Trinkwasseranalyse

Andere Bereiche, in denen eine Wasseranalyse notwendig werden kann, sind die Hausinstallationen und die Eigenversorgung aus Brunnen oder Quellen.

• Temperatur
Die Rohwasserquelle bestimmt die Temperatur des Trinkwassers. Beim Oberflächenwasser ist die Wassertemperatur von den Jahreszeiten und der Witterung abhängig. Grundwasser hat eine gleichmäßige Temperatur von ca. 10 bis 12 °C. Im Versorgungsrohrnetz kann sich das Wasser im Sommer erwärmen und im Winter abkühlen. In der Hausinstallation wird das Wasser in denKaltwasserleitungen, besonders während der Heizperiode, auch erwärmt. Hier müssen die Leitungen und Armaturen so gedämmt werden, dass die Temperatur nicht über 25 °C erreicht.
• °C
"Grad Celsius" ist die in Europa übliche Maßeinheit für die Temperatur.
• Trübung
Die Trübung eines Wassers kann qualitativ (visuell, augenscheinlich) angegeben sein (z. B. "klar", "schwach trüb", "trüb") oder quantitativ durch eine Messung des Streulichtes (Tyndall-Effekt, s. FTU).
• FTU
"Formazin Tubidity Units" Formazin-Trübungs-Einheiten ([NTU] "Nephelometric Turbidity Units"). Beide Einheiten sind betragsmäßig identisch. Die Lichtstreuung einer Formazin-Suspension (milchige Flüssigkeit) wird anhand einer bekannten Konzentration mit der Lichtstreuung einer Wasserprobe verglichen. Die Streulichtmessung erfolgt unter einem Winkel von 90° mit Licht von 860 nm Wellenlänge (Infrarotlicht).
• Elektrische Leitfähigkeit
Die elektrische Leitfähigkeit gibt an wie gut das Wasser den elektrischen Strom leitet. Wasser ohne Mineralstoffe (destilliertes oder deionisiertes Wasser [VE-Wasser]) leitet den elektrischen Strom nicht. Je mehr Mineralsalze in einem Wasser gelöst sind, um so besser leitet es den elektrischen Strom. Der Zusammenhang zwischen elektrischer Leitfähigkeit und Mineralgehalt ist aber nicht linear. Mineralsalze zerfallen beim Lösen in Wasser in die Ionen. Das sind elektrisch geladene Teilchen, die den Strom im Wasser transportieren.
• µS/cm
Maßeinheit für die elektrische Leitfähigkeit. Gemessen wird in Siemens [S] oder Millisiemens [mS] oder Mikrosiemens [µS] pro Meter [m] oder Zentimeter [cm]. Üblich sind Millisiemens pro Meter [mS/m] oder Mikrosiemens pro Zentimeter [µS/cm]. Hier sind 10 µS/cm = 1 mS/m. Die Leitfähigkeit ist der Kehrwert des elektrischen Widerstandes. Bei einem elektrischen Leitwert von 400 µS/cm hat das Wasser einen elektrischen Widerstand von 2500 Ohm pro Zentimeter.
• pH-Wert
Der pH-Wert ist ein Maß dafür, wie "sauer" oder "basisch" ("alkalisch") ein Wasser ist. Der "Neutralpunkt" ist pH 7,0. Ist der pH-Wert niedriger, ist das Wasser sauer, ist er höher, ist das Wasser basisch. Saures oder ungepuffertes Wasser führt bei den Metallen der Rohrleitungen oder Armaturen zu Korrosionsschäden. Gepuffert wird das Wasser durch das Zusammenspiel der Härtebildner Calcium und Magnesium mit der Kohlensäure. In der Trinkwasserverordnung ist geregelt, dass sich das Wasser nahe beim Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht befinden soll. Für die meisten Wässer haben einen pH-Wert zwischen 7,4 und 7,8.
