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Wasseranalysen - richtig beurteilt: Grundlagen, Parameter, Wassertypen, Inhaltsstoffe, 4. Auflage

Wasseranalysen - richtig beurteilt: Grundlagen, Parameter, Wassertypen, Inhaltsstoffe, 4. Auflage

Walter Kölle

ISBN: 978-3-527-80788-8

Apr 2017

514 pages

Vorwort zur vierten Auflage XIII

1 Grundlagen 1

1.1 Maseinheiten: Menge und Masse 1

1.2 Dezimalvorsilben 3

1.3 Reaktionstypen 4

1.3.1 Losungs- und Fallungsreaktionen 4

1.3.2 Reduktions- und Oxidationsreaktionen („Redoxreaktionen“) 5

1.3.3 Ionenaustauschreaktionen 8

1.3.4 Neutralisationsreaktionen 9

1.3.5 Sorptionsreaktionen 9

1.3.6 Reaktionsgleichungen 10

1.4 Reaktionsgeschwindigkeiten und Hemmung von Reaktionen 11

1.4.1 Allgemeines 11

1.4.2 Reaktionskinetik 12

1.4.3 Radioaktiver Zerfall 13

1.4.4 Bakterienwachstum 13

1.4.5 Hemmung von Reaktionen 13

1.5 Titration 14

1.6 Ionenbilanz 15

1.6.1 „Klassische“ Ionenbilanz 15

1.6.2 Ionenbilanz unter Berucksichtigung der Komplexbildung 17

1.7 Aufbau eines Analysenformulars 18

1.7.1 Allgemeine Information 18

1.7.2 Gliederung der Parameterliste 18

1.8 Angabe von Analysenergebnissen 19

1.8.1 Angabe als Oxide 21

1.8.2 Angabe: „nicht nachweisbar“, „Spuren“ 21

1.8.3 Angabe: „Konzentration 0“ 22

1.9 Angabe von Mischungsverhaltnissen 22

1.10 Laboratorien, Analysenwerte, Grenzwerte 23

1.10.1 Gerundete Zahlenwerte 25

1.10.2 Nitratgrenzwerte 26

1.10.3 „Ausnahmegrenzwerte“ 27

1.10.4 Geogen oder anthropogen? 28

1.10.5 Grenzwerte fur ungeloste Substanzen 28

1.11 Umgang mit grosen Datenmengen und „Ausreisern“ 30

1.11.1 Haufigkeitsverteilungen 32

1.11.2 Haufigkeitsverteilungen imWahrscheinlichkeitsnetz 34

1.11.3 Arithmetischer Mittelwert 35

1.11.4 Geometrischer Mittelwert 36

1.11.5 Medianwert, Perzentile 36

1.11.6 Umgang mit Ausreisern und Fehlern 37

1.12 Umgang mit Kundenreklamationen 39

1.13 Datenverarbeitung, Datensicherung 41

1.13.1 Allgemeines 41

2 Wassertypen, Identifizierung vonWassern 45

2.1 Destilliertes (vollentsalztes)Wasser 45

2.2 Regenwasser 46

2.2.1 Emissionen in die Atmosphare 46

2.2.2 Beschaffenheit des Regenwassers 47

2.3 See- und Talsperrenwasser 50

2.4 Grundwasser 51

2.5 Flusswasser 52

2.6 Wasser inWasserwerken 53

2.7 Wasser in Hallenbadern 55

2.8 Abwasser 56

2.8.1 Kuhlwasser 56

2.8.2 Industrieabwasser 57

2.8.3 Kommunales Abwasser 59

2.9 Meerwasser 61

2.10 Mineralwasser, Quellwasser, Tafelwasser, Heilwasser 61

2.11 Lagerstattenwasser 63

2.12 Identifizierung vonWassern 64

2.12.1 Unterscheidung individuellerWasser 64

2.12.2 Identifizierung reinerWasser in Mischungen 65

2.12.3 Identifizierung von Sickerwassern in Gebauden 65

2.13 Sonstige, spezielleWasser 66

3 Physikalische, physikalisch-chemische und allgemeine Parameter 69

3.1 Temperatur 70

3.1.1 Temperatur naturlicherWasser 70

3.1.2 Temperaturanderungen 71

3.1.3 Ausschlusskriterien 73

3.1.4 „Falsche Temperaturen“ 73

3.1.5 Temperaturbestimmung durch Isotopenanalyse 73

3.2 Elektrische Leitfahigkeit 74

3.2.1 Allgemeines 74

3.2.2 Anwendungsbeispiele 75

3.2.3 TypischeWerte der elektrischen Leitfahigkeit 76

3.3 pH-Wert, Saure und Lauge in der Umwelt 77

3.3.1 pH-Wert 77

3.3.2 Rechnerischer Umgang mit dem pH-Wert 80

3.3.3 Saure und Lauge in der Umwelt 82

3.3.4 Beeinflussung des pH-Wertes auf der Rohwasserseite und bei der Wasseraufbereitung 86

