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Im Folgenden sind einige der wichtigsten Indikatoren und Parameter für die Wasserqualität aufgeführt, die häufig von Regulierungsorganisationen wie der Europäischen Kommission und der US-Umweltschutzbehörde (EPA) verwendet werden.
- Gelöster Sauerstoff (DO)
- Bioindikatoren
- Nitrate und Nitrite
- Trübung und Gesamtschwebstoffe (TSS)
- pH-Skala
- Wassertemperatur
- Härte des Wassers
- Fäkale Indikatorbakterien
- Strömung des Wassers
- Gelöste Feststoffe insgesamt (TDS)
- Organischer Gesamtkohlenstoff (TOC)
- Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH)
- Pestizide
- Blei
- Eisen
- Radionuklide
1. Gelöster Sauerstoff (DO)
Gelöster Sauerstoff (DO) ist ein Maß dafür, wie viel Sauerstoff in einem Liter Wasser bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Salzgehalt gelöst ist. Der Sauerstoffgehalt ist ein indirektes Maß für die organische Verschmutzung von Bächen, Flüssen und Seen. Niedrige Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff verleihen dem Wasser für die meisten Nutzer einen schlechten Geschmack.
Ein niedriger DO-Gehalt ist ein Indikator für Wasserverschlechterung und Stagnation, oft als Eutrophierung bezeichnet. Dies ist in der Regel auf eine übermäßige Verunreinigung mit organischem Material und dessen Zersetzung durch Bakterien zurückzuführen, die Sauerstoff verbrauchen. Nach Angaben der EPA sind DO-Werte unter 3 mg/L besorgniserregend, und Gewässer mit Werten unter 1 mg/L gelten als hypoxisch und in der Regel ohne Leben.
Der Sauerstoffgehalt wird von den meisten Multiparameter-Wasserqualitätsmessgeräten im Feld und im Labor gemessen, die automatisch Temperatur und Salzgehalt berücksichtigen und die Membranelektrodenmethode verwenden.
2. Bioindikatoren
Bioindikatoren sind lebende Organismen wie Pflanzen, Plankton, Tiere und Mikroben, die für ihr Überleben auf ein bestimmtes aquatisches Umfeld angewiesen sind. Diese Organismen reagieren sehr empfindlich auf Umweltveränderungen und können als indirekte Marker für die Wasserqualität und als Indikatoren für die Wasserverschmutzung verwendet werden.
Eine Studie der Gujarat Forensic Sciences University in Indien über Bioindikatoren als natürliche Indikatoren für die Umweltverschmutzung kam zu dem Ergebnis, dass Plankton ausgezeichnete Biomarker für die Bewertung der Wasserqualität und gute Indikatoren für die Wasserverschmutzung sind, da sie schnell auf Veränderungen in der Umgebung reagieren.
Die Bewertung der Wasserqualität eines Standorts mit Hilfe von Bioindikatoren wird nicht routinemäßig durchgeführt, da dazu die manuelle Erfassung und Zählung verschiedener Indikatorarten und die anschließende Verwendung dieser Daten zur Abschätzung der Wasserqualität auf der Grundlage vorher festgelegter biotischer Indizes gehört.
3. Nitrate und Nitrite
Nitrate und Nitrat sind natürlich vorkommende Formen von Stickstoff, die sich bilden, wenn Stickstoff mit Sauerstoff oder Ozon kombiniert wird. Zu den Quellen dieser Nitrate in der Umwelt gehören Kläranlagen, Düngemittel für landwirtschaftliche Flächen, Abfluss von Tierdung, Klärsysteme und industrielle Ableitungen.
Überschüssiges Nitrat und Nitrat Verunreinigungen im Wasser können zu einem dramatischen Anstieg des Wasserpflanzenwachstums wie Algenblüten führen und die Eutrophierung beschleunigen. Infolgedessen verändern sich auch andere Parameter der Wasserqualität wie der gelöste Sauerstoff (überschüssige Nitrate können Hypoxie verursachen) und die Temperatur. Außerdem sind überschüssige Nitrate für den Menschen giftig, wenn sie mit der Nahrung aufgenommen werden. Diese Bilder zeigen, wie Algenblüten sowohl aus der Nähe als auch auf Satellitenbildern aussehen.
