Wasseranalysen - richtig beurteilt

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1 Walter Kölle Wasseranalysen - richtig beurteilt Grundlagen, Parameter, Wassertypen, Inhaltsstoffe, Grenzwerte nach Trinkwasserverordnung und EU-Trinkwasserrichtlinie 2., aktualisierte und erweiterte Auflage WILEY- VCH WILEY-VCH GmbH & Co. KGaA

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort XIII Vorwort zur zweiten Auflage XV 1 Grundlagen Maféeinheiten: Menge und Masse Dezimalvorsilben Reaktionstypen Lösungs-und Fällungsreaktionen Reduktions- und Oxidationsreaktionen (»Redoxreaktionen") Ionenaustauschreaktionen Neutralisationsreaktionen Sorptionsreaktionen Reaktionsgleichungen JO 1.4 Reaktionsgeschwindigkeiten und Hemmung von Reaktionen Allgemeines Reaktionskinetik Radioaktiver Zerfall Bakterienwachstum Hemmung von Reaktionen Titration Ionenbilanz »Klassische" Ionenbilanz Ionenbilanz unter Beriicksichtigung der Komplexbildung Aufbau eines Analysenformulars Allgemeine Information Gliederung der Parameterliste Welche Datenträger? Angabe von Analysenergebnissen Angabe als Oxide Angabe:»nicht nachweisbar", nspuren" Angabe:,,Konzentration=0" Angabe von Mischungsverhältnissen 20

3 VI I Inhaltsverzeichnis 1.10 Laboratorien, Analysenwerte, Grenzwerte Gerundete Zahlenwerte Nitrat-Grenzwerte ,,Ausnahme-Grenzwerte" Geogen öder anthropogen? Grenzwerte fur ungelöste Substanzen Umgang mit groeen Datenmengen und,,ausrei ern" Häufigkeitsverteilungen Häufigkeitsverteilungen im Wahrscheinlichkeitsnetz Arithmetischer Mittelwert Geometrischer Mittelwert Medianwert, Perzentile Umgang mit Ausreiisern und Fehlern Umgang mit Kundenreklamationen Datenverarbeitung, Datensicherung Allgemeines Datenverarbeitung Datensicherung 42 2 Wasser-Typen, Identifizierung von Wässern Destilliertes (vollentsalztes) Wasser Regenwasser Emissionen in die Atmosphäre Beschaffenheit des Regenwassers See- und Talsperrenwasser Grundwasser Flusswasser Wasser in Wasserwerken Wasser in Hallenbädern Abwasser Meerwasser Identifizierung von Wässern Unterscheidung individueller Wasser Identifizierung reiner Wasser in Mischungen Identifizierung von Sickerwässern in Gebäuden 59 3 Physikalische, physikalisch-chemische und allgemeine Parameter Temperatur Temperatur natiirlicher Wasser Temperaturänderungen Ausschlusskriterien ,,Falsche Temperaturen" Elektrische Leitfähigkeit Allgemeines Anwendungsbeispiele 66

4 3.2.3 Typische Werte der elektrischen Leitfåhigkeit ph-wert, Säure und Lauge in der Umwelt ph-wert Rechnerischer Umgang mit dem ph-wert Säure und Lauge in der Umwelt Beeinflussung des ph-wertes auf der Rohwasserseite und bei der Wasseraufbereitung Sauerstoff Allgemeines Herkunft Chemie Eckpunkte der Konzentration Ausschlusskriterien Konzentrationsänderungen im Rohwasser Konzentrationsunterschiede Roh-/Reinwasser Analytik Wirkungen Kohlenstoffdioxid Allgemeines Geochemische Aspekte Wirkung auf den Menschen Historische Wortschöpfungen Geruch Allgemeines Ursachen von Geruchsproblemen in der Praxis Färbung Allgemeines Herkunft Eckpunkte des Parameterwertes Änderungen des Parameterwertes Analytik Wirkungen Triibung Allgemeines Herkunft Eckpunkte des Parameterwertes Änderungen des Parameterwertes Analytik Aufgegebene Parameter (Abdampfriickstand, Gliihruckstand) Allgemeines Abdampfriickstand, Gliihriickstand 93 Inhaltsverzeichnis I VII 4 Anorganische Wasserinhaltsstoffe, Hauptkomponenten Erdalkalimetalle, Harte Calcium 200

5 VIII 1 Inhaltsverzeichnis Magnesium 104 Strontium 107 Barium 208 Alkalimetalle 220 Natrium 222 Kalium 225 Eisen und Mangan 2 28 Eisen 229 Mangan 133 Anionen (aufier Nitrit und Nitrat) 243 Chlorid 143 Sulfat, Sulfit, Schwefelwasserstoff 253 Carbonat, Hydrogencarbonat 262 Phosphat 262 Kieselsäure (Silicat) 270 Stickstoff und Stickstoffverbindungen 274 Nitrat 176 Nitrit 284 Ammonium 286 Chemische Verschmutzungsindikatoren Anorganische Wasserinhaltsstoffe, Spurenstoffe 297 Datenbasis 298 Mobilisierungs- und Immobilisierungsprozesse 202 Prozesse in der Natur 202 Mobilisierung durch Korrosionsprozesse 203 Sonstige Mobilisierungsprozesse 203 Spurenstoffe in der Landwirtschaft 204 Parameter 205 Aluminium 205 Antimon 207 Arsen 208 Blei 210 Bor 224 Cadmium 226 Chrom 227 Cyanid 229 Fluorid 220 Kupfer 220 Nickel und Cobalt 222 Quecksilber 225 Selen 227 Silber 228 Zink 229