• Basekapazität
Die Basekapazität gibt an, wie viel Millimol Base (Lauge) pro Liter Wasser erforderlich sind, um den pH-Wert von 4,3 oder 8,2 zu erreichen. Da die meisten Wässer natürlicherweise einen pH-Wert größer 4,3 haben, wird nur die Basekapazität bis pH 8,2 angegeben. Mit dieser Angabe und weiteren Parametern (z. B. Säurekapazität, pH-Wert) kann das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht des Wassers berechnet werden. Im einfachsten Fall ist die Basekapazität bis pH 8,2 das Maß für den Gehalt an freiem Kohlendioxid (CO²) im Wasser, wenn keine anderen Säuren im Wasser vorhanden sind.
• Säurekapazität
Die Säurekapazität gibt an, wie viel Millimol Säure pro Liter Wasser erforderlich sind, um den pH-Wert von 8,2 oder 4,3 zu erreichen. Da die meisten Wässer natürlicherweise einen pH-Wert kleiner 8,2 haben, wird nur die Säurekapazität bis pH 4,3 angegeben. Die Säurekapazität ist ein wichtiger Parameter zur Berechnung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes. Aus der Säurekapazität zwischen pH 8,2 und pH 4,3 kann man die Konzentration von Hydrogencarbonat berechnen.
• Calcium (Ca) (Kalzium)
Calcium ein wichtiger Mineralstoff und ist im Wasser natürlicherweise enthalten.. Knochen und Zähne bestehen überwiegend aus Calciumsalzen. Außerdem spielt Calcium im gesamten Elektrolythaushalt des Körpers eine große Rolle. Durch Regenwasser nimmt das Wasser Kohlendioxid aus der Luft auf und es bildet sich Kohlensäure. Diese Kohlensäure löst Calcium aus Kalkstein, wenn der Regen zu Boden fällt und versickert. Calcium ist das fünfthäufigste Element auf der Erde.
• mg/l
Milligramm pro Liter. Ein Milligramm ist der tausendste Teil eines Gramms. In dieser Maßeinheit werden üblicherweise alle Hauptbestandteile im Wasser angegeben.
• µg/l
Mikrogramm pro Liter. Ein Mikrogramm ist der Millionste Teil eines Gramms oder der tausendste Teil eines Milligramms. In dieser Maßeinheit werden üblicherweise die Konzentrationen der Spurenstoffe im Wasser angegeben.
• Magnesium (Mg)
Magnesium ist ein wichtiger Mineralstoff. Im gesamten Elektrolythaushalt unseres Körpers und bei vielen Enzymreaktionen ist Magnesium beteiligt. Magnesiummangel kann schwere Erkrankungen verursachen. Die Konzentrationen im Trink- und Mineralwasser sind in der Regel für die Versorgung nicht ausreichend, so dass die Hauptmenge über die Ernährung aufgenommen werden muss.
• Wasserhärte
Die Wasserhärte wird durch die Konzentrationen der beiden Kationen (positiv gela­dene Teilchen) Calcium und Magnesium definiert. In den natürlichen Wässern ist fast immer Hydrogencarbonat als Anion (negativ geladenes Teilchen) enthalten und ist ein wichtiger Bestandteil im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht im Wasser. Wird das Wasser erhitzt (größer ca. 50 °C), zerfällt das Hydrogencarbonat in Kohlendioxid, das in die Luft entweicht, und das Carbonat-Ion, das mit dem Calcium als Kalk oder Kesselstein ausfällt. Das Magnesium ist wegen der gegenüber Calcium in der Regel deutlich geringeren Konzentration und der deutlich besseren Löslichkeit von Magnesiumcarbonat nur sehr gering an diesen Vorgängen beteiligt.
• Summe Erdalkalien
Summe der Härtebildner. Hierbei wird die Konzentration von Calcium und Magnesium in Milligramm pro Liter mit dem jeweiligen Molekulargewicht in Millimol pro Liter umgerechnet. Diese so umgerechneten Konzentrationen darf man dann summieren (addieren).