Der Nitratgehalt im Wasser kann ähnlich wie der DO-Wert gemessen werden, wobei Messgeräte verwendet werden, die eine Sonde mit einem Elektrodensensor verwenden, der die Nitrataktivität im Wasser misst und diese Aktivität in Millivolt umwandelt, die dann zur Schätzung der Nitratkonzentration verwendet werden kann. Die kalorimetrische Cadmium-Reduktionsmethode kann ebenfalls zur Schätzung des Nitratgehalts verwendet werden. Diese Methode beruht auf der Reduktion von Nitraten zu Nitriten, wenn sie mit Cadmium in Berührung kommen, und der anschließenden Reaktion der Nitrite mit einem anderen Reagenz zur Bildung einer roten Farbe, deren Intensität proportional zur ursprünglichen Nitratmenge ist.
Das US-EPA legt einen Höchstwert für Nitrate von 10 mg/L und für Nitrite von 1 mg/L im Wasser fest.
4. Trübung und Gesamtschwebstoffe (TSS)
Die Trübung bezieht sich auf die Trübung des Wassers und ist ein Maß für die Fähigkeit des Wassers, Licht durchzulassen (Klarheitsgrad). Die Trübung wird durch den Gesamtgehalt an Schwebstoffen (TSS) im Wasser, wie z. B. organisches Material, Ton, Schlick und andere Partikel, bestimmt.
Eine hohe Trübung ist ästhetisch unattraktiv und kann die Kosten der Wasseraufbereitung erhöhen. Partikel können schädlichen Mikroorganismen einen Unterschlupf bieten und sie vor Desinfektionsprozessen abschirmen. Außerdem können sie Schwermetalle und andere schädliche Chemikalien absorbieren.
Die Trübung wird mit einem Trübungsmessgerät gemessen, das einen Lichtstrahl in die Richtung der Wasserprobe schickt und dann über einen Fotodetektor feststellt, wie viel Licht entweder durchgelassen oder gestreut wird. Ist beispielsweise die TSS-Konzentration hoch, wird mehr Licht gestreut und die Intensität des durchgelassenen Lichts ist geringer. Die Trübung wird in nephelometrischen Trübungseinheiten (NTUs) angegeben.
Das US-EPA legt für Wassersysteme, die konventionelle oder direkte Filtersysteme verwenden, einen akzeptablen Trübungswert von höchstens 1 nephelometrischen Trübungseinheit (NTU) fest. Dieses Bild zeigt drei Wasserproben des Washington State Department of Transportation mit Trübungswerten von 5, 50 und 500 NTU.
5. pH-Skala
Der pH-Wert von Wasser misst den Grad seiner Azidität oder Basizität (Alkalität) und wird auf einer Skala von 0 bis 14 angegeben. Wasser mit einem pH-Wert von 7 ist neutral. Ein pH-Wert von weniger als 7 ist sauer, wobei 0 der sauerste Wert ist. Ein Wert über 7 ist basisch oder alkalisch, wobei 14 der basischste Wert ist. Es ist technisch möglich, dass der pH-Wert über oder unter dem Bereich von 0-14 liegt, aber das ist selten.
Der pH-Wert selbst hat keinen direkten Einfluss auf die Qualität oder Sicherheit des Wassers, aber er beeinflusst die Art und Weise, wie das Wasser mit seiner Umgebung interagiert und wird als Indikatorparameter verwendet. Ein zu hoher oder zu niedriger pH-Wert (unter 4 oder über 11) wirkt sich nachteilig auf die Verwendung von Wasser aus, da er den Geschmack (Wasser mit niedrigem pH-Wert schmeckt sauer oder metallisch, Wasser mit hohem pH-Wert schmeckt bitter oder nach Backpulver) und die Wirksamkeit des Chlordesinfektionsverfahrens (ein hoher pH-Wert über 8 macht die Desinfektion unwirksam) beeinträchtigen und die Löslichkeit von toxischen Verbindungen im Wasser wie Ammoniak, Aluminium und Zyanid erhöhen kann, wodurch diese giftiger werden.
Laut der U.S. Geological Survey’s (USGS) Water Science School kann der pH-Wert entweder mit optischen oder potentiometrischen Methoden gemessen werden.
Optische Methoden zur Bestimmung des pH-Werts sind für den Normalverbraucher am besten geeignet. Bei den optischen Methoden werden pH-empfindliche Streifen (Lackmusstreifen) verwendet, die Indikatorverbindungen enthalten. Wenn eine Wasserprobe auf diese Teststreifen aufgetragen wird, verändern sie ihre Farbe. Der pH-Wert kann dann grob geschätzt werden, indem die Farbe des Teststreifens mit einer vorgegebenen Farbskala verglichen wird. Dieses Bild zeigt einen typischen pH-Teststreifen und eine Farbskala.
