Wasserchemie

pH-Wert

Definition:Gibt die Konzentration der H⁺-Ionen (power der H⁺-Ionen) in Wasser an.

Schematisch betrachtet kann sich das Wassermolekül H₂O in ein Wasserstoffion H⁺ und ein Hydroxylion OH^-- aufspalten. In reinem mWasser passiert das in sehr geringem Umfang. Die Angabe des pH-Wertes ist dimensionslos.

0....1....2....3....4....5....6........	7	........8....9....10.....11....12....13....14
sauer	neutral	basisch

Neutraler pH-Wert:=7 Hier liegt eine gleiche Konzentration an H⁺-Ionen und OH-Ionen vor (jeweils 10^-7 mol/l H⁺-Ionen und 10^-7 mol/l OH^--Ionen).

Saurer pH-Wert: 0-7 Je saurer ein Wasser ist, desto höher der Gehalt an H⁺-Ionen.

Basischer pH-Wert: 7-14 Je basischer ein Wasser ist, desto höher der Gehalt an OH^—Ionen.

Kohlendioxid/Carbonatsystem

Definition: Kohlendioxid (CO₂) liegt im Wasser gelöst in unterschiedlicher Form vor. Und zwar in Abhängigkeit vom pH-Wert.

pH unter 6: Kohlendioxid und Kohlensäure (H₂CO₃).

pH 7-8: Kohlendioxid geht in Hydrogencarbonat (HCO₃^- ) über.

pH über 10: Nur noch Carbonate (CO₃^2-) liegen vor. Gelöstes Kohlendioxid ist nicht mehr vorhanden.

Diese pH-abhängigen Übergänge sind in der einen wie in der anderen Richtung möglich. Durch Erhitzen von Wasser wird Kohlendioxid ausgetrieben und somit dem Wasser auch die Carbonathärte entzogen (siehe Wasserhärte). Die Zuführung Kohlendioxid wirkt aber auch pH-Wert erniedrigend.

Elektrische Leitfähigkeit

Definition: Ist ein Maß für Menge an geladenen Teilchen (Ionen) in einem Wasser. Diese wird durch die Konzentrationen an gelösten Salzen bestimmt.

Einteilung: Die Leitfähigkeit durch die Wassertemperatur beeinflußt. Eine Erhöhung der Wassertemperatur um ein 1⁰Celsius erhöht die Leitfähigkeit um etwa 2 %. Daher wird die Leitfähigkeit i.A. auf eine feste Temperatur bezogen (die meisten Meßgeräte machen das automatisch). Die Angabe erfolgt in µS/cm (Mikrosiemens pro cm) bzw mS/cm (Millisiemens pro cm).

Unter 5 µS/cm: voll entsalztes Wasser.

100-1.000 µS/cm: Leitungswasser

um 50.000 µS/cm: Seewasser

• Der Salzgehalt eines Wassers wirkt entsprechend auf Fische und Pflanzen. Die Organismen (und deren einzelnen Gewebezellen) bilden ein geschlossenes System, in das Wasser und auch Ionen in gewissen Umfängen ein- und austreten können. Zu hohe Salzgehalte verursachen bei einem Süßwasserfisch einen Austritt von Wasser, der Fisch verdurstet quasi. Umgekehrt verhält es sich natürlich bei Seewasserfischen. Die Organismen sind auf ihre natürliche Umwelt angepaßt, wobei jedes Individuum in gewissem Umfang Abweichungen von den natürlichen Verhältnissen verträgt.

Stickstoffverbindungen

Ammonium/Ammoniak, Nitrit, Nitrat

Ammonium/Ammoniak

Definition: Hierbei handelt es sich um die Stickstoffverbindungen NH₄^- (Ammonium) und NH₃ (Ammoniak).

Herkunft/Zusammenhänge: Diese Stickstoffverbindungen entstehen im allgemeinen aus dem bakteriellen Abbau von abgestorbenen Pflanzen-und Tierbestandteilen, aber auch durch Fischausscheidungen und Fischfutter. Bei pH-Werten unter 7,2 liegt Ammonium vor. Je basischer der pH-Wert ist, bildet sich um so mehr Ammoniak. Die Angabe erfolgt in mg/l.

In Freigewässern schwanken die Ammonium-Gehalte von 0,1-3 mg/l.

Die Gehalte sollten allerdings möglichst nicht höher liegen, da sich bei höheren pH-Werten Ammoniak bildet. Dies ist stark fischgiftig (Schwellenwert für Elritzen z.B. 0,6 mg/l). In einem intakten aquatischen System mit ausreichendem Sauerstoffgehalt wird Ammonium aber relativ schnell umgewandelt (Nitrifikation).