• Gesamthärte in °dH
Die Gesamthärte in °dH ist die alte Angabe für die "Härte" eines Wassers. Die Gesamthärte resultiert aus der Summe der Erdalkalien (Calcium und Magnesium) und setzt sich zusammen aus der temporären Härte, die beim Kochen des Wassers verschwindet, weil Kalk ausfällt, und der permanenten Härte, der Anteil an Calcium und Magnesium, der nach dem Kochen (des Wassers) noch im Wasser verbleibt. Die Summe der Erdalkalien multipliziert mit 5,608 ergibt die Gesamthärte in °dH (Grad deutscher Härte).
• Härtebereich
Die Einteilung des Wassers in Härtebereiche stammt aus dem Wasch- und Reinigungsmittelgesetz. Das Waschmittelgesetz ist mit Wirkung zum 1. April 2008 neu gefasst worden.
Bereich 1 - (weich, 0 - 7 °dH)* - weich, 0-1,5 mmol/l (0 - 8,4 °dH)
Bereich 2 - (mittelhart, 7 - 14 °dH)* mittel, 1,5-2,5 mmol/l (8,4 - 14 °dH)
Bereich 3 - (hart, 14 - 21 °dH)* - hart, größer als 2,5 mmol/l (größer 14 °dH)
Bereich 4 - sehr hart, größer 21 °dH*
*alte Bezeichnung
• °dH
"Grad deutscher Härte" ist eine alte Maßeinheit für die Wasserhärte. Hierbei werden die Konzentrationen von Calcium und Magnesium umgerechnet in Mol oder Millimol und dann die Summe beider Elemente in eine (fiktive) Calciumoxidkonzentration (mg/l) umgerechnet. 10 mg/l CaO (Calciumoxid) entsprechen 1 °dH.
• mmol/l
Millimol pro Liter ist die international gültige Maßeinheit und wird in den Naturwissenschaften häufig verwendet, weil man damit direkt stöchiometrisch (nach quantitativen Gesetzen reagierend) rechnen kann. In der Trinkwasseranalyse wird diese Maßeinheit bei der Angabe der Summe gleichartiger Stoffe verwendet. Manchmal werden die Konzentrationen aller Mineralstoffe im Wasser in Millimol pro Liter angegeben, weil die Ionen dann einfach durch Addition bilanziert werden können (Die Summe der Anionen muss der Summe der Kationen entsprechen)
• Natrium (Na)
Natrium ist neben Chlorid das Hauption im Meerwasser und gelangt hauptsächlich durch Auswaschung aus dem Boden in das Grundwasser. Wenn Trinkwasser mit Natronlauge entsäuert wird, erhöht das die Natriumkonzentration. Natrium ist ein lebenswichtiger Elektrolyt für unseren Körper. Heute wird oft mehr Natrium mit unserer Ernährung aufgenommen, als benötigt wird. Der Natriumgehalt des Trinkwassers ist aber meist sehr gering gegenüber dem Natriumgehalt in anderen Lebensmitteln.
• Kalium (K)
Kalium ist ein lebenswichtiger Elektrolyt, der in unserem Körper viele Abläufe steuert. Im Gegensatz zum Natrium spielt Kalium in der Pflanzenwelt eine große Rolle und ist deshalb auch in Mineraldüngern enthalten. In der Trinkwasserverordnung gibt es keinen Grenzwert für Kalium.
• Eisen (Fe)
Das Eisenatom ist das Zentralatom des Hämoglobins (roter Blutfarbstoff) der bei den meisten Lebewesen für den Sauerstofftransport im Körper zuständig ist. Deshalb ist Eisen ein wichtiger essentieller Spurenstoff. Höhere Eisenkonzentrationen färben das Wasser gelblich-braun, machen es trübe und beeinträchtigen den Geschmack. Eisen ist nicht selten in natürlichen Grundwässern enthalten und kann auch durch Korrosion von Eisenleitungen ins Trinkwasser gelangen.
• Mangan (Mn)
Mangan ist ein wichtiges essentielles Spurenelement und ist relativ häufig in natürlichen Grundwässern enthalten. Im Wasserwerk werden auch geringe Spuren möglichst vollständig entfernt, weil Mangan sich im Rohrnetz abscheiden und zu sporadisch auftretenden Braunsteinwolken führen kann.