Potentiometrische Methoden werden von Forschern im Feld und Wissenschaftlern im Labor eingesetzt. Potentiometrische Geräte, wie z. B. ein tragbares pH-Messgerät für Wasser oder Geräte im Labor, nutzen die elektrischen Potenzialunterschiede von pH-empfindlichen Wasserstoff-, Metall- oder Glaselektroden, die in Kontroll- und Testproben platziert werden, um den pH-Wert von Flüssigkeiten zu bestimmen.
6. Wassertemperatur
Die Wassertemperatur ist ein weiterer indirekter Indikator, der viele andere Parameter der Wasserqualität wie den pH-Wert, die spezifische elektrische Leitfähigkeit und die Konzentration an gelöstem Sauerstoff beeinflusst.
Die Wassertemperatur beeinflusst die Schmackhaftigkeit, Viskosität, Löslichkeit und den Geruch des Wassers. Sie beeinflusst die Desinfektions- und Chlorierungsprozesse, den biologischen Sauerstoffbedarf (BSB) und den Grad der Toxizität von Verbindungen wie Zyanid und Ammoniak im Wasser.
Die Wassertemperatur kann leicht mit einem handelsüblichen Thermometer gemessen werden, das auch für die Prüfung von heißem Trinkwasser verwendet werden kann, oder mit einem Multiparameter-Messgerät für die Wasserqualität.
8. Fäkale Indikatorbakterien
Fäkale Indikatorbakterien werden nach Angaben des US Geological Survey zur Bestimmung der hygienischen Qualität von Wasser für Erholungs-, Industrie-, Landwirtschafts- und Wasserversorgungszwecke verwendet.
Fäkalindikatorbakterien sind Organismen, die natürlicherweise im Magen-Darm-Trakt von Menschen und Tieren leben. Zu den häufigsten fäkalen Indikatorbakterien gehören coliforme Bakterien und fäkale Streptokokken/Enterkokken. Diese Organismen werden mit den Fäkalien in die Umwelt freigesetzt. Glücklicherweise sind sie nur an das Wachstum im Magen-Darm-Trakt angepasst und sterben innerhalb weniger Stunden, wenn sie Umweltstressfaktoren wie Sonnenlicht, Temperatur, anderen konkurrierenden und räuberischen Organismen sowie toxischen Desinfektionsmitteln und Industriechemikalien ausgesetzt werden.
USGS und EPA gehen davon aus, dass die «Sterberate» von Fäkalindikatorbakterien die gleiche ist wie die Sterberate anderer schädlicher Krankheitserreger. Wenn also in einem Gewässer eine große Menge an fäkalen Indikatorbakterien gefunden wird, geht man davon aus, dass wahrscheinlich auch andere schädliche Krankheitserreger vorhanden sind.
Fäkalindikatorbakterien werden getestet, indem sie in mikrobiologischen Laboratorien unter Verwendung spezieller Nährböden und Bedingungen aus Wasserproben gezüchtet werden. Dieses Bild zeigt coliforme Bakterien, die auf Agarmedien gezüchtet wurden.
9. Strömung des Wassers
Der Wasserdurchfluss ist die Wassermenge, die in einem bestimmten Zeitraum an einem bestimmten Punkt vorbeifließt. Wasser mit hohen Fließgeschwindigkeiten verdünnt Schadstoffe in höherem Maße. Hohe Fließgeschwindigkeiten erhöhen auch den Gehalt an gelöstem Sauerstoff (DO) im Wasser, indem sie die Turbulenz erhöhen und somit mehr Luft einmischen.
Der Wasserdurchfluss kann gemessen werden, indem die Anzahl der Kubikfuß Wasser (Breite des Gewässers in Fuß mal Tiefe des Gewässers in Fuß) geschätzt wird, die sich in einer Sekunde den Fluss hinunter bewegen (Geschwindigkeit in Fuß pro Sekunde). Der Wasserdurchfluss wird in Kubikfuß pro Sekunde ausgedrückt.
10. Gelöste Feststoffe insgesamt (TDS)
Der Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen (TDS) beschreibt die Gesamtkonzentration an anorganischen Salzen und organischen Verunreinigungen, die in Lösung im Wasser vorhanden sind. Die Hauptbestandteile, die den TDS-Wert bestimmen, gelangen aus natürlichen Quellen, Abwässern oder städtischen und landwirtschaftlichen Abflüssen ins Wasser. Zu den wichtigsten TDS-Komponenten im Wasser gehören Natrium, Kalium, Chlorid, Magnesium, Kalzium, Karbonat, Nitrat, Sulfat und Bikarbonat.