• Ammonium ist für Wasserpflanzen eine elementare Stickstoffquelle zum Wachstum.

Nitrit/Nitrat

Definition: Hierbei handelt es sich um die Stickstoffverbindungen NO₂^- (Nitrit) und N0₃^- (Nitrat).

Herkunft/Zusammenhänge: Ammonium wird durch bakteriellen Abbau durch zwei Bakteriengruppen im Zuge der Nitrifikation zu Nitrit bzw. Nitrat abgebaut.

Der Zwischenschritt der Nitritbildung ist in intakten Systemen nur von kurzer Dauer. Beide Bakteriengruppen leben engräumig nebeneinander, und Nitrit wird zu Nitrat umgewandelt (Angabe in mg/l).

Kommt es zu einer Nitrit-Anhäufung, ist die Nitrifikation gestört (Giftstoffe, Sauerstoffmangel).Nitrit ist stark fischgiftig:

Nitrat ist prinzipiell nicht giftig. Es wirkt i.A. als gelöstes Salz, vor allem auf Pflanzen:

à Einsatz schnellwüchsiger Wasserpflanzen und regelmäßiges Herausschneiden und Einkürzen der Pflanzen.

à Wasserwechsel (wahrscheinlich der am häufigsten praktizierte Weg)

à Denitrifikation: Bakterielle Entfernung des Nitrats zu Stickstoffgas. Voraussetzung sind strenge Sauerstoffabwesenheit und die Gegenwart organischer Bestandteile. Kleinräumig kann es im Aquarium im Kiesbereich zu solchen Prozessen kommen, auch in guten Filtersystem (z.B. Rieselfiltern) möglich. Häufig ist dieser Prozeß aber im aquaristischen Bereich von untergeordneter Bedeutung.

Algen: Stickstoffverbindungen sind neben dem Licht häufig die Ursache für unerwünschte Algenbildungen im Aquarium. Algen sind allgegenwärtig und kommen bei für sie günstigen Bedingungen zum auffälligen Wachstum. Im Aquarium findet man bei hohen Nitratwerten meist Grünalgen (fädig oder als grüner Belag) bzw. Blaualgen/Cyanobakterien (als dunkelgrüner, schmieriger Belag). Auch deswegen sollte der Nitratgehalt im Aquarium deutlich unter 50 mg/l liegen.

Kurzfristige Hilfsmittel:à Verdunkelung

à mechanische Beseitigung

à physikalisch/chemische Mittel (Kupfersulfat, Zeolith)

Sauerstoffgehalt

Definition: Die Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Wasser.

Einteilung: Sauerstoff ist die elementare Grundlage für Fische und Pflanzen. Fische brauchen permanent eine ausreichende Versorgung. Auch Pflanzen benötigen Sauerstoff, in der Nachtphase, wenn sie keine Photosynthese betreiben können (Prozeß zum Aufbau von Pflanzengewebe unter Nutzung von Lichtenergie, Verbrauch von Kohlendioxid und Freisetzung von Sauerstoff). Daher hat man im Aquarium tagsüber meist keinen Sauerstoffmangel, unter ungünstigen Bedingungen kann dieser allerdings nachts auftreten. Die Angabe erfolgt in mg/l oder % Sättigung.

Die Sauerstofflöslichkeit ist temperaturabhängig, je wärmer das das Wasser, desto geringer ist der Sauerstoffgehalt im Wasser:

Phosphat

Definition: Phosphat PO₄ ^3- ist die bedeutsame Verbindung, in der Phosphor gelöst im Wasser vorkommt.

Herkunft/Zusammenhänge: Im allgemeinen entstammt Phosphor im Aquarium dem Abbau von Pflanzen- und Tiergewebe, aber auch aus dem Fischfutter (Angabe in mg/l).

Gehalte findet man meist zwischen 0,1 und 1 mg/l. Es kann aber zu Anreicherungen bis zu 10 mg/l kommen. Phosphat ist wichtig für das Pflanzenwachstum, hier sind Gehalte bis zu maximal 1 mg/l als sinnvoll zu betrachten. Toxische Auswirkungen sind nicht bekannt. Höhere Gehalte fördern das Algenwachstum.

Eisen/Spurenelemente

Definition: Eisen (Fe) kommt im Wasser meist in Spuren vor. Es liegt in sauerstofffreiem Wasser oder in saurem Milieu unter pH 3 als Eisen (II) (Fe²⁺) vor. Über pH 3 oder bei Sauerstoffgegenwart fällt es sehr schnell als Eisen (III) (Fe³⁺) aus.

