angewandte grundwasserchemie, hydrogeologie und ...978-3-662-55558-3/1.pdf · einer starken →base...
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Glossar
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Abbau 1. degradation.2. mining
1. Abbau führt zu einer Verkleinerungdes Kohlenstoffgerüstes einesorganischen Moleküls und/oder zurKomplexität einer organischenVerbindung. Die dabei entstehendenZwischenabbauprodukte werden auch→ Metabolite genannt. Dervollständige Abbau einer organischenVerbindung zu → CO2 und →Wasser wird → Mineralisierunggenannt. Der Abbau kann → aeroboder → anaerob erfolgen. Nach DIN4049 Zerlegung einer organischenVerbindung in einfachere Bestandteile(Metabolite) durchphysikalisch-chemischeEinwirkungen und/oder biologischeAktivität.2. Bergmännische Gewinnung vonRohstoffen
DIN 4049-2(1990) ergänzt
Abbaubarkeit degradability Eigenschaft eines Stoffes, durchphysikalische, chemische oderbiologische Prozesse durch Zerlegunghochmolekularer Substanzen inniedermolekulare Stoffe umgewandeltzu werden
447© Springer-Verlag GmbH Deutschland 2018F. Wisotzky et al., Angewandte Grundwasserchemie, Hydrogeologieund hydrogeochemische Modellierung,https://doi.org/10.1007/978-3-662-55558-3
448 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Abdampfrück-stand
evaporationresidue
Der Gesamttrockenrückstand wird bei 180◦C 2 Stunden lang getrocknet und nachdem Erkalten ausgewogen. Einheit istz. B. Milligramm pro Liter (mg/l).Mulipliziert man die gemessene →elektrische Leitfähigkeit mit dem Faktor0,725, ergibt sich etwa der Zahlenwert desAbdampfrückstandes (mg/l) bei 100 ◦C.Davon abweichend wird in Höll (2002)ein Faktor von 0,93 angegeben
Abfall waste Gegenstände, Stoffe oder Reste, denensich der Besitzer entledigen will
abiotisch abiotic Parameter, der sich auf die unbelebteUmwelt bezieht. Gegenteil → biotisch
Ablaugung leaching Vorgang der chemischen Verwitterungoder technischen Laugung, bei der eineLösung von → Gips-, → Karbonat- undSalzgesteinen zur vollständigen Lösungdieser Gesteine führen kann. Dies kannzur erhöhten → Mineralisation derbeteiligten → Gewässer führen
Abraum overburden Bergmännischer Begriff für nichtnutzbares (taubes) Gestein, das bei derGewinnung von Rohstoffen gefördert undabgelagert wird. → Bergehalde. →Abraumhalde, Abraumkippe
Abraumhalde overburdendump
Ein Bereich, in dem → Abraum temporäroder dauerhaft abgelagert wird
Abraumkippe overburdendump
Teil eines Tagebaues, in dem → Abraumverkippt bzw. abgelagert wird
Absetzbecken settling tank,clarifier
Becken zur Sedimentation von →Partikeln, das zur Klärung des Wassersgenutzt wird
Absorption absorption Anlagerung von Stoffen (oder Wellen) andie Oberfläche (Adsorption) oder in dasInnere (Absorption) von Feststoffen. Dadies bei makroskopischenUntersuchungen meist nicht trennbar ist,wird meist von → Sorption gesprochen.Quantitativ kann die Sorption von Stoffenüber eine Beschreibung alsSorptionsisotherme nach HENRY,FREUNDLICH oder LANGMUIRerfolgen und beschreibt denZusammenhang von gelöster zu sorbierterKonzentration bei konstanter Temperatur
Glossar 449
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Abwasser waste water,sewage
Das durch gewerblichen, häuslichen odersonstigen Gebrauch in seinenEigenschaften veränderte Wasser(Schmutzwasser) sowie das von bebautenoder befestigten Flächen damit zusammenabfließende Niederschlagswasser(→ Regenwasser)
Abwasserrei-nigung
sewagetreatment,waste watertreatment
Sammelbezeichung für alle Techniken zurVerringerung von Abwasserinhaltsstoffendurch mechanische, biologische undchemische Verfahren. Die Reinigungerfolgt meist in → Kläranlagen. Ziel istdie gefahrlose Einleitung des gereinigtenAbwassers in Gewässer
Acidität,Azidität
acidity Maß für die gespeicherte Säuremengeeiner Probe (Wasser, Feststoff, Boden).Sie setzt sich aus den freien → Protonen(H+, messbar als → pH-Wert) und dengebundenen Protonen zusammen (z. B.HSO–
4). Sie kann durch → Titration miteiner starken → Base (z. B. NaOH)bestimmt werden
Acid minedrainage
acid minedrainage
Bildung saurer Grubenwässer durch diebergbauinduzierte Oxidation vonSulfidmineralen (meistens → Pyrit)
Adsorption adsorption siehe → Absorption
Adsorption-swasser
adsorptivewater
→ Bodenwasser, das an der Oberflächeder Bodenteilchen angelagert ist, ohneMenisken zu bilden
DIN 4047-10(1985)
Aerationszone aerationzone, vadosezone,unsaturatedzone
Entspricht der → ungesättigten Zone.Zone zwischen der Geländeoberkante unddem geschlossenen Kapillarsaum. Sieenthält das Feststoffgerüst, Haft- undSickerwasser sowie die Bodenluft(Grundluft)
aerob aerobic Anwesenheit von Sauerstoff fürReaktionen. Gegensatz: → anaerob
Aggregat-zustand
state ofaggregation
Von Druck und Temperatur abhängigeZustandsform einer Substanz (fest bzw.als Feststoff, flüssig bzw. als Flüssigkeitoder gasförmig bzw. als Gas)
aggressiveKohlensäure(KalkaggressiveKohlensäure)
aggressivecarbondioxide
Teil des freien überschüssigenKohlendioxids (Kohlenstoffdioxid), das inder Lage ist Calciumkarbonat zu lösen
450 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Aktivkohle,A-Kohle
activatedcarbon(granulated,powdered)
Üblicherweise in der Wasseraufbereitungzur Sorption von Geruchs- undGeschmacksstoffen sowie von organischenStoffen eingesetzte Kohle mit großerOberfläche. Die Anwendung in derWasseraufbereitung erfolgt entweder alsPulverkohle oder als Kornkohle
Aktivität activity Chemisch wirksame Konzentration.Berechnung aus Konzentration ∗Aktivitätskoeffizient. a=c ∗ f
Aktivitätsko-effizient
activitycoefficient
Der Aktivitätskoeffizient (f) wird durchNäherungsformeln z. B. nachWateq-Debye-Hückel, Davies oderGüntelberg ermittelt. Dabei gehen immerdie → Ionenstärke und Ladung des Ionssowie z. T. die Ionengröße ein
Algen alga Niedere pflanzliche Organismen die →Photosynthese betreiben. Häufig sind sie inFluß- und Talsperrenwasser sowieSeewasser anzutreffen
Alicyclen alicyclichydrocarbons
Carbozyclische Verbindung ohnearomatischen Charakter
aliphatisch aliphatic Kettenförmige Kohlenwasserstoffe
Alkalifeldspat alkali feldspar Albit-Orthoklas Mischkristalle, die häufigin magmatischen Gesteinen vorkommenNaAlSI3O8
AlkalischesWasser
alkaline water Wassertyp mit einer Dominanz der→ Alkalimetalle (z. B. Na+, K+) bzw. mithohen pH-Werten
Alkalimetall alkali metals Metalle der 1. Hauptgruppe desPeriodensystems. Zu ihnen gehören u. a.Lithium (Li), Natrium (Na) und Kalium (K)
Alkalinität alkalinity Bezeichnung für dasSäurebindungsvermögen von Wasser.Maßgebend ist im Wesentlichen dieHydrogenkarbonat- undKarbonatkonzentration des Wassers. Siewird durch die Bestimmung der →Säurekapazität bis zum pH-Wert 4,3 (→KS4,3) und der Säurekapazität bis zumpH-Wert 8,2 (→ KS8,2) in Wasserprobendefiniert
Alkan alkane Kettenförmiger Kohlenwasserstoff mitEinfachverbindungen zwischen denKohlenstoffatomen
Glossar 451
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Alken alkene Kettenförmiger Kohlenwasserstoff mitmindestens einer Doppelbindung zwischenden Kohlenstoffatomen
Alkin alkine Kettenförmiger Kohlenwasserstoff mitmindestens einer Dreifachbindungzwischen den Kohlenstoffatomen
Alkohol alcohol Organische Verbindung mit mindestenseiner OH-Gruppe
Altersbestim-mung
dating Einsatz von radioaktiven Isotopen oderTracerstoffen zur Bestimmung desWasseralters. Bei Grundwasser ist dabeimeist das Neubildungsalter gemeint
Altablagerung abandonedwaste site
Stillgelegte Abfallbeseitigungsanlagensowie sonstige Grundstücke, auf denenAbfälle behandelt, gelagert oder abgelagertworden sind (nachBundesbodenschutzgesetz)
Altlast brownfield,existing wastedeposit
Nach dem Bundesbodenschutzgesetz:Stillgelegte Abfallbeseitigungsanlagensowie Grundstücke, auf denen Abfällebehandelt, gelagert oder abgelagert wordensind (Altablagerung), ferner Grundstückestillgelegter Anlagen, auf denen mitumweltgefährdenden Stoffen umgegangenwurde (Altstandort), ausgenommen“Atomanlagen”
Altstandort hazardouswaste site
Grundstück, auf dem mitumweltgefährdenden Stoffen umgegangenworden ist
Alphastrah-lung
alpharadiation
Eine Form der Röntgenstrahlung bei derHeliumkerne abgestrahlt werden
Aluminium(Al)
aluminium(Al)
Aluminium (Al) gehört zu den Stoffen derIII. Hauptgruppe des Periodensystems undist ein Leichtmetall. In Böden oderGrundwässern kommt es in erhöhtenKonzentrationen nur bei sauren (pH < 5)und alkalischen pH-Werten (pH > 8) vor.Im Trinkwasser gilt ein Grenzwert von0,2mg/l
Aluminium-pH-Puffer
aluminiumpH-buffer
Unter sauren Bedingungen führt dieReaktion von Protonen mitAluminiumhydroxiden (Gibbsit) zu einerSäurepufferung
Aminosäure amino acid Carbonsäure bei der mindestens einH-Atom durch eine Aminogruppe (NH2)ersetzt ist und bilden die Grundsteine derProteine
452 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Ammoniak(NH3)
ammoniac(NH3)
Stechend riechendes Gas (NH3), das sichgut in Wasser löst und bei der Zersetzungorganischer Substanz entstehen kann.NH3 ist Teil des Stickstoffkreislaufes.Geht in Wasser durch Bindung einesProtons in Ammonium (NH+
4) über(→ Stickstoffkreislauf)
Ammonifi-kation
ammonification Mikrobielle Umsetzung von organischenN-Verbindungen zu Ammonium (NH4
+)oder → Ammoniak (NH3) als Teil des →Stickstoffkreislaufes. Nach DIN 4049Mikrobielle Umsetzung von →Stickstoffverbindungen zu Ammonium(→ Stickstoffkreislauf)
DIN 4049-2(1990),ergänzt
Ammonium(NH4
+)ammonium(NH4
+)NH4
+, als Teil des →Stickstoffkreislaufes. Im Trinkwasser giltein Grenzwert von 0,5mg/l
Amphibol amphibole Bandsilikat, das in magmatischenGesteinen gehäuft vorkommt
amorph amorphous Nicht kristalline Substanz
amphoter amphoteric Eine Substanz die sowohl als Säure wieauch als Base wirken kann
anaerob anaerobic Abwesenheit von Sauerstoff. Gegensatz:→ aerob
geändert nachDIN 4049-2(1990)
anaerobeAtmung
anaerobicrespiration
Unter sauerstofffreien Bedingungenkönnen Mikroorganismen Nitrat, Nitrit,Sulfat und Kohlendioxidspezies zurAtmung als auch Eisen(III)-Verbindungenund Mn(IV)-Verbindungen alsElektronenakzeptoren verwenden
Analyse analysis Bestimmung von Einzelbestandteilen (Artund Konzentration) einer Probe (z. B.Wasserprobe, Gesteinsprobe)
Anhydrid anhydride Wasserfreies Calciumsulfatmineral(CaSO4), das bei Wasserzugabe in Gips(CaSO4
∗2H2O) übergeht
Anion anion Negativ geladene Ionen in einerWasserprobe. Meist sind diese alsHauptanionen → Hydrogencarbonat(HCO3
–), → Chlorid (Cl–), → Sulfat(SO4
2–) und → Nitrat (NO3–) vorliegend
Anionentausch anionexchange
Austausch von Anionen an Festoffen(Austauschern) im Boden- undGrundwasser oder bei derWasseraufbereitung
Glossar 453
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Anode anode Positiv geladene Elektrode
anorganisch inorganic Stoffe, die nicht tierischen oderpflanzlichen Ursprungs sind. Gegenteil→ organisch
anorganischerKohlenstoff
inorganiccarbon (TIC)
Maß für den Gehalt anorganischerKohlenstoffverbindungen wie →Kohlendioxid (Kohlenstoffdioxid), →Hydrogenkarbonate und → Karbonate
anoxisch anoxic Das Fehlen von verfügbarenElektronenakzeptoren bezeichnend.Ohne Sauerstoff
DIN 4049-2(1990)
ansäuern acidify Zugabe von Säure mit dem Ziel den →pH-Wert zu senken
Antimon (Sb) antimony (Sb) Halbmetallisches Element (Sb) der V.Hauptgruppe des Periodensystems. DerGrenzwert für Trinkwasser beträgt 5 μg/l
anthropogen anthropogenic Das Adjektiv ist ein Fachbegriff für dasdurch den Menschen Entstandene,Verursachte, Hergestellte oderBeeinflusste. Gegensatz: → geogen
AOX adsorbableorganichalogen
Adsorbierbare organischeHalogenverbindungen. Es ist einMesswert für alle halogeniertenKohlenwasserstoffe, die an Aktivkohlesorbiert werden können
Äquivalent-konzentration
equivalentconcentration(mmol(eq)/l)
Ist die Äquivalentmasse pro Volumenoder Masse. Die Berechnung erfolgtdurch die Division mit der Molmasseund Multiplikation mit der Wertigkeit.Einheit mmol(eq)/l (früher mval/l)
Äquivalent-leitfähigkeit
equivalentconductivity
Elektrische Leitfähigkeit pro Äquivalent(mol(eq)/l) mit der EinheitS/mol(eq)∗cm
Aragonit(CaCO3)
aragonite(CaCO3)
Ist ein Calciumkarbonatmineral(CaCO3) der gleichen chemischenZusammensetzung wie das Mineral →Kalzit aber mit orthorombischenKristallbau. Es reagiert mit verdünnterSalzsäure unter Aufschäumen durchFreisetzung von → Kohlendioxid(Kohlenstoffdioxid)
AromatischeKohlen-wasserstoffe,Aromaten
aromatichydrocarbons
Sammelbezeichung fürKohlenwasserstoffe, die als Grundgerüstden Benzolring (→ Benzol) wie →BTEX enthalten
DIN 4049-2(1990)
454 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
AromatischeVerbindungen
aromatichydrocarbons
Kurzform Aromaten. Stoffgruppe derorganischen Chemie mit aromatischemGeruch, die den Benzolring (→ Benzol)als Grundgerüst enthalten
Arsen (As) arsenic (As) Giftiges Element (As) der V.Hauptgruppe im Periodensystem. DiesesHalbmetall hat einenTrinkwassergrenzwert von 10 μg/l
Arsenwassersoff(AsH3)
arsenictrihydride
Ein äußerst giftiges Gas
Asbest asbestos Faserartige Minerale aus der Amphibol-und Serpentingruppe, die früher ingroßem Umfang zur Erstellung vonAsbestzementen undAsbestzementrohren verwendet wurden
Assimilation assimilation Aufnahme von Stoffen über die Nahrungund Einbau in körpereigeneVerbindungen (aus körperfremdenStoffen). Gegenteil → Dissimilation.Nach DIN 4049 Aufbau vonkörpereigenen Substanzen ausNährstoffen
DIN 4049-2(1990)
aszendenteLösungen
ascendent Aus der Tiefe aufsteigende Lösungen(oder Dämpfe)
Atmung respiration Enzymatisch katalysierte Oxidationorganischer Substanz, die derEnergiegewinnung in der Zelle dient,wobei ein Austausch und Transport von→ Sauerstoff und → Kohlendioxid(Kohlenstoffdioxid) erfolgt
DIN 4049-2(1990)
Aufbereitung treatment siehe → Wasseraufbereitung
Aufhärtung hardnessincrease,hardening
Wasseraufbereitungsprozess zurErhöhung der Härte von sehr weichemWasser
Auflösung,Lösung,Auflösen
dissolution,solution,dissolving
Herstellung eines homogenen flüssigenGemisches aus einem Lösungsmittel(z. B. Wasser) und einem oder mehrerengelösten Stoffen (Gas, Flüssigkeit,Feststoff). Im Stoffüberschuss begrenztdie → Löslichkeit die Stoffkonzentrationin der Lösung. Gegenteil: → Ausfällung
Aufschluss digestion Chemisch: Eine Überführung vonzunächst unlöslichen Substanzen undMineralen in lösliche Verbindungen.Beispiel Königswasseraufschluss (S7;DIN 38414-S7)
Glossar 455
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Ausfällung/Fällung
Precipitationauch z. T.scallinggenannt
Übergang von chemisch oder kolloidalgelösten Stoffen bei Überschreitung des→ Löslichkeitsproduktes oder derLöslichkeit in einen Feststoff
Geändert nachDIN 4049-2(1990)
Ausflockung coagulation,flocculation
Ein Verfahren in der →Wasseraufbereitung zur Reduzierungvorhandener → Trübungen, bei demunlösliche Stoffe aus dem Wasser inForm voluminöser Teilchen (Flocken)mittels Zugabe von Flockungsmittelnbzw. -hilfsmitteln, wie z. B. Aluminium-und Eisensalzen in Form von Chloridenund Sulfaten, ausgeschieden werden. DieAbtrennung der Flocken erfolgt dannz. B. durch Sedimentation
Ausfrieren freezedesalination
Trennung von Lösemittel und gelöstenStoffen durch Gefrieren
Ausgasung outgassing Austreten von Gasen aus flüssigem (z. B.Grundwasser) oder festem Material.Entscheidender Parameter fürFlüchtigkeit einer Substanz ist der →Dampfdruck bzw. der →HENRY-Koeffizient
Auslaugung elution,leaching
Prozess der Lösung wasserlöslicherSubstanzen in Böden und Gesteinen
Aussolung leaching outof the salt
Technische Einleitung von geringmineralisiertem Wasser durch eineBohrung in Salzgesteinen zur →C423Auflösung und Förderung der →Sole zum Zwecke der Salzgewinnungoder Kavernenerstellung+C89
Austauscher exchanger Feststoffe mit großer Oberfläche undFähigkeit zur spezifischen →Absorption/Adsorption und/oderchemischen Bindung von Stoffenwodurch es zur gegenseitigenVerdrängung kommt (Austausch). In derWasseraufbereitung werden →Ionenaustauscher verwendet
Austauschver-mögen,Austauschka-pazität
exchangecapacity
Ausmaß und Fähigkeit von Böden oderFeststoffen ursprünglich gelöste Stoffesorptiv zu binden bzw. auszutauschen
Austausch-wasser
ion exchangewater
Wasser, das vonIonenaustauschprozessen beeinflusstwird
456 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Austreibenvon Gas
stripping Eine Entfernung gelöster Gase aus einerFlüssigkeit durch Eintrag anderer Gaseoder durch ein Vakuum
Auswaschung,Eluierung
leaching,elution
Ab- und Herauslösen von Stoffen durchdas Wasser
DIN 4049-2(1990)
autotroph autotrophic “sich selbst ernährend”, Die Erstellungvon organischer Substanz ausanorganischen Ausgangsstoffen.Unterteilung in photoautotroph undchemoautotroph: Gegenteil →heterotroph. Nach DIN 4049Ernährungsweise derjenigenpflanzlichen Organismen bezeichnend,die ausschließlich aus anorganischenStoffen Körpersubstanz und Energiedurch Photosynthese oderChemosynthese selbst erzeugen
DIN 4049-2(1990)
Autotrophie autotrophy Sich selbst ernährende Lebensweise vonOrganismen (→ autotroph). Gegenteil→ Heterotrophie
Bachschwinde siehe → Schwinde
Background,Background-wert
background(value)
Engl. Hintergrund (Hintergrundwert).Natürliche Beschaffenheit der Umwelt(Luft, Wasser, Gestein/Boden)
Bakterien bacterium,bacteria
Einzellige → Mikroorganismen, die sichunter günstigen Bedingungen raschdurch Teilung vermehren können. Sieverursachen mikrobiologischeAbbauvorgänge und können Erreger vonKrankheiten sein (z. B. Tuberkulose)
bakterizid bactericidal Bakterien abtötend. In derWasseraufbereitung werden dazu u. A.Chlor, Chlorbleichlauge, Ozon undUV-Licht verwendet
Balneologie balneology Bäderkunde als Wissenschaft von denBehandlungsmethoden mit Bädern ausnatürlichen Heilquellen, Gasen,Moorschlamm, Schlick u. a. sowie vonderen biologischen Wirkungen auf denOrganismus
Barium (Ba) barium (Ba) Chemisches Element (Ba) der II.Hauptgruppe im Periodensystem(Erdalkalimetalle). Ist Bestandteil vonBaryt (BaSO4, Schwerspat). DerTrinkwV-Grenzwert beträgt 1mg/l
Glossar 457
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Base (Lauge) base Stoffe, die in wässrigen Lösungen →Protonen (H+-Ionen) aufnehmen oderOH–-Ionen abgeben (Protonenakzeptoren).Sie reagieren → basisch (alkalisch)
Basekapazität(KB) auchBasenver-brauch
basecapacity
Bestimmung der freien →Kohlendioxidkonzentration(Kohlenstoffdioxidkonzentration) durchalkalimetrische → Titration auf pH 8,2(KB8,2 in mmol(eq)/l) oder allgemein:Stoffmenge an Hydroxidionen, die eindefiniertes Wasservolumen bis zu einemfestgelegen → pH-Wert aufnehmen kann.Anmerkung: Fehlbestimmung bei erhöhtenEisen- und Aluminiumkonzentrationeneiner Wasserprobe
BasenkonstanteKB
baseconstant
Konstante, die angibt in welchem Umfangeine Verbindung alkalisch reagiert
basisch basic Synonym für alkalisch und bezeichnet eineLösung mit → pH-Werten größer als demNeutralpunkt (>pH 7 bei 25 ◦C). BeiGesteinen werden kieselsäurearme Gesteineso benannt
Batch-Versuch(Batch Test),Gefäßversuch
batchexperiment
Gefäßversuch zur Bestimmung derlöslichen Bestandteile. Zu unterscheiden istder statische Batchversuch, in dem diediffusionskontrollierteGleichgewichtseinstellung untersucht wird,vom dynamischen Batchversuch, in demüblicherweise geschüttelt oder gerührt wird;Versuch in einem geschlossenen System
Bebrüten incubate Einen beimpften Nährboden mit günstigerWachstumstemperatur für →Mikroorganismen aussetzen
Behandlung treatment Technische Maßnahme zur Veränderung derWasserbeschaffenheit vom Rohwasser zu→ Brauch- oder → Trinkwasser bzw. zurKlärung von → Abwasser durch →Wasseraufbereitung
Belastungsstoff,Belastung
pollutant Stoff, der aufgrund seiner Konzentration dieGewässergüte nachteilig verändert
DIN 4049-2(1990)
Belebtschlamm activatedsludge
Biologisch aktiver Schlamm, der in derbiologischen Abwasserreinigung entstehtund aus einer Vielzahl vonMikroorganismen besteht
458 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Belüftung aeration Technische Zugabe von → Sauerstoffoder sauerstoffhaltiger Luft zum Zweckeder → Wasseraufbereitung. Dies kannsowohl → Abwasser (zum aerobenAbbau organischer Substanz) als auch→ Trink- oder → Brauchwasserbetreffen. Bei derTrinkwasseraufbereitung kann dies eine→ Nitrifikation, → Enteisenung oder →Entmanganung undKohlendioxidentgasung verursachen.Nach DIN 4049, Teil 2 ist es einmechanischer Eintrag von Luft in Wasser
Bentonit bentonite Ein tonhaltiges Gestein, das aus derVerwitterung von vulkanischen Tuffenentstanden ist. Benannt nach derLokalität Fort Benton (Montana, USA).Es besitzt eine große Quell- undAbsorptionsfähigkeit und wird u. A. fürDichtungszwecke verwendet
Benzin gasoline,petrol
Eine durch Destillation meist aus →Erdöl gewonnene Flüssigkeitunterschiedlicher →Kohlenwasserstoffe, die überwiegendaus 5 bis 12 C-Atomen aufgebaut sind.Auf Grund der geringenWasserlöslichkeit und der geringerenDichte als Wasser bildet Benzin eineschwimmende →Leichtphase →(LNAPL) aus
Benzol(Benzen)
benzene Farblose, → aromatische Füssigkeit mitvergleichsweise geringer →Wasserlöslichkeit, was zur Bildung einer→ Leichtphase (→ LNAPL) führenkann. Die Summenformel desmonoaromatischen Kohlenwasserstoffesist C6H6,wobei die Kohlenstoffatomeeinen Ring bilden. Häufig wird Benzolin Summe mit anderen aromatischenKohlenwasserstoffen (→ BTEX)angegeben. Benzol ist u. a. Bestandteilvon Vergaserkraftstoffen. Es wird alsSchadstoff unterhalb von Kokereien,ehemaligen Gaswerken, Tankstellen undchemischen Betrieben im Grundwasserbeobachtet. Der Grenzwert imTrinkwasser beträgt 1 μg/l
Glossar 459
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Beprobung sampling,sample taking
Entnahme einer Stichprobe nach einemfestgelegten Verfahren. Dies kann sichauf Feststoffe (Boden, Gestein), Wasser(Grundwasser, Bodenwasser) oder Gas(Bodenluft, Grundluft) beziehen
Bergbau mining Aufsuchung, Gewinnung und imweiteren Sinne auch Aufbereitungnutzbarer (meist mineralischer)Rohstoffe (Kohle, Erze, Erdöl, Salze,Steine und Erden)
Bergbausee mine lake See, der durch die Entnahme vonBergbaurohstoffen entstanden ist. Kames zu einer Oxidation von Sulfiden, sokönnen dadurch saure pH-Werte imSeewasser resultieren (→ acid minedrainage)
Bergehalde heap, pile,overburdendump
Aufschüttung von nicht nutzbarenNebengesteinen (→ Abraum, Berge)eines Bergwerkes über Tage
Beschaffenheit(einesWassers)
composition,quality (of awater sample)
Umfasst die Gesamtheit der Merkmale(physikalische, physikochemische,Lösungsinhalt und mikrobielle Situation)einer Wasserprobe oder des Wassers
Bestimmung-sgrenze
limit ofdetection,limit ofdetermination
Kleinste Konzentration eines Stoffes dieanalytisch nachgewiesen werden kann
Betastrahlung beta radiation Radioaktive Strahlung bei derElektronen oder Positronen abgegebenwerden
Betonaggre-ssivität vonWasser
concreteaggressivity
Betonzerstörende Wirkung von Wässernmit hohen → Ammonium-, → Sulfat-,→ Magnesium- oder → freiemkalkaggressivenKohlendioxidkonzentrationen(Kohlenstoffdioxid) bzw. niedrigen →pH-Werten
siehe DIN4030-1(2008),geändert
Bicarbonat bicarbonate,hydrogencarbonate
Entspricht HCO3–
Bildungsen-thalpie(�H)
enthalpy offormation(�H)
Die bei Reaktionen umgesetzte Energiebei thermodynamischenReaktionsgleichungen. Bei exothermenReaktionen ist �H negativ, beiendothermen Reaktionen positiv. EinheitJoule/Mol (J/mol)
460 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
BiochemischerSauerstoff-bedarf(BSB)
biochemicaloxygendemand(BOD)
Biochemischer Kennwert, der denSauerstoffbedarf aerober Mikroorganismenbeim Abbau organischer Stoffe bei 20 ◦Canzeigt. Meist wird die benötigteSauerstoffmenge (mg/l) über einenZeitraum von 5 Tagen angegeben (BSB5)
Höll (2002) S.850, sieheauch DIN4045
biotisch biotic Parameter, der sich auf die belebte Umweltbezieht. Gegenteil → abiotisch
Biozönose biocenosis Lebensgemeinschaft verschiedenerPflanzen und Tiere in einem Biotop, diedurch gegenseitige Abhängigkeit undBeeinflussung bedingt ist
DIN 4049-2(1990)
Blei (Pb) lead (Pb) Chemisches Element der IV. Hauptgruppedes Periodensystems (Pb). Blei wird zu denSchwermetallen gezählt und gehört zu denstarken Umweltgiften. Ältere Gebäudekönnen noch Wasserleitungen aus Bleienthalten. Blei kommt als Bleisulfidmineral(PbS, Gallenit) in der Natur vor. DerGrenzwert im Trinkwasser beträgt 10μg/l
BleibendeHärte
permanenthardness, noncarbonatehardness
Nichtkarbonathärte. Errechnet sich aus derGesamthärte minus Karbonathärte. →Härte. Bleibt nach dem Kochen im Wasserenthalten
Blindwert blank value Messwert eines Messgerätes wenn dieuntersuchte Messgröße den Wert Null hat
Bodenluft ground air,soil air
Gasförmige Bestandteile der ungesättigtenZone, die auch Grundluft genannt wird.Durch Wurzelatmung und Atmung vonBodentieren sowie einem mikrobiellen →C126Abbau organischer Substanz ist siemeist sauerstoffärmer undkohlendioxidreicher als die Atmosphäre
Bodenwasser soil water Alles im Boden vorhandene Wasser DIN 4047-10(1985)
Bor (B), Borat(BO3
3–)boron (B),borate(BO3
3–)
Chemisches Element der III. Hauptgruppe.Meistens kommt Bor in Form derundissoziierten Borsäure (H3BO3) inGewässern vor. Da Borate in vielen Wasch-und Reinigungsmitteln enthalten sind, wirdbei höheren Borkonzentrationen ein Eintragvon Abwasser oder von Deponien in dasuntersuchte Wasser angenommen. In denmeisten oberirdischen Gewässern und inGrundwässern werden Borkonzentrationen<0,1mg/l vorgefunden (DVWK, 1998).
