Chemische Parameter näher beschrieben

Allgemein

Stickstoffverbindungen gehören zu den Stoffen, die nach dem Einbringen in ein Gewässer als Nährstoff wirken. Nährstoffe rufen daraufhin häufig ein verstärktes Wachstum von Algen hervor (Eutrophierung). Die Stickstoffverbindungen werden von den Ausscheidungen der Fische und von faulendem organischem Material freigesetzt.

Diese werden von den sog. Nitrosomonasbakterien zu Nitrit (NO2) oxidiert, welches dann durch die sog. Nitrobacterbakterien zu Nitrat (NO3) oder Salpetersäure (HNO3) weiteroxidiert wird.

Eutrophierte Gewässer als Folge hoher Ammonium- und Nitratwerte führen auch zu einer expotenziellen Entwicklung von Wasserschnecken, die als Wirt verschiedener Parasiten dienen. Dadurch erhöht sich gleichzeitig die Zahl der befallenen Fische und Amphibien. Außerdem kann es zu einer vermehrten Verbreitung des Parasiten durch Vögel führen, da diese die befallenen Tiere leichter erbeuten können.

Ammonium, Ammoniak

Ammoniak ist ein sehr starkes Nervengift. Bei Konzentrationen ab 0,2 mg/l NH3-N ist es tödlich für die Fischbrut und ab 0,6 mg/l für adulte Forellen.

Ammonium ist ein Abbauprodukt von Eiweiß und gelangt insbesondere mit dem Abwasser (auch über Kläranlagen) in ein Gewässer. Das Verhältnis des sehr giftigen Ammoniaks zum weniger schädlichen Ammonium wird vom pH-Wert bestimmt. So liegt bei pH Werten unter 7 der Gesamtammoniumgehalt zum größten Teil in seiner ungiftigen Form als Ammonium vor.


Nitrit/Nitrat

Durch Nitrit wird der rote Blutfarbstoff Hämoglobin zu Methämoglobin oxidiert, was den Sauerstofftransport im Blut unterbindet.

Die Giftigkeit von Nitrit ist auch abhängig vom pH-Wert. Je niedriger der pH-Wert ist, desto höher ist der Anteil an Salpetriger Säure HNO2. Ein undissoziiertes Molekül der Salpetrigen Säure kann recht leicht über das Kiemenepithel in das Fischblut eindringen. Wenn der pH-Wert des Wassers unter dem pH-Wert des Fischblutes liegt (7,1 bis 7,5), geht das recht schnell. Das HNO2-Molekül dissoziiert anschließend im Blutplasma und entfaltet dort seine Wirkung im Hämoglobinmolekül. Das heißt aber nicht, dass Nitrit nun bei höheren pH-Werten ungiftig ist.

Nitrit ist nach einigen wissenschaftlichen Untersuchungen für Amphibien weitaus giftiger als für Fische. Es wurde zudem beobachtet, dass in eutrophierten Gewässern weniger Laichballen abgelegt wurden, dass sich das Geschlechterverhältnis zu weiblichenTieren hin verschiebt und dass sich das Verhalten der Kaulquappen verändert.

Der pH-Wert sagt etwas über die Wasserstoffionenkonzentration aus. Ist der Wert niedriger als 7, ist das Wasser sauer, über 7 ist das Wasser alkalisch. Große Schwankungen des pH-Wertes können schädlich für die Fische sein. Für Fische ist ein pH-Wert zwischen 7 und 8 optimal.

Wasser kann nur eine bestimmte Menge an Sauerstoff lösen, diese Menge ist direkt abhängig von der Temperatur. Wenn Wasser die maximal lösliche Menge enthält, ist eine Sättigung [28 KB] von 100% erreicht. Die Sättigung sagt also über die Wasserqualität mehr aus, als der absolute Wert, da beim Sättigungswert die Temperatur keine Rolle spielt.

In den Sommermonaten können sich durch die erhöhte Sonneneinstrahlung bei einem hohen Gehalt an Stoffen, die als Pflanzendünger wirken, die Schwebalgen extrem vermehren, man spricht in diesem Zusammenhang auch von Algenblüte. Tagsüber sind dann durch die ablaufende Photosynthese extrem hohe und nachts durch den umgekehrten Prozess extrem niedrige Sauerstoffwerte im Gewässer zu erwarten. Der am Tag freigesetzte Sauerstoff kann durch die einhergehenden hohen Wassertemperaturen auch nicht im Gewässer gehalten werden.