Bei in Flaschen abgefülltem Wasser und gut gewarteten kommunalen Wassersystemen zeigt der TDS-Wert häufig das Vorhandensein von nützlichen Ionen und Mineralien wie Natrium, Kalium, Kalzium und Magnesium an und nicht von schädlichen Toxinen und Schwermetallen.
Der TDS-Wert hat Auswirkungen auf die Härte und die organoleptischen Eigenschaften des Wassers. Die wichtigste organoleptische Eigenschaft, die TDS beeinflusst, ist der Geschmack. Laut einem Artikel aus dem Jahr 1966 im Journal of Applied Psychology wurde die Schmackhaftigkeit von Trinkwasser in Abhängigkeit vom TDS-Gehalt wie folgt festgestellt.
- Ausgezeichnet: Weniger als 300 mg/L
- Gut: 300-600 mg/L
- Angemessen: 600-900 mg/L
- Schlecht: 900-1200 mg/L
- Inakzeptabel: Größer als 1200mg/L
Geschmacksvorlieben sind subjektiv, und die Unterschiede sind in den verschiedenen Regionen der Welt besonders ausgeprägt. So bevorzugen die Mittel- und Osteuropäer oft die dortigen Wässer mit sehr hohem TDS-Wert, während sie in Nordamerika und Nordeuropa niedrigere TDS-Werte bevorzugen. Eisbergwasser und Regenwasser haben einen niedrigen TDS-Wert und einen leichten Geschmack, da es sich um reinen Niederschlag vom Himmel handelt, der kaum oder gar nicht mit der Oberfläche in Berührung gekommen ist, wo sonst Mineralien oder Schadstoffe aufgenommen werden würden.
Das Hintergrunddokument der Weltgesundheitsorganisation für die Entwicklung von WHO-Richtlinien für die Trinkwasserqualität legt nahe, dass Wasser mit einer TDS-Konzentration von weniger als 1000 mg/L für die meisten Verbraucher akzeptabel ist.
Ein hoher TDS-Gehalt des Wassers kann sich auf die Wasserhärte auswirken, wenn vor allem Kalzium oder Magnesium die Hauptbestandteile sind. Eine Wasserhärte von mehr als 500 mg/L kann zur Verkalkung und Korrosion von Wasserleitungen, Heizungen, Heizkesseln und Haushaltsgeräten führen.
Es wurden keine gesundheitlichen Schäden festgestellt, die kausal mit einem zu hohen TDS-Gehalt im Wasser zusammenhängen. Epidemiologische Studien aus Australien, Kanada und sogar der ehemaligen Sowjetunion haben versucht, die Auswirkungen von TDS auf die Gesundheit zu bestimmen, aber ihre Ergebnisse waren unterschiedlich und widersprachen sich gegenseitig, und sie haben es versäumt, einen anderen Störfaktor zu berücksichtigen, der ihre Ergebnisse beeinflusst haben könnte.
Es ist sinnvoller, die spezifischen Bestandteile des TDS-Werts eines bestimmten Wassers zu berücksichtigen. Hohe Kalzium- oder Magnesiumwerte sind oft eine gesunde Ergänzung. Hohe Arsenwerte sind gefährlich. Hohe Natriumwerte sind in Maßen ein wertvolles Elektrolyt, können aber ungesund sein, wenn jemand bereits einen hohen Natriumgehalt in seiner Ernährung hat.
Die Messung des TDS-Wertes im Wasser erfolgt in der Regel durch die Bestimmung der spezifischen Leitfähigkeit mit einer tragbaren Leitfähigkeitssonde, die das Vorhandensein von Ionen im Wasser feststellt. Wasser an sich leitet keinen Strom, aber wenn Mineralien und andere Elemente gelöst sind, leitet es Strom und kann gemessen werden. Diese Messungen werden dann in TDS-Werte umgerechnet, wobei spezifische Faktoren verwendet werden, die je nach Wasserart und Temperatur variieren.
Der TDS-Gehalt im Wasser wird auch mit gravimetrischen oder gewichtsbasierten Methoden gemessen. Dazu wird das Wasser erhitzt, bis es verdampft, und der verbleibende Rückstand gewogen. Diese Methode und Labormessungen einzelner TDS-Bestandteile werden seltener verwendet als tragbare TDS-Messgeräte, sind aber genauer.