Glossar 461
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
In unbelasteten Grundwässern kommt Bormeist in Konzentrationen <1mg/l vor(MATTHESS, 1990). DerTrinkwV-Grenzwert beträgt 1mg/l
Brauchwasser process water Wird auch Betriebswasser genannt und wirdin der Industrie als Waschwasser oderKühlwasser verwendet und nicht als →Trinkwasser
Brackwasser brackish water Mischung zwischen Meerwasser undSüßwasser. Meist wird die Grenze dergelösten Stoffe bei 1.000 bis 10.000mg/lfür Brackwasser gezogen
Braunkohle lignite Braunkohle liegt im Grad der Inkohlungzwischen → Torf und → Steinkohle vor
Braunstein(MnO2)
manganesedioxide(MnO2)
Manganoxidmineral (MnO2), das bei der→ Entmanganung in der →Wasseraufbereitung nach der Oxidationausfällt und dann filtrierbar ist
Brom (Br),Bromid (Br–),Bromat(BrO3
–)
bromine (Br),bromide(Br–), bromate(BrO3
–)
Element der VII. Hauptgruppe (Br) undgehört damit zur Gruppe der Halogene. ImWasser kommt es meist als Bromidanionvor. Brom tritt als Substituent für Chlor inEvaporiten auf (DVWK, 1996). ImMeerwasser wird ein sehr konstantesChlor/Brom-Verhältnis beobachtet (0,073zu 19) und eine Bromidkonzentration von7,3mg/kg gemessen. HöhereKonzentrationen treten in Ölfeldwässernauf (MATTHESS, 1990). Der Grenzwertfür Bromat (BrO3
–) im Trinkwasser beträgt10 μg/l
Brunnen well Technische Anlage (Bauwerk) zurGewinnung von → Grundwasser aus einem→ Grundwasserleiter. Unterschieden wirdzwischen Horizontal- und Vertikalbrunnen
Brunnenal-terung
well aging Abnahme der Brunnenergiebigkeit in Folgeder Verstopfung (Zusetzen) der Filterrohreund der Poren der Sand und Kiesschüttung(DIN 4046). Als Ursache kommen eineVersandung, → Korrosion, Inkrustation (→Verockerung, sulfidreicheEisenoxidkrusten, → Versinterung durchKarbonatfällung undAluminiuminkrustationen) oderVerschleimungen vor
DIN 4046(1983),HOUBEN &TRESCATIS(2012)
Brunnenpfeife well whistle Altes Messgerät zur Bestimmung desWasserspiegels in einer Messstelle
462 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Brunnenve-rockerung
iron hydroxidedeposition
siehe → Brunnenalterung
Brunnenver-sinterung
sintering siehe → Brunnenalterung
BSB siehe → BiochemischerSauerstoffbedarf
BTEX BTEX,Benzene,Toluene,Ethylbenzene,Xylene
Abkürzung für → Benzol, → Toluol, →Ethylbenzol und → Xylole, Die Stoffegehören zu den häufigen organischenSchadstoffen bei Altlasten inGrundwasserleitern
Cadmium (Cd) cadmium (Cd) Element der II. Nebengruppe desPeriodensystems (Cd). Es gehört zurGruppe der Schwermetalle und istbereits in geringen Konzentrationentoxisch. Der Grenzwert im Trinkwasserbetägt 3 μg/l
Calcium (Ca)auch Kalzium
calcium (Ca) Chemisches Element (Ca) der II.Hauptgruppe (Erdalkalimetalle) undgehört zu den → Härtebildnern.Häufiges Kation in einer Wasserprobe.Die Konzentration wird meist durch das→ Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichteiner Wasserprobe bestimmt. Es kanndurch die Lösung vonCa-Karbonatmineralen (z. B. CaCO3)oder von → Gips oder → Anhydridfreigesetzt werden oder einem →Ionenaustausch unterliegen
Calciumcar-bonat,Calciumkarbo-nat(CaCO3)
calciumcarbonate(CaCO3)
Mineral der Zusammensetzung CaCO3,das in der Natur in Form von → Calcit,→ Aragonit und im Gestein als →Kalkstein auftritt
Calciumcarbo-natsättigung,Calcitsättigung
calciumcarbonatesaturation
Bezeichnet das Vermögen eines Wassersfestes Calciumcarbonat aufzulösen oderabzuscheiden. Zur Angabe derCalciumcarbonatsättigung wird häufigder → Sättigungsindex für Calcit (SICalcit) angegeben. Bei kalkaggressivenWässern ist dieser negativ. Bei Wässerndie der Calciumcarbonatsättigungunterliegen, ist dieser Wert um Null. DasWasser ist damit im →Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht. Beieiner Übersättigung ist derSättigungsindex deutlich positiv und eskann zur Ausfällung kommen
Glossar 463
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Calciumhy-droxid(Ca(OH)2)
hydrated lime,calciumhydroxide(Ca(OH)2)
Gelöschter Kalk oder auch alsKalkhydrat bezeichnet wirkt stark →alkalisch und kommt in der Natur alsMineral Portlandit vor
Calciumoxid(CaO)
calcium oxide,caustic lime(CaO)
Hauptbestandteil des gebrannten Kalkesund wirkt stark → alkalisch
Calcit (CaCO3) siehe → Calciumcarbonat und → Kalzit
Calcitlöseka-pazität(D)
calcitesolubilitycapacity
Kapazität einer Wasserprobe Calcit zulösen. Dies kann mit demMarmorlöseversuch nach → HEYERbestimmt werden. Der Grenzwert für →Trinkwasser beträgt 5mg/l CaCO3
Canorg-Gehalt inorganiccarbon content
Der anorganische Kohlenstoffgehaltbeinhaltet als → Summenparameter denKohlenstoffgehalt karbonatischerMineralphasen wie CaCO3
Carbonat auchKarbonat
carbonate Salz der → Kohlensäure (H2 CO3) dasals CO3
2– im Wasser vorliegt.Karbonationen treten erst bei pH-Wertenoberhalb von 8,2 im Wasser auf.Unterhalb von pH 8,2 liegt das Carbonatin Form des → Hydrogencarbonations(HCO3
–) vor
CarbonathärteauchKarbonathärte
carbonatehardness
Anteil an → Calcium- undMagnesiumionen (falls vorhanden auchBarium- und Strontiumionen) für dieeine äquivalente Konzentration anHydrogenkarbonat- und Karbonationenim Wasser vorliegt. Sie errechnet sichaus der → Säurekapazität bis pH 4,3(KS4,3) und wird auch alsvorübergehende oder temporäre →Härte bezeichnet, da sie beim Erhitzendes Wassers durch Kalkfällung demWasser entzogen wird. Zusammen mitder → Nichtcarbonthärte bildet sie die→ Gesamthärte des Wassers
CalciumsulfatauchKalziumsulfat
calcium sulfate Als Calciumsulfat der Schwefelsäurekommt es als wasserfreier Feststoff inForm von → Anhydrid (CaSO4) oder alswasserhaltiger → Gips (CaSO4
∗2H2O)vor. Beim Erhitzen von Gips entstehtzunächst Halbhydrat (CaSO4
∗0,5H2O).In gelöster Form stellen → Calcium und
464 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
→ Sulfat häufig Hauptinhaltsstoffe einerWasserprobe dar. DerCalciumsulfatanteil einer Wasserprobeträgt zur → Nichtcarbonathärte bei
ChemischerSauerstoff-bedarf(CSB)
chemicaloxygendemand(COD)
Auf → Sauerstoff umgerechnete Menge,die zur → Oxidation aller oxidierbarenBestandteile einer Wasserprobe benötigtwird. Als Oxidationsmittel werdenentweder Kaliumpermanganatlösungen(CSBMn; →Kaliumpermanganatverbrauch) oderKaliumdichromatlösungen (CSBCr; →Kaliumdichromatverbrauch) verwendet
Chemosyn-these
chemosynthesis Auch Chemolithotrophie genannt, beider → Bakterien ihre Energie aus →Redoxreaktionen und nicht aus der →Photosynthese gewinnen. Nach DIN4049 Aufbau von Kohlenstoffhydratenaus Kohlenstoffdioxid bei autotrophenOrganismen mit Hilfe der auschemischen Umsetzungen stammendenEnergie
DIN 4049-2(1990)
Chlor (Cl),Chlorid (Cl–)
chlorine,chloride (Cl–)
Chemisches Element der VII.Hauptgruppe (Cl). Häufiges Anion inWässern. Das Verhalten von Chloridwird meist als konservativ beschrieben,d. h. es unterliegt keinem → Abbau, →Ausgasung und praktisch meist keiner→ Sorption. Chlor wird zurDesinfektion von Wasser genutzt (→Chlorung). Das Chloridion ist häufig einHauptanion von Wässern. Der Grenzwertvon Chlorid im Trinkwasser beträgt250mg/l
Chlordioxid(ClO2)
chlorinedioxide
Wird zum Bleichen von Zellulose undTextilien sowie zur → Desinfektion vonWasser genutzt
Chlorit(ClO2
–)chlorite(ClO2
–)1. Ist ein Anion der chlorigen Säure(ClO2
–). Es wird zur Herstellung desDesinfektionsmittels Chlordioxidverwendet. Im Trinkwasser ist einGrenzwert von 0,2mg/l angegeben. 2.Gruppe von grünlichen Schichtsilikaten
Chloridwasser chloride water Wasser das stark durch die Anwesenheitvon Chloridionen geprägt ist. Dies tritthäufig im Tiefengrundwasser und inKontakt mit Salzgesteinen oderMeerwasser auf
Glossar 465
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Chlorbleich-lauge(NaClO)
chlorineleaching(NaClO)
Natriumhypochloritlösung (NaClO) diezur Desinfektion und zum Bleichengenutzt wird
Chlorkohlen-wasserstoffe(CKW),chlorierteKohlen-wasserstoffe
chlorinatedhydrocarbons
→ Kohlenwasserstoffe in denen ein odermehrere Wasserstoffatome durchChloratome ersetzt sind. Meist werdenleicht flüchtige chlorierte (→ LCKWwie Tetrachlorethen C2 Cl4 oderTrichlorethen C2 Cl3H) und schwerflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe(wie z. B. → Polychlorierte Biphenyle(PCB) oder Chlorpestizide)unterschieden. Die LCKW gehören zuden häufigsten Stoffen, die beipunktuellen Grundwasserbelastungenbeobachtet werden. Sie bilden oft langeGrundwasserbelastungsfahnen aus
Chlorung,Zugabe vonChlor
chlorination Desinfektion von Wasser (meistTrinkwasser, Badewasser) mit Chlorgas(Cl2), → Chlordioxid (ClO2) oderHypochloritlauge (OCl–)
Chrom (Cr) chromium(Cr)
Element (Cr) der VI. Nebengruppe desPeriodensystems (Chromgruppe). ImGrundwasser kommen Cr3+ und Cr(VI)als Chromation vor. Chromat als Salzeder Chromsäure (H2 CrO4) wird imBereich von Altlasten ausGalvanikbetrieben undHolzimprägnierungsbetrieben imGrundwasser beobachtet und gehört zuder Gruppe der Schwermetalle. ImTrinkwasser gilt ein Grenzwert von0,05mg/l
Chromat chromate siehe → Chrom
CKW chlorinatedhydrocarbons
siehe → Chlorkohlenwasserstoffe
CO2 siehe → Kohlendioxid(Kohlenstoffdioxid)
COD chemicaloxygendemand
siehe → chemischer SauerstoffbedarfCSB
ColiformeKeime
coliformbacteria
Coliforme Keime werden als Indikatorenfür fäkale Verunreinigungen beimikrobiologischen Untersuchungengenutzt. Sie dienen als Indikatorkeimzum Eintrag von menschlichen odertierischen Ausscheidungen in dasGewässer. Im → Trinkwasser gilt einGrenzwert von 0/100ml
466 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Colititer coli titer Kleinstes Wasservolumen in dem nochEscheria coli als Indikatorkeimnachgewiesen werden kann. FürTrinkwasser ist ein Colitier von >100mlvorgeschrieben
Corg organic carboncontent
Der organische Kohlenstoffgehalt einerFeststoffprobe ist ein Summenparameter,der sich aus dem Kohlenstoff organischerVerbindungen zusammensetzt
CSB siehe chemischer Sauerstoffbedarf
Cyanid(CN–)
cyanide (CN–) Salze der Blausäure (HCN) mit hoherToxizität. Im Trinkwasser gilt einGrenzwert von 0,05mg/l
Cycloalkan cycloalkane Ringförmiger, gesättigterKohlenwasserstoff (→ Alkane), der in→ Erdöl vorkommt
Dampf steam, vapor Stoffe, die gasförmig vorliegen(Abkürzung “g”)
Dampfdruck vapor pressure Der Druck, der sich im Gleichgewichtüber einer in einem geschlossenen Gefäßbefindlichen Flüssigkeit einstellt
Datierung dating Altersbestimmung von Wasserprobenmit Hilfe von radioaktiven Isotopen oderTracerkonzentrationen. Bei Grundwasserist meist das Neubildungsalter gemeint
DDT,Dichlordi-phenyltri-chlorethan
chlorophenotane Abkürzung fürDichlordiphenyltrichlorethan. DieSubstanz wird als Insektizid verwendet,ist aber in Deutschland inzwischenverboten. Sie wird jedoch weltweit nocheingesetzt, u. a. zur Mückenbekämpfung
Dehaloge-nierung
dehalogenation Mikrobiologische Abspaltung vonChloridionen bei chloriertenKohlenwasserstoffen und Ersatz durchOH– oder H+
Dekontami-nation
decontamination Reinigung von Schadstoffen. Behebungeiner Kontamination
Delta-pH-Wert(�pH-Wert)
delta pH-value pH-Wertdifferenz zwischen gemessenem→ pH-Wert und pH-Wert im →Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht. ImKalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ist derDelta-pH-Wert gleich Null, beiKalkuntersättigung negativ und beiKalkübersättigung positiv
Glossar 467
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Deminerali-siertesWasser
demineralizedwater
Wasser, das durch Aufbereitung keinegelösten Salze enthält. Dies wird auch alsdeionisiertes Wasser oder vollentsalztesWasser (VE-Wasser) bezeichnet
Denitrifi-kation
denitrification Ist Teil des → Stickstoffkreislaufes beidem das Nitration zur gasförmigemDistickstoffoxid (N2O) oder elementaremStickstoff (N2) reduziert wird. Dies wirdauch als Nitratreduktion bezeichnet. NachDIN 4049 Reduktion von oxidiertenStickstoffverbindungen durchDenitrifikanten zu gasförmigemStickstoff. Als wichtige Reduktionsmittelwerden organischer Kohlenstoff(organotrophe Nitratreduktion) oderEisendisulfide (lithotropheNitratreduktion) u. a. verwendet
Deponie waste disposal Abfallentsorgungsanlage, in der Abfällezeitlich unbegrenzt abgelagert werden. Eswerden fünf Deponieklassen (DK 0 bisDK IV) unterschieden
DIN 4049-2(1990)
Deponiegas landfill gas Entsteht durch den Abbau organischerSubstanzen im Deponiekörper und enthältmeist → Methan (CH4), → Kohlendioxid(Kohlenstoffdioxid; CO2) und Spuren vonH2S
Deprotonie-rung
deprotonation Abgabe von Protonen
Desinfektion disinfection Prozess zur Verbesserung derWasserqualität bei der Mikroorganismeninaktiviert oder abgetötet werden z. B.durch → Chlorung. Neben einerWärmebehandlung (Abkochen) oder einerUV-Behandlung kommt eine chemischeDesinfektion durch → Ozon oder →Chlor in Frage
Desorption desorption Freisetzung von Stoffen vom sorbierendenFeststoff. Gegenteil → Absorption
Destillation distillation Trennung flüssiger Stoffe durchVerdampfung und anschließenderWiederverflüssigung durch Kondensationbei abnehmender Temperatur. Dabei wirdder unterschiedliche Siedepunkt derSubstanzen zur Trennung genutzt
468 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
DestilliertesWasser
distilled water Chemisch reines, entmineralisiertesWasser das durch → Destillationgewonnen wurde. Es wird auch alsAquadest oder als aqua destillatabezeichnet. Der pH-Wert imGleichgewicht mit dem Kohlendioxidder Atmosphäre beträgt ca. 5,6
Destruenten destruents,decomposers
Organismenbezeichnung, die toteorganische Substanz abbaut bzw.mineralisiert. Nach DIN 4049 Bakterienund Pilze, die organische Stoffe bis zuden anorganischen Verbindungenabbauen
Desulfuri-kation
desulfurization → Sulfatreduktion/Sulfatabbau zuSulfid, Schwefelwasserstoff oderelementarem Schwefel unter →anaeroben Bedingungen
DIN 4049-2(1990)
Deuterium deuterium Schweres Wasserstoff 2H Isotop, der alsnatürlicher oder künstlich zugegebenerMarkierungsstoff für den Transport vonWasserteilchen genutzt werden kann
DeutscheHärtegrade
siehe → Härte
Dichromat-verbrauch
dichromatevalue
Die bei der chemischen Oxidation meistorganischer Stoffe verbrauchte Menge an→ Kaliumdichromat (→ chemischerSauerstoffbedarf)
Diffusion diffussion Konzentrationsausgleich in einer Lösungdurch Brown‘sche Molekularbewegung
DiffuserStoffeintrag
diffusive input Darunter versteht man den flächenhaftenStoffeintrag z. B. durch Luftschadstoffeoder flächig eingesetzte Düngemittelbzw. Pflanzenschutzmittel. AlsGegensatz können punktuelleStoffeinträge (→ Punktquelle) genaulokalisiert werden
Dimiktisch dimictic Stehendes Gewässer (See, Talsperre),das im Jahresverlauf zweiVollzirkulationen pro Jahr aufweist
Dispersion dispersion Streuung von Stoffen beim Transport inporösen Grundwasserleitern, die zueinem Auseinanderfließen stofflicherFahnen führt. Zu unterscheiden sindlongitudinale (in Fließrichtung),transversale (Querdispersion, senkrechtzur Fließrichtung) und vertikaleDispersion
Glossar 469
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Dioxin dioxin Sammelbegriff für hochgiftigeChlorkohlenwasserstoffverbindungender Gruppe der polychloriertenDibenzodioxine. Ein wichtiger Vertreterist Tetrachlordibenzdioxin (TCDD,“Sevesogift”)
Dipol dipole Molekül das aus zwei entgegengesetztgeladene Seiten besteht. Als Beispielkann das Wassermolekül dienen, dasselektrisch neutral ist aber eine negativePartialladung auf der Sauerstoffseite undeine positive Partialladung auf derWasserstoffseite besitzt
Dissimilation dissimilation Energieliefernder Abbau organischerVerbindungen in niedere organischeVerbindungen oder anorganische Stoffe.Gegenteil: → Assimilation. Nach DIN4049 Abbau von körpereigenenSubstanzen zu einfacherenVerbindungen unter Energiegewinnung
Dissoziation dissociation Aufspaltung einer polaren chemischenVerbindung in Ionen in einem Lösemittel(Solvens)
Geändert DIN4049-2 (1990)
Destillation distillation Verfahren zur Trennung von gelöstenBestandteilen durch Verdampfen undanschließende Kondensation beiabnehmender Temperatur
DNAPL DNAPL,Densenonaqueousphase liquid
Dense nonaqueous phase liquid. EineFlüssigkeit, die auf Grund ihrer geringenWasserlöslichkeit eine eigene Phasebildet (→ NAPL) und auf Grund ihrerhöheren Dichte als Wasser auf die Basisdes Grundwasserleiters absinkt(Schwerphase). Gegenstück → LNAPL(Leichtphase)
DOC,Dissolvedorganiccarbon
DOC,dissolvedorganiccarbon
Gelöster organisch gebundenerKohlenstoff als → Summenparametereiner Wasserprobe
DOX Summenparameter für gelöste organischgebundene Halogenverbindungen
Dolomit(CaMg(CO3)2)
dolomite(CaMg(CO3)2)
Calcium-Magnesium-Karbonat(CaMg(CO3)2) das nach demfranzösischen Geologen Dolomieubenannt ist
470 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Dreiecksdia-gramm
trianglediagram
Dreieckiges Diagramm zur Darstellungder Wasserzusammensetzung der →Kationen oder → Anionen einerWasserprobe. Vergleichbare Diagrammekönnen auch zur Darstellung derGesteinszusammensetzung genutztwerden
Düngemittel,Dünger
fertilizer,manure
Nährstoffzufuhr durch Mineraldünger(mineralischer Dünger, “Kunstdünger”)oder organischen Dünger(Wirtschaftsdünger wie Gülle, Jauche,Stallmist oder Kompost), um denNährstoffentzung durch Nutzpflanzenauszugleichen
Düngung fertilisation,manuring
Aufbringung von → Düngemitteln
Edelgas noble gas Reaktionsarme Elemente der VIII.Hauptgruppe des Periodensystems mitHelium, Neon, Argon, Krypton, Xenonund Radon
EDTA,Ethylendia-mintetraacetat
EDTA, ethyle-nediaminete-traacetate
Bildet mit → Calcium, → Magnesiumund Schwermetallen Chelatkomplexe.Wird in Waschmitteln eingesetzt. Wirdauch als Titriplex bezeichnet
EH-Wert,Redoxpoten-tial (auchEh-Wert)
redoxpotential
Maß für die reduzierende oderoxidierende Eigenschaft einer Lösung(Angabe in Millivolt, mV) bezogen aufeine Normalwasserstoffelektrode. Dieswird auch als Redoxspannungbezeichnet. z. T. erfolgt eine Angabe als→ pe-Wert=EH/59
Eichen,Kalibrieren
calibration Herstellung einer genauen Entsprechungzwischen Anzeige eines Gerätes und derMessgröße
Eisen (Fe),(Fe2+, Fe3+)
iron (Fe),ferrous iron(Fe2+), ferriciron (Fe3+)
Nebengruppenelement (Fe) undSchwermetall (VIII Nebengruppe), dasim Wasser in zweiwertiger (Fe2+) oderdreiwertiger Form (Fe3+) vorkommenkann. Im Trinkwasser wird ein technischbedingter Grenzwerte von 0,2mg/lvorgeschrieben. Bei neutralenpH-Werten kommt fast nur daszweiwertige, reduzierte Eisen imGrundwasser vor, da das dreiwertigeEisen rasch als Eisen(III)-Hydroxidausgefällt wird
Glossar 471
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Eisendisulfid(FeS2)
iron disulfide(FeS2)
FeS2 das als Mineral → Pyrit oder →Markasit in Gesteinen vorkommt und deroxidativen Verwitterung unterliegt(→ Pyritoxidation)
Eisenfällung precipitationof iron
Gelöstes Eisen kommt im Grundwassermeist in seiner reduzierten zweiwertigenForm vor (Fe2+). Durch Kontakt miteinem Oxidationsmittel wie Sauerstoffwird das Eisen zum dreiwertigen Eisenaufoxidiert (Fe3+) und bei neutralenpH-Werten durch Überschreitung derLöslichkeit als Eisen(III)-Hydroxidausgefällt. In der Wasseraufbereitungwird dies als → Enteisenung bezeichnet.Diese kann im Wasserwerk (oberirdisch)oder im Untergrund (unterirdischeEnteisenung) erfolgen. DerTrinkwassergrenzwert für Eisen beträgt0,2mg/l und ist technisch bedingt
Eisenhydroxid ironhydroxide,ferrichydroxide
Ausfällungsprodukt der Eisenoxidationbei neutralen bis schwach saurenpH-Werten. Meist erfolgt eine Fällungals wasserhaltiges Fe(OH)3-Mineral(→ Enteisenung)
ElektrischeLeitfähigkeit
electricalconductivity