6 Inhaltsverzeichnis \ IX 6 Organische Wasserinhaltsstoffe Allgemeines Substanzen, die aus Molekiilen einheitlicher Beschaffenheit bestehen Eigenschaften einheitlicher organischer Substanzen Herkunft einheitlicher organischer Substanzen Wirkungen einheitlicher organischer Substanzen Refraktäre Substanzen Eigenschaften refraktärer organischer Substanzen Herkunft refraktärer organischer Substanzen Wirkungen refraktärer organischer Substanzen Organische Wasserinhaltsstoffe, Parameter Biochemischer Sauerstoffbedarf Chemischer Sauerstoffbedarf (bestimmt mit Kaliumdichromat) Chemischer Sauerstoffbedarf (bestimmt mit Kaliumpermanganat), Kaliumpermanganatverbrauch Gelöster organischer Kohlenstoff (,,DOC), gesamter organischer Kohlenstoff(,,TOC") Geruch und Färbung Polycydische aromatische Kohlenwasserstoffe ( B PAK") Organische Chlorverbindungen Pflanzenschutzmittel und Biozidprodukte (bzw.»organisch-chemische Stoffe zur Pflanzenbehandlung und Schädlingsbekämpfung einschlieslich ihrer toxischen Hauptabbauprodukte, PBSM" bzw...pesnzide") Polychlorierte und polybromierte Biphenyle und Terphenyle, PCB und PCT Trihalogenmethane (»Haloforme") Benzol Acrylamid, Epichlorhydrin und Vinylchlorid Aufgegebene Parameter (Kjeldahlstickstoff; mit Chloroform extrahierbare Stoffe; gelöste öder emulgierte Kohlenwasserstoffe, Mineralöle; Phenole; oberflächenaktive Stoffe) Methan (Gärung und Faulung) Allgemeines Methan Calcitsättigung Einfiihrung Kohlensäure Basekapazität bis ph 8, Säurekapazität bis ph 4, Säurekapazität bis ph 8, Rolle des Calciums Wasser im Zustand der Calcitsättigung 276

7 X I Inhaltsverzeichnis Wasser, die vom Zustand der Calcitsättigung abweichen Einfluss unterschiedlicher Parameter Der ph-wert der Cakiumcarbonatsättigung (Sättigungs-pH-Wert) Cakitlösekapazität Beurteilung eines Wassers im Hinblick auf die Calcitsättigung Beurteilung nach TILLMANS und HEUBLEIN (1912) Bestimmung der Calcitsättigung durch Marmorlöseversuch nach HEYER (1888) bzw. DIN Bestimmung der Calcitsättigung durch den ph-schnelltest nach AXT (1968) bzw. DIN Kontinuierliche Messung mit dem Kalkaggressivitätsschreiber nach AXT (1966) Berechnung der Calcitsättigung nach DIN vom Mai Berechnung der Calcitsättigung nach DIN vom April Analysenangaben Schlussfolgerungen, Bewertung und Grenzwert Ausschlusskriterien Beeinflussung des Sättigungszustandes Rohwasserseitige Beeinflussung, Stofrumsätze Beeinflussung im Rahmen der Trinkwasseraufbereitung Bedeutung der Calcitsättigung Korrosion von Blei Die,,Kalk-Rost-Schutzschicht" Korrosion von Zink Reaktionen mit Zementmörtel Reaktionen mit Asbestzement Calcitubersättigung Mikrobiologische Parameter und Desinfektionsmittel Bakteriologische Verschmutzungsindikatoren, Hygiene Bakteriologische Verschmutzungsindikatoren Infektionen iiber den Luftpfad Interne Probleme Bewertung Desinfektionsmittel Chlor (Jreies Chlor") Chloramin (,,gebundenes Chlor") Chlordioxid Ozon Wasserstoffperoxid Radioaktivität Vorbemerkung Allgemeines 325

8 Inhaltsverzeichnis I XI 9.3 Radioaktive Spaltprodukte Aktivierungsprodukte, Tritium Mafieinheiten Natiirliche Hintergrundwerte Erfahrungen Trinkwasserverordnung vom Mai 2001: Grenzwerte Chronik der gesetzlichen Rahmenbedingungen Rechtlicher Rahmen Entwicklung Abkiirzungsverzeichnis und Clossar Tabellenanhang Analysenanhang Literatur 403 Register 423