Fundamentals to water qualities

Chemical Oxygen Demand (mg/L) The Chemical Oxygen Demand (COD) indicates the amount of oxygen that is required for the chemical oxidation with potassium dichromate in the substances contained in water. <ref name="isa">ISA – Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref>

Note: The COD is always higher than the BOD5; the ratio COD / BOD₅ lies at 1.5 – 2 with well biologically degradable materials.

Biochemical Oxygen Demand 5 (mg/l) The Biochemical Oxygen Demand BOD₅ is the amount of oxygen consumed in biochemically oxidizable organic substances contained in one litre of water in 5 days under the corresponding metabolic activity of the microorganisms at 20 °C in dark (in mg O2/l).

Note: If the BOD_{5</sub value attains a value of <10 mg / litre (organically biodegradable load), then it is no longer putrefactive under normal conditions. <ref name="H.M.">Hans Mönnighoff, 1993, Ökobuchverlag</ref>}

This value is critical if the water is to be stored for a longer period, without formation of any odour. (For instance, absence for few days).

The Total Organic Carbon TOC (mg/l) content is the amount of organic carbon compounds in a sample. These are burnt during the analysis and the amount of the resulting CO2 is measured. <ref name="isa">ISA – Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref>

Note: The TOC is a sum parameter in the water analysis as well as run-off water analysis and reflects the contamination of water with organic matter. Clean spring waters indicate a TOC content of 1 - 2 mg/l. slightly contaminated rivers and streams show values around 2 - 5 mg/l. The mesotrophic lakes already have the values of 5 - 10 mg/l, and a productive carp pond has a typical value around 15 - 25 mg/l. The value many exceed over 100 mg/l in highly contaminated sewage water.

Spectral Absorption Coefficient 245nm SAK (1/m) The UV absorption is a sum parameter for water pollution by dissolved organic substances such as aromatic compounds and humic substances. The Spectral Absorption Co-efficient and Extinction per meter is converted with a measurement wavelength of 254 nm. <ref name="isa">ISA – Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref>

Hinweis: Der SAK245nm entspricht somit in etwa der elektrischen Leitfähigkeit als Summenparameter für die anorganische Salzbelastung. Zahlreiche organische Stoffe absorbieren ultraviolettes Licht. Grundlage ist die DIN 38404-3 (2006), die die Messung bei einer Wellenlänge von 254 nm vorsieht. Die Lichtschwächung pro Meter Wasser (daher die Dimension 1/m) ist gleichzeitig ein Maß für die organische Belastung des Gewässers. Dadurch ist es auch möglich, den Messwert näherungsweise in verwandte Kohlenstoffparameter wie TOC (Total Organic Carbon), CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) oder BSB (Biochemischer Sauerstoffbedarf) umzurechnen (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW).

Sauerstoff

Je kälter das Wasser, desto mehr O₂ kann gelöst werden, je salzhaltiger oder je niedriger der atmosphärische Druck, desto weniger. Beispiele:

0 °C, Normaldruck, Süßwasser: 14.6 mg/l = 100% Sättigung

10 °C, Normaldruck, Süßwasser: 11.3 mg/l = 100% Sättigung

20 °C, Normaldruck, Süßwasser: 9.1 mg/l = 100% Sättigung

Je nach Sauerstoffanteil im Wasser werden folgende Milieus unterschieden:

• aerobes Milieu = Vorhandensein von molekular gelöstem Sauerstoff (O₂) und chem. gebundenem Sauerstoff, > 0,5 mg O₂/l
• anoxisches Milieu = Vorhandensein von an Stickstoff gebundenem Sauerstoff (z. B. NO₃- ; NO₂- ), < 0,5 mg O₂/l
• anaerobes Milieu = weder molekular gelöster noch an Stickstoff gebundener Sauerstoff vorhanden, < 0,5 mg O₂/l

Ist zu wenig Sauerstoff im Wasser, kommt es durch die Anwesenheit bestimmter Mikroorganismen zur Bildung übler Gerüche und toxischer Gase. Bei diesem Vorgang wird der für die Bakterienatmung benötigte Sauerstoff aus sauerstoffhaltigen Verbindungen wie Sulfaten, Sulfiten usw. abgespalten, wobei erhebliche Mengen an Sulfiden und H2S gebildet und freigesetzt werden. <ref name="Schikowski">Diplomarbeit Schikowski, 10'1988, Prof. Olschewski</ref>

Gegenmaßnahme: Belüftung, der Sauerstoffanteil muss jederzeit hoch genug sein.

