:::Wasser::: |
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Allgemeines: Wasser ist lebensnotwendig für Menschen, Tiere und Pflanzen. Das Protoplasma der meisten lebenden Zellen enthält ca. 80% Wasser. Viele biochemische Reaktionen schließen Umsetzungen mit Wasser ein und laufen im Universallösungsmittel Wasser ab. Würde man alles auf der Erde vorhandene Wasser gleichmäßig über die Erde verteilen, so ergäbe sich eine mittlere Wassertiefe von 2,7km. Der natürliche Wasserkreislauf wird durch die Sonnenenergie eingeleitet und in Gang gehalten. Diese Energie sorgt dafür, dass ausreichende Mengen an Wasser vom Meer und vom Land durch Verdunstung in die Atmosphäre gelangen, dort verfrachtet werden, und dann als Niederschlag wieder zur Erde zurückkommen. Der größte Teil des Niederschlags verdunstet jedoch wieder direkt an der Oberfläche oder über die Pflanzen. Etwa 1/3 der Niederschläge fließt oberflächlich ab und gelangt über die Flüsse ins Meer, 15% gelangen ins Grundwasser. |
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Physikalische Eigenschaften |
Chemische Eigenschaften |
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pH-Wert |
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Wichtige Begriffe:
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Potentia Hydrogenii = elektrisches Potential der Hydroniumionen (=Wasserstoffionen). H2O --------> H+ + OH- Der pH-Wert ist wissenschaftlich definiert als "der negative dekadische (=10er) Logarithmus der Konzentration (genauer der Aktivität) der Wasserstoffionen." Das Ionenprodukt aus dissoziierten H+- und OH--Ionen im Wasser wurde mit 10-14 (mol/l)² ermittelt. Im Gleichgewicht, d.h. bei einem neutralen Wasser, sind 10-7 mol/l H+-Ionen und 10-7 mol/l OH--Ionen in der Lösung => berechnet man daraus den Logarithmus, ergibt sich folgendes: -lg 10-7 (neg. dekadische Logarithmus von 10-7) = 7. Man sagt die Lösung hat einen pH-Wert von 7 und muss nicht die "umständliche" Schreibweise von zuvor benutzen und sagen: In der Lösung befinden sich 10-7mol oder g Wasserstoffionen. Eine Menge von 10-7mol oder g sind in Zahlen ausgedrückt: 1 / 10 000 000 (ein Zehnmillionstel) mol oder g [Tip: 10-7 = eine Zahl mit 7 Nullen]. So erhält man eine leicht überschaubare pH-Skala von 1 bis 14, und man kann daraus, schnell die Menge an aktiven H+-Ionen bestimmen. Anderes Beispiel: Ein pH-Wert von 5 ist somit 10-5 also 1 / 100 000 mol oder g [5 Nullen]. Bedeutung für die Fischerei: Der pH-Wert ist einer der wichtigsten Parameter, um die Güte von Wässern zu beurteilen. Von ihm hängt mit ab, welche Menge Gas (Sauerstoff, Kohlendioxid,...) sich in dem Wasser lösen können, ob toxische Schwermetalle und andere Substanzen in Lösung gehen oder ausgefallen im Sediment verbleiben und schließlich auch wie sich unsere Fische Wohlfühlen. Ein idealer Bereich für unsere heimische, aquatische Tierwelt liegt im Bereich zwischen pH 7 und 8. Werte unter 6 und über 9 sind im allgemeinen tödlich. Werte außerhalb des Idealbereichs führen zu Haut- und Kiemenschäden. Beim Messen des pH-Wertes sollte man beachten, dass es zu jahres- und tageszeitliche Schwankungen kommen kann. Deshalb sollte dieser Parameter immer zu dem Zeitpunkt gemessen werden, wenn mit der größten Abweichung zu rechnen ist (z.B. morgens, kurz vor Sonnenaufgang). |
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Kohlensäure |
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Unsere Atmosphäre (Luft) setzt sich aus folgenden Anteilen zusammen (Vol.%): |
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Kohlendioxid (CO2) ist zu 0,034% vorhanden. Es entsteht z.B. durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, sowie durch den Stoffwechsel tierischer und pflanzlicher Zellen, die zur Gewinnung von Energie Zucker (Kohlenhydrate) "verbrennen" (Dissimilation=Abbau). Bei diesem Verbrennungsprozess werden energiereiche Kohlenhydrate (längere Kohlenstoffketten) bis zur energieärmsten Form, CO2, umgesetzt. Dieses wird anschließend an die Umgebung abgegeben. Grüne Pflanzen (pflanzliches Plankton, Algen) bauen durch den Prozess der Photosynthese (Assimilation=Aufbau) aus diesem CO2 und Wasser wieder neue Zucker auf, von denen sie sich selbst und auch andere Tiere ernähren. Zusätzlich fällt bei diesem Prozess noch Sauerstoff an, der ebenfalls an die Umgebung abgegeben wird. Tierische Zellen benötigen diese Zucker und den Sauerstoff wieder zu Energiegewinnung und so schließt sich der Kreislauf. Kohlendioxid + Wasser ----------> Kohlensäure
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Kalk |