Summenparameter, der sich aus derKonzentration von Ionen, deren Ladungund der Temperatur des Wassers ergibt.Einheit ist Siemens pro Zentimeter[S/cm]. Die elektrische Leitfähigkeit istder Kehrwert des elektrischenWiderstandes. Der Messwert wird meistauf 25 ◦C korrigiert angegeben(Trinkwasser z. T. auf 20 ◦C). DerGrenzwert für Trinkwasser beträgt 2500μS/cm bei 20 ◦C bzw. 2790 μS/cm bei25 ◦C. Bei wässrigen Lösungen erfolgtder Ladungstransport über den Transportder gelösten Ionen
Elektrodialyse electrodialysis Verfahren der Wasseraufbereitung beidem die gelösten Salze durch dieEinwirkung von Strom und Membranenausgeschieden werden
Elektrolyt electrolyte Durch Ionen (Salzlösung) im Wassererzeugte elektrisch leitfähige Lösung.Gegenteil → Nichtelektrolyt
472 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Elektrone-nakzeptor
electronacceptor
Substanz, die in der Lage ist Elektronenzu binden (Elektronenempfänger,Oxidationsmittel). Als gelösteOxidationsmittel kommen in natürlichenGewässern → Sauerstoff, → Nitrat und→ Sulfat in Frage. AlsFeststoff-gebundene Oxidationsmittelkönnen Fe(III)- undMn(IV)-Verbindungen fungierten. In derAnalytik werden auchKaliumpermanganat (KMnO4) oderKaliumdichromat (K2 Cr2O7) als starkeOxidationsmittel eingesetzt
Elektronen-donator
electron donor Substanz, die als Elektronenspenderfungiert. Dies kann z. B. organischeSubstanz oder → Sulfid sein
Elution,Eluierung
elution Auswaschung oder Auslaugung miteiner Lösung. Anschließend erfolgt eineBestimmung der eluierten Stoffe undderen Konzentration. → Auswaschung
Emission emission Abgabe von Stoffen und Energie z. B. anein Gewässer
endotherm endothermic Reaktionen bei denen von außen Wärmeaufgenommen wird, was zu einerAbnahme der Temperatur führt. DasGegenteil ist →exotherm
DIN 4049-2(1990)
EngereSchutzzone
waterprotectionzone
→Wasserschutzzone II
Enhancenaturalattenuation(ENA)
enhancenaturalattenuation(ENA)
In-situ-Sanierung durch die Zugabe von→ Oxidations- oder →Reduktionsmitteln
Entropie, S entropy, S Thermodynamische Zustandsgröße diedas Maß der Unordung in einem Systembeschreibt. Einheit Joule/Kelvin (J/K)
Entcarboni-sierung,Entkarboni-sierung
decarboni-sation
Verminderung der →Hydrogenkarbonat- oder →Karbonatkonzentration durch Zugabeeiner starken Lauge (Ca(OH)2 oderNaOH) und Fällung von →Calciumkarbonat (CaCO3) und dadurcheiner gleichzeitigen → Enthärtung desWassers. Zu unterscheiden sindSchnellentkarbonisierung unter Bildungvon Pellets undLangsamentkarbonisierung unterBildung von Kalkschlamm
Glossar 473
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Enteisenung siehe →Eisenfällung
Entgasung degassing Minderung der in einer Wasserprobegelösten Gase durchTemperaturerhöhung oderDruckminderung bei Überschreitung derWasserlöslichkeit. Die DIN 4049definiert dies als Entweichen von Gasenaus dem Gewässer, z. B. durchÜberschreitung der Löslichkeit,Druckminderung oderTemperaturerhöhung
Enthalpie, H enthalpy, H Thermodynamisches Maß für die innereEnergie (Wärmeinhalt) in einem System.�H < 0 bedeutet die Reaktion istexotherm d. h. Wärme freisetzend.�H > 0 bedeutet die Reaktion istendotherm d. h. Wärme entziehend
DIN 4049-2(1990)
Enthärtung softening Reduzierung der Wasserhärte (→ Härte)durch →Ionenaustausch oderKalkfällung
Entkalkung decalcification Entfernung der feststoffgebundenenKarbonatminerale durch deren Lösungim Wasser oder Entfernung der gelöstenHydrogenkarbonate aus dem Wasser.Nach DIN 4049 Ausfällung vonCalciumkarbonat aus dem Wasser durchEntzug von Kohlendioxid(Kohlenstoffdioxid)
Entkarboni-sierung
decarbonization Verfahren der → Wasseraufbereitungmit dem Ziel der Minderung der →Hydrogenkarbonat und →Karbonatkonzentration (→Säurekapazität) des Wassers
Entkeimung siehe → Desinfektion
Entmanga-nung
demangani-sation,manganeseremoval
Entfernung von Mangan meist durchOxidation des zweiwertigen Mangans(Mn2+) mit Sauerstoff zum Mn4+ undanschließender Ausfällung als MnO2(→ Braunstein) und Rückhalt in einemPartikelfilter. Der technisch bedingteGrenzwert für Mangan im Trinkwasserbeträgt 0,05mg/l
Entsalzung desalination Minderung der in einer Wasserprobegelösten Ionen (Salze) durch z. B. →Destillation, → Ionenaustausch oder →Umkehrosmose
474 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Entsäuerung deacidification Erhöhung des → pH-Wertes durchMinderung der gelöstenKohlendioxidkonzentration(Kohlenstoffdioxidkonzentration) durchphysikalische Verfahren (physikalischeEntsäuerung) oder durch Zugabealkalisch wirkender Substanzen wieNaOH oder Ca(OH)2 oder Filtrationüber Kalk oder halbgebranntem Dolomit
EOX extractableorganichalogencompounds
Abkürzung für extrahierbare organischgebundene Halogenverbindungen z. B.Chlorkohlenwasserstoffe → (CKW) alsSummenparameter
Epilimnion epilimnion Warme Oberflächenschicht einesstehenden Gewässers (See, Talsperre)während der Stagnation. Das Epilimnionist durch eine Sprungschicht (→Metalimnion) vom → Hypolimniongetrennt
Erbstollen main adit,drainage adit
Frühe Stollen zur Entwässerung undBelüftung von Bergwerken vorEinführung der Dampfmaschine. DieEntwässerung erfolgte bis auf dasNiveau des nächsten → Vorfluters
siehe auchDIN 4049-2(1990)
Erdalkali-wasser
alkaline earthwater
Wasser bei dem → Calcium- undMagnesiumionen als → Kationenvorherrschend sind
Erdalkali-metalle
alkaline earthmetals
Elemente der II. Hauptgruppe desPeriodensystems. Dies umfasst dieElemente Beryllium (Be), Magnesium(Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr),Barium (Ba) und Radium (Ra). Diesebilden die →Härte des Wassers
Erdgas natural gas,NG
Brennbarer fossiler Energieträger der nurin Sedimentgesteinen vorkommt undüberwiegend Methan (CH4) enthält.Meist kommen andereKohlenwasserstoffe wie z. B. Ethan(C2H6), Propan (C3H8) und Butan(C4H10) auch darin vor
Erdöl petroleum,mineral oil
Gemisch verschiedener flüssiger →Kohlenwasserstoffe, enthält meist →Alkane, → Cycloalkane und →Aromaten. Daraus werden → Benzine,Diesel (Heizöl) etc. erzeugt
Erdwärme siehe → Geothermie
Glossar 475
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Erz ore Metallhaltige Minerale und Gesteine
Escherichiacoli, E. coli
escherichiacoli
Bakterium, das bei Menschen und Tierenin der Darmflora vorhanden ist unddeshalb bei einem Auftreten auf einemikrobielle Verunreinigung des Wassershinweist (Indikatorkeim einermikrobiellen Belastung in einerWasserprobe). Abkürzung E. coli
Ethylbenzol ethylbenzene Monoaromatischer Kohlenwasserstoff(C8H10) der zur Gruppe der →BTEX-Aromaten gehört
Eutrophierung eutrophication Starkes Angebot von Nährstoffen aus →Abwässern, → Düngung oderAbtragung in → Gewässer, das zumassenhaften Algenwuchs und u. U.zum → Umkippen von Gewässernführen kann. Nach DIN 4049 VerstärkteTrophie im Gewässer, die durchgesteigerte Verfügbarkeit undAusnutzung von Nährstoffen bewirktwird
eutroph eutrophic Nährstoffreich DIN 4049-2(1990)
Evaporit evaporite Durch Verdunstung (Evaporation)entstandenes Sedimentgestein wie →Steinsalz, → Gips etc.
exotherm exothermic Reaktionen bei denen nach AußenWärme abgegeben wird. Dies führt zueiner Zunahme der Temperatur. DasGegenteil ist → endotherm
ex-situVerfahren
Sammelbezeichung für Verfahren beidenen der belastete Boden entnommenund → on-site oder → off-site saniertwird. Das Gegenteil stellen → in-situVerfahren dar
Extraktion extraction Industrielles oder Laborverfahren zurselektiven Gewinnung/Abtrennung vonStoffen aus einer Mischung oder Lösungmit geeigneten Lösungsmitteln, um diesezu gewinnen oder nachzuweisen
Fäkalindikator excrementindicator
Anzeigeorganismus, der durch seinAuftreten auf die Verunreinigung durchFäkalien hinweist. Dazu werden →Escherichia coli und → ColiformeKeime genutzt
476 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Fällung,Ausfällung
precipitation Durch Überschreitung desLöslichkeitsproduktes kann eineÜberführung in eine Festphaseerfolgen
Fällungsmittel,Flockungsmittel
precipitant,precipitatingagent,flocking agent
Substanz, die nach Zugabe durchÜberschreitung der Löslichkeit zueiner Ausfällung führt. Dazu werdenz. B. Fe(III)Cl3 oder AlCl3 genutzt.Sie dienen der → Mitfällung vonSubstanzen wie Spurenstoffen undAlgen
Farbstoff colourant Farbstoffe für Tracertest sind z. B.Uranin, Pyranin, Eosin und RhodaminB; Sie werden eingesetzt um denTransport von Wasser von einemPunkt zu einem anderennachzuweisen, z. B. von einerBachschwinde zu einer Quelle.Diese Farbstoffe besitzen eineFluoreszenz
Färbung, Farbe colour Gehört zu den → organoleptischenParametern und beschreibt díeFärbung durch den visuellen Eindruckoder durch eine Messung desSpektralen Absorptionskoeffizientenbei 436 nm (SAK). Moorwässerbesitzen eine braune Färbung durchgelöste → Huminstoffe. DerGrenzwert für Trinkwasser beträgt0,5m–1
Fassungsbereich zone of wellprotection
→Wasserschutzzone I um einenFörderbrunnen oder Quelle, der inder Regel von einem Zaun umgebenist
Faulgas, Biogas,Sumpfgas
manure gas,fermentationgas
Durch die Tätigkeit anaeroberBakterien produziertes Gas. Esbesteht aus → Methan (CH4), →Kohlendioxid (Kohlenstoffdioxid;CO2) und z. T. → Ammoniak (NH3)und Schwefelwasserstoff(H2S-Spezies)
Fäulnis rot, decay Unter Sauerstoffmangel ausgelösteZersetzung organischer Substanz.Typische Produkte sind →Ammoniak und →Schwefelwasserstoff
Glossar 477
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Faulschlamm sapropel,anarobic mud
1. Oft durch → Sulfide schwarzgefärbtes und nachSchwefelwasserstoff riechendesSediment, das besonders inlenitischen Bereichen von Gewässernmit hoher → Trophie und →Saprobie unter → anaerobenBedingungen entsteht. 2.Klärschlamm
geändert nachDIN 4049-2(1990)
FCKW chlorofluor-ocarbon,CFC
Fluorchlorkohlenwasserstoffe.Niedermolikulare organischeVerbindungen, die als Kältemitteloder Treibgase verwendet werden
DIN 4049-2(1990)
Feldspat feldspar Weitverbreitetes Gerüstsilikat. Dazugehören → Kalifeldspat (KAlSi3O8),Albit (NaAlSi3O8) und Anorthit(CaAl2Si2O8) sowie derenMischungen als → Alkalifeldspat
Feststoff,Festphase
solid Stoff im festen Aggregatzustand. AlsAbkürzung wird “s” genutzt
Filterasche,Flugasche
fly ash Durch eine Filteranlage separierteVerbrennungsrückstände/feinkörnigeFeststoffe (z. B. durch Elektrofilter)
Filterkuchen filter cake Die durch → Filtration auf einemFilter zurückgehaltenen Feststoffe
Filterspülung filter washing Entfernung des angesammeltenSchmutzes in einem Filter durchSpülung (Rückspülung)
Filtration filtration Trennungsmethode von Feststoffenaus einer Flüssigkeit. In derWasseraufbereitung wird z. B.Quarzsand, Kies, Basalt oder →Aktivkohle als Partikelfiltermaterialverwendet
Flockung flocculation,coagulation
Zusammenballung und Sedimentationvon Teilchen. Die Flockung kanndabei durch Zusatz vonFlockungshilfsmitteln erfolgen(→ Fällungsmittel). Dient damit der→ Wasseraufbereitung, wodurchFeinstpartikel filtriebar werden
Flockung-shilfsmittel
flocculationaid, coagulantaid
Chemische Verbindung, die nachZugabe zum Wasser ausfällt unddabei andere Stoffe mitfällt(→ Mitfällung)
478 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Flotation flotation Aufbereitungsverfahren, bei demPartikel durch Anlagerung vonGasblasen aus einem Stoffgemischzum Aufschwimmen gebracht werdenund damit von der Oberflächegeräumt werden können
Flöz coal seam Sedimentär entstandene Kohleschichtgrößerer Verbreitung
flüchtig volatile Neigung eines Stoffes in dengasförmigen Zustand überzugehen
Fluid fluid Sammelbezeichung für Flüssigkeitenund Gase
Fluor (F),Fluorid (F–)
fluorine (F),fluoride (F–)
Elektronegativstes Element der VII.Hauptgruppe und gehört damit zurGruppe der Halogene. Fluor kommtim Wasser als Fluoridion F– vor. DerTrinkwassergrenzwert liegt bei1,5mg/l
Fluorchlor-kohlenwasser-stoffe,FCKW
fluorochlori-natedhydrocarbons,CFC
→Kohlenwasserstoffverbindungenbei denen ein oder mehrereWasserstoffe durch → Fluor- und →Chloratome ersetzt wurden
Fluoreszenz fluorescence Spontane → Emission vonlängerwelligem Licht nach einervorherigen → Absoptionkurzwelliger Strahlung (Licht)
Fluoreszenztracer siehe → Farbstoffe
flüssig liquid Aggregatzustand neben fest (“s”) undgasförmig (“g”) wird mit (“l”) wieliquid, abgekürzt. Im Wasser gelöstbekommt den Zusatz “aq”
Flüssigkeit liquid Stoff in flüssiger Phase wird mit demZusatz “l” versehen
Flussspat, Fluorit(CaF2)
fluorite(CaF2)
Mineral CaF2, das die Konzentrationvon Fluorid in Wässern begrenzenkann
Fossiles Wasser fossil water Wasser meist in tieferen Erdschichten,das vor langer Zeit amWasserkreislauf teilgenommen hat
Freier Sauerstoff uncombinedoxygen
Im Wasser gelöster Sauerstoff(O2(aq))
FreiesKohlendioxid(Kohlenstoff-dioxid)
free carbondixoxide
Anteil von CO2 und → Kohlensäure(H2 CO3), die in einer Wasserprobeenthalten sind
Glossar 479
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Fremdionen-zusatz
foreign ionaddition
Im Allgemeinen erhöht einFremdionenzusatz (ist nichtBestandteil der betrachteten →Festphase) die → Löslichkeit einerFestphase durch eine Erhöhung der→ Ionenstärke und dadurchMinderung der →Aktivitätskoeffizienten. Gegensatz:→ Gleichioniger Zusatz
FREUNDLICHIsotherme
FREUNDLICHIsotherm
siehe →Absorption
Fulvosäure fulvic acid Gruppe organischer Säuren, dasWasser gelblich-braun färben kann.Sie entsteht bei der Zersetzung vonPflanzenmaterial (→ Färbung)
Gadolinium (Gd) gadolinium(Gd)
Schwermetall aus der Gruppe derLanthanoide (Symbol: Gd), das alsRöntgenkontrastmittel seit 1989genutzt wird und damit den Einflußvon Abwasser in einer Wasserprobeanzeigt
Galenit (PbS) galena (PbS) Bleisulfidmineral (PbS), das auch alsBleiglanz bezeichnet wird
Galvanikab-wasser
electroplatingwaste water
Abwasser von Galvanikbetrieben indem Metallsalze (z. B. → Cyanide),und → Cadmium, → Chrom, →Blei, → Zink, → Kupfer und →Nickel enthalten sein kann
Gammastrahlung Gammaradiation
Energiereiche, kurzwelligeradioaktive Strahlung
Gärung, gären fermentation,ferment
Enzymatische Spaltung vonKohlenstoffhydraten unter anaerobenBedingungen
Gas, gelöst gas, dissolved In Wasser gelöste gasförmigeBestandteile wie Sauerstoff,Kohlendioxid (Kohlenstoffdioxid),Stickstoff und weitere mit dem Zusatz(“g”)
DIN 4049-2(1990) ergänzt
Gasphase gaseous phase Neben flüssig und fest ist gasförmigeines der Aggregatzustände (“g”)
Gas-Wasser-Reaktionen
gas-waterreactions
Austauschgleichgewicht zwischenGas- und Wasserphase. DieBerechnung kann z. B. nach demHENRY-Gesetz erfolgen.C(aq)=P(g)∗KH (Einheiten:mol/l=(atm)∗mol/l∗atm)
480 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Gassättigung gas saturation Zustand, bei der ein Gas oderGasgemisch seine von Druck- undTemperatur abhängige maximaleLöslichkeit erreicht. Die Gassättigungkann nach dem HENRY-Gesetz mitdem → HENRY-Koeffizientberechnet werden
Gefäßversuch batchexperiment
siehe → Batchversuch
Gefriertrockung freeze drying Schonendes Verfahren zur Trocknungbei der durch Sublimation dieFeuchtigkeit vom eisförmigenZustand direkt in den gasförmigenZustand übergeht
Geländepara-meter bei derGrundwasserbe-probung
fieldparameter
Parameter, die direkt bei derProbenahme des Grundwassers (→Temperatur, → pH, → EH, →elektrische Leitfähigkeit, → O2)bestimmt werden müssen (zusätzlichGeruch und Trübung). z. T. werdenauch die → Basekapazität (KB8,2)und die → Säurekapazität (KS4,3)direkt im Gelände analysiert
gelöst dissolved Substanzen, die einen Filter derPorenweite 0,45 μm durchfließen unddamit als gelöst gelten. GelösteSubstanzen könnenherkömmlicherweise nicht filtriertwerden (Ausnahme →Umkehrosmose)
GelösterorganischerKohlenstoff,DOC
dissolvedorganiccarbon, DOC
Er repräsentiert die nach Filtrationenthaltenen organischen Substanzenanhand ihrer Kohlenstoffgehalte
Gemisch mixture Besteht aus mindestens zweichemischen Reinstoffen, die nichtmiteinander reagieren
Geringleiter aquitard siehe → Grundwasserhemmer
Geochemie geochemistry Teildisziplin der Geowissenschaften,die die Methoden der Chemie aufgeowissenschaftliche Fragestellungenanwendet
geogen geogenic Der natürliche von menschlicherAktivität unabhängige Stoffgehalt inBoden, Gestein oder Wasser.Gegensatz → anthropogen
Glossar 481
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Geologie geology Geowissenschaft von der festen Erde,dies betrifft z. B. den Erdaufbau
Geophysik geophysics Teildisziplin der Geowissenschaften,die sich mit den physikalischenEigenschaften der Erde beschäftigt
geothermischeTiefenstufe
geothermaldepth
In der lotrechten gemessenen Streckeunterhalb der neutralen Zone, in derdie Temperatur der Lithosphäre um 1K zunimmt. Meist sind dies 3 K pro100 m
geothermischerGradient
geothermalgradient
Mittlere Temperaturzunahmeunterhalb der neutralen Zone,bezogen auf eine lotrechte Strecke,z. B. von 100 m. Häufig sind dies 3 Kpro 100 m
DIN 4049-3(1994) ergänzt
Geothermie geothermalenergy,geothermy
Die Wärme aus dem Erdinneren zunutzen, ist Ziel der Geothermie.Synonym ist Erdwärmenutzung zumHeizen oder zur Stromerzeugung
DIN 4049-3(1994) ergänzt
Geowissens-chaften
earth sciences,geo sciences
Oberbegriff für alle die Erdebetreffenden wissenschaftlichenDisziplinen wie → Geologie (→Hydrogeologie), → Mineralogie, →Geophysik, → Geochemie undGeographie
Geruch smell, odour Organoleptische Eigenschaft einerWasserprobe, die direkt vor Ortbestimmt wird. Trinkwasser mussdabei geruchlos sein. Dies ist beieinem Geruchsschwellenwert kleiner3 gegeben
GesamterKohlenstoff, TC
Total carbon,TC
siehe → Kohlenstoff, gesamt
GesamterorganischerKohlenstoff,TOC
Total organiccarbon, TOC
siehe → Kohlenstoff, organischgebunden
GesamteranorganischgebundenerKohlenstoff, TIC
Totalinorganiccarbon, TIC
siehe → Kohlenstoff, anorganischgebunden
Gesamthärte total hardness siehe →Härte
Gesamtkeimzahl bioburden Zahl der zu Kolonienheranwachsenden Bakterien. Deshalbwird heute der Begriff → Koloniezahl
482 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
genutzt. Anzahl der bei 6- bis8-facher Vergrößerung sichtbarenKolonien, die sich aus 1mlProbewasser nach einer Bebrütung bei22 ◦C oder 36 ◦C nach 44 Stundenauf einem Nährboden gebildet haben
Gesamtlösung-sgehalt,TDS
TotalDissolvedSolids, TDS
Summe aller gelöster Bestandteileeiner Wasserprobe. Einheit ist ist z. B.Milligramm pro Liter [mg/l]
Gesättigte Zone saturated zone Gestein dessen Hohlräumevollständig mit Wasser erfüllt sind
Geschmack taste →Organoleptische Eigenschaft einerTrinkwasserprobe, die direkt vor Ortbestimmt wird. Trinkwasser solltegeschmacklos bzw. für denVerbraucher annehmbar sein. Analogzum Geruchsschwellenwert wird einGeschmacksschwellenwert (TFNthreshold flavour number) zurBeschreibung genutzt
Gestein rock Es sind Vergesellschaftungen vonMineralen, Mineral- undGesteinsbruchstücken undOrganismenresten. Man unterscheidetnach der Art der Bildungmagmatisches Gestein,Sedimentgestein und metamorphesGestein. Nach den Eigenschaftenwird in Locker- und Festgesteinunterschieden
Gewässer water(s),water body
Zusammenfassende Bezeichnung fürAnsammlungen von Wasser auf oderunter der festen Oberfläche der Erde.Man unterscheidetOberflächengewässer wie Seen,Flüsse und Bäche von unterirdischemGrundwasser und stehendes vonfließendem Gewässer
Gewässer-belastung
waterpollution,impact ofwater
Einwirkung auf den Gewässerzustanddurch nachteilige Faktoren, z. B.Belastungsstoffe, Schadstoffe. Dieeinwirkenden Faktoren könnengeogenen, biogenen oderanthropogenen Ursprungs sein.Übermäßige Gewässerbelastungenkönnen zur Gewässerschädigungenführen.