3.4 Sauerstoff 86

3.4.1 Allgemeines 86

3.4.2 Herkunft 87

3.4.3 Chemie 87

3.4.4 Eckpunkte der Konzentration 88

3.4.5 Ausschlusskriterien 89

3.4.6 Konzentrationsanderungen im Rohwasser 89

3.4.7 Konzentrationsunterschiede Roh-/Reinwasser 90

3.4.8 Analytik 90

3.4.9 Wirkungen 91

3.5 Kohlenstoffdioxid 93

3.5.1 Allgemeines 93

3.5.2 Geochemische Aspekte 93

3.5.3 Wirkung auf den Menschen 94

3.5.4 HistorischeWortschopfungen 95

3.6 Geruch und Geschmack 96

3.6.1 Allgemeines 96

3.6.2 Ursachen von Geruchsproblemen in der Praxis 98

3.7 Farbung 99

3.7.1 Allgemeines 99

3.7.2 Herkunft 100

3.7.3 Eckpunkte des Parameterwertes 100

3.7.4 Anderungen des Parameterwertes 101

3.7.5 Analytik 101

3.7.6 Wirkungen 102

3.8 Trubung 102

3.8.1 Allgemeines 102

3.8.2 Herkunft 102

3.8.3 Eckpunkte des Parameterwertes 103

3.8.4 Anderungen des Parameterwertes 104

3.8.5 Analytik 105

3.9 Redoxspannung 105

3.9.1 Kontrolle der Desinfektion 106

3.9.2 Kontrolle der Brunnenverockerung 107

3.9.3 Redoxspannung alsMilieuindikator 107

3.10 Aufgegebene Parameter (Abdampfruckstand, Gluhruckstand) 109

3.10.1 Allgemeines 109

3.10.2 Abdampfruckstand, Gluhruckstand 109

4 AnorganischeWasserinhaltsstoffe, Hauptkomponenten 111

4.1 Erdalkalimetalle, Harte 111

4.1.1 Calcium 117

4.1.2 Magnesium 122

4.1.3 Strontium 125

4.1.4 Barium 127

4.2 Alkalimetalle 129

4.2.1 Natrium 130

4.2.2 Kalium 133

4.3 Eisen undMangan 137

4.3.1 Eisen 137

4.3.2 Mangan 154

4.4 Anionen (auser Nitrit und Nitrat) 164

4.4.1 Chlorid 164

4.4.2 Bromid 175

4.4.3 Iodid (klassische Schreibweise: „Jodid“) 176

4.4.4 Sulfat, Sulfit, Schwefelwasserstoff 177

4.4.5 Carbonat, Hydrogencarbonat 185

4.4.6 Phosphat 187

4.4.7 Kieselsaure (Silicat) 196

4.5 Stickstoff und Stickstoffverbindungen 200

4.5.1 Nitrat 203

4.5.2 Nitrit 211

4.5.3 Ammonium 213

4.6 Chemische Verschmutzungsindikatoren 221

5 AnorganischeWasserinhaltsstoffe, Spurenstoffe 223

5.1 Datenbasis 224

5.2 Mobilisierungs- und Immobilisierungsprozesse 227

5.2.1 Prozesse in der Natur 227

5.2.2 Mobilisierung durch Korrosionsprozesse 229

5.2.3 SonstigeMobilisierungsprozesse 230

5.2.4 Spurenstoffe in der Landwirtschaft 230

5.3 Parameter 231

5.3.1 Aluminium 232

5.3.2 Antimon 234

5.3.3 Arsen 235

5.3.4 Blei 238

5.3.5 Bor 243

5.3.6 Cadmium 244

5.3.7 Chrom 246

5.3.8 Cyanid 248

5.3.9 Fluorid 249

5.3.10 Gadolinium 250

5.3.11 Kupfer 251

5.3.12 Nickel und Cobalt 253

5.3.13 Quecksilber 256

5.3.14 Selen 259

5.3.15 Silber 260

5.3.16 Thorium 262

5.3.17 Uran 262

5.3.18 Zink 265

5.3.19 Zinn 268

5.3.20 Asbest 270

6 Organische Wasserinhaltsstoffe 271

6.1 Allgemeines 271

6.2 Substanzen, die aus Molekulen einheitlicher Beschaffenheit bestehen 273

6.2.1 Eigenschaften einheitlicher organischer Substanzen 273

6.2.2 Herkunft einheitlicher organischer Substanzen 273

6.2.3 Wirkungen einheitlicher organischer Substanzen 274

6.3 Refraktare Substanzen 274

6.3.1 Eigenschaften refraktarer organischer Substanzen 275

6.3.2 Herkunft refraktarer organischer Substanzen 276

6.3.3 Wirkungen refraktarer organischer Substanzen 282

6.3.4 Bilder zum Thema „organische Substanzen“ 283

6.4 OrganischeWasserinhaltsstoffe, Parameter 284

6.4.1 Biochemischer Sauerstoffbedarf 285

6.4.2 Chemischer Sauerstoffbedarf (bestimmt mit Kaliumdichromat) 286