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Natürliche Wässer haben unterschiedliche Kalkgehalte, abhängig von der Region in der sie vorkommen. Die Konzentration an vorhandenem Kalk im Wasser hängt im wesentlichen von der geomorphologischen Beschaffenheit des Untergrunds ab, den es beim Versickern passiert. Wasser aus Gebieten mit Kalk-, Gips- und Dolomitböden haben in der Regel einen sehr hohen Kalkgehalt, wohingegen die aus Regionen mit Buntsandstein-, Basalt- oder Granitböden kalkarm sind. Wasser mit einem hohen Kalkgehalt wird häufig auch als "hart", kalkarmes als "weich" bezeichnet. Kalk ist für ein Wasser besonders wichtig, da es die Pufferungseigenschaften von Wässern gegenüber pH-Schwankungen deutlich verbessert und den Primärproduzenten (Pflanzen) CO2 zum Aufbau wichtiger Nährstoffe für andere Tiere liefert. Je höher der Kalkgehalt eines Wassers, desto fruchtbarer ist es. |
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Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht |
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Kalk (CaCO3 = Calciumcarbonat) ist ein weißer, kristalliner Stoff, der von kohlesäurehaltigem Wasser gelöst werden kann. Wie viel Kalk in dem Wasser in Lösung geht, hängt von der vorhandenen Menge an Kohlensäure ab. Chemisch sieht dies wie folgt aus: CaCO3 + H2CO3 ---------> Ca(HCO3)2 [Calciumhydrogencarbonat] Nimmt die Menge der vorhandenen Kohlensäure ab, fällt ein Teil des gelösten Calciumhydrogencarbonat in Form von Kalk als Feststoff wieder aus und zwar genau so viel, bis sich das Gesamtsystem Kalk-Kohlensäure wieder in einem Gleichgewicht befindet. Ca(HCO3)2 ----------> CaCO3 + H2CO3 Diese zwei Stoffe stehen in direkter Beziehung zueinander - ändert man die Menge des einen, verändert sich somit automatisch auch die Menge des anderen. CaCO3 + H2O --------> H2CO3 + Ca(OH)2 Das Calciumhydrogencarbonat zerfällt in Wasser zu Ca2+- und OH--Ionen. Diese entstehenden OH--Ionen (die ja bekanntlich eine Base oder Lauge ausmachen) sind es, die den pH-Wert in Gewässern in die Höhe treiben können. Aus diesem Grund muss der pH-Wert zum Zeitpunkt der größten Sonneneinstrahlung überprüft werden, da dann die Pflanzen die höchste Photosyntheseaktivität zeigen, und somit am meisten OH--Ionen durch die biogene Entkalkung produziert werden können. |
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Gesamthärte des Wassers |
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Temporäre Härte wird durch Calcium- und Magnesiumcarbonat verursacht. Diese "Härtebildner" liegen unter natürlichen Bedingungen (T < 30°C) gelöst vor, fallen aber beim Erhitzen aus. (Niederschlag im Topf = Kalkablagerungen). Die temporäre Härte kann durch Erhitzen beseitigt werden. |
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Einteilung der Härtegrade: °d ("Grad deutscher Härte") |
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1°d |
= 18 mg/l CaCO3 (Kalk) | ||||||||||||
= 15 mg/l MgCO3 (Magensiumcarbonat, Magnesit) | |||||||||||||
= 10 mg/l CaO (Calciumoxid, Branntkalk) | |||||||||||||
= 7,1 mg/l MgO (Magnesiumoxid) | |||||||||||||
Bedeutung für die Fischerei: Zur Beurteilung fischereilich genutzter Gewässer ist eigentlich nur die temporäre Härte interessant. Sie lässt Aussagen über den Kalkgehalt des Gewässers zu. Je höher dieser ist, umso fruchtbarer ist das Gewässer, weil es gegenüber pH-Schwankungen gepuffert ist und den Primärproduzenten (Pflanzen, pfl. Plankton, Algen) genügend Substrat in Form von CO2 liefert, so dass diese mittels der Photosynthese Nährstoffe für andere Tiere liefern können. Für die Fischerei hat sich zur Bestimmung des Kalkgehaltes von Gewässern das Säurebindungsvermögen als gebräuchlicher erwiesen. |
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Säure-Bindungs-Vermögen - SBV |
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Kalk kann Säure binden und dient dem Wasser als Puffer. Ein Puffer hat die Fähigkeit den pH-Wert trotz Zugabe von einer starken Säure oder Base auf einem relativ konstanten Niveau zu halten, indem es die zugegebenen Protonen (H+ = Säure) oder die Hydroxidionen (OH- = Base) abfängt. Dabei wird mit diesen durch eine chemische Reaktion ein neuer Stoff gebildet. Der SBV-Wert ist eine Größe der sich auf die temporäre Härte bezieht. Man kann sie ineinander umrechen: SBV * 2,8 = Carbonathärte [°d] |
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SBV-Werte | Ertrag | ||||||||||||
0 - 0,5 | sehr gering fruchtbar | ||||||||||||
0,5 - 2 | gut fruchtbar | ||||||||||||
2 - 5 | sehr gut fruchtbar | ||||||||||||
>5 | maximaler Ertrag | ||||||||||||
Kalkmenge, die man Wasser zugeben kann, um pH-Wert zu stabilisieren: |