Glossar 483
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Gewässerbe-lüftung
aeration ofwater
Natürlicher oder künstlicher Eintragvon Sauerstoff in ein Gewässer wiez. B. die Talsperrenbelüftung
DIN 4049-2(1990)
Gewässerbe-schaffenheit
quality ofwater
Qualität eines Gewässers. Dies kannphysikalische, chemische undbiologische Parameter betreffen
Gewässergüte quality ofwater
Qualität eines Gewässers, die durchvorgegebene Richtwerte definiert ist
Gewässer-schädigung
severe waterpollution
Nachteilige Veränderung desGewässerzustandes, die dasÖkosystem nachhaltig beeinträchtigtoder die Möglichkeiten derGewässernutzung einschränkt
Gewässerver-unreinigung(auch: Gewässer-verschmutzung)
excessivewaterpollution
Vorgang und sein Ergebnis, bei demStoffe oder Gegenstände in dasGewässer gelangen oder dortentstehen, so dass die Möglichkeitenzur Gewässernutzung beeinträchtigtwerden
DIN 4049-2(1990)
Geysir gush spring Heiße Springquelle mit einemperiodischen Ausstoß einerWasserfontäne in jungenVulkangebieten an deren Rand häufigAusfällungen von Kalk- oderKieselsäureablagerungen auftreten.Zu unterscheiden von →Kaltwassergeysiren in denenKohlendioxid (Kohlenstoffdioxid) alsTreibmittel fungiert
DIN 4049-2(1990),ergänzt
Gibbs-Energie,�Gr
reactionenthalpy,gibbsenthalpy, �Gr
Thermodynamisches Maß für dieinnere Energie (GIBBsche Energie) ineinem System. ExergonischeReaktionen verlaufen freiwillig ab�Gr < 0. Endergonische Reaktionlaufen nicht freiwillig ab �Gr > 0.
Gips (CaSO4∗
2H2O)gypsum(CaSO4
∗2H2O)
Ein Calciumsulfatmineral(CaSO4
∗2H2O), das inSedimentgesteinen vorkommt. Esbildet sich bei der Eindunstung vonMeerwasser und ist deshalb inSalinarfolgen zu finden. Es fällt ingroßen Mengen bei derEntschwefelung von Rauchgasen an
Gipswasser gypsum typewater
Ein Wasser mit hohen Calcium- undSulfatkonzentrationen das sich imGleichgewicht mit der MineralphaseGips (CaSO4
∗2H2O) befindet
484 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Glaukonit glauconite Grünlich-bläulich schimmerndesMineral(Kalium-Eisen-Aluminiumsilikat)was im tieferen Küstenbereichgebildet wird. Ist in grünen Gesteinender Kreidezeit enthalten
Gleichgewicht equilibrium Zustand der ruhendenGesamtreaktion. Erkennbar an z. B.nicht stattfindendenKonzentrationsänderungen.Gegensatz Ungleichgewicht
Gleichgewi-chtswasser
water inequilibriumwith a mineralphase,balancedwater
Wasser, das sich im Gleichgewichtmit einer Mineralphase befindet. Dieswird an Sättigungsindizes nahe Nullerkennbar. Nach DIN 4049 Wasser,das auf Grund seiner physikalischenund chemischen Eigenschaften mitseiner jeweiligen Umgebung imGleichgewicht steht
GleichionigerZusatz
Verringert im Allgemeinen dieLöslichkeit einer Festphase.Gegensatz: → Fremdioniger Zusatz
DIN 4049-2(1990),ergänzt
Glimmermineral,Glimmer
mica, glimmer Gut spaltbare Alumosilikate z. B.Biotit oder Muskovit (Schichtsilikate)
Glimmerschiefer mica schist Glimmerhaltiges metamorphesGestein, das vorwiegend aus Quarzund Glimmern besteht. Paragneisewerden dabei aus silikatischenSedimentgesteinen und Orthogneiseaus magmatischen Gesteinen durchMetamorphose gebildet
Gneis gneiss Hochmetamorphes Gestein mit meistFeldspat, Quarz und Glimmern unddeutlichem Parallelgefüge
Granit granite Magmatisches Tiefengestein(Plutonit) mit regellosem Gefüge. AlsMinerale kommen überwiegend →Feldspat, → Quarz und → Glimmervor
Grauwacke greywacke Aus → Feldspat, → Quarz und →Glimmern zusammengesetztesSedimentgestein
Grenzwert thresholdvalue, limitvalue, legallimit
Gesetzlich festgelegter Maximalwert(durch Normen, Rechtsvorschriftenoder Verordnungen) für Stoffe mitdenen Menschen und Tiere ständig in
Glossar 485
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Kontakt kommen und nichtüberschritten werden dürfen umGesundheitsschäden auszuschließen(Beispiel Grenzwerte derTrinkwasserverordnung)
Grubenwasser mine water Alles Wasser, das mit Tief- oderTagebauen des Bergbaues in Kontaktsteht oder stand
Grundluft ground air,soil gas
Gas in der ungesättigten Zone. ImBoden wird die Grundluft alsBodenluft bezeichnet (DIN 4047-10).
Grundwasser groundwater Unterirdisches Wasser, dasHohlräume der Lithosphärezusammenhängend ausfüllt unddessen Bewegungsmöglichkeitausschließlich durch die Schwerkraftbestimmt wird
DIN 4049-3(1994)
Grundwasseralter age ofgroundwater
Zeitraum, den ein Grundwasser nachdessen Neubildung im Untergrundverweilt
DIN 4046(1983)
Grundwasser-anreicherung(künstliche)
artificialgroundwaterrecharge
Verfahren zur künstlichenGrundwasserneubildung durchEinleitung von Oberflächengewässernin den Untergrund. AlsVersickerungsanlagen kommenVersickerungsbrunnen, -schächte,-becken, -mulden, -rigolen oder-leitungen in Frage
Grundwasse-raustritte
groundwateroutflow,spring
Stellen an denen das Grundwasser andie Erdoberfläche tritt. Eng begrenzteGrundwasseraustritte werden als →Quellen bezeichnet
Grundwasser-beschaffenheit
groundwatercharcteristics
Gesamtheit der physikalischen,biologischen und chemischenEigenschaften und Bestandteile eines→ Grundwassers
Grundwas-serblänke
groundwaterpond
Geländevertiefung in dieGrundwasser eintritt und keinenoberirdischen Zu- und Abfluss besitzt
DIN 4049-3(1994)
Grundwa-sserhemmer,Grundwasser-geringleiter
aquitard, semiaquiclude
Gesteinskörper, der im Vergleich zueinem benachbarten Gesteinskörpergering wasserdurchlässig ist
486 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Grundwasser-leiter
aquifer Gesteinskörper, derzusammenhängende Hohlräume (z. B.Poren, Klüfte, Trennfugen) enthält,der geeignet ist, Grundwasser weiterzu leiten
DIN 4049-3(1994),ergänzt
Grundwasser-messstelle
observationwell
Grundwassermessstellen werdeneingerichtet, um Informationen zumWasserstand bzw. daraus abgeleitetzur Fließrichtung zu erhaltenund/oder eine Beprobung desGrundwassers zu ermöglichen
DIN 4049-3(1994)
Grundwasser-nichtleiter
aquifuge Gesteinskörper, derwasserundurchlässig ist oder unter derjeweiligen Betrachtungsweise alswasserundurchlässig angesehenwerden darf
DIN 4049-3(1994)
Grundwass-erqualität
siehe → Grundwasserbeschaffenheit DIN 4049-3(1994)
Grundwasser-oberfläche
groundwatertable
Obere Grenzfläche einesGrundwasserkörpers
DIN 4049-3(1994)
Grundwasser-stauer
siehe → Grundwassernichtleiter
Grundwasser-stockwerk
groundwaterstorey, waterbearing unit ofmultiaquifersystem
Grundwasserleiter einschließlichseiner oberen und unterenBegrenzung als Betrachtungseinheitinnerhalb der lotrechten Gliederungder Lithosphäre. Bei hydraulischerVerbindung dürfen auch Gruppen vonGrundwasserleitern als einheitlichesGrundwasserstockwerk betrachtetwerden. Bei der Kennzeichnungdurch Ordnungszahlen werden dieStockwerke von oben nach untengezählt. Wird einGrundwasserstockwerk von einerungesättigten Zone unterlagert,spricht man von einem schwebendenGrundwasserstockwerk
DIN 4049-3(1994),ergänzt
Grundwassertyp water type Klassifizierung von Grundwassernach seiner maßgebendenBeschaffenheit bzw. dominantenIonen (z. B. Na-Cl-Wassertyp).Namengebend sind üblicherweiseionare Bestandteile mit mehr als 20mmol(eq)%
DIN 4049-3(1994),ergänzt
Glossar 487
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Grundwasser-verunreinigung
groundwaterpollution,groundwatercontamination
Kontamination von Grundwasserdurch Schadstoffe, die dessen Qualitätbeeinträchtigen
Gruppenpara-meter,Summenpara-meter
sumparameter
Zusammenfassende Bezeichnung vonchemisch gleichartigen Substanzenoder Wirkungen wie → CSB, →PAK, → BTEX, → CKW → AOX
Gülle liquid manure Kot-Harn-Wasser-Gemisch ausAnlagen der Tierproduktion, das alsorganischer Dünger (→Wirtschaftsdünger) wegen seinesStickstoff-, Phosphor- undKaliumgehaltes Verwendung findet
Gutachten expertise,report
Schriftliche Bewertung eineswissenschaftlichen Problems durcheinen Sachverständigen
Haftwasser adhesivewater
Wasser in der ungesättigten Zone, dasgegen die Schwerkraft gehalten wird.Dazu gehören Adsorptions- undKapillarwasser. Als Haftwasser imengeren Sinne wird hygroskopischesWasser, Adsorptionswasser undPorenwinkelwasser verstanden. DerBegriff umfasst nicht das durchOberflächenkraft in der gesättigtenZone gebundene Wasser
HalbgebrannterDolomit(CaCO3
∗MgO)
half-calcineddolomite(CaCO3
∗MgO)
CaCO3∗MgO wird in der
Wasseraufbereitung zur chemischenEntsäuerung eingesetzt
Halbwertszeit radioactivehalf-life
Zeitintervall in dem die Hälfte derKerne eines radioaktiven Stoffeszerfällt
in Anlehnungan die DIN4047-10(1985)DIN 4049-3(1994)
Halde dump, heap,tip
Übertägige Aufschüttung desBergbaues (→ Abraum), der Industrie(Rohstoff, Abfall) und derAbfallwirtschaft (Abfalldeponie)
Halit (NaCl) halite (NaCl) Steinsalz (NaCl). Kommt inevaporitischen Lagen alsgesteinsbildendes kubisches Mineraloder in Salzstöcken vor.Steinsalzablagerungen kommen z. B.im Perm (Zechstein) und in der Trias(Muschelkalk) vor
488 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Halogengruppe halogen Umfasst die Elemente der VII.Hauptgruppe der Elemente mithauptsächlich Fluor, Chlor, Brom undJod, wobei die MetallverbindungenSalze bilden
HalogenierteKohlenwasser-stoffe,HKW
halogenatedhydrocar-bons
Schadstoffgruppe vonKohlenwasserstoffen bei denen ein odermehrere Wasserstoffe durch → Fluor, →Chlor, → Brom oder → Jod ersetztwurden. HKW finden sich u. a. inPestiziden, Lösemitteln und Kältemitteln
Haloforme haloform Gesundheitsschädliche Verbindungen,die durch eine Halogenierung vonMethan durch z. B. → Chlorungentstehen
Hämatit(Fe2O3)
haematite(Fe2O3)
Wichtiges Eisenoxidmineral(Roteisenstein) Fe2O3
Härte desWassers
waterhardness
Gehalt eines Wassers an →Calcium-Ionen (Ca2+) und →Magnesium-Ionen (Mg2+). Eigentlichwerden Strontium- und Bariumionen mitdazu gezählt. Da sie meist aber nur ingeringen Konzentrationen auftreten,werden diese häufig vernachlässigt. DieAngabe erfolgt entweder in mmol/l oderin ◦dH (Grad deutscher Härte). DieUmrechnung von mmol/l in ◦dH erfolgtdurch eine Multiplikation mit demFaktor 2.8. Neben der deutschen Härtewerden die französische Härte (◦fH),englische Härte (◦eH), amerikanischeHärte (◦aH) oder russische Härte (◦rH)verwendet, die alle unterschiedlichdefiniert sind. Man unterscheidet die →Gesamthärte (GH) von der→Karbonathärte (KH) (temporäreHärte, vorübergehende Härte) und die→Nichtkarbonathärte (NKH;permanente Härte, bleibende Härte).GH=KH+NKH. Laut Waschmittelgesetzwird Wasser in drei Härtebereiche(weich, mittel, hart) eingeteilt
Hauptionen main ions Auf Grund ihrer hohen Konzentrationenkönnen die folgenden → Kationen(Natrium, Calcium, Magnesium) und →Anionen (Chlorid, Sulfat,Hydrogenkarbonat, Nitrat) im Wasser
Glossar 489
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
vorkommen. Kalium, Ammonium, Eisenund Mangan treten dagegen meist inniedrigeren Konzentrationen auf
verändertnach DIN4049-2 (1990)
Heilquelle medicinalspring
Quelle oder Brunnen, deren Wasseraufgrund balneologischer Erfahrungengeeignet ist, Heilzwecken zu dienen
Heilwasser medicinalwater
Wasser das eine medizinischnachgewiesene vorbeugende oderheilende Wirkung besitzt und ausunterirdischen geschütztenWasservorkommen stammt
DIN 4049-2(1990)
HENRY-Koeffizient
HENRYcoefficient
Beschreibt die Löslichkeit von Gasen ineiner Flüssigkeit. EinheitPascal∗Kubikmeter/Mol (Pa∗m3/mol).HL=Pgas/Cwasser; Von Substanzen mitHENRY-Koeffizienten > 1 Pa∗m3/molkann eine signifikante Verflüchtigungerwartet werden
HENRYIsotherme
HENRYIsotherm
Lineare Sorptionsisotherme zurBeschreibung der Sorption. →Absorption
Herbizide herbicide Mittel zur Bekämpfung unerwünschterVegetation. Unkrautbekämpfungsmittel
Heterocyclen heterocyclichydrocar-bons
Cyclische Verbindung, die imKohlenstoffring andere Elemente wiez. B. S, N, O, P enthält
heterogeneReaktion
heterogeneousreaction
Reaktion, die Phasengrenzenüberwinden muss und damitvergleichsweise langsam erfolgt.Phasengrenzen zwischen Festphasen (s),gelösten Stoffen (aq) und gelösten Gasen(g). Gegenteil: → homogene Reaktion
heterotroph heterotrophic “sich nicht selbständig ernährend”;Lebensweise von Organismen, die sichvon organischen Stoffen ernähren unddaraus körpereigene organische Stoffeherstellen. Gegenteil: →autotroph. NachDIN 4049 die Ernährungsweise vonOrganismen bezeichnend, dievorwiegend zum Aufbau derKörpersubstanz und zur Deckung desEnergiebedarfs auf organische Stoffeangewiesen sind
DIN 4049-2(1990),ergänzt
Heterotrophie heterotrophy Ernährung aus nicht selbst produziertenorganischen Stoffen. Gegenteil →Autotrophie
DIN 4049-2(1990)
490 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Hexachlor-cyclohexan,HCH
hexachlor-cylohexane
Chlorkohlenwasserstoffverbindung, dasz. T. als Insektizid eingesetzt wird(“Lindan”), C6H6 Cl6
Hexan hexane Kettenförmiger Kohlenwasserstoff(C6H14)
HEYER-Versuch
HEYERTest, marbletest for waterstability
Versuch zur Bestimmung der →aggressiven Kohlensäure durch Zugabevon feinem Calciumkarbonat(“Marmor”). Wird deshalb auch alsMarmorlöseversuch bezeichnet. →mH-Wert
Hintergru-ndwert
background(value)
Natürliche, geogene Konzentration oderGehalt eines Stoffes im Boden oderGewässern
Hochbehälter water tower Wasserspeicherbehälter, der an einemgeodätisch hohen Punkt liegt, um dasTrinkwasser mit höheren Lagepotentialin das Leitungsnetz einzuspeisen
HomogeneReation
homogeneousreaction
Reaktion, die keine Phasengrenzeüberwinden muss und deshalb relativschnell abläuft. Meist wird einGleichgewicht erreicht. Gegenteil: →heterogene Reaktion
Hohlraumanteil porosity Quotient aus dem Volumen allerHohlräume eines Gesteinskörpers unddessen Gesamtvolumen. Je nachAusbildung des Gesteinskörper kann vonPorenanteil oder Kluftanteil gesprochenwerden
Hot-Dry-Rock-Verfahren,HDR
hot dry rock Gewinnung geothermischer Energiedurch Einspeisung von kaltem Wasser ineine Injektionsbohrung und Transportzur Erwärmung durch den Untergrundund Förderung des warmen Wassers aneiner Produktionsbohrung
DIN 4049-3(1994)
Humifizierung humification Vorgänge der biochemischenUmwandlung abgestorbener organischerSubstanz im Boden zu → Huminen
Humine humins Humine sind neben Huminsäuren undFulvosäuren Bestandteile des Humus
Huminsäuren humic acids Hochmolekulare, stickstoffhaltigezyklische Humus-Derivate von braunerbis schwarz-brauner Farbe
Huminstoffe humicsubstances
Amorphe, komplexe, polymereorganische Stoffe, die bei der Zersetzungvon pflanzlichen
Glossar 491
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
und tierischen Stoffen im Boden und inSedimenten gebildet werden und vielenOberflächengewässern einecharakteristische gelbbraune Farbeverleihen (→ Färbung)
Humus humus Gesamte tote organische Substanz einesBodens. Die tote organische Substanzkann pflanzlicher, tierischer odermikrobieller Herkunft sein. Sie verleihtdem Oberboden seine dunkle Färbung
DIN 4049-2(1990)
Hungerquelle hunger spring Quelle, die in den trockenen Jahreszeitenversiegt
Hydratation hydration Anlagerung von Wasserteilchen angelöste Ionen, so dass diese umhülltwerden
Hydratation-senergie
hydrationenergy
Energie, die bei der Anlagerung vonWassermolekülen an Ionen frei wird
Hydratation-swasser
water ofhydration
Teil des Adsorptionswassers, der durchHydratation der randständigen undsorbierten Ionen an die äußeren undinneren Oberflächen der Bodenteilchengebunden ist
Hydrochemie hydrochemistry Lehre von der Chemie des Wassers alsTeil der Hydrogeologie bzw. Hydrologie
DIN 4047-10(1985)
Hydrogeologie hydrogeology Wissenschaft von denErscheinungsformen des Wassers in denHohlräumen der Lithosphäre und seinenWechselwirkungen mit dem Gestein
Hydrogen-karbonat(HCO3
–)
hydrogencarbonate,bicarbonate(HCO3
–)
Gehört zu den häufigsten Anionen einerWasserprobe. Die Bestimmung erfolgtmeist durch azidimetrische Titration als→ KS4,3. Bei pH-Werten zwischen 6,3und 10,3 ist es die vorherrschendeKohlendioxidspezies
DIN4049-1(1992),ergänzt
Hydrogenka-rbonatwasser
bicarbonatewater
Wasser mit einer Dominanz desHydrogenkarbonates bei den Anionen
Hydrogen-sulfat(HSO4
–)
hydrogensulfate(HSO4
–)
HSO4–-Verbindung die nur bei stark
sauren pH-Werten auftritt
Hydrogeo-chemie
hydrogeoche-mistry
Bereich der Hydrochemie, der sich mitder chemischen Zusammensetzung vonnatürlichem Wasser, dessenVeränderungen und dessen Ursachebefasst
492 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Hydrogeo-chemischeRechenpro-gramme
hydrogeoche-micalprogram
Computerprogramm zur Berechnung der→ Speziesverteilung und von →Sättigungsberechnungen. Häufigeingesetzt werden dazu z. B. dieProgramme PHREEQC, WATEQ4F,MINTEQ, EQ3/6
Hydrogeo-thermie,Grundwasser-thermie (nicht:Grundwasser-thermik)
hydrogeothe-rmics
Spezialgebiet der Geothermie, das dieräumlichen und zeitlichen Änderungender Temperatur und die geothermischenEigenschaften des Grundwassersbehandelt
Hydrologie hydrology Wissenschaft vom Wasser, seinenEigenschaften und seinenErscheinungsformen auf und unter derErdoberfläche sowie in denKüstengewässern
DIN 4049-3(1994)
Hydroniumion(H+)
hydroniumion (H+)
Freies H+-Ion in einer Wasserprobe.Messung als → pH-Wert
DIN4049-1(1992)
Hypolimnion hypolimnion Untere und kalte Schicht in einemstehenden Gewässer (See oder Talsperre)die durch die Sprungschicht (→Metalimnion) von der warmenOberflächenschicht (→ Epilimnion)getrennt ist
Hydrolyse hydrolysis Zersetzung chemischer Verbindungenunter der Einwirkung von Wasser
hydrophil hydrophilic Wasser liebend. Bezeichnung für Stoffe,die sich besonders in Wasser als polaremLösemittel lösen und damit eine hoheWasserlöslichkeit besitzen. Gegenteil →hydrophob
hydrophob hydrophobic Wasser fürchtend. Bezeichnung fürStoffe, die sich nicht oder nur gering inWasser als polarem Lösemittel lösen unddamit nur eine geringe Wasserlöslichkeitbesitzen. Gegenteil →hydrophil
Hydrosphäre hydrosphere Die Wasserhülle der Erde. Sie umfasstim Wesentlichen die Meere und dieGewässer des Festlandes (Flüsse, Seen,Grundwasser), Eis und Schnee
hydrothermal hydrothermal Bereich der Mineralbildung auswässrigen magmatischen Schmelzen
Hydroxid(OH–)
hydroxide(OH–)
Chemische Verbindung, die eine odermehrere Hydroxidgruppen (OH–)enthalten
Glossar 493
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Hypochlorit(ClO–)
hypochlorite(ClO–)
Stark oxidierend wirkendes Salz derhypochlorigen Säure (HClO); dient alsDesinfektions- und Bleichmittel
Illit illite Dreischichttonmineral(KAl2[(OH)2AlSi3O10)]
Immission immision Stoffe und Energie, die ausvorhergehenden Emissionen und aufnatürliche Weise in das Gewässergelangt sind
Immobilisierung immobili-zation
Festlegung/Fixierung von Stoffen imGewässer
DIN 4049-2(1990),ergänzt
Inert inert Chemisch nicht reaktiv DIN 4049-2(1990)
Infiltration infiltration Eindringen von Niederschlägen in denBoden, was zurGrundwasserneubildung führen kann
Infiltrationsbecken infiltrationpond
Künstlich angelegtes Becken, in demWasser zur verstärkten Infiltrationeingeleitet wird, dies dient derkünstlichen →Grundwasseranreicherung
Infiltrationsbrunnen Infiltrationwell