Für den TDS-Wert gibt es keine Norm, da er als sekundäre Trinkwassernorm angesehen wird, die kein direktes Gesundheitsrisiko darstellt. Die US-Umweltbehörde EPA empfiehlt nach wie vor die Behandlung von Wassersystemen, wenn die TDS-Konzentration 500 mg/L übersteigt, da erhöhte TDS-Konzentrationen auf einen erhöhten Gehalt an Ionen wie Aluminium, Kupfer, Blei, Arsen und Nitraten hinweisen, die ein Gesundheitsrisiko darstellen können.
11. Organischer Gesamtkohlenstoff (TOC)
Der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) ist ein Maß für die Gesamtmenge an Kohlenstoff aus pflanzlichen, tierischen oder synthetischen kohlenstoffhaltigen Verbindungen im Wasser. Diese Stoffe können entweder im Wasser gelöst sein oder als ungelöste, suspendierte Stoffe im Wasser vorkommen.
TOCs sind indirekte Märkte für organische Stoffe. Ein Übermaß an organischen Stoffen im Wasser kann zu einem Rückgang des gelösten Sauerstoffs (DO) und einer erhöhten Produktion von Desinfektionsnebenprodukten (DBP) führen. Sowohl DO als auch DBP sind wichtige Indikatoren für die Wasserqualität, so dass die Überwachung des TOC ein nützlicher Zusatzindikator sein kann.
Typische TOC-Werte in verschiedenen Wassertypen sind wie folgt.
- Moor: 10-60 ppm, Durchschnitt von 33 ppm
- Sumpf: 10-60 ppm, Durchschnitt 17 ppm
- Eutropher See: 12 ppm
- Fluss: 1-10ppm, durchschnittlich 7 ppm
- Grundwasser: 700 ppb
- Abwässer: 500-1000 ppm
- Trinkwasser: 100 ppb-10 ppm
- Gereinigtes Wasser: 1-500 ppb
- Hochreines Wasser: 0,1-10 ppb
Der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) wird in Labors durch Oxidation der verschiedenen im Wasser vorhandenen organischen Verbindungen in quantifizierbare Formen gemessen.
12. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH)
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH) sind eine heterogene Gruppe von Verbindungen, die alle zwei oder mehr verschmolzene aromatische Ringe aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen enthalten. Sie kommen in Kohlenwasserstoffen wie Öl, Benzin und Kohle vor. Sie werden in die Umwelt freigesetzt, wenn Kohle, Öl, Gas, Holz, Müll oder Tabak verbrannt werden, so die US Centers for Disease Control (CDC).
PAK sind nicht gut löslich und kommen in der Regel nicht in nennenswerten Konzentrationen im Trinkwasser vor. Sie haben keine «qualitätsverändernden» Auswirkungen auf das Wasser. Ihre Aufnahme von Wasser über längere Zeiträume wurde mit Krebserkrankungen von Lunge, Haut, Speiseröhre, Dickdarm, Bauchspeicheldrüse, Blase und Brust in Verbindung gebracht.
Das US-EPA hat verschiedene Normen für einzelne PAK festgelegt. Einige Schadstoffhöchstwerte (Maximum Contaminant Levels, MCL) sind die folgenden.
- 0,0001 mg/L für Benz(a)anthracen
- 0,0002 mg/L für Benzo(a)pyren, Benzo(b)fluoranthen, Benzo(k)fluoranthen, Chrysen
- 0,0003 mg/L für Dibenz(a,h)anthracen
- 0,0004 mg/L für Indenol(1,2,3-c,d)pyren
13. Pestizide
Landwirtschaftliche Pestizidchemikalien wie Organomercurien, Chlorpyrifos, Azinphos-Methyl, Atrazin, Alachlor, Diazinon, Carbaryl und Fipronil, die zur Bekämpfung von Unkraut, Insekten und anderen Schädlingen eingesetzt werden, verursachen ernsthafte Probleme mit der Wasserverschmutzung.
Je nach Chemikalie kann eine übermäßige Exposition gegenüber Pestiziden Krebs, Störungen der Fortpflanzungsfähigkeit, des Hormonsystems oder des Nervensystems sowie eine akute Toxizität bei Aufnahme hoher Konzentrationen zur Folge haben.