• Ammonium (NH4)
Entsteht in der Natur beim Abbau von Proteinen oder Harnstoff. Es wird von verschiedenen Bakteriengruppen zu Nitrit und weiter zum Nitrat oxidiert. Es kann aber auch aus Nitrat von Bakterien gebildet werden (Stickstoffkreislauf). Als Kation verhält es sich wie ein Alkalielement (Natrium und Kalium). Es ist zum Beispiel in Salmiak-Pastillen enthalten.
• Nitrit (NO2)
Nitrit ist das Anion der salpetrigen Säure. Bei Anwesenheit von Sauerstoff wird es von Bakterien leicht zu Nitrat oxidiert. Es kann in sauerstofffreien Bereichen auch aus Nitrat gebildet werden (Stickstoffkreislauf). Nitrit ist in hohen Konzentrationen für viele Lebewesen (z. B. Bakterien) giftig. In Wurst- und Fleischwaren wird es daher zur Konservierung verwendet (Nitritpökelsalz).
• Nitrat (NO3)
Nitrat ist das Anion der Salpetersäure. Nitrat ist die stabilste Stickstoffverbindung im natürlichen Stickstoffkreislauf. Nitrat gelangt hauptsächlich durch Düngung in der Landwirtschaft ins Grund- und Trinkwasser. Hohe Nitratkonzentrationen (ab ca. 100 mg/l) können bei jungen Säuglingen unter bestimmten Bedingungen Blausucht verursachen. Der Grenzwert von 50 mg Nitrat pro Liter gilt auch für diese Säuglinge.
• Chlorid (Cl)
Chlorid ist das Anion der Salzsäure oder des Kochsalzes und ein lebenswichtiger Elektrolyt in unserem Körper. Es gelangt hauptsächlich durch Auswaschung aus dem Boden ins Trinkwasser. Auch Regenwasser enthält Chlorid, das überwiegend aus den Weltmeeren stammt.
• Sulfat (SO4)
Sulfat ist das Anion der Schwefelsäure. Es gelangt durch Auswaschungen aus dem Boden ins Grund- und Trinkwasser. Sulfat ist die stabilste Verbindung des Schwefelkreislaufes. Beim natürlichen Nitratabbau im Grundwasser kann Sulfat aus Pyrit gebildet werden. Sehr hohe Sulfatkonzentrationen können abführend wirken.
• Phosphat (PO4)
Phosphat ist das Anion der Phosphorsäure. Phosphat ist ein lebenswichtiger Bestandteil des Energiehaushaltes jeder lebenden Zelle. Unsere Knochen und Zähne bestehen hauptsächlich aus Calciumphosphaten.
• Fluorid (F)
Flourid ist das Anion der Fluorwasserstoffsäure. In geringen Mengen kann es zur Härtung des Zahnschmelzes beitragen und ist deshalb oft in Zahnpasten enthalten. In Deutschland darf Trinkwasser nicht mit Fluorid angereichert werden.
• Sauerstoff
Sauerstoff löst sich leicht aus der Luft im Wasser bis zur Sättigungsgrenze. Wie viel Sauerstoff gelöst wird, ist abhängig von der Temperatur des Wassers. Kaltes Wasser kann mehr Sauerstoff lösen als warmes Wasser.
• TOC
TOC ist die Abkürzung für "Total Organic Carbon" (Gesamter organischer Kohlenstoff) und ist ein Summenparameter für alle organischen Verbindungen im Wasser. Meist handelt es sich um natürliche Verbindungen wie Huminstoffe. Im Trinkwasser ist der TOC meist identisch mit dem DOC (Gelöster organischer Kohlenstoff), da Trinkwasser keine oder nur sehr geringe ungelösten Bestandteile haben sollte.