Brunnen, der der künstlichenVersickerung von Wasser dient. Dieskann der Grundwasseranreicherungoder der Verpressung von Abwässerndienen
Influenz influentflow oderinfluentstream
Bildung von Uferfiltrat durchZusickerung aus einemOberflächengewässer in einenangeschlossenen Grundwasserleiterdurch flächigen Übertritt
Inhaltsstoff constituent,substance
Stoffart, die im untersuchten Gewässerenthalten ist
Inhibitor inhibitor Sammelbezeichung für Substanzen, dieeine bestimmte Reaktion hemmen oderverhindern können (“Hemmstoff”)
Inkohlung cabonisation Diagenetische Umwandlung vonPflanzenresten in Kohle von Holz, →Torf über → Braunkohle zur →Steinkohle
Inkrustation incrustation,scaling
Ausscheidung an Materialoberflächenaus übersättigten Lösungen
Insektizid insecticide Chemische Verbindung zurBekämpfung von Insekten
494 Glossar
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
In-situ Verfahren in-situ Methode der Bodensanierung bei demder Boden/Grundwasserleiter an Ortund Stelle verbleibt. Gegenteil →ex-situ Verfahren
Iod (J) iodine, J Element der VII. Hauptgruppe, das imWasser nur in geringenKonzentrationen vorkommt
Ion ion Elektrisch geladenes Teilchen, das imWasser gelöst durch → Dissoziationvon Salzen vorkommt. Manunterscheidet positiv geladene →Kationen und negativ geladene →Anionen
Ionenaktivität siehe → Aktivität
Ionenaktivität-sprodukt,IAP
ion activityproduct,IAP
Produkt der → Aktivität von → Ionen(IAP), das zur Berechnung derSättigungsgrades bzw. des →Sättigungsindex (SI) benutzt wird
Ionenäquivalen-tleitfähigkeit
ionequivalentconducti-vity
Spezifische elektrische Leitfähigkeitdes Äquivalents eines Ions(μS/cm∗mmol(eq)/l), die mit deranalytisch bestimmtenÄquivalentkonzentration multipliziertderen elektrische Leitfähigkeit in derLösung ergibt (μS/cm)
Ionentausch auchIonenaustausch
ionexchange
Austausch von Ionen an festen Stoffen,die in der Lage sind → Kationen oder→ Anionen aus einer Lösungaufzunehmen und dabei äquivalenteStoffmengen anderer Ionen abzugeben
Ionenaustausch-kapazität
ionexchangecapacity
Äquivalentkapazität eines Stoffes, derfür den → Ionenaustausch am Feststoffzur Verfügung steht (Einheitmmol(eq)/kg)
Ionenaustauscher ionexchanger
Substanz, die in Grundwasserleiternoder Böden (z. B. Tonminerale) oderbei der Wasseraufbereitung (z. B.Austauscherharze) einenIonenaustausch bewerkstelligen kann
Ionenbilanz ion balance Bilanz der Äquivalentkonzentrationender → Kationen und → Anionen einerLösung ((Summe Kationen – SummeAnionen)/ (Summe Kationen + SummeAnionen))∗100. Der so ermittelteIonenbilanzfehler sollte unterhalb von5 % liegen
Glossar 495
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Ionenbilanzfehler mistake ofion balance
siehe →Ionenbilanz
Ionenstärke ionicstrenght
Maß für die Gesamtkonzentration undLadungsdichte gelöster ionarer Spezies ineiner Lösung. Einheit: Mol/Liter (mol/l).Meerwasser hat als Beispiel eine mittlereIonenstärke von 0,7mol/l.I=0,5∗ ∑
ci∗zi2)irreversibel irreversible Ein Prozess der nicht rückgängig gemacht
werden kann. Gegenteil → reversibel
Isomerie isomerism Chemische organische Verbindungen mitgleicher Summenformel aberunterschiedlicher Strukturformel
Isotop isotope Atome mit unterschiedlicher Massenzahlaber gleicher Protonenzahl, die sichfolglich in der Anzahl der Neutronenunterscheiden
Isotopenfrak-tionierung
fractionationof isotopes
Verschiebung der Häufigkeit der Isotopeeines Elementes durchphysikalisch-chemische Prozesse. Sie isttemperaturabhängig
Jauche liquidmanure
Ein flüssiges Gemisch aus Urin und Kotvon Tieren, das zur Düngung genutzt wird
Jod (J) siehe Iod
juvenil juvenile Wasserbezeichung für “junges” Wasser,das im magmatischen Zyklus neu gebildetwurde und noch nicht den →Wasserkreislauf durchlaufen hat.Gegensatz → vados
Kabellichtlot light plumbline
Dient zur Messung des Wasserspiegels inBrunnen und Messstellen durchHerablassen eines Maßbandes mit Sensor,der das Berühren der Wasseroberflächeanzeigt
Kalibrierung calibration Eichung von Messgeräten mit Hilfedefinierter Lösungen bekanntenMesswertes
Kalifeldspat(KAlSi3O8)
potassiumfeldspar(KAlSi3O8)
Auch Orthoklas genannt mit der FormelKAlSi3O8
Kalium (K) potassium(K)
Element der I. Hauptgruppe desPeriodensystems der Alkalimetalle mitdem Symbol K, das häufig inWasserproben als Kation K+ enthalten ist
496 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Kalium-ArgonMethode
potassiumargonmethod
Methode zur Altersbestimmung vonGesteinen. Sie beruht auf demradioaktiven Zerfall einesKaliumisotopes (40K)
Kaliumdichrom-atverbrauch(CSBCr)
potassiumdichromateconsumption
Verbrauch an Kaliumdichromat(K2Cr2O7), das zur Oxidationreduzierten Wasserinhaltsstoffe (z. B.organische Substanz, NH4
+, Fe2+)benötigt wird. Das Cr(VI) wird dabeizum Cr(III) reduziert und oxidiert dabeireduzierte Wasserinhaltsstoffe (→CSBCr). In der Regel wird der Wert alsOxidationsäquivalent (O2) angegeben
Kaliumperman-ganatverbrauch(CSBMn)
potassiumpermanga-nateconsumption
Verbrauch an Kaliumpermanganat(KMnO4), der zur Oxidation reduzierterWasserinhaltsstoffe (z. B. organischeSubstanz, NH4
+, Fe2+) benötigt wird.Das Mn(VII) wird dabei zum Mn(II)reduziert und oxidiert dabei reduzierteWasserinhaltsstoffe (CSBMn). In derRegel wird der Wert alsOxidationsäquivalent (O2) angegeben.Reine Grund- und Quellwässer habeneinen KMnO4-Verbrauch von <9mg/l(HÜTTER, 1994)
Kalk, Kalkstein(CaCO3)
lime,limestone(CaCO3)
CaCO3-Gestein
KalkaggressiveKohlensäure
calciteaggressivcarbondi-oxide
Teil des freien überschüssigenKohlendioxids (Kohlenstoffdioxids), dasnicht im →Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ist und→ Kalk lösend wirkt
Kalkfällung calciumcarbonateprecipitation
Ausfällung von → Calciumkarbonat anQuellen, Bächen, Brunnen oderDrainagen durch Überschreitung der →Löslichkeit z. B. für → Calcit. InQuellen bildet sich Quellkalk oder auch→ Travertin oder → Kalksinter genannt.Bei der Heißwasserbereitung kann →Kesselstein entstehen
Kalkgehalt calciumcarbonatecontent
Masseanteil einer Feststoffprobe anKarbonat (z. B. CaCO3). Meist liegt derKalkgehalt als Calcitanteil (CaCO3),Aragonitanteil (CaCO3) oderDolomitanteil (CaMg(CO3)2) vor. Inreduzierten Gesteinen kann auch ein
Glossar 497
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Sideritanteil (FeCO3) enthalten sein. DieMessung kann nach Zugabe einerstarken Säure als → Canorg-Gehalteines Feststoffes erfolgen
Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht(KKG)
cabonateequilibrium
Das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht(KKG) umfasst wesentliche Reaktionenin Gewässern. Es beeinflusst dieKonzentrationen von →Hydrogenkarbonat, → Karbonationen,die des freien → Kohlendioxids(Kohlenstoffdioxids) sowie z. T. der →Calcium- und →Magnesiumkonzentrationen. Esbeeinflusst zudem den → pH-Wert desWassers. Es beschreibt dastemperaturabhängige Gleichgewicht vonim Wasser gelöstem → Carbonat(“Kalk”) und der dazu notwendigen →Kohlensäuremenge. Bei einemÜberschuss an freiem Kohlendioxid(Kohlenstoffdioxid) wird ein Wasser →kalkaggressiv, bei Kohlendioxidentzug(Kohlenstoffdioxidentzug) scheidet esKalk aus (→ Kalksinterbildung,Kesselstein)
Kalkmilch milk of lime Bezeichung einer Suspension ausCa(OH)2 in Wasser die zur →Enthärtung genutzt wird
Kalklösungsver-mögen
marble testfor waterstability
Kapazitive Größe, dass dasLösevermögen von Calciumkarbonatangibt. Es kann mit dem →HEYER-Versuch bestimmt oderberechnet werden
Kalksinter travertine,calc-sinter
Ausfällung von → Calciumkarbonatenan Quellen, Bächen, Drainagen oderBrunnen durch Überschreitung derLöslichkeit. In Quellen bildet sichQuellkalk oder auch Travertin genannt
Kalkstein(CaCO3)
chalk,limestone(CaCO3)
Festgestein das überwiegend aus CaCO3besteht
Kalkung liming, limetreatment
Aktion zur Anhebung des pH-Wertesvon Böden oder Wasser durch Zugabevon Karbonaten wie CaCO3
Kalkwasser lime water Basisch reagierendes Wasser durch dieLösung von Ca(OH)2
498 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Kaltwassergeysir cold watergeysir
Kalte Springquelle (bzw. Brunnen), diedurch hohe gelöste freie →Kohlendioxidkonzentrationen(Kohlenstoffdioxidkonzentrationen)regelmäßig eruptiert
Kalzium (Ca) calcium, Ca siehe → Calcium
Kalzit; auchCalcit
calcite Mineral (CaCO3), das Kalksteine aufbautund mit verdünnter Salzsäure unterAufschäumen reagiert
Kaolinit kaolinite Blättriges Zweischicht-Tonmineral, dasdurch die Verwitterung vonfeldspatführenden Gesteinen gebildet wirdund die Formel Al2(OH)4Si2O5 besitzt
Kaolinton china clay Umgelagerter feinkörniger → Kaolin, derals keramischer Rohstoff oder alsDichtungsmaterial genutzt wird
Kapillarsperre capillarybarrier
In der Deponietechnik genutzteMöglichkeit einer Oberflächenabdichtung.Dabei befindet sich eine feinkörnige undgeneigte Schicht oberhalb einergrobkörnigeren und geneigten Schicht.Dies führt auf Grund der Kapillarwirkungzu einem seitlichen Abfluss aus derfeinkörnigeren Schicht (Kapillarschicht),ohne dass das Wasser in die grobkörnigeSchicht eindringt
Kapillarwasser capillarywater
Unterirdisches Wasser, das durchÜberwiegen der Kapillarkräfte gehobenoder gehalten wird
Karbonation(CO3
2–)carbonateion (CO3
2–)CO3
2– tritt in Wasserproben praktisch nurbei pH-Werten > 8,2 auf und kann zurKomplexierung von Kationen wie z. B.Ca2+, UO2+
2 führen
DIN 4049-3(1994),ergänzt
Karbonathärte;auchCarbonathärte
carbonatehardness
Anteil an → Calcium- und →Magnesiumionen (falls vorhanden auch→ Barium- und → Strontiumionen) fürdie eine äquivalente Konzentration an →Hydrogenkarbonat- und →Karbonationen im Wasser vorliegt. Sieerrechnet sich aus der → Säurekapazitätbis pH 4,3 (KS4,3) und kann in mmol/loder in Grad deutscher Härte (◦dH)angegeben werden. Die → Karbonathärtekann im Wesentlichen beim Erhitzen vonWasser durch Ausfällung vonKarbonatmineralen entzogen werden (→Kesselsteinbildung). Deshalb wird sie
Glossar 499
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
auch z. T. als vorübergehende odertemporäre Härte bezeichnet. Die Differenzvon → Gesamthärte und Karbonathärte istdie → Nichtkarbonathärte
Karbonatwasser,Karbonat-haltigesWasser
carbonatewater
Nur Wasserproben mit einem pH-Wert>8,2 enthalten → Karbonationen
Karst karst Landschaft, die durch Auflösung löslicherGesteine wie Kalk (CaCO3) oder Gips(CaSO4
∗2H2O) entstanden ist
Karstgrundwasser karstgroundwater
Grundwasser im verkarsteten Gestein
Karstquelle karsticspring
Quelle, deren Grundwasser ausKarstgesteinen gespeist wird
DIN 4049-3(1994)
Kathode cathode Negativ geladenen Elektrode
Kation cation Positiv geladenes Ion in einerWasserprobe. Als Hauptkationen tretenhäufig → Calciumionen (Ca2+), →Magnesiumionen (Mg2+), →Natriumionen (Na+) und → Kaliumionen(K+) auf. Als Nebenbestandteile können→ Eisen (Fe2+) und → Manganionen(Mn2+) in einer Wasserprobe auftreten
Kationenaustausch cationexchange
Tausch von Kationen an Feststoffen(Austauschern) im Boden- undGrundwasser oder bei der →Wasseraufbereitung
Kationenaustausch-kapazität(KAK)
cationexchangecapacity(CEC)
Menge der austauschbar gebundenenKationen in einem Boden oder einesKationentauschers. Angabe inmmol(eq)/kg
Kationenbelegung sorbedcation
Austauschbar sorbierte/gebundeneKationen einer Feststoffprobe oderKationenaustauschers
Kationensäuren cation acid Kationen, die durch die Abspaltung vonProtonen aus angelagertem Wasser sauerreagieren können
KB8,2 Bestimmung des freien → Kohlendioxids(Kohlenstoffdioxids) durchalkalimetrische Titration auf den pH-Wert8,2 (früher -p-Wert). Annahme: außer derKohlensäure sind keine weiterenSäurebildner in der Wasserprobe enthalten(Fehlbestimmung bei höherenKonzentrationen an Al3+ und Fe3+)
500 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
KD-Wert partitionalcoefficient
Verteilungskoeffizient zwischengelöster und sorbierter Konzentration
Keime,pathogene
pathogenicgerms
Krankheit verursachendeMikroorganismen
keimfrei sterile Frei von Keimen
Keimtötend germ-killing Stoffe, die in der Lage sind Keimeabzutöten wie z. B. → Chlor, →Chordioxid, → Ozon
Keimzahl germ number,bacterialcount
siehe → Gesamtkeimzahl
Kesselsteinbildung (boiler)scaling (scale)
siehe → Karbonathärte
Kieselsäure,gelöst
silicic acid Die durch Lösung im Wasserenthaltene Konzentration von SiO2oderH4SiO4
Kieselsinter siliceoussinter,geysirite
An heißen Quellen tritt durchAbkühlung eine Übersättigung desgelösten Siliziums an amorphem SiO2auf (Geysirit), der zu einer Ausfällungführen kann
Kiesfiltration (gravel)filtration
Rückhalt von Partikeln in einem Filter,der mit Kies gefüllt ist, mit dem Zielein Partikelarmes Wasser z. B. für dieTrinkwassergewinnung zu erzeugen
Kippe (overburden)dump
Teil eines Tagebaues in dem →Abraum verkippt bzw. abgelagert wird.Zu unterscheiden sind Innenkippe(Verkippung im Tagebauhohlraum) undAußenkippe (Verkippung auf demGelände im Umfeld des Tagebaues)
Kjedahlstickstoff kjedahl-nitrogen
Organisch gebundener Stickstoff, derdurch die Einwirkung konzentrierterSchwefelsäure in → Ammoniumüberführt wird
Klarpumpen welldevelopment
Initiales Abpumpen des Grundwasserseiner Messstelle oder eines Brunnensmit dem Ziel, ein partikelfreies Wasserbei konstanten Messwerten zugewinnen (Betr. pH, EH, T, el.Leitf., O2)
Kläranlage waste watertreatmentplant
Anlage, die der Abwasserreinigungdient. Die Reinigung erfolgt meist1. mechanisch, 2. biologisch und3. weitergehend (z. B. chemisch)
Glossar 501
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Klärschlamm sewage sludge Schlamm aus dem chemischen undbiologischen Nachklärbecken/Absetzbecken einer Kläranlage, dersowohl mineralische wie auchorganische Bestandteile enthält
Kluftgrundwasser groundwaterin fissured(fractured)rocks
Grundwasser im Festgestein, dessendurchflusswirksamer Hohlraumanteilaus Klüften, Störungen undSchieferungsflächen (Trennflächen)gebildet wird
Koagulation coagulation,flocculation
Zusammenballung von Molekülen zufiltrierbaren Stoffen
Kobalt (Co) cobalt (Co) Element (Co) der VIII. Nebengruppeder Elemente
Kochtest Test zur Bestimmung der Minderungder gelösten CaCO3-Menge durch →Ausfällung beim Erhitzen von Wasser
Kohle coal Fester Brennstoff pflanzlichenUrsprungs, der durch Ablagerung und→ Inkohlung entstanden ist
Kohlendioxid,Kohlenstoff-dioxid(CO2)
carbondioxide (CO2)
In Wasser gelöstes Kohlendioxid(CO2), das zu geringen Anteilen alsKohlensäure H2CO3 (0,2 %) vorliegt.Als Gas schwerer als Luft. In der Luftzu ca. 0,04 Vol.% enthalten. Es entstehtbei der Verbrennung von Holz, → Torf,→ Kohle, → Erdöl und → Erdgas. Eswird bei der → Photosyntheseverbraucht
Kohlensäure(H2CO3)
carbonic acid(H2CO3)
Im Wasser liegt ein Teil des gelösten→ Kohlendioxids (Kohlenstoffdioxids;CO2) in Form von Kohlensäure(H2 CO3) vor (ca. 0,2 %). Dieses wirdzusammen als freies Kohlendioxidbezeichnet (H2 CO3
∗). Diekalkaggressive Kohlensäure löstKarbonatminerale auf. Dieses kann mitHilfe eines Löseversuches(Marmorlöseversuch oder →HEYER-Versuch) bestimmt werden
Kohlensäure,kalkaggressive
aggressivecarbonic acid
Anteil der Kohlensäurekonzentrationim Wasser die chemisch aggressivgegenüber → Kalk reagiert.Berechnung aus freiem überschüssigenKohlendioxid minus zusätzlichzugehöriger Kohlensäure
502 Glossar
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Kohlensäure, freie free carbonicacid
Summe aus zugehöriger undüberschüssiger Kohlensäure
Kohlensäure,gebunden
bondedcarbonic acid
In → Hydrogenkarbonat- (HCO3–)
und → Karbonationen (CO32–)
enthaltenes Kohlendioxid einerWasserprobe
Kohlensäuerling acidulatedspring
Balneologische Heilquelle mit einerKonzentration an freiemKohlendioxid (Kohlenstoffdioxid)von > 1000mg/kg
Kohlenstoff (C) carbon (C) Das Element C steht in der IV.Hauptgruppe des Periodensysems undbildet die Grundlage der organischenChemie sowie Bestandteil derverschiedenen →Kohlendioxidspezies
Kohlenstoff,gesamt, TC
Total carbon,TC
Total carbon, Summe vonorganischem und anorganischemKohlenstoff einer Wasser- oderFeststoffprobe. TC=TIC+TOC
Kohlenstoff,anorganischgebundener, TIC,DIC
Total(dissolved)inorganiccarbon, TIC,DIC
Total inorganic carbon-Gehalt einerWasser- oder Feststoffprobe (TIC)bzw. gelöster inorganic carbon-Gehalt(DIC)
Kohlenstoff, gelöstorganischgebunden, DOC
Dissolvedorganiccarbon, DOC
Im filtrierten Wasser enthalternerAnteil organischen Kohlenstoffs
Kohlenstoff,organischgebunden, TOC
Total organiccarbon, TOC
Total organic carbon-Gehalt einerWasser- oder Feststoffprobe.TOC-POC=DOC
Kohlenstoff,ungelöst undorganischgebunden, POC
Particularorganiccarbon, POC
Particular organic carbon Gehalt einerWasserprobe
Kohlenwasserstoffe,KW
Hydrocarbons Kohlenwasserstoffe beinhaltenVerbindungen, die nur aus →Kohlenstoff (C) und → Wasserstoff(H) bestehen. Die Verbindungenkommen vor allem im → Erdöl und→ Erdgas vor und könnenkettenförmig (→ aliphatische) oderringförmig (→ aromatische)aufgebaut sein. Die Verbindungenkönnen Einfachbindungen,Doppelbindungen undDreifachbindungen enthalten
Glossar 503
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Kohlenwasserstoffe,aliphatische
aliphatichydrocarbons
Kettenförmige verzweigte oderunverzweigte Kohlenwasserstoffe.Diese azyklischen Verbindungenkönnen als → Alkane (nurEinfachbindungen), → Alkene(mindestens eine Doppelbindung)oder → Alkine (mindestens eineDreifachbindung) vorliegen. Siewerden häufig als → Lösemittelverwendet
Kohlenwasserstoffe,aromatische
aromatichydrocarbons
Aus → Kohlenstoffen und →Wasserstoffen aufgebaute cyclischeorganische Verbindung, die dasringförmige Molekülgerüst des →Benzols enthalten (C6H6)
Kohlenwasserstoffe,chlorierte, CKW
chlorinatedhydrocarbons
Bei den chloriertenKohlenwasserstoffen ist mindestensein → Wasserstoff durch → Chlorersetzt. Bei den CKW unterscheidetman leicht flüchtige chlorierteKohlenwasserstoffe → (LCKW) undschwerflüchte (SCKW)Verbindungen, die aus längerkettigenoder ringförmigen CKW bestehen(z. B. DDT, PCB). Die LCKWbestehen aus kurzkettigen undleichtflüchtigen CKW (z. B.Tetrachlorethan, → Tetrachlorethen)
Kohlenwasserstoffe,halogenierte,HKW
halogenatedhydrocarbons
Kohlenwasserstoffe, dieHalogenatome (Fluor, Chlor, Brom,Jod) enthalten
Kohlenwasserstoffe,leichtflüchtig,chlorierte, LCKW
volatilechlorinatedhydrocarbons
Chlorierte Kohlenwasserstoffe mitSiedetemperaturen zwischen 20 und150 ◦C. Wichtige Gruppe der →Lösemittel, die häufig zuGrundwasserschäden geführt haben.Wichtige Verbindungen sind z. B. →Trichlorethen (“Tri”), Tetrachlorethen(→ “Per”)
Kohlenwasserstoff-index, KW-Index,MKW-Index
hydrocarbonindex
Summenparameter fürMineralölbestandteile, die durchHexan extrahierbar sind und nicht anMagnesiumsilikat sorbiert werden.Erfasst werden damit C10- bisC40-Verbindungen die z. B. in Heizöl,Diesel und Schmierölen vorkommen
504 Glossar
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Kolloide colloid Makromoleküle, die feinverteilt ineiner Suspension vorliegen. DieTeilchengröße wird dabei häufigzwischen 1 und 100 nm angegeben
