für Kupfer (Cu) unverändert bleiben. Sie schreibt einen Höchstwert von 2 mg/l (2 ppm) Kupfer vor, der nicht überschritten werden soll.
Um die Menge der Migration von Kupfer zu ermitteln, wurde Leitungswasser in eine unbeschichtete gereinigte Kupferflasche (99,7 % Kupfer, Angabe des Herstellers) gefüllt und sechs Tage bei Zimmertemperatur verschlossen gelagert. An den Tagen null, eins, zwei und sechs wurde der Kupfergehalt mithilfe des neuen Atom Absorption Spektrophotometers AA-7800 im Flammenmodus (Acetylenflamme) bestimmt.
Am Tag null wurden drei Proben (Blindproben) aus der Flasche entnommen und mit 1 % HNO3 (Salpetersäure) angesäuert, um das Kupfer in Lösung zu stabilisieren. Am nächsten Tag wurden wieder drei Proben gezogen und angesäuert. Das Gleiche an Tag zwei, ein viertes und letztes Mal am sechsten Tag.
Anschließend wurden alle Proben gegen eine externe Kupferkalibrierung gemessen. Die erhaltene Kalibriergerade ist in Abbildung 2 dargestellt und zeigt eine sehr hohe Linearität im Messbereich von 0–3 ppm Cu mit R2 = 0,9998.
Zur Analyse wurden die bewährten Standardmesseinstellungen für Kupfer aus dem Shimadzu Cookbook (Flammen-AAS) verwendet. Mithilfe der Kupfer(Cu)-Hohlkathodenlampe wurde bei 324,8 nm in der Acetylenflamme die Kupferabsorption gemessen und gegen die Kalibration bestimmt.
Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
|
Tag |
1 |
2 |
3 |
Mittelwert |
Stabw |
0 |
0,0294 |
0,0265 |
0,0287 |
0,0 |
0,005 |
1 |
1,0405 |
1,0619 |
1,059 |
1,1 |
0,035 |
2 |
1,7692 |
1,7728 |
1,7934 |
1,8 |
0,039 |
6 |
3,6293 |
3,5389 |
3,8321 |
3,7 |
0,450 |
Zwar liegt der Messwert am sechsten Tag mit 3,7 ppm etwas außerhalb des Arbeitsbereiches von 0–3 ppm, dennoch kann man davon ausgehen, dass die Kalibration auch bis dahin ihre Gültigkeit behält und das Absorptionssignal weiterhin linear von der Cu-Konzentration abhängt.
Somit nahm der Kupfergehalt des Trinkwassers von ursprünglich 0 ppm (ca. 30 ppb) in der Kupferflasche täglich zu, um dann am sechsten Tag mit 3,6 ppm Cu oberhalb des Grenzwertes der Trinkwasserverordnung zu liegen. Wahrscheinlich wurde der Grenzwert von 2 mg/l Cu bereits am dritten Tag überschritten, hier wurden aber keine Proben gemessen.
Das Shimadzu AA-7800 Atom Absorption Spektrophotometer mit bis zu acht Hohlkathodenlampen bietet zwei optimale Hintergrundkompensationen zur Korrektur der Probenmatrix an. Die Hochstrompulstechnik (SR-Methode) und die Deuterium(D2)-Untergrundkompensation stehen standardmäßig für die Messung mit Flamme und Graphitrohr zur Verfügung. Durch den optionalen Autosampler ASC-7800 können komfortabel bis zu 60 Proben gemessen werden. Die umfangreichen Sicherheitsfunktionen machen auch die Verwendung von Acetylengas äußerst sicher, was es für die Untersuchung von Spurenelementen auch in schwierigen Matrices ideal macht.
Kupferflaschen sicher verwenden
Wer die Verwendung einer Kupferflasche in Betracht zieht, sollte sicherstellen, dass diese aus hochwertigem Kupfer besteht, um mögliche gesundheitliche Risiken durch Schwermetalle zu minimieren. Denn: Kupfer kann in großen Mengen toxisch sein und zu einer Kupfervergiftung führen. Diese äußert sich unter anderem durch Übelkeit, Erbrechen, Bauchschmerzen und andere Gesundheitsprobleme.
Die nicht repräsentativen Messergebnisse zugrunde legend, sollte Trinkwasser maximal zwei Tage in einer Kupferflasche gelagert werden, da sonst die Empfehlungen der Trinkwasserverordnung überschritten werden. Säurehaltige Getränke und Fruchtsäfte sollten nicht in einer Kupferflasche aufbewahrt werden, da hier eine beschleunigte Kupferabgabe zu erwarten ist.
[1] TrinkwV, Verordnung über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch (Trinkwasserverordnung – TrinkwV) [Ordinance on the Quality of Water for Human Consumption (Drinking Water Ordinance – TrinkwV)] of June 20, 2023 (BGBl. 2023 I No. 159, pg. 2) https://www.bundesgesundheitsministerium.de/service/begriffe-von-a-z/t/trinkwasser/neue-trinkwasserverordnung.html