Spurenelemente sind Wasserinhaltsstoffe, die häufig in geringeren Konzentrationen im Wasser vorkommen bzw. i. A. nicht giftig, aber für die Organismen zur Gewebebildung oder für biologische Prozesse außerordentliche Bedeutung haben (z.B. Mangan, Kalium, Jod, Natrium)

Schwermetalle/Metalle

Definition/Hintergründe: Schwermetalle bzw. Metalle treten häufig als Spurenelemente auf, können in höheren Konzentrationen im Wasser auch giftig wirken. Hier die für die Aquaristik wichtigsten Stoffe:

Kupfer: Kupfer kann durch Korrosionserscheinungen in Wasserleitungen ins Wasser gelangen. Auch der Einsatz von Algenbekämpfungsmitteln (Kupfersulfat) als Quelle ist hier zu nennen. Kupfer ist ein starkes Fischgift (ab etwa 0,1 mg/l häufig tödlich auf Fische wirkend)

Blei: Blei kann wie das Kupfer aus alten bleihaltigen Wasserleitungen gelöst werden (meist in Altbauten). Blei ist stark fischgiftig.

Quecksilber: Als potentielle Hauptquelle in der Aquaristik kommen hier alte Thermometer in Betracht. Der Grenzwert für den Trinkwasserbereich beträgt 0,001 mg/l, und kann so auch als Fingerzeig für die Giftigkeit auf Fische gewertet werden.

Aluminium: Vorsicht ist im aquaristischen Bereich mit dem Einsatz und Hantieren von aluminiumhaltigen Geräten (alte Löffel zur Medikamentenansetzung, alte Kescher) geboten. Aluminium ist stark fischgiftig (bereits Gehalte bis 0,1 mg/l) und vor allem im sauren Milieu leicht wasserlöslich.

Organische Wasserbestandteile

Definition/Hintergründe: Organische Bestandteile und Stoffe setzen sich im allgemeinen aus einem Kohlenstoffgrundgerüst, ergänzt durch Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und anderen Verbindungen zusammen. Gegenüber anorganischen Verbindungen (Salze, Schwermetalle) sind sie meist schlecht oder gar nicht im Wasser löslich, können dafür aber gut in pflanzlich oder tierische Gewebe eindringen (fettlöslich). Hier die wichtigen Stoffe:

Pestizide: Meist zur Schädlingbekämpfung eingesetzte Giftstoffe, die über das Leitungswasser ins Aquarium gelangen können. Sie haben hier natürlich auch fatale Auswirkungen. Meist handelt es sich um chlorierte Kohlenwasserstoffe. Im Trinkwasserbereich beträgt der Grenzwert für Einzelstoffe 0,0001 mg/l, für mehrere Stoffe zusammen 0,0005 mg/l. Diese Stoffe können durch den Einsatz von Aktivkohle entfernt werden.

Huminstoffe/Huminsäuren: Entstammen i.A. dem Abbau organischer Gewebe und sind ein wichtiger Wasserbestandteil (kennzeichnend für Schwarzwassersysteme). Sie sind nicht giftig, sondern haben große Bedeutung für die Stabilität des Wassermilieus (Pufferung, Ionenaustauschpotential) und können toxische Stoffe "maskieren". In der Aquaristik werden Huminsäuren auch zur pH-Wertabsenkung eingesetzt. Zudem wirken sie positiv auf die Schleimhäute der Fische.

Phenole: Belastungen sind, wenn auch selten, über Leitungswasserzufuhr aufgetreten. Phenole sind Nervengifte und schädigen bei Fischen vor allem Kiemen, Haut und innere Organe.

Keimbelastungen

Definition: Wasser kann im allgemeinen bestimmte Konzentrationen an Bakterien und Mikroorganismen enthalten.

Gehalte in natürlichen See- oder Flußsystemen sind häufig sehr keimarm. Im begrenzten System eines Aquariums liegen entsprechende Keimgehalte wesentlich höher, was individuell sich für Fische als Streßfaktor auswirken kann.

Die Senkung der Keimzahl läßt sich im Aquarium durch Wasserwechsel und "gelegentliche" Filterreinigung erreichen.

Literatur:

Hütter, L.A.: Wasser und Wasseruntersuchung, Verlag Sall&Sauerländer, 1992

Riehl&Baensch: Aquarienatlas – Band 1, Mergus-Verlag