Kollektorfällung siehe → Mitfällung
Kolmation colmation Ablagerung von Feststoffen an undim Gesteinskörper z. B. bei Influenzoder bei Bildung von → Seihwasser.Kolmation führt zur Verringerung desHohlraumanteiles sowie desDurchlässigkeitsbeiwertes undbewirkt im Allgemeinen eineVerfestigung des Gesteinskörpers
Koloniezahl coliformcount
Anzahl der bei 36 ◦C oder 22 ◦Cgewachsenen Zahl anBakterienkolonien einer Wasserprobe.Der Grenzwert im Trinkwasserbeträgt 100/1ml
Komplex complex Chemische gelöste Verbindung, diedurch die Anlagerung von Ligandenum ein Zentralatom entstanden ist. Sowerden z. B. neben freienCalciumionen (Ca2+) auch komplexgebundene gelösteCalciumverbindungen wie z. B.(CaSO4
◦, CaHCO3+, Ca(OH)+)
vorgefunden. Um diese von Festoffenzu unterscheiden wird meist derZusatz (“aq”) verwendet. Nebenanorganischen Komplexbildnern wiez. B. Karbonat (CO3
2–), Sulfat (SO2–4 )
können organische Komplexbildnerwie z. B. → EDTA und → NTA ineiner Probe enthalten sein
Komplexbildner complexingagent
Atome, Ionen oder Moleküle die →Komplexe bilden
Komponenten components Voneinander unabhängigeBestandteile, die dieZusammensetzung aller → Phasen im→ System qualitativ und quantitativvollständig beschreiben
Kompost compost Humusdünger aus verrottetenorganischen Wirtschaftsabfällen.Durch die Tätigkeit der Organismenwird dabei → Humus gebildet
Glossar 505
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Konkretion concretion Unregelmäßig geformteMineralausscheidung inSedimentgesteinen. Beispiele sindFeuersteine (SiO2) undKalkkonkretionen (CaCO3)
konnate Wässer connate water Synsedimentäres, fossiles Wasser ineinem Grundwasserleiter
KonservativesStoffverhalten,konservativeStoffe
conservativebehavior,conservativesubstance
Stoffe, die nicht mit dem Gestein desGrundwasserleiters reagieren und wederbiologischem → Abbau noch →radioaktivem Zerfall und → Ausgasungunterliegen. Dies gilt meist für →Chlorid und → Bromid. Gegenteil →Nichtkonservative Stoffe oder reaktiveStoffe
Konservieren conserve,stabilization
Haltbarmachen von Proben. BeiWasserproben werden diese gekühlt, umbiologische Abbaureaktionen zuminimieren. Um die Kationen zukonservieren wird die Wasserprobe meistmit einer Säure (z.B HNO3 oder HCl)angesäuert, was Mineralausfällungenverhindert. Um weitere Reaktionen zuminimieren, sollte die Messung derStoffe möglichst schnell nach derBeprobung erfolgen. Um Entgasungenzu verhindern sind gasdichteGlasflaschen mit Schliff zu benutzen
Konsumenten consumers →Heterotrophe Organismen, die andereOrganismen oder Teile davon alsNahrung aufnehmen
DIN 4049-2(1990)
Kontaminant contaminant,pollutend
Stoff, der ein natürliches System wieBoden oder Grundwasser verunreinigtund damit in seiner Nutzbarkeit mindert
Kontamination contamination Verunreinigung eines Gewässers oderBodens mit Schadstoffen
Konzentration concentration Gehalt eines Stoffes bezogen auf dieMasse (z. B. mg/kg) oder dasLösungsvolumen (z. B. mg/l; μg/l)
Korngröße graindiameter,grain size
Korndurchmesser einzelner Partikel ineinem Gemenge
Korrosion corrosion Bezeichnung für teilweise odervollständige Abtragung oder Auflösungdurch eine chemische oderelektrochemische Reaktion.
506 Glossar
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Im geologischen Sinne versteht mandarunter die Zersetzung oderVerwitterung von Gesteinsmaterial mitWasser und den darin gelöstenSubstanzen
Korrosionsinhibitor corrosioninhibitor
Zugabestoff, der durch Bildung vonSchutzschichten eine Korrosion vonRohrleitungen vermindern oderverhindern soll. Dazu werde Phosphateund Silikate dem Wasser zugesetzt
Korrosionsschutz corrosionprotection
Schutzmaßnahme gegen Korrosion
Krankheitserreger pathogenicgerms
siehe → Keime, pathogene
Kreisdiagramm circlediagram, piechart
Tortendiagramm zur Darstellung derionaren Hauptwasserinhaltsstoffe einerWasserprobe. Meist werden dabei die→ Kationen in der oberen Kreishälftedargestellt, die → Anionen in derunteren Kreishälfte
Kristall crystal Einheitlich zusammengesetzer festerKörper mit einer regelmäßigenräumlichen Struktur seiner Atome,Moleküle oder Ionen
Kristallisation crystallisation →Ausfällung von gelöstenBestandteilen als kristalliner Feststoffnach Überschreiten des →Löslichkeitsproduktes
Kristallisationskeim crystalnucleus,seed crystal
Feindisperse feste Partikel, die zu einer→ Ausfällung darauf führen können.Sie erleichtern die Kristallisation
Kristallwasser water of cry-stallisation
Wasser, das im kristallinen Festkörperals Hydratwasser vorkommt. Beispiel:Gips CaSO4
∗2H2O
KS4,3 alkalinity Bestimmung der →Hydrogenkarbonatkonzentration durchazidimetrische Titration (meistHCl-Nutzung) auf den Ziel-pH-Wert4,3 (früher → m-Wert). Annahme:außer dem Hydrogenkarbonat sindkeine weiteren Basebildner in derWasserprobe enthalten
KünstlicheGrundwasseranrei-cherung
siehe → Grundwasseranreicherung,künstliche
Glossar 507
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Kupfer (Cu) copper, (Cu) Element (Cu) der I. Nebengruppeder Elemente im Periodensystem.Es gehört zu den Schwermetallen.Der Grenzwert im Trinkwasserbeträgt 2mg/l
KW siehe → Kohlenwasserstoffe
Laboratorium, Labor laboratory Einrichtung zur Untersuchung vonMaterialeigenschaften
Laborversuch laboratorytest,laboratoryexperiment
Durchführung eines praktischenVersuches unterLaborbedingungen bzw. imLabormaßstab. Die Umsetzungkann weiter in einemTechnikumsversuch oderaufbauend im Feldversuchuntersucht werden
Ladung charge Eigenschaft von → Ionen, dieentweder eine positive Ladung (→Kationen) oder negative Ladung(→ Anionen) aufweisen können
Ladungsmenge Equivalentconcentration(mmol(eq)/l)
Ergibt sich aus der molarenKonzentration multipliziert mit derWertigkeit(mmol(eq)/l=mmol∗Wertigkeit).Bespiel: 1 mmol/l Ca2+ ∗ 2 = 2mmol(eq)/l
LandwirtschaftlicheStoffeinträge
agriculturalelement input
Stoffeintrag in Gewässer durchlandwirtschaftliche Aktivitäten wiez. B. → Düngung, →Pestizideinsatz
LANGMUIRIsotherme
LANGMUIRIsotherm
Nicht linearer Zusammenhang vongelöster Konzentration undsorbierter Konzentration beikonstanter Temperatur.→Absorption
Langsamsandfilter slow sandfilter
Versickerungsbecken, das mit Sandgefüllt ist und der künstlichen →Grundwasseranreicherung beiNutzung von →Oberflächenwasser dient
Langsamsandfiltration slow sandfiltration
KünstlicheGrundwasserneubildung durchInfiltration von Oberflächenwassermit langsamerFiltergeschwindigkeit in →Langsamsandfiltern
508 Glossar
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Lauge siehe → Base
Laugenverpressung infiltration ofsaltwater
Entsorgung der Restlaugen derKalisalzgewinnung durchVerpressung in tiefere, meist bereitssalinare Grundwasserleiter
LCKW volatilechlorinatedhydrocarbons
Leicht flüchtige chlorierteKohlenwasserstoffe wie z. B.Tetrachlorethen (→ Per, PCE) oder→ Trichlorethen (Tri)
LHKW volatilehalogenatedhydrocarbons
Leicht flüchtige halogenierteKohlenwasserstoffe, dies könnenauch → LCKW sein
Leckage leakage 1. Großflächiger Übergang vonGrundwasser durch einenGrundwasserhemmer von einemGrundwasserstockwerk in einanderes 2. Undichtigkeit in einemSystem
zu 1. DIN4049-3(1994)
Leicht flüchtigechlorierte Kohlen-wasserstoffe
siehe → LCKW
Leichtphase siehe → LNAPL
Leitfähigkeit,elektrische
Electricalconductivity
siehe → elektrische Leitfähigkeit
Leitsubstanz,Leitparameter
Indicatorsubstance,Indicatorparameter
Für eine Stoffgruppe chakteristischeSubstanz die stellvertretend für einegesamte Stoffgruppe analysiertwird, z. B. → PAK-EPA oder PAK-TrinkwV
Leitungswasser tap water Wasser, das in Wasserleitungenfließt und meistens → Trinkwasserist
Limnologie limnology Ökologie der Binnengewässer DIN 4049-1(1992)
Lindan lindane siehe → Hexachlorcylohexan
lipophil lipophilic Fettliebend. Stoffe, die sichbesonders gut in Fetten, d. h.unpolaren organischen Substanzenlösen. Gegenteil lipophop
lipophop lipophobic Fettabweisend. Stoffe, die sichbesonders gut in polarenLösemitteln (z. B. Wasser) lösen undnicht in unpolaren Fetten. Gegenteillipophil
Glossar 509
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
LNAPL LNAPL,light nonaqueousphase liquid
Light non aqueous phase liquid. EineFlüssigkeit, die auf Grund ihrergeringen Wasserlöslichkeit eineeigene Phase bildet (→ NAPL) undwegen ihrer geringeren Dichte alsWasser auf dem Grundwasseraufschwimmt (Leichtphase).Gegenstück → DNAPL(Schwerphase)
Lösemittel,Lösungsmittel
solvent Flüssigkeiten, die andere Stoffe lösenkönnen. Wichtige Lösemittel sindneben Wasser z. B. → Benzin, →LCKW, Oktanol, → Hexan
löslich, Löslichkeit soluble,dissolvable,solubility
In einem Lösemittel lösbar. DieLöslichkeit von Substanzen isttabelliert oder wird in Form des →Löslichkeitsproduktes angegeben
Löslichkeitsprodukt,Löslichkeitskon-stante
solubilityconstant
Stoffspezifische Konstante KL (vonder Temperatur abhängig) aus demProdukt der Aktivitäten derbeteiligten Ionen einerMineralverbindung (in der Einheitmol/l). Bei einer Überschreitungsollte ohne Beachtung der Kinetikeine Ausfällung der Verbindungerfolgen. Allgemeine FormKL=A+∗B–. Beispiel NaCl:KL=a(Na+)∗a(Cl–)
Lösung, echte dissolution,solution
Homogenes System in dem Stoffegelöst vorliegen. Die Lösung ist klar,d. h. partikelfrei
Lösung, kolloidal colloidalsolution
Die im Wasser enthaltenen Stoffeliegen als Molekül- oderIonengruppen vor (→ Kolloid) undsind deshalb nicht echt gelöst (→Lösung, echte)
Lösungs-Fällung-Reation
dissolution-precipitationreaction
Lösungsreaktion aus festenMineralstoffen und Ausfällung zufesten Mineralstoffen
Lösungswärme heat ofsolution
Die Wärme, die freigesetzt oderverbraucht wird, wenn man 1 Mol desStoffes löst
Löß, Löss loess Aeolisches hellgelbes,ungeschichtetes Sediment, dasvorwiegend aus Schluff besteht undhäufig Kalk enthält
510 Glossar
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Magnesium (Mg) magnesium,(Mg)
Erdalkalimetall der II. Hauptgruppeim Periodensystem (Mg). Zusammenmit → Calcium bildet es die → Härtedes Wassers
Magnesiumhärte magnesiumhardness
Härte des Wassers, das durch dieMagnesiumkonzentration verursachtwird
Mangan (Mn) manganese,(Mn)
Element der VII. Nebengruppe desPeriodensystems. Im Grundwasserkommt Mn meist in seiner reduziertenzweiwertigen Form vor (Mn2+). Beider → Wasseraufbereitung wirddieses Mangan nach einer →Oxidation als → Braunstein (MnO2)abgeschieden (→ Entmanganung). →Braunstein trägt zur Verockerung vonBrunnen und Leitungen bei. AlsPermanganat (MnO4
–) kann dasoxidierte Mangan als →Oxidationsmittel eingesetzt werden.Der Grenzwert für Trinkwasserbeträgt 0,05mg/l
Mangandioxid(MnO2)
manganesedioxide(MnO2)
siehe → Braunstein
Markasit (FeS2) Marcasite(FeS2)
Häufig vorkommendesorthorhombisches Sulfidmineral mitder Zusammensetzung FeS2.Unterliegt es der oxidativenVerwitterung wie auch der kubischePyrit (FeS2), können saureGrubenwässer (→ “acid minedrainage”) entstehen
Markierung marker Versetzen eines Wassers mit einemMarkierungstoff wieFluoreszensfarbstoffe, um denFließweg und die Fließzeiten zuermitteln
Markierungsstoff tracer Stoff, der idealerweise keineReaktionen wie → Sorption, →Abbau etc. unterliegt und damit denTransport des Wassers markiert
Markierungsversuch Tracer test Versuch durch Einsatz eines →Tracers den Fließweg, Fließzeiten etc.nachzubilden bzw. zu bestimmen
Marmorlöseversuchnach HEYER
siehe → HEYER-Versuch
Glossar 511
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Massenwirkungsgesetz law ofmass action
Das Massenwirkungsgesetzbeschreibt das Verhältnis vonProdukten einer chemischen Reaktionzu den verbliebenen Ausgangsstoffender Reaktion. Im Gleichgewicht wirddies durch eineGleichgewichtskonstante ausgedrückt
Meerwasserentsalzung desalinationof seawater
Gewinnung von Trink- oderBetriebswasser aus Meerwasser durchVerringerung des Salzgehaltes.Eingesetzt Verfahren sind →Destillationen (mehrstufigeEntspannungsverdampfung), →Umkehrosmose undMembrandestillation
Mehrprotonige Säure acid withtwo ormoreprotons
Eine Säure die mehr als 1 Protonbesitzt die abgegeben werden könnenwie z. B. Schwefelsäure (H2SO4),Phosphorsäure (H3PO4)
Mehrschichtfilter multilayerfilter
Filter, der neben einer Stützschichtaus mehreren Filterschichten bestehtund z. B. zur Partikelfiltration genutztwird
Melasse molasses Zähflüssiger, dunkelbraunerZuckersirup, der als Nebenerzeugnisin der Zuckerbereitung anfällt. Siekann für eine in-situ chemischeReduktion genutzt werden
Membranfilter membranefilter
Feinfilter der Porenweite 0,45μm,der gelöste Stoffe von partikulärenStoffen trennt. z. T. werden nochfeinere Filter genutzt
Membranverfahren membranefiltration
Die Nutzung von semipermeablenMembranen in der →Wasseraufbereitung wird zunehmendeingesetzt. Bei der auch als →Umkehrosmose (Hyperfiltration)bezeichneten Aufbereitung, werdenalle gelösten und partikulärenBestandteile des Wassers entfernt.Dadurch eignet sich dieseAufbereitungsmethode auch zurEntsalzung von Meerwasser
Mergel marl Sedimentäres Mischgestein ausklastischen Komponenten (Ton,Schluff) und kalkigen Komponentenwie CaCO3
512 Glossar
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Metabolisierung metabolism 1. Bildung vonZwischenabbauprodukten (→Metabolit) 2. Verstoffwechslung
Metabolit Metabolite Zwischenabbauprodukt, das beiunvollständigem Abbau temporäroder lang anhalted entsteht
Metalimnion metalimnion Sprungschicht oder Thermokline ineinem stehenden Gewässer (See oderTalsperre), die das wärmere Wasserder Oberflächenschicht (→Epilimnion) vom kalten Tiefenwasser(→ Hypolimnion) trennt
MeteorischesWasser
meteoric water Atmosphärisches Wasser,Niederschlagswasser
Methan (CH4) methane (CH4) CH4, das thermisch oder durchmikrobielle Reduktion gebildetwerden kann
Methanogenese methanogenicconditions
Mit Hilfe von Bakterien in anaerobenMilieu sich bildendes Methan (CH4)
mH-Wert mH-value KS4,3 Wert nach Zugabe undReaktion mit CaCO3 (→HEYER-Versuch)
Milligramm/Liter(mg/l)
parts per million(mg/l) (bei Dichte= 1g/cm3)
Konzentrationseinheit für Haupt- undNebenbestandteile
MikrobiellerAbbau
siehe → Abbau
Mikrogramm/Liter (μg/l)
parts per billion(μg/kg, μg/l) (beiDichte = 1g/cm3)Konzentrations-einheit fürSpurenstoffe
Konzentationseinheit fürSpurenbestandteile
Mikroorganismus microorganism Kleinstlebewesen auch Mikrobengenannt. Hierzu gehören z. B. →Bakterien, viele Pilze, Algen undProtozoen
Mineral mineral Es sind physikalisch und chemischhomogene, natürliche Festkörper derErde. Sie bilden zusammen Gesteine
Mineral- undTafelwasserver-ordnung
mineral and tablewater regulation
Verordnung für die Herstellung,Behandlung und Inverkehrbringungvon natürlichem Mineralwasser,Quellwasser und Tafelwasser
Glossar 513
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Mineraldünger mineralfertiliser
Mineraldünger oder"Kunstdünger"werden zur Erhaltung derBodenfruchtbarkeit auflandwirtschaftlich genutzten Flächenausgebracht. Sie enthalten meist →Stickstoff, → Phosphat, → Kalium, →Magnesium, → Kalk oder weitereSpurenstoffe (Spurenelementdünger). Zuunterscheiden von → organischenDüngern (→ Wirtschaftsdünger)
Mineralisation mineralisation,dissolvedsolids
Gesamtheit der anorganischenInhaltsstoffe des Wassers. Einheit istmeist Gramm/Liter [g/L]. Nach DIN4049 Massenkonzentration aller imWasser ionogen oder molekulardispersgelösten anorganischen Stoffe
DIN 4049-2(1990)
Mineralisierung mineralisation Vollständiger Abbau (Oxidation) einerorganischen Verbindung zuanorganischen Stoffen
Mineralogie mineralogy Wissenschaft von den Mineralen alsgeowissenschaftliche Teildisziplin.Beschäftig sich mit der Entstehung undden Eigenschaften der Minerale
Mineralöl mineral oil Gering wasserlösliche organischeVerbindungen mineralischen Ursprungs.Im Grundwasser bilden diese eineLeichtphase (→ LNAPL), auf Grund dergeringen → Wasserlöslichkeit und dergeringeren Dichte als Wasser
Mineralölkohlen-wasserstoffe(MKW)
petroleum-derivedhydrocarbon
Entstehen bei der Raffination vonRohölen. Sie sind in Mineral-, Heiz- undSchmieröl sowie in → Benzin undDiesel enthalten
Mineralquelle mineral spring Sammelbegriff für natürliche Austritteoder künstliche Aufschlüsse von →Grundwasser, das als → Mineralwassergenutzt werden kann
DIN 4049-2(1990)
Mineralwasser mineral water Natürliches reines, aus unterirdischenWasservorkommen stammendes,natürlich zutagetretendes oderkünstliches erschlossenes →Grundwasser, das aufgrund seinesGehaltes an Mineralstoffen, →Spurenelementen oder sonstigenBestandteilen bestimmteernährungsphysiologische Wirkungenaufweist
DIN 4049-2(1990)
514 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Mischungs–korrosion
mix dissolution,mix korrosion
Erscheinung, das sich Wässer, die sicheinzeln im → Kalk-Kohlensäuregleichgewicht befinden undunterschiedliche CO2-Konzentrationenaufweisen, bei deren Mischung →kalkaggressiv verhalten
Mitfällung coprecipitation Erscheinung, das bei einer Ausfällung vonmeist Hauptbestandteilen einegleichzeitige Ausfällung vonSpurenstoffen eintritt, die ohne dieFällung der Hauptbestandteile nichteingetreten wäre. Die Mitfällung wird zurEntfernung von kleinen Partikeln(Trübung) oder von Spurenstoffen gezielteingesetzt (Fällungsfiltration). Dies wirdauch als Kollektorfällung bezeichnet
Mobilisierung mobilisation Freisetzung von Stoffen (z. B. →Spurenelemente) aus oder von Feststoffen(z. B. Böden oder → Gesteinen)
Mofette mofette Relativ kalte Kohlendioxidentgasungdurch vulkanische Vorgänge
Molarität molarity Molare Konzentration pro Liter in mmol/l.Berechnung aus Konzentration/Molmasse.Beispiel: 23mg/l Natrium =23mg/l/23mg/mmol = 1mmol/l
Molalität molality Molare Konzentration pro Kilogramm inmmol/kg. Berechnung ausKonzentration/Molmasse. Das ProgrammPHREEQC arbeitet mit Konzentrationenbezogen auf 1 kg Wasser
Monimolimnion monimolimnion Hochsalinare Schicht am Grund einesSees, die nicht jahreszeitlich einerMischung mit dem überlagerndenSeekörper unterliegt
Monitoring monitoring LangzeitlicheUntersuchung/Überwachung desVerhaltens von Kennwerten mit dem Zielkritische Situationen zu erkennen
Monitorednaturalattenuation(MNA)
Monitorednaturalattenuation(MNA)
Vorgänge in Böden oder Wasser, die unternatürlichen Bedingungen ablaufen und zurVerringerung oder → Abbau vonVerunreinigungen führen und dabeiüberwacht werden (Monitoring)
Monomiktisch monomictic Stehendes Gewässer (See, Talsperre), dasim Jahresverlauf nur eine Vollzirkulationpro Jahr aufweist
Glossar 515
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Moorwasser moor water,swamp water
Aus einem Moorgebiet austretendesWasser, das durch die Lösung vonHuminsäuren braun gefärbt ist und einenniedrigen pH-Wert, meist zwischen pH 2bis pH 4, aufweist
MTBE MTBE Methyltertiärbutylether. Es ist einZusatzstoff in Ottokraftstoffen, der dieKlopffestigkeit erhöht. Auf Grund seinerhohen Wasserlöslichkeit (42 g/l bei 20 ◦C)tritt MTBE im Abstrom vonGrundwasserschadensfällen mit →Benzinen auf und macht das Wasser aufGrund seiner Geruchsintensitätunbrauchbar. Es bildet im Abstrom meistlange Belastungsfahnen aus