Bei niedrigen Sauerstoffwerten und Verschiebungen des PH-Wertes am Gewässergrund kann das recht schnell zu einer Kettenreaktion mit dem weiteren Freisetzen von den im Sediment gebundenen Phosphaten, Eisen und Schwefel führen, was zum Teil zu einem weiterem Algenwachstum beiträgt. Solch ein Teich kippt dann irgendwann um, alles Leben, was auf gelösten Sauerstoff im Wasser angewiesen ist, stirbt ab.

Bei stehenden Gewässer und sehr hohen Wassertemperaturen wird idealerweise die Messung auf eine Zeit kurz vor Sonnenaufgang verlegt, da um diese Zeit der Sauerstoffgehalt des Gewässers am niedrigsten ist. Das liegt daran, dass die Pflanzen, die bei Sonnenlicht durch Photosynthese Sauerstoff freisetzen, bei Dunkelheit Sauerstoff verbrauchen.

SBV-Wert

Vom Kalk- und Kohlendioxidgehalt im Wasser abhängig, kommt es durch chemische Reaktionen zur unterschiedlich starken Bildung von Kalziumbikarbonat, das als Kohlensäurespeicher dient. Kohlensäure wird unter anderem zur Photosynthese benötigt. Vom Kalziumbikarbonatgehalt ist das Säure-Bindungs-Vermögen (SBV-Wert) abhängig. Der SBV-Wert ist ein Maßstab für die Gewässerfruchtbarkeit.

Unter 0,5 sind Gewässer wenig fruchtbar, bei einem SBV-Wert um 1,0 fruchtbar und sehr fruchtbar bei SBV-Werten über 1,5. Gewässer mit niedrigem SBV-Wert sind kalkarm.

Biogene Entkalkung

Kohlendioxid verbindet sich mit Wasser zu Kohlensäure. Kohlensäure löst Kalziomkarbonat und dieses liegt danach als Kalziumhydrogenkarbonat vor. Wird nun bei Kohlendioxydmangel durch Photosynthese Kalziumhydrogenkarbonat verbraucht, fällt Kalziumhydroxid aus, was wiederum in Kalzium und Hydroxid OH- zerfällt. Die freiwerdenden OH-Ionen treiben den pH-Wert in die Höhe.

Ein weiterer Faktor ist der Einfluss von dem für Pflanzen wachstumslimitierenden Stoff Phosphor. Ist dieser, wie heutzutage der Normalfall, im Übermaß vorhanden, explodiert förmlich das Leben. Das führt im Endeffekt zu einem beschleunigtem Alterungsprozess von Gewässern mit allen Nachteilen wie Algenblüte, starke Sauerstoff- und PH-Wert-Schwankungen und schließlich zu der Verlandung.

Trotz zum Teil gut ausgebauter Kläranlagen mit Phosphatfällung bleibt das Problem der Überdüngung, da leider nicht alle Problemstoffe in vollem Umfang zurückgehalten werden können. In modernen Anlagen können zwar bis zu 90 % der Phosphate entfernt werden, die verbleibenden 10 % sind aber immer noch mehr als genug.

Chemisch reines Wasser besitzt bei einem pH-Wert von 7 einen hohen spezifischen Widerstand von 18,2 MΩ pro cm. Dieses entspricht einem spezifischen Leitwert von 0,0549 µS pro cm. Gelöste Salze und Säuren erhöhen die Leitfähigkeit, bereits Leitungswasser erreicht eine Leitfähigkeit von durchschnittlich 500 µS cm pro cm, das Meerwasser Werte von 50 mS pro cm.

Die gelösten Salze sind meistens ein Gemisch aus Natrium, Calcium, Magnesium, Kalium, Chlorid, Sulfat, Hydrogencarbonat, Karbonat und Nitrat. Die Bedeutung, sowie die Schädlichkeit dieser Salze sind sehr unterschiedlich und konzentrationsabhängig.

Vergleichswerte:

10 - 100 μS/cm
Quellwasser aus Granit oder Buntsandstein

500 μS/cm
Leitungswasser

bis 1000 μS/cm
Kalkquellen, Kalkbäche, kommunale Abwässer

50000 μS/cm
Meerwasser