6.4.3 Oxidierbarkeit (chemischer Sauerstoffbedarf bestimmt mit Kaliumpermanganat), Kaliumpermanganatverbrauch 287

6.4.4 Geloster organischer Kohlenstoff („DOC“), gesamter organischer Kohlenstoff („TOC“) 288

6.4.5 Ausblasbarer organischer Kohlenstoff („POC“, Purgeable Organic Carbon) 290

6.4.6 Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe („PAK“) 290

6.4.7 Organische Chlorverbindungen 291

6.4.8 Pflanzenschutzmittel- und Biozidproduktwirkstoffe 293

6.4.9 Polychlorierte und polybromierte Biphenyle und Terphenyle, PCB und PCT 298

6.4.10 Trihalogenmethane („Haloforme“) 299

6.4.11 Benzol 301

6.4.12 Acrylamid, Epichlorhydrin und Vinylchlorid 301

6.4.13 Arzneimittelruckstande 303

6.4.14 Rontgenkontrastmittel 307

6.4.15 Perfluorierte Verbindungen 309

6.4.16 Organophosphonsauren 310

6.4.17 Hydrazin, Dimethylhydrazin 311

6.4.18 Melamin 311

6.4.19 Methyltertiarbutylether (MTBE) 312

6.4.20 Sonstige organische Spurenstoffe 313

6.4.21 Aufgegebene Parameter (Kjeldahl-Stickstoff;mit Chloroform extrahierbare Stoffe; geloste oder emulgierte Kohlenwasserstoffe,Mineralole; Phenole; oberflachenaktive Stoffe) 319

6.5 Methan (Garung und Faulung) 324

6.5.1 Allgemeines 324

6.5.2 Methan 325

7 Calcitsattigung 329

7.1 Einfuhrung 329

7.2 Kohlensaure 330

7.2.1 Basekapazitat bis pH 8,2 332

7.2.2 Saurekapazitat bis pH 4,3 332

7.2.3 Saurekapazitat bis pH 8,2 333

7.3 Rolle des Calciums 334

7.3.1 Wasser im Zustand der Calcitsattigung 336

7.3.2 Wasser, die vom Zustand der Calcitsattigung abweichen 337

7.3.3 Einfluss unterschiedlicher Parameter 339

7.3.4 Der pH-Wert der Calciumcarbonatsattigung (Sattigungs-pH-Wert) 340

7.3.5 Calcitlosekapazitat 340

7.4 Beurteilung einesWassers im Hinblick auf die Calcitsattigung 341

7.5 Analysenangaben 347

7.6 Grenzwert 348

7.7 Ausschlusskriterien 349

7.8 Beeinflussung des Sattigungszustandes 351

7.8.1 Rohwasserseitige Beeinflussung, Stoffumsatze 351

7.8.2 Beeinflussung im Rahmen der Trinkwasseraufbereitung 354

7.9 Bedeutung der Calcitsattigung 355

7.9.1 Korrosion von Blei 355

7.9.2 Die „Kalk-Rost-Schutzschicht“ 355

7.9.3 Korrosion von Zink 356

7.9.4 Reaktionen mit Zementmortel 356

7.9.5 Reaktionen mit Asbestzement 356

7.9.6 Calcitubersattigung 356

7.9.7 Bilder zum Thema „Calciumcarbonat in technischen Anlagen“ 357

8 Mikrobiologische Parameter und Desinfektionsmittel 359

8.1 Bakteriologische Verschmutzungsindikatoren, Hygiene 361

8.1.1 Bakteriologische Verschmutzungsindikatoren 362

8.1.2 Grenzwerte 364

8.1.3 Infektionen uber den Luftpfad 367

8.1.4 Interne Probleme 369

8.1.5 Bewertung 371

8.2 Desinfektionsmittel 371

8.2.1 Chlor („freies Chlor“) 371

8.2.2 Chloramin („gebundenes Chlor“) 374

8.2.3 Chlordioxid 376

8.2.4 Ozon 377

8.2.5 Wasserstoffperoxid 378

8.2.6 Desinfektionsverfahren in Sonderfallen 378

8.2.7 Elektrochemische Desinfektionsmethoden 379

9 Radioaktivitat 381

9.1 Vorbemerkung 381

9.2 Allgemeines 381

9.3 Radioaktive Spaltprodukte 384

9.4 Aktivierungsprodukte, Tritium 385

9.5 Maseinheiten 385

9.6 Daten 387

9.7 Erfahrungen 388

9.8 Grenzwerte 388

9.9 Gefahrdungssituation in der Bundesrepublik 391

10 Chronik der gesetzlichen Rahmenbedingungen 393

10.1 Rechtlicher Rahmen 393

10.2 Entwicklung 395

Anhang A Tabellenanhang 417

Anhang B Analysenanhang 427

Abkurzungsverzeichnis und Glossar 459

Literatur 473

Sachverzeichnis 495