Multi-Level-Messstelle
multi levelobservationwell
Grundwassermessstelle, die durch eineVielzahl von kleinen Filtern einetiefenspezifische Beprobung undUntersuchung des Grundwasses erlaubt
m-Wert →KS4,3
Nachweisgrenze detection limit Angabe der kleinsten Konzentration diedurch ein Analysegerät noch nachweisbarist
Nährstoffe nutrients Gesamtheit der für die Ernährung vonOrganismen notwendigen anorganischenund organischen Stoffe
DIN 4045(2015)
Nanoeisen nano iron Sehr feinkörniges hauptsächlichelementares Eisen Fe◦, das zur →Reduktion benutzt wird
Nanopartikel nanoparticle Antrophogen erzeugte Kleinstpartikel dienur wenige Nanometer groß sind
NAPL, Nonaqueous phaseliquid
Non aqueousphase liquid,NAPL
Non aqueous phase liquid. EineFlüssigkeit die auf Grund ihrer geringenWasserlöslichkeit eine eigene Phase bildetwie → Benzin, Diesel. Zu unterscheidensind → LNAPL (Leichtphasen) und →DNAPL (Schwerphasen)
Natrium (Na) sodium (Na) Chemisches Element der I. Hauptgruppe(Alkalimetalle). Meist gehört es zu denHauptbestandteilen einer Wasserprobe.Hohe Natriumkonzentrationen werden imMeerwasser, in Kontakt mitNaCl-Lagerstätten und in → Salzwässernbeobachtet. Der Trinkwassergrenzwertbeträgt 200mg/l
516 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Natronlauge(NaOH)
caustic soda,sodiumhydroxide(NaOH)
Stark alkalische Lauge ausNatriumhydroxid in Wasser (NaOH)
Naturalattenuation,NA
naturalattenuation, NA
Vorgänge in Böden oder Wasser, dieunter natürlichen Bedingungen ablaufenund zur Verringerung oder Abbau vonVerunreinigungen führen
natürlich natural Naturbelassen und vom Menschenunbeeinflusst bzw. anthropogen nichtüberprägt
Nebengestein surroundingrock, overburden
Gestein, das das Gestein einerLagerstätte umgibt
NERNSTsche-Gleichung
Nernst equation Gleichung zur Berechnung desRedoxpotentials eines Redoxpaares EH= E◦∗ (R∗T/z∗F) ∗ ln aOx/aRed
Neutralisation neutralisation Durch Zugabe einer Säure oder Baseerfolgte Veränderung des →C575pH-Wertes auf pH 7, dabei entstehtgelöstes Salz und Wasser
Nichtelektrolyt non-electrolyte Stoff, der nicht in Wasser dissoziiert unddamit nicht elektrischen Strom leitet.Gegenteil → Elektrolyt. Zu diesenStoffen gehören gelöste Gase wie O2und N2 sowie gelöste organische Stoffewie → BTEX, → LCKW
Nichtkarbon-athärte, Nichtcarbonathärte
permanenthardness,non-carbonatehardness
→Bleibende Härte, siehe auch → Härte
Nichtkon-servativeStoffe
non-conservativesubstances
Stoffe, die im → Grundwasserleitermikrobiellem → Abbau, → Sorptionoder allgemein retardierender Wirkungunterliegen. Gegenteil → konservativeStoffe
Nickel (Ni) nickel (Ni) Ni gehört zur Gruppe derSchwermetalle und steht in der VIII.Nebengruppe im Periodensystemzusammen mit Eisen (Fe) und Kobald(Co). Im Trinkwasser ist ein Grenzwertvon 20 μg/l aufgeführt. BeiPyritoxidationsprozessen wird nebendem Eisen häufig auch Nickel, Kobald,Arsen und Zink freigesetzt
Niederschlag precipitate Chemisch: Abscheidung eines Festoffesaus einer Lösung durch → Ausfällungbei Sättigung bzw. Übersättigung
Glossar 517
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Nitrat (NO3–) nitrate (NO3
–) Nitrate (NO3–) gehören zum →
Stickstoffkreislauf und werden zurErhaltung der Bodenfruchtbarkeit in Formvon → Mineraldüngern (“Kunstdüngern”)oder → organischen Düngern (→ Gülle, →Jauche, Stallmist, → Kompost) auflandwirtschaftlich genutzten Flächenausgebracht. Nitrate können inGrundwasserleitern reduziert werden (→Denitrifkation). Der Grenzwert für Nitratim Trinkwasser beträgt 50mg/l
Nitratreduktion siehe → Denitrifikation
Nitrifikation nitrification Oxidation von Ammonium zu Nitrit undNitrat durch Nitrifikanten
DIN 4049-2(1990)
Nitrit (NO2–) nitrite (NO2
–) Bildet sich bei der Oxidation von →Ammonium zu → Nitrat bzw. bei der →Nitratreduktion als Zwischenglied (→Stickstoffkreislauf). Der Grenzwert imTrinkwasser beträgt 0,5mg/l
Normalpotential standardelectronpotential
Elektrisches Potential einer Elektrode unterdefinierten Normalbedingungen gegen eine→ Standardwasserstoffelektrode. E◦
NTU NephelometricTurbidity Unit(NTU)
Kalibriereinheit der Trübungsmessung (→Trübung)
Oberflächen-wasser
surface water Das in Flüssen (inkl. Bächen), Seen undTalsperren vorkommende Wasser
Off-siteVerfahren
off-site Bodensanierungsverfahren, an dem dieBodenbelastung nach Auskofferungtransportiert und an einem anderen Standort(außerhalb des Standortes) saniert wird.Gegenteil → on-site Verfahren
Ökologie ecology Wissenschaft von den Wechselbeziehungender Organismen untereinander und mit ihrerUmwelt
Oktanol-Wasser-Verteilungs-koeffizient
octanol-waterpartitioncoefficent
KOW-Wert. Verteilungskoeffizient, der diegelöste Konzentration einer Chemiekalie inOktanol (unpolares Lösemittel, mol/l) imVerhältnis zu Wasser (polares Lösemittel,mol/l) angibt. Der Wert ist größer 1, wenndie Substanz sich besser in Okanol als inWasser löst und damit →lipophil ist und istkleiner 1, wenn die Substanz sich besser inWasser löst und damit →hydrophil ist. DerKOW-Wert kann zur Berechung derSorptionseigenschaften → KD‘-Wertgenutzt werden
518 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
oligotroph oligotropic Nährstoffarmes Gewässer. Gegensatz →eutroph
Ölsperre oil barrier Vorrichtung, die die Ausbreitung vonÖlen auf Gewässern oder festen Bödenverhindern soll
On-siteVerfahren
on-site Bodensanierungsverfahren an dem dieBodenbelastung nach Auskofferung amStandort (vor Ort) saniert wird.Gegenteil → off-site Verfahren
DIN 4049-2(1990)
organisch organic Der biotischen Natur angehörend. Dazuzählen alle Verbindungen dieKohlenstoffe (außer CO2-Spezies,CN–-Spezies, CO) enthalten. DieOrganik kann entweder im Wasserenthalten sein (→ TOC, → DOC, →POC) oder im Feststoff als → Corggemessen werden. Gegenteil →anorganisch
organischgebundenerKohlenstoff
siehe → Kohlenstoff organischgebunden
organischeHalogenverbin-dungen
organic halogencompound
Kohlenwasserstoffverbindungen, beidenen ein oder mehrere Wasserstoffedurch → Fluor, → Chlor, → Brom oder→ Jod ersetzt wurden
organischerDünger
organicfertiliser
Organische Dünger bestehenüberwiegend aus tierischenAusscheidungen wie → Gülle, →Jauche und Stallmist und werden auflandwirtschaftlichen Flächen wie auch→ Mineraldünger ausgebracht, um dieBodenfruchtbarkeit zu erhalten
organoleptisch organoleptic Mit den Sinnesorganen unmittelbarwahrnehmbar, z. B. als → Geruch, →Geschmack, → Farbe, → Trübung
DIN 4049-2(1990)
Orthoklas orthoclase Kalifeldspat, KAlSi3O8
Orthophosphate,Phosphate(PO4
3–)
orthophosphate,phosphate(PO4
3–)
Salze der Orthophosphorsäure H3PO4
Osmose osmosis Hindurchtreten vonFlüssigkeitsmolekülen durch einehalbdurchlässige Membran, mit derTendenz die Konzentrationsunterschiedeauszugleichen
Glossar 519
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
osmotischgebundenesWasser
water held byosmoticpressure
Teil des Adsorptionswassers, der durchdie Konzentration der Kationen in derInnenlösung osmotisch gebunden ist
DIN 4047-10(1985)
Oxidation oxidation Elektronenabgabe oderSauerstoffaufnahme. Gegenteil →Reduktion
Oxidationsmittel oxidising agent Stoffe die Elektronen aufnehmen bzw.Sauerstoff abgeben können
Oxidationsstufe,Oxidationszahl
oxidation state Fiktive Ladungen eines Stoffes durchZuerkennung der Bindungselektronen anden elektronegativeren Bindungspartner
Oxidierbarkeit oxidability Fähigkeit eines Stoffes oxidiert zuwerden. Die Oxidierbarkeit einigerSubstanzen wird mit Hilfe vonSummenparametern wie dem → CSB-oder → BSB-Wert gemessen.Reduzierend in Wasser wirken z. B.organische Stoffe, Fe2+, NH4
+, Mn2+
oxisch oxic Das Vorhandensein von verfügbarenElektronenakzeptoren, z. B. molekularerSauerstoff, Nitrat und Sulfat,bezeichnend
DIN 4049-2(1990)
Oxidationszone oxidation zone Teil des Gewässers, in dem molekularerSauerstoff für Oxidationsprozesseverfügbar ist
DIN 4049-2(1990)
Ozon (O3) ozone (O3) Starkes Oxidationsmittel (O3), das in derWasseraufbereitung zur oxidativenEntfernung organischer Spurenstoffe undzur Desinfektion verwendet wird
Ozonierung,Ozonung
ozonization Zugabe von → Ozon (O3) bei der →Wasseraufbereitung zur → Oxidationorganischer Spurenstoffe und der →Desinfektion
PAK, PAH,PolycyclischearomatischeKohlenwasser-stoffe
polycyclicaromatichydrocarbons(PAH)
Summe von Kohlenstoffverbindungendie mindestens zwei kondensierteBenzolringe besitzten (Naphtalin). Als→ Leitparameter und →Summenparameter werden entweder 16PAK nach EPA (Environmentalprotection agency, USA, prioritäreStoffe) oder 6 PAK nach →TrinkwV(Trinkwasserverordnung) von den ca.300 bekannten Einzelstoffen analysiert.Der Grenzwert im Trinkwasser beträgt0,1 μg/l
520 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Partialdruck partial pressure Teildruck, den ein Stoff einesGasgemisches einnimmt
partikulär particulate Stoff, der in Partikelform transportiertwird. Methodisch bedingt haben diePartikel eine Größe > 0,45 μm. Dies istdie übliche Trenngröße zwischen →gelösten und partikulären Stoffen
pathogen pathogen Krankheitserregend z. B. Keime
PCB polychlorinatedbiphenyls
Polychlorierte Biphenyle. Gruppeschwerflüchtiger chlorierterKohlenwasserstoffe der allgemeinenFormel C12H10–nCln
PCP, Penta-chlorphenol
pentachloro-phenol
Pentachlorphenol, SummenformelC6 Cl5OH, wird als Holzschutzmittelund Unkrautvernichtungsmittelverwendet
Per (C2Cl4) PCE (C2Cl4) Bezeichnung für Tetrachlorethen, das alstypischer → LCKW in belastetenGrundwässern vorkommt
pe-Wert pe value, redoxpotential
In → hydrogeochemischenRechenprogrammen wird dasRedoxpotential meist als pe-Wertangegeben. pe=EH/59mV (25◦C). pe =-log (e–)
Peilrohr (ugs.fürGrundwasser-messstelle)
observationwell
Grundwassermessstelle, oder in einerBrunnenschüttung eingebautesgeschlitztes Rohr zurWasserstandsmessung
Permanganat-verbrauch,Permanganat-index
permanganateindex
siehe → chemischer Sauerstoffbedarf
PermanenteHärte
permanenthardness,non-carbonatehardness
Nichtkarbonathärte. Errechnet sich ausder Gesamthärte minus Karbonathärte.→ Härte
Persistenz persistence Weitgehende Beständigkeit der Struktureiner chemischen Verbindung, z. B.gegen mikrobiellen → Abbau,photochemische → Oxidation oder →Hydrolyse unter Umweltbedingungen
DIN 4049-2(1990)
Pestizid pesticide Es sind Pflanzenschutzmittelunterschiedlicher Zusammensetzung undWirkung. Sie dienen der selektivenVernichtung von Schadorganismen
Glossar 521
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Pflanzens-chutzmittel(PSM, PBSM)
pesticide Je nach Anwendung werden z. B. →Herbizide, → Insektizide, Molluskizideund Fungizide unterschieden. →Pestizid.Für Einzelstoffe gilt ein Grenzwert von0,1 μg/l im Trinkwasser. Als Summe giltein Grenzwert von 0,5 μg/l imTrinkwasser
Phase phase Räumlicher Bereich mit gleichartigenphysikalischen und chemischenEigenschaften, die durch einePhasengrenze getrennt sind. Es werdenüblicherweise → Festphasen (Abkürzung“s” für solid), flüssige Phase (Abkürzung“l” für liquid), gasförmige Phase(Abkürzung “g” für gaseous) und inWasser gelöst (Abkürzung “aq” füraqueous) unterschieden
Phenol phenol, hydro-xybencen
Aromatische Kohlenwasserstoffe, dieeinen Benzolring besitzten und 1 bis 6OH-Gruppen als Ersatz für denWasserstoff aufweisen. Das einfachstePhenol hat die Summenformel C6H5OH.Durch Chlorierung entstehen z. T. äußersttoxische → Herbizide bzw.Holzschutzmittel wie →Pentachlorphenol
Phenolindex phenol index Summenparameter zur Beschreibung derPhenolbelastung von Wasserprobeninklusive phenolartiger Substanzen
Phosphat(PO4
3–)phosphate(PO4
3–)Salze der Phosphorsäure (H3PO4), dieverstärkt als Düngemittel eingesetztwerden. Im Grundwasser ist Phosphatmeist nur in sehr niedrigenKonzentrationen vorhanden
Photosynthese photosyntesis Aufbau von Kohlenstoffhydraten ausKohlendioxid und Wasser bei autotrophenchloropyllhaltigen Pflanzen mit Hilfe desLichtes
DIN 4049-2(1990)
pH-Wert pH value Negativ dekadischer Logarithmus derH+-Ionenaktivität im Wasser pH=-log H+.Der pH-Wert ist einheitenlos. pH < 7:saure Lösung; pH = 7: neutrale Lösung;pH > 7 basische oder alkalische Lösung.Trinkwasser muß pH-Werte zwischen 6,5und 9,5 aufweisen. In der Natur werdenunter Extrembedingungen pH-Werte vonca. -1 bis ca. 16 beobachtet
522 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
pH-Pufferkapazität
pH bufferingcapacity
Kapazitive Eigenschaft von Wasser oderBoden bei einem Säure- oderBaseeintrag den pH-Wert zu puffern
pH-Pufferlösung pH bufferingsolution
Lösung, die bei der Zugabe einer →Säure oder → Base nur mit geringen →pH-Wertänderungen durch dieAnwesenheit von pH-Wert pufferndenSubstanzen reagiert
pH-PufferungKohlensäure
pH buffercarbonicacid
pH-Pufferung im Bereich der pKs-Werteder Kohlensäure bei pH 6,3 und pH 10,2(Maxima)
pH-Pufferungskurven
pH bufferinggraph
Kurve, die die Speziesverteilung einesSäure-Basepaares in Abhängigkeit vompH-Wert darstellt
PIPER-Diagramm
PIPERdiagram
Kombiniertes Dreiecks-Rautendiagrammzur Darstellung und zum Vergleich vonWasserproben. Kann zur Festlegung desWassertyps genutzt werden
Plagioklas plagioclase Feldspat-Mineral z. B. Albit NaAlSi3O8
Plausibilitäts-kontrolle einerWasserprobe
plausibilitycheck
Zur Plausibilitätsprüfung kann eine →Ionenbilanz erstellt werden. Der →Ionenbilanzfehler sollte < 5 % betragen.Gleichzeitig schließen sich bestimmteParameter aus (wie hoheEisenkonzentrationen und hoheSauerstoffkonzentrationen). DieÄquivalentkonzentrationen der Kationenoder Anionen multipliziert mit 100 sollteetwa die gemessenen → elektrischeLeitfähigkeit wiedergeben (gilt bis zuelektrischen Leitfähigkeiten < 3.000μS/cm)
POC Particularorganiccarbon, POC
Ungelöster (partikulärer) organischerKohlenstoffgehalt einer Wasserprobe
Polderung poldering Eingedeichter Bereich an der Küste oderin Bergsenkungsgebieten, in denen dasGrundwasser durch Förderung abgesenktwird um eine Überflutung zu verhindern
PolycyclischearomatischeKohlenwasser-stoffe
siehe → PAK
PolychlorierteBiphenyle
siehe → PCB
Glossar 523
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Polymiktisch polymictic Stehendes Gewässer (See, Talsperre),das im Jahresverlauf mehrereVollzirkulation pro Jahr aufweist
Porengrundwasser groundwaterin porousmedia,interstitialgroundwater
→Grundwasser im Locker- oderFestgestein, dessen durchflusswirksamerHohlraumanteil von Poren gebildet wird
DIN 4049-3(1994)
Porengrund-wasserleiter
pore aquifer →Grundwasserleiter, dessendurchflusswirksamer Hohlraumanteilaus Poren im Sedimentgestein besteht,z. B. Sande und Kiese
POX purgeablehalogenatedhydrocar-bons
Ausblasbare (purgeable) organischeHalogenverbindung
ppb parts perbillion
Teile pro Milliarde wie z. B. μg/kg
ppm parts permillion
Teile pro Million wie z. B. mg/kg
ppt parts pertrillion
Teile pro Trillion wie z. B. ng/kg
Primärproduktion primaryproduction
Aufbau organischer Bestandteile ausanorganischen Stoffen durch → Chemo-oder → Photosynthese
Produzenten producers →Autotrophe Organismen
Protolyse protolysis Chemische Reaktionen, die durch denTransport von Protonen (H+)gekennzeichnet sind
Protonen (H+) proton (H+) Das positiv geladene → Ion desWasserstoffes
Protonen proton Positiv geladene Kernbestandteile vonAtomen
Pufferungsver-mögen
buffercapacity
Fähigkeit eines Gewässers oder Böden(Gesteinen), auf die Zufuhr von Säurenoder Basen nur mit geringenpH-Wertänderungen zu reagieren
DIN 4049-2(1990)verändert
p-Wert (genauer-p-Wert)
minus p-Wert. Alte Bezeichnung für den→ KB8,2-Wert zur Bestimmung desfreien CO2
Prädominanzfeld siehe → Stabilitätsfeld
PSM siehe → Pflanzenschutzmittel und →Pestizid
524 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Punktquelle point source Im Altlastenbereich verwendeter Begriffzum lokal eng begrenzten Stoffeintrag. Zuunterscheiden von Linienquelle und →diffuser (flächiger) Schadstoffquelle
Pyranin pyranine Fluoreszensfarbstoff, der alsMarkierungsmittel bei Tracerversucheneingesetzt wird (→ Tracer)
Pyrit (FeS2) pyrite (FeS2) Häufig vorkommendes kubischesSulfidmineral mit der ZusammensetzungFeS2. Unterliegt es der oxidativenVerwitterung (→ Pyritoxidation) könnensaure Grubenwässer entstehen (→ acidmine drainage). Es kann andereSpurenstoffe wie → Kobalt, → Nickel, →Zink und → Arsen enthalten
Pyritoxidation pyriteoxidation
Oxidative Verwitterung von →Pyritmineralen unter Freisetzung von Eisen,Sulfat und Säure (H+-Ionen). Da dies häufigbei der Gewinnung von Rohstoffen durchBergbau beobachtet wird, wird dieSäurefreisetzung auch als → acid minedrainage bezeichnet
Pyritschwefel-gehalt
pyritic-sulfurcontent
Schwefelgehalt, der an Pyritminerale(FeS2) gebunden ist. Er kann nasschemischoder durch Verbrennung bestimmt werden
Quadrat-diagramm
Vierstoffdiagramm, das zur Darstellung vonWasseranalysen verwendet wird. Dabeiergänzen sich die prozentualen →Äquivalentkonzentrationen auf den jeweilsgegenüberliegenden Seiten der → Kationenund → Anionen zu 100 mmol(eq)%.Dadurch können verschiedeneWasserproben miteinander verglichenwerden. Weitere Möglichkeit →PIPER-Diagramme
Quarz (SiO2) quartz(SiO2)
Kristalline Form des SiO2
Quecksilber(Hg)
mercury,quicksilver(Hg)
Flüssiges Schwermetall (Hg) der II.Nebengruppe im Periodensystem derElemente. Im Trinkwasser gilt einGrenzwert von 1 μg/l
Quelle spring Ort eines räumlich eng begrenztenGrundwasseraustrittes. Quellen tretenvielfach örtlich in größerer Zahl aus. Siekönnen z. B. in Form von Gruppen oderBändern angeordnet sein. Nach der
Glossar 525
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Quellursache unterscheidet man →Schichtquellen, → Stauquellen, →Überlaufquellen und → Verengungsquellen
DIN 4049-3(1994),ergänzt
Quellenband,Quellenlinie
spring line,fontain line
Linienhaftes Auftreten von → Quellenentlang einer Schichtgrenze
Quellfassung springtapping
Einfassung einer Quelle z. B. zur Gewinnungvon Trinkwasser
Quellgas spring gas Gas, das bei Quellaustritt freigesetzt wird.Dies können z. B. → Kohlendioxid(Kohlenstoffdioxid), → Methan, →Schwefelwasserstoff und → Radon sein
RadioaktiverZerfall,Radioaktivität
radioactivedecay
Zerfall (Umwandlung) instabiler Atomkerneunter Abgabe ionisierender Strahlung(radioaktive Strahlung)
Radon (Rn) radon (Rn) Beim radioaktiven Zerfall aus Radium wirdRadon (Rn) als radioaktives Edelgas gebildet.Die stärkste therapeutisch genutzteRadonquelle ist die Wettinquelle in BadBrambach in Sachsen
RAOULT’schesGesetz
RAOULTslaw
Die Wasserlöslichkeit (Cw) strukturellähnlicher Substanzen ergibt sich aus derMolfraktion (X) im → NAPL und derEinzelwasserlöslichkeit (S). Cw=X∗S
Reaktionsg-leichung
reactionequation
Gleichung, die die ablaufenden Reaktionenrichtig wiedergibt. Dazu muss die Gleichungeine korrekte Elektronenbilanz, eineMassenbilanz und Ladungsbilanz einhalten
ReaktiveStoffe
siehe → nicht konservative Stoffe
Rechen grate Technische Einrichtung zum Zurückhaltenvon groben Bestandteilen durch parallelangebrachte Stäbe, durch die das Wasserhindurchfließt