Der Gehalt an verschiedenen Pestiziden im Trinkwasser wird von der US-Umweltbehörde EPA geregelt und überwacht, aber nicht alle Pestizide werden überwacht. Der Gehalt an Pestiziden kann auch deshalb schwer zu bestimmen sein, weil er von Monat zu Monat und von Jahreszeit zu Jahreszeit stark schwankt.
Die Messung des Gehalts an Pestizidverunreinigungen wird von den lokalen Wasseraufsichtsbehörden durchgeführt, und ihre Bewertungen werden den Verbrauchern durch regelmäßige Berichte über die Wasserqualität zur Verfügung gestellt.
14. Blei
Blei ist eines der am häufigsten vorkommenden schweren Elemente auf der Erde. Bleiverunreinigungen im Wasser entstehen in geringen Mengen durch die Auflösung natürlicher Quellen, vor allem aber durch Auslaugung aus alten, bleihaltigen Haushaltsinstallationen wie Rohren, Lötmitteln, Armaturen oder Hausanschlüssen.
Blei verändert die organoleptischen Eigenschaften des Wassers nicht. Nach Angaben des United States Center for Disease Control and Prevention (CDC) kann man Blei im Trinkwasser weder sehen noch schmecken oder riechen.
Der beste Weg, den Bleigehalt des Trinkwassers zu bestimmen, ist, den jährlichen Bericht über die Wasserqualität einzusehen oder das Wasser in einem qualifizierten Labor untersuchen zu lassen. Einzelpersonen können sich an ihr staatliches oder lokales Trinkwasserunternehmen wenden, um ein zertifiziertes Labor für die Analyse zu finden.
Das amerikanische Umweltbundesamt (EPA) hat den Höchstwert für Blei im Trinkwasser auf Null festgesetzt, da Blei ein giftiges Metall ist, das selbst bei geringer Exposition der menschlichen Gesundheit schaden kann.
15. Eisen
Eisen kommt in der Natur vor und verbindet sich mit schwefel- und sauerstoffhaltigen Verbindungen zu Sulfiden, Karbonaten, Hydroxiden und am häufigsten zu Oxiden. Eisen im Wasser kann als Teil des TDS oder als Einzelparameter gemessen werden.
Eisen kann die organoleptischen Eigenschaften von Wasser beeinträchtigen. Laut einer Studie über die Geschmacksschwellenkonzentrationen von Metallen in Trinkwasser, die im Journal of American Water Works Association veröffentlicht wurde, wurde destilliertem und mineralisiertem Wasser ein metallischer Geschmack verliehen, wenn die Eisenkonzentration Werte zwischen 0,04 mg/L und 3,4 mg/L erreichte. Eisenkonzentrationen, die über dem Bereich von 0,05-0,1 mg/L liegen, können sich aus der Lösung absetzen und die Trübung und Farbe des Wassers verändern, so dass es trübe oder rostig aussieht.
Die US-Umweltschutzbehörde begrenzt den Eisengehalt im kommunalen Trinkwasser auf höchstens 0,3 mg/l, da nur ein kleiner Prozentsatz der Bevölkerung in der Lage ist, Eisen im Trinkwasser in Konzentrationen unter 0,3 mg/l zu schmecken.
Eine gängige Methode zur Messung des Eisengehalts im Trinkwasser ist die spektrophotometrische Phenanthrolin-Methode. Diese Methode beruht auf der Tatsache, dass das Eisenion mit Phenanthrolin einen stabilen, intensiv rot-orange gefärbten Komplex bildet, der dann spektrofotometrisch analysiert und der Eisengehalt anhand einer Kalibrierkurve bestimmt werden kann.
16. Radionuklide
Radioaktive Stoffe, auch Radionuklide genannt, sind Substanzen, die zerfallen (zerfallen) und dabei Beta-, Alpha- und Gammastrahlung aussenden, die zahlreiche schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hat.
Radionuklide kommen natürlich in der Umwelt vor und können vom Menschen hergestellt werden. Beide Arten von Radionukliden können in das Grundwasser und in Oberflächengewässer gelangen und beim Zerfall Strahlung erzeugen. Obwohl Strahlung für das blutbildende, gastrointestinale, reproduktive und Nervensystem schädlich ist, hängt der Grad der Schädigung von der Quelle der Radioaktivität, der Höhe der Strahlung (Gesamtdosis) und der Dauer der Strahleneinwirkung ab.