Leitfähigkeit

Chemisch reines Wasser ist bei einem pH-Wert von 7 nur in geringem Umfang in die elektrischen Ladungsträger H₃O+ und OH− dissoziiert. Es besitzt daher einen hohen spezifischen Widerstand von 18,2 M Ω • cm (= 1,82×10^13 Ω • mm²/m) bei 25 °C. Dieses entspricht einem spezifischen Leitwert von 54,9 nS • cm. Die Temperaturabhängigkeit beträgt dabei ungefähr 1,5 bis 2 % pro Kelvin. Gelöste Salze und Säuren erhöhen die Ladungsträgerkonzentration. Bereits Leitungswasser erreicht je nach Mineralgehalt bis etwa die 10.000-fache Leitfähigkeit von durchschnittlich 500 µS • cm.

Der pH-Wert ist ein Maß für den sauren oder basischen Charakter einer wässrigen Lösung. Der pH-Wert ist eine dimensionslose Zahl. Durch die Autoprotolyse ergibt sich das Ionenprodukt des Wassers bei 25 °C zu

K_W = c(H₃O+) • c(OH−) = 10^(−14) mol²/l²

und teilt pH-Werte von verdünnten wässrigen Lösungen ein in:

• pH < 7 als saure wässrige Lösung, hier ist cH₃O+ > cOH−
• pH = 7 als neutrale wässrige Lösung, hier ist cH3O+ = cOH−; auch eine Eigenschaft von reinem Wasser
• pH > 7 als basische (alkalische) wässrige Lösung, hier ist cH₃O+ < cOH−

Chemisch reines Wasser von 22 °C hat einen theoretischen pH-Wert von 7 (die Gleichgewichtskonstante für die Dissoziation von Wasser beträgt dann genau 10^(−14)). Dieser Wert ist als chemisch neutral definiert. Allerdings hat chemisch reines Wasser keinen Puffer und reagiert damit auf geringste Verunreinigungen mit einer deutlichen pH-Wert-Änderung. So stellt sich in zuvor chemisch reinem Wasser bei Luftzutritt infolge Lösung von CO₂ sofort ein pH-Wert zwischen 4,5 und 5 ein.<ref name="Wiki">Wikipedia</ref>

Die Trübung (1/m) ist ein Maß für den Anteil von fein verteilten Partikeln und ungelösten Stoffen in der Wasserprobe. Sie wird bei 860 nm Wellenlänge bestimmt.<ref name="isa">ISA – Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref>

• i.d.R. handelt es sich um ungefährliche Sedimente, ungelöste Partikel, sogenannte. Schwebstoffe
• Wasserinhaltsstoffe, die Kleinlebewesen als Nährsubstanz dienen und so deren Wachstum fördern
• sie verhindern eine effektive Desinfektion (Chlorzehrung, Chlor lagert sich an den Partikeln an), daher muss trübes Wasser vorher gefiltert werden
• Maßeinheit für Trübung: NTU, nach WHO soll TW < 1 NTU aufweisen (Katadyn Wasserfibel)

Schwermetalle sind Blei, Cadmium, Chrom, Nickel, Kupfer, Zink, Quecksilber. Gelangen über das Regenwasser, welches durch die Gesteinsschichten gefiltert wird, in das Grundwasser. Schwermetalle können sich im menschlichen Körper ablagern.<ref name="WHO">WHO Richtlinien für TW</ref> Schwermetalle lassen sich nur über aufwändige Verfahren, wie der Destillation oder der Flockung, aus dem Wasser entfernen. Schwermetalle können aber auch aus Metalldächern gelöst werden und so in den Regenwasserspeicher gelangen

Quellen

<references />