• Spektraler Absorptionskoeffizient (bei 436 und 254 nm)
Der spektraler Absorptionskoeggizient ist ein Maß für die Durchlässigkeit des Wassers von Licht mit bestimmter Wellenlänge. Bei 254 nm (UV-Licht) absorbieren organische Stoffe aber auch Nitrat das Licht. Bei 436 nm beginnt etwa der Bereich des sichtbaren Lichtes. Bei dieser Wellenlänge wird die Farbe des Wassers gemessen.
• Arsen (As)
Ob Arsen als Spurenelement vom Menschen benötigt wird, ist noch nicht geklärt. In höheren Konzentrationen wirkt es toxisch (giftig). Viele Lebensmittel enthalten Spuren von Arsen. Grundwässer können natürlicherweise Arsenkonzentrationen über dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung enthalten, die dann durch geeignete Aufbereitungsverfahren entfernt werden müssen.
• Blei (Pb)
Blei ist ein toxisch (giftig) wirkendes Schwermetall, das durch seine vielseitige Verwendung weit in unserer Umwelt verbreitet ist. Die akut toxische Dosis liegt im Bereich von mehreren Gramm einer gut löslichen Bleiverbindung. Da Blei aber im Körper gespeichert und nur sehr langsam wieder ausgeschieden wird, sollte auch die Aufnahme kleinster Mengen über längere Zeiträume vermieden werden, weil dadurch chronische Bleivergiftungen ausgelöst werden können. Im Trinkwasser ab Wasserwerk liegt die Bleikonzentration meist unter der Bestimmungsgrenze. Blei gelangt durch Bleileitungen, nicht zugelassene, bleihaltige Lote bei Kupferleitungen oder durch nicht den Vorschriften entsprechende Zinkschichten bei Eisenleitungen ins Trinkwasser.
• Cadmium (Cd)
Cadmium ist kein essentielles Spurenmetall und wirkt auch in geringen Konzentrationen schon toxisch (giftig). Cadmium reichert sich im Körper an, weil es mit dem Calcium konkurriert und kann auch chronische Vergiftungserscheinungen hervorrufen. Cadmium ist oft mit Blei und Zink vergesellschaftet und kann wie beim Blei durch Bleileitungen, fehlerhafte Lote oder Zinkschichten ins Trinkwasser gelangen.
• Chrom (Cr)
Metallisches Chrom und 3-wertiges Chrom (Chrom-3-Salze) haben keine toxischen Wirkungen. Ob Chrom ein essentielles Spurenelement ist, ist noch nicht geklärt. 6-wertiges Chrom ist toxisch und karzinogen, es kommt aber in der Natur praktisch nicht vor.
• Nickel (Ni)
Ob Nickel für den Menschen ein essentielles Spurenelement ist, ist ungeklärt. Nickel ist kaum toxisch, kann aber als Metall Kontaktallergien verursachen. Ein kleiner Teil der Menschen, die unter einer Nickel-Kontaktallergie leiden, reagieren auch auf gelöstes Nickel.
• Quecksilber (Hg)
Quecksilber im gelösten Zustand ist sehr toxisch (giftig). Da es nur wenige gut lösliche Verbindungen gibt, ist die Gefahr einer akuten Vergiftung allerdings sehr gering. Quecksilber kann aber chronische Vergiftungen hervorrufen, wenn über längere Zeiträume geringe Mengen aufgenommen werden. Das Grund- und Trinkwasser ist höchstens durch Industrieunfälle gefährdet.
• Antimon (Sb)
Antimon ist ein nicht essentielles Spurenelement. Antimon kommt meist zusammen mit Blei und Arsen vor und ist ein Halbleitermetall. Es wirkt in höheren Konzentrationen akut toxisch (giftig) und kann auch zu chronischen Erkrankungen führen.
• Selen (Se)
Selen ist ein essentielles lebenswichtiges Spurenelement, das in höheren Konzentrationen aber gesundheitsgefährdend oder toxisch (giftig) ist.
• Aluminium (Al)
Aluminium ist das dritthäufigste Element und das häufigste Metall auf der Erde. Physiologisch hat Aluminium keine Bedeutung, kann aber hochdosiert oder bei hoher täglicher Aufnahme zu Erkrankungen führen.