Einer der berüchtigtsten Vorfälle von Radionuklidkontamination des Wassers ereignete sich 2011 bei der Kernschmelze im japanischen Kernkraftwerk Fukushima Daiichi. Dieses Bild zeigt Lagertanks für kontaminiertes Wasser am Standort Fukushima, in die täglich 400 Tonnen Grundwasser einsickerten.
Bei den Wasserqualitätsparametern werden daher in der Regel die Konzentrationen von Alphateilchen, Betateilchen, Radium und Uran überwacht. Die US EPA Radionuclides Rule enthält vier Normen für Radionuclide im Trinkwasser, die sicherstellen, dass der Verbraucher täglich nur mit sehr geringen Strahlungsdosen in Kontakt kommt.
Die EPA Radionuklid-Regel definiert sicheres Trinkwasser als Wasser, das höchstens die folgenden Mengen enthält.
- 15 Pikocurie Alphateilchen pro Liter Wasser (pCi/L)
- 5 pCi/L von kombiniertem Radium 226/228
- 20 pCi/L Uran
- 4 Millirem an Beta-/Photonenstrahlern pro Jahr (mrem/yr)
Welche Bedeutung hat die Wasserqualität für die menschliche Gesundheit?
Die Bedeutung der Wasserqualität für die menschliche Gesundheit liegt in der Sicherheit, dass die Menschen, die das Wasser trinken und nutzen, gesund bleiben. Eine schlechte Qualität des Trinkwassers, des Wassers für den Hausgebrauch und des Wassers für die Freizeitgestaltung aufgrund von Verschmutzung kann zu Krankheiten führen.
Schlechte Wasserqualität aufgrund von Verunreinigungen durch Schwermetalle und Chemikalien wie Arsen, Quecksilber, Chrom und Blei verursacht chronische Schäden an Organen wie Leber, Niere, Gehirn, Hormonhaushalt und Fortpflanzungsorganen. Verunreinigungen wie Arsen, Fluorid, Nitrat und PAK können eine Reihe von Krebsarten verursachen, die unter anderem den Magen-Darm-Trakt, die Harnwege und die Fortpflanzungsorgane betreffen.
Schlechte Wasserqualität aufgrund von Verunreinigungen durch biologische Organismen trägt in hohem Maße zur weltweiten Krankheitslast bei, vor allem in Form von «wasserbedingten Krankheiten» wie Durchfall, Cholera, Ruhr und Hepatitis A. Nach Angaben der WHO sind allein von der Cholera 1,4 bis 4 Millionen Menschen betroffen, die jedes Jahr weltweit 21.000 bis 143.000 Todesfälle verursachen. Die WHO berichtet weiter, dass schätzungsweise 829 000 Menschen, darunter 297 000 Kinder unter 5 Jahren, jedes Jahr an Krankheiten sterben, die auf Wasserverschmutzung zurückzuführen sind, vor allem an infektiöser Diarrhöe.
So testen Sie die Wasserqualität
Die Wasserqualität wird in Labors oder zu Hause mit einfachen Testkits für die Wasserqualität geprüft.
- Wasseruntersuchungen im Labor werden durchgeführt, indem Proben in sterilen Behältern entnommen und an ein akkreditiertes Labor geschickt werden. Die Ergebnisse können Tage dauern, sind teurer, stehen für Hunderte von Parametern zur Verfügung und sind am genauesten.
- Wassertests für zu Hause sind über Teststreifen, Farbscheiben-Kits oder digitale Handgeräte erhältlich. Zu Hause können weniger Wasserparameter gemessen werden als in Labors, z. B. pH-Wert, TDS, Härte oder das Vorhandensein von chemischen Reinigungsmitteln.
- Teststreifen sind Papierstreifen mit Quadraten, die ihre Farbe ändern, wenn sie in Wasser getaucht werden.
- Farbscheiben-Kits haben Plastikbehälter, in die das Wasser gegeben wird, wobei das Wasser seine Farbe ändert und mit einer farbigen Scheibe verglichen wird, wenn ein flüssiges oder pulverförmiges Reagenz hinzugefügt wird.
- Handgehaltene digitale Messgeräte werden in Wasser getaucht und geben eine numerische Anzeige der Höhe des Messwerts ab.
Was ist das hochwertigste Wasser der Welt?
Das isländische öffentliche Wasser ist das qualitativ hochwertigste Wasser der Welt, das den Bedürfnissen von Mensch, Industrie und Umwelt gerecht wird. Dies ist auf die folgenden Faktoren zurückzuführen.
- Seine Reinheit im Bohrloch erfordert keine chemische, physikalische oder biologische Behandlung.
- Es hat einen TDS-Wert von 75 mg/l, was ausreicht, um industrielle Verschmutzung und Korrosion der Infrastruktur zu verhindern und den Trinkern einen leichten Mineralzusatz zu bieten.
- Es hat einen leicht alkalischen pH-Wert von 7,3, was bedeutet, dass es nicht korrosiv für die Infrastruktur ist.
- Island ist ein dünn besiedeltes Land mit minimalen industriellen und landwirtschaftlichen Abflussquellen und hochwertigen Wasseraufbereitungsanlagen.
- Seine Qualität wird im gesamten Verteilungssystem ständig überwacht.
- Im Environmental Performance Index (EPI) für die Sicherheit der Menschen und im OECD-Index für die Wasserqualität «Better Life» belegt sie den ersten Platz. 98 % der Menschen sind mit der Wasserqualität zufrieden.
Es gibt andere Länder mit einer ähnlich hohen Wasserqualität wie Island, aber das Wasser in der Region Reykjavik weist eine einzigartige Kombination von Faktoren auf, die es zum Wasser mit der besten Qualität machen. T
Das Svalbarði Polar Iceberg Water unterscheidet sich von anderen hochwertigen Wässern durch seine Eisbergquelle. Da es Tausende von Jahren vor der modernen Verschmutzung im Inneren eines Gletschers konserviert wurde, weist es, wenn es als Eisberg auftaucht, eine extreme chemische und physikalische Reinheit auf. Für industrielle Zwecke ist es nicht ganz so ideal, da es den leicht sauren pH-Wert von sauberem Niederschlag hat, der durch die Wechselwirkung mit natürlichen atmosphärischen Gasen entstanden ist, als es ursprünglich als Schnee fiel. Aber Eisbergwasser hat einen leichten und luftigen Geschmack, von dem die Verbraucher regelmäßig berichten, dass er zu ihren Favoriten gehört.
Was sind einige Missverständnisse und Mythen über Wasserqualitätsparameter?
Einige Missverständnisse und Mythen über Wasserqualitätsparameter beziehen sich auf primäre und sekundäre Wasserqualitätsparameter. Diese Missverständnisse beziehen sich häufig auf den pH-Wert, Chlor und die Konzentration der gesamten gelösten Feststoffe (TDS).
- Mythos 1 – Der pH-Wert ist ein direkter Indikator für die Wasserqualität. Der pH-Wert ist kein primärer Wasserparameter und an sich kein Maß für die Qualität des Wassers. Der pH-Wert kann beeinflussen, wie das Wasser mit seiner Umgebung interagiert und wie sich verschiedene gelöste Stoffe im Wasser verhalten. So werden beispielsweise bei hohen pH-Werten Verbindungen wie Ammoniak, Aluminium und Zyanid löslich und giftiger. Der pH-Wert ist ein sekundärer Wasserparameter, der als indirekter Marker für die Wasserqualität verwendet werden kann, aber ob ein Trinkwasser alkalisch oder sauer ist, ist an sich kein Hinweis auf die Qualität.
- Mythos 2 – Die TDS-Konzentration ist ein Maß für die Wasserqualität. TDS ist, ähnlich wie der pH-Wert, ein sekundärer Wasserparameter. Der TDS-Wert sagt uns, dass eine bestimmte Konzentration an organischen und anorganischen Stoffen im Wasser gelöst ist. Der TDS-Wert allein gibt jedoch keine Auskunft darüber, ob es sich bei diesen Stoffen um gesunde Mineralien wie Kalzium und Magnesium oder um giftige Schwermetalle wie Arsen oder Blei handelt. Der TDS-Wert ist ein indirekter Indikator, der Aufschluss darüber geben kann, ob sich weitere Tests lohnen.
- Mythos 3 – Das Vorhandensein von Chlor ist ein Zeichen für schlechte Wasserqualität und macht das Wasser ungenießbar. Solange die Werte moderat sind, ist das Vorhandensein von Chlorrückständen im kommunalen Trinkwasser ein Zeichen für gute Wasserqualität. Der Chlorrestgehalt zeigt an, dass dem Wasser bei der Erstaufbereitung eine ausreichende Menge Chlor zugesetzt wurde, um Bakterien und Viren, die Durchfallerkrankungen verursachen, zu inaktivieren, und dass das Wasser während der Lagerung vor einer erneuten Verunreinigung geschützt ist.