• Bor (B)
Ob Bor ein für den Menschen essentielles Spurenelement ist, ist noch nicht geklärt. In hohen Konzentrationen wirken lösliche Borverbindungen giftig. Bor wird in Waschmitteln und Düngemitteln verwendet und gelangt dadurch in die Umwelt.
• Kupfer (Cu)
Kupfer ist ein lebenswichtiges essentielles Spurenelement. In sehr hohen Konzentrationen kann es bei bestimmten Vorschädigungen (Morbus Wilson) gesundheitsschädlich sein. Durch die Verwendung von Kupferleitungen für die Trinkwasserinstallation ist Kupfer in der Umwelt verbreitet und daher kommt es selten zu Kupfermangelerscheinungen.
• Silizium (Si)
Silizium ist das zweithäufigste Element der Erdkruste. Silizium ist ein wichtiges Spurenelement für unseren Körper.
• Cyanid (CN)
Cyanid ist das Anion der Blausäure. Cyanide sind sehr toxisch (giftig), allerdings ist das Cyanid-Ion sehr leicht oxidierbar und bildet andererseits sehr stabile Komplexe, die dann wenig giftig sind. Cyanide kommen im Trinkwasser praktisch nicht mehr vor. Früher gab es einzelne Befunde in Oberflächengewässern durch Abwässer aus Industriebetrieben.
• Bromat (BrO3)
Bromat kann sich bei der Ozonung während der Aufbereitung von Trinkwasser aus Bromid, das in vielen Wässern in Spuren vorkommt, bilden.
• PSM (PBSM)
Die Abkürzung PSM (PBSM) bezeichnet Pflanzenbehandlungs- und -schutzmittel, die auch unter dem Begriff Pestizide zusammengefasst werden. Mit allen auch früher verwendeten und teilweise inzwischen verbotenen PBSM umfasst die Gruppe mehrere 100 Einzelsubstanzen, die auch alle einzeln untersucht werden müssen. Ständig wird auf ca. 40 relevante Einzelsubstanzen untersucht. Diese Liste wird häufig angepasst. Insgesamt ist das Vorkommen von PBSM in den letzten Jahren zurückgegangen.
• PAK
PAK ist die Bezeichnung für polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen. Diese Gruppe erfasst Verbindungen wie Naphtalin, Anthracen, Benzopyren und viele mehr und sind natürliche Bestandteile von Erdöl und Kohle. Sie können über bestehende oder stillgelegte Industriebetriebe, die diese Produkte verarbeiten oder verarbeitet haben, in Oberflächengewässer oder ins Grundwasser gelangen.
• Benzol
Benzol ist ein Produkt aus Erdöl. Benzol ist giftig und karzinogen. Es ist in deutlichen Mengen im bleifreien Benzin enthalten und steht deshalb als Untersuchungsanforderung in der Trinkwasserverordnung.
• 1,2-Dichlorethan
1,2-Dichlorethan ist eine Substanz der chlorierten Kohlenwasserstoffe. Dieser Stoff ist in die Trinkwasserverordnung über die EG-Trinkwasserrichtlinie gelangt, weil es in einigen europäischen Ländern im Rohwasser gefunden wurde.
• LHKW
Die Abkürzung LHKW bezeichnet leichtflüchtige Halogenkohlenwasserstoffe. Diese Stoffgruppe umfasst Verbindungen wie Trichlorethen und Tetrachlorethen. Bei diesen Stoffen handelt es sich überwiegend um Lösungsmittel, die als Reinigungsmittel in chemischen Reinigungen und der Industrie eingesetzt werden. Durch überwiegend geschlossene Kreisläufe bei der Anwendung ist die Gefahr für das Trinkwasser in der letzten Zeit deutlich geringer geworden.
• Trihalogenmethane
Zu den Trihalogenmethane gehören z. B. Chloroform und Bromoform. Diese Stoffe bilden sich bei der Desinfektion mit Chlor oder verwandten Verbindungen aus organischen Stoffen (z. B. Huminstoffe), die fast in jedem (natürlichen) Wasser vorkommen.