Redoxpotential,EH-Wert,Redoxspan-nung
redoxpotential
Das Redoxpotential beschreibt denRedoxzustand eines Wassers bei Messungdes elektrischen Potentials. Einheit ist Volt[V]. In hydrogeochemischenRechenprogrammen wird dazu der →pe-Wert genutzt
Redoxreaktion redoxreaction
Redoxreaktionen sind Reaktionen bei denenElektronen ausgetauscht werden. Eine →Oxidation (Elektronenabgabe) ist mit einer→ Reduktion (Elektronenaufnahme)gekoppelt. Eine Messung zum Redoxzustanderfolgt durch das → Redoxpotential
DIN 4049-2(1990)
526 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Reduktion reduction Teil einer → Redoxreaktion bei derElektronen aufgenommen werden.Gegenteil → Oxidation. InGrundwasserleitern kommt es beim Eintragabbaubarer organischer Substanz zu einerAbfolge von Reduktionsreaktionen.Beginnend wird → Sauerstoff reduziert.Danach erfolgt bei den gelöstenOxidationsmitteln eine Reduktion des →Nitrats gefolgt von einer → Sulfatreduktion
Reduktionszone reductionzone
Teil eines Gewässers, in dem molekularerSauerstoff für Oxidationsprozesse nichtverfügbar ist
DIN 4049-2(1990)
ReduziertesWasser
reducedwater
Wasser, das viele reduzierte Bestandteilewie Sulfid, zweiwertiges Eisen, organischeSubstanz, Ammonium oder Methan enthält
Regenwasser rainwater Flüssiger Niederschlag aus derAtmosphäre. Da Regenwasser durchverdampfen von Wasser entstanden ist, istes in der Regel gering mineralisiert (→Wasserkreislauf). Durch Eintrag vonVerbrennungsprodukten wie SO2 und NOxkann Regenwasser einen sauren →pH-Wert aufweisen (→ “saurer Regen”)
Reinstwasser ultrapurewater
Besonders gereinigtes Wasser, das nahezukeine gelösten ionaren und organischeBestandteile enthält und für dieSpurenstoffanalytik verwendet wird
Reinwasser tap water Bei der Wasseraufbereitung wird zwischendem zugeführten Eingangswasser (→Rohwasser") und dem fertigen Reinwassernach erfolgter Aufbereitung unterschieden
Rekultivierung recultivation Durchgeführte Maßnahme zurWiederherstellung der Nutzbarkeit derGeländeoberfläche nach einer erfolgtenRohstoffgewinnung. Dies betrifft dieRekultivierung einer Tagebaukippe bzw.einer Abraumhalde
Remobilisie-rung
remobilization Die Freisetzung von zuvor gebundenen(immobilisierten) Substanzen
Reproduzier-barkeit
reproducibility Genauigkeit der Übereinstimmung zweierMessungen an der gleichen Messsubstanz
Residual-sättigung
residualsaturation
Zurückbleibender Gehalt von Flüssigphasen(→ NAPL) in den Poren einesGrundwasserleiters
Glossar 527
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Retardation retardation Verzögerter Transport vonWasserinhaltsstoffen durch Sorption oderAbbau gegenüber dem Wasserfluss bzw.gegenüber dem Transport von →konservativ verhaltendenWasserinhaltsstoffen
Retardations-faktor
retardationfactor
Faktor der angibt, wie stark eine Substanzgegenüber dem Wassertransport langsamertransportiert wird. Ein Retardationsfaktorvon 1 bedeutet keine Retardation. EinFaktor von 2 bedeutet als Beispiel, dass derTransport nur halb so schnell erfolgt wieder Transport von konservativen Stoffen
reversibel reversible Zustand, der rückgängig gemacht werdenkann. Gegenteil → irreversibel
Rhodamine rhodamine Gruppe von roten →Fluoreszensfarbstoffen, die fürTracerversuche verwendet werden (→Tracer)
Richtwert guide value Orientierungswert für eineStoffkonzentration, der im Regelfalleingehalten werden soll. Im Gegensatz zum→ Grenzwert, der nicht überschrittenwerden darf
Rieselfeld sewageirrigationfield
Anlagen zur Reinigung von Abwasserdurch großflächige Verrieselung aufdurchlässigen Böden. Das Abwasser wirddabei mechanisch und biologisch geklärt
Riesler perculator In der → Wasseraufbereitung verwendeteInstallation zum Austausch vongasförmigen Stoffen
Rohwasser raw water Entnommenes, unaufbereitetes(unbehandeltes) Wasser, das durchAufbereitung in → Reinwasserumgewandelt wird
Rüstungsaltlast abandonedarmamentssites
Altlast, die im Zusammenhang mit Rüstungentstanden ist. Es besteht eine Gefährdungdurch Kampf- und Explosivstoffe
SAK SpektralerAbsorptions-Koeffizient(SAK)
siehe → Färbung (SpektralerAbsorptionskoeffizient)
Salar Salztonebene, flache Ebene ausTonschichten mit Salzkrusten die unteraridem Klima ausgeschieden werden
528 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Salinar saliniferousformation
Salzgesteine, Salzlagerstätten aus z. B. → Halit(NaCl), Sylvin (KCl) und weiteren → Salzen
Salinität salinity Maß für den Gehalt an gelösten Salzen inSalzwasser und Meerwasser, hauptsächlichNatriumchlorid. Je nach Betrachtungsweise undNutzungsanspruch sind unterschiedlicheAbgrenzungen möglich, z. B.- Gesamtkonzentration angelösten Salzen >5 g/l;
- Chloridkonzentration >1 g/l(Salzgeschmack)
DIN 4049-2(1990)
Salz salt Salze als ionare Verbindungen entstehen aus derReaktion von → Säuren mit → Basen worausSalze und Wasser gebildet werden
Salzgehalt salt content Gesamtheit, der in einer Wasserprobe gelöstenionaren Bestandteile
Salzsee saline lake,salt lake
Abflussloser See in Trockengebieten, in dem ausden im Zufluß enthaltenen Salzen durch starkeVerdunstung im See eine Aufkonzentrierungerfolgt, bis es zur Ausfällung von Salzen (NaCl)(→ Halit) kommt (→ “Salar”)
Salzstock salt dome(stock)
Große Ansammlung von festem Salzgestein, dasin Folge einer geringeren Dichte inSchwächezonen der Erde als Salzdiapir oderauch Salzdom genannt aufsteigt
Salzwasser salt water,brine, salinewater
Wasser mit einer hohen Konzentration angelösten → Salzen, überwiegendNatriumchlorid
DIN 4049-2(1990)
Sandfang sand trap Wird in der Wasserreinigung eingesetzt zurAbscheidung (Sedimentation) von Partikeln(“Sand”)
Sandfilter sand filter Dient der Wasseraufbereitung durchPartikelfiltration in Form von →Langsamsandfiltern oder → Schnellfiltern
Sanierung Remediation,clean up
Maßnahme zur Wiederherstellung eines fürMensch und Natur günstigerenAusgangszustandes um negative Folgen einerVeränderung (Bodenbelastung,Gewässerbelastung) rückgängig zu machen.Reinigung von Boden und Grundwasser. NachBundesbodenschutzgesetz fällt auch eineSicherung unter dem Begriff Sanierung
Sanierung-sbrunnen
Rehabilitationwell
Brunnen, der zur Entnahme von belastetemGrundwasser und damit zur Verhinderung einesweiteren Abstromes betrieben wird
Glossar 529
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
SaprobieauchSaprobität
saprobity Intensität des biologischen Abbaues DIN 4049-2(1990)
Saprobien-index
saprobicindex
Kennzeichnend für die biologische →Gewässergüte und beschreibt die Belastung desGewässers mit biologisch leicht abbaubarenSubstanzen
Sättigung/Mineral-sättigung/Sättigungs-index(SI-Wert)
Saturation/Saturationindex (SI)
Das Produkt der aus gemessenen Daten einerWasseranalyse ermittelten Stoffaktivitäten wirdals → Ionenaktivitätprodukt (IAP) bezeichnet.Dieses Ionenaktivitätsprodukt kann mit dem →Löslichkeitsprodukt (KL) verglichen werden,um eine Aussage zur Sättigung zu erhalten. DerSättigungsindex (SI) ist dabei definiert alsSI=log(IAP/KL) und ist dimensionslos. Werteoberhalb von 0 zeigen eine Übersättigung,Werte kleiner 0 eine Untersättigung. Werte um 0weisen auf eine Sättigung hin
Sättigungs-dampfdruck
saturationvapor(vapour)pressure
Druck der gasförmigen Phase eines Stoffes,wenn Flüssigkeit und Gasphase imGleichgewicht stehen und von der Temperaturabhängig ist
Sättigungs-pH-Wert
saturationpH-value
Dient der überschlägigen Berechnung der →Kalkaggressivität einer Wasserprobe. In dieBerechnung fließt eine Konstante, die →Calcium- und →Hydrogenkarbonatkonzentration sowie einIonenstärkekorrekturfaktor ein
Sauerstoff(O)
oxygen (O) Element der VI. Hauptgruppe imPeriodensystem (O). In Reinform tritt es alsO2-Molekül oder als Ozon (O3) auf
Sauerstoff-anreicherung
oxygen en-richment,aeration
Zuführung von → Sauerstoff in der →Wasseraufbereitung zur → Oxidationreduzierter Wasserinhaltsstoffe wie Fe2+, Mn2+,NH4
+, NO2–
Sauerstoff-bedarf,biochemi-scher
siehe → biochemischer Sauerstoffbedarf
Sauerstoff-bedarf,chemischer
siehe → chemischer Sauerstoffbedarf
Sauerstoff-defizit
oxygendeficit
Fehlbetrag zwischenSauerstoffsättigungskonzentration und aktuellerSauerstoffmassenkonzentration für die bei derMessung herrschenden Bedingungen
DIN 4049-2(1990)
530 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Sauerstoffeintrag oxygen input Physikalischer oder biologischer Vorgang,der die Konzentration des im Wassergelösten Sauerstoffs erhöht
DIN 4049-2(1990)
Sauerstoff-reduktion
oxygenreduction
Verbrauch von → Sauerstoff bei einer →Oxidation von z. B. organischer Substanz,zweiwertigem Eisen oder Sulfiden
Sauerstoff-sättigung-skonzentration
oxygensaturationconcentra-tion
Sauerstoffmassenkonzentration, die sichin Abhängigkeit von derWassertemperatur, den im Wassergelösten Stoffen sowie demSauerstoffpartialdruck der anstehenden,wasserdampfgesättigen Atmosphäre undnach Gleichgewichtseinstellung ergibt
DIN 4049-2(1990)
Säuerling gaseousmineralwater
Quelle, deren freieKohlendioxidkonzentration >1000mg/kgbeträgt
Saugpumpe suctionpump
Oberirdisch aufgestellte Pumpe zurFörderung von Wasser. Die theoretischeSaughöhe beträgt 10 m. In der Praxiswerden Saughöhen von etwa 7 m erreicht
Säure acid Sind Stoffe, die in wässrigen Lösungen →Protonen (H+-Ionen) abgeben, es sinddamit Protonendonatoren
Säureeintrag aciddeposition
Eintrag von Protonen durch dieDeposition von SO2 oder NOX ausVerbrennungsgasen, der zu → saurenRegen führen kann
Säurekonstante(KS)
acidityconstant
Beschreibt die Stärke einer Säure undresultiert aus dem Verhältnis derdissoziierten Säure zur undissoziiertenSäure
Säuern acidify Behandlung von Kalkausfällungen inBrunnenfiltern mit Säure (z. B. HCl) zurAuflösung der → Ausfällungen zurWiederherstellung derBrunnenergiebigkeit
Säulendiagramm columndiagram
Balkendiagramm, in dem die Anteile derionaren Bestandteile dargestellt werden
Säulenversuch columnexperiment
Laborversuch, in dem der/das zuuntersuchende Boden/Gestein in eineSäule eingebaut wird und mit einerLösung durchströmt wird, um z. B. dasElutionsverhalten zu untersuchen. Zuunterscheiden sind ungesättigte Säulen,Durchlaufsäulen und Kreislaufsäulen
Glossar 531
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Säurekapazität(KS),Säureverbrauch
acid bindingcapacity
Ist ein Maß für die → pH-Pufferkapazitäteiner Probe gegenüber Säurezugabe.Bestimmung der → Hydrogenkarbonat-und → Karbonatkonzentration durchazidimetrische → Titration (meistHCl-Nutzung) auf die Ziel-pH-Werte 8,2(→KS8,2; früher →+p-Wert) und 4,3(→KS4,3; früher →m-Wert)
DIN 4049-2(1990),ergänzt
Saurer Regen,saurerNiederschlag
acid rain Durch den Eintrag von SO2 und NOx ausVerbrennungsprozessen kommt es zu einerAbnahme des Regen-pH-Wertes unter pH5,6. Der pH-Wert von 5,6 wird durch die→ Kohlendioxidkonzentration in derAtmosphäre bestimmt
Schädlingsbe-kämpfungsmittel
siehe → Pestizid
Schadstoff noxioussubstance
Stoff, der sich bereits in geringerKonzentration entweder selbst oder imZusammenwirken mit anderen Stoffenoder durch seine Abbauprodukte auf dieBiozönose des Gewässers oder auf dieGewässernutzung schädlich auswirkenkann
DIN 4049-2(1990)
Schadstoff-minderung-sprozesse
reduction ofcontamina-tion
Biologische, chemische und physikalischeProzesse, die zu einer Verringerung derMasse, der Fracht, der Toxizität, derMobilität, des Volumens und derKonzentration eines → Schadstoffes imWasser oder Boden führen kann
Schichtquelle contactspring
Austritt von Grundwasser als → Quellean der Grenze eines durchlässigenGesteines (→ Grundwasserleiter) zueinem → Geringleiter
Schichtung stratification Bildung unterschiedlicher, in sichweitgehend homogener horizontalerZonen in einem Wasserkörper sowie dasErgebnis dieses Vorgangs. Hauptursachefür die Schichtung sindDichteunterschiede (z. B. thermischeSchichtung, chemische Schichtung).
DIN 4049-2(1990)
Schlacken,Aschen
slag, ash Rückstände, die bei der Verbrennung vonKohlen, Müll oder bei der Stahlerzeugunganfallen
Schnellent-carbonisierung
siehe → Entcarbonisierung
532 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Schnellfiltration,Schnellfilter
quickfiltration
Prozess in der → Wasseraufbereitung zurEntfernung von Partikeln mit hoherDurchflussgeschwindigkeit. Gegensatz →Langsamsandfiltration
Schöpfprobe bailedsample
Mit einem Schöpfgerät entnommeneWasserprobe aus dem Grundwasserleiter. Dadie Wasserprobe nicht gepumpt wurde, kanndas Ergebnis der Schöpfprobe nur alsOrientierung dienen
Schutzgebiet protectedarea
Eingegrenzte Fläche, in der bestimmteHandlungen zum Wasserschutz untersagt sind
Schutzgut subject ofprotection
Gegen nachteilige Veränderung zuschützendes Objekt (→ Oberflächenwasser,→ Grundwasser, → Trinkwasser oder Boden)
Schutzzone protectionzone
Zum Schutz von Wassergewinnungsanlagenwerden Schutzgebiete mit entsprechendenSchutzzonen ausgewiesen. Dies sind dieSchutzzone I (→ Fassungsbereich),Schutzzone II (→ Engere Schutzzone mit der50 Tage-Fließgrenze) und Schutzzone III(Weitere Schutzzone), die das gesamteEinzugsgebiet umfasst
SchwebendesGrundwasser
perchedground-water
Lokales Vorkommen von → Grundwasseroberhalb eines Geringleiters unterlagert voneiner ungesättigten Zone. Ist keineungesättigte Zone darunter vorhanden,handelt es sich um das 1. →Grundwasserstockwerk
Schwebstoff suspendedparticle
Feinververteilte Partikel in einer Wasserprobe
Schwebstoff-belastung
suspendedparticlepollution
Belastung des Wassers mit ungelösten unddamit → partikulären Bestandteilen. BeiNutzung als → Trinkwasser müssen dieSchwebstoffe durch → Filtration(Partikelfiltration) entfernt werden
Schwebstofffilter filter forsuspen-dedparticles
Filter der Porenweite 0,45μm, der → gelösteund → partikuläre Stoffe methodisch bedingttrennt. In der → Wasseraufbereitung werdendazu offene oder geschlossene →Schnellfilter genutzt
Schwefel (S) sulfur,sulphur(S)
Element der VI. Hauptgruppe imPeriodensystem (S). Im Wasser tritt Schwefelmeist als → Sulfid (H2S, HS–, S2–) oder als→ Sulfat (SO2–
4 ) auf. Bei der Verbrennungvon schwefelhaltigen Energieträgern wirdSO2 freigesetzt, was zu → saurem Regen
Glossar 533
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
durch Bildung von schwefliger Säure undSchwefelsäure führen kann. In Gesteinenkommen sowohl Sulfide wie → Pyrit (FeS2)oder → Galenit (PbS), Elementarer Schwefel(S◦) oder aber Sulfatminerale wie → Gips(CaSO4
∗2H2O) oder → Barryt (BaSO4) vor.Die reduzierten und oxidierten Verbindungensind Teil des Schwefelkreislaufes
Schwefelisotop-enverhältnis
sulfurisotoperatio
Das Schwefelisotopenverhältnis34S/32S kanngenutzt werden, um Sulfatreduktionsprozesseoder einen Eintrag von leichtem Schwefel ausder Sulfidoxidation zu erkennen
Schwefelwasser-stoff(H2S)
hydrogensulfide(H2S)
H2S mit einem charakteristischen Geruchnach faulen Eiern wird bei der Reduktion vonSulfaten (→ Sulfatreduktion) unter stark →anaeroben Bedingungen gebildet und ist beihöheren Konzentrationen stark giftig
SchwererWasserstoff
siehe → Deuterium
Schwermetalle heavymetals
Metalle mit einer höheren Dichte, meist > 4,5g/cm3
Schwerphase siehe → DNAPL
Schwinde sinkhole,ponor
Ort des vollständigen Versickerns/Versinkenseines Oberflächengewässers in denUntergrund, z. B. Bachschwinde
Sediment sediment,sedimen-taryrock
Locker- oder Festgestein, das nachVerwitterung und Transport abgelagert(klastische Sedimente) oder ausgeschieden(chemische Sedimente) wurde. TypischeVertreter sind die klastischen Gesteine (Sandund Sandstein, Ton und Tonstein, Schluff undSiltstein) sowie die chemischen Sedimente(→ Kalkstein, → Gips, → Anhydrit, →Steinsalz) sowie → Mergel und Mergelsteineals auch biogene Sedimente wie → Torf, →Braunkohle und → Steinkohle
Seekreide lake marl Kalkige, meist tonarme Ablagerung in Seen,die durch den Entzug von → Kohlendioxiddurch Algen im oberflächennahen Wassergebildet wird
Selbstreinigung self-purification
Vorgang, bei dem Wasserinhaltsstoffe durchbiologische, chemische oder physikalischeVorgänge aus dem Wasserkörperabgeschieden oder so verändert werden, dassihre nachteilige Einwirkung auf dieWassergüte vermindert ist
DIN 4049-3(1994)
534 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Selen (Se) selenium(Se)
Chemisches Element (Se) der VI.Hauptgruppe des Periodensystems. DerGrenzwert im Trinkwasser beträgt 0,01mg/l
SI siehe → Sättigungsindex
Sichttiefe visibilitydepth
Visuelles Maß für die → Trübung einesOberflächengewässers durch Messung derTiefe bis zu der eine SECCHI-Scheibe(Sichtscheibe) gerade noch sichtbar ist
Sickerbecken infiltrationbasin
Becken zur Infiltration von vorgereinigtemOberflächenwasser (→Grundwasseranreicherung) oder →Abwasser in den Untergrund
Sickerbrunnen Infiltrationwell
→Brunnen, der zur → Versickerung vonWasser in angeschlossene →Grundwasserleiter verwendet wird
Sickerraum zone ofperculation
Gesteinskörper, der zumBetrachtungszeitpunkt kein →Grundwasser enthält
DIN 4049-2(1990)
Sickerwasser seepagewater
Wasser der → ungesättigen Zone, das sichauf Grund der Schwerkraft abwärts bewegt
Siderit (FeCO3) siderite(FeCO3)
Karbonatmineral der ZusammensetzungFeCO3
Silber (Ag) silver (Ag) Das Element (Ag von Argentum) kommt inder I. Nebengruppe des Periodensystemsmit Kupfer und Gold vor. Es wird zur →Konservierung von Wasser eingesetzt. DerTrinkwassergrenzwert beträgt 0,01mg/l
Silizium (Si) silicon,silicium(Si)
Element der IV. Hauptgruppe imPeriodensystem, das das zweithäufigsteElement der Erdkruste nach dem Sauerstoffdarstellt. Im Grundwasser sind meist nurgeringe Konzentrationen als SiO2 oder alswasserhaltige Kieselsäure H4SiO4 gelöst
Sinter sinter Mineralische Abscheidungen an Quellenoder Gewässern. Dazu zählen →Kalksinter, die durch CO2-Entzug nachÜberschreitung des →Löslichkeitsproduktes für →Calcit/Aragonit auch in Kalksteinhöhlenausgefällt werden. Bei einer Kalkfällung inBrunnen oder Tunneldrainagen spricht manebenfalls von → Versinterung. Danebengibt es → Kieselsinter, die sich durchAbkühlung an → Geysiren bilden können
Glossar 535
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Sodasee soda lake Wird auch Natronsee genannt. Ein See,der hohe → pH-Werte und oft hohegelöste Salzkonzentrationen besitzt. Diegelösten Konzentrationen werden meistvom Natriumcarbonat oderNatriumhydrogenkarbonat dominiert
Sole brine Wasser mit einer hohenGesamtkonzentration an → Salzen, in derRegel mehr als 40 g/l. Bei balneologischgenutzten Wässern liegt dienamensgebende Grenze bei einemMassenanteil an Natriumchlorid von 14g/kg
DIN 4049-2(1992)
solid, s solid, s Ein Stoff als Festphase mit dem Zusatz “s”
Soption sorption siehe → Absorption
Spezies(chemisch)
species Real auftretende Form eines Stoffes. Dazuzählen freie Ionen und →komplexgebundene Stoffe neben gelösten→ Gasen und Festphasen
SpektralerAbsorptions-koeffizient,SAK
spectralabsorptioncoefficient
Zur Quantifizierung der → Trübung wirddieser Parameter verwendet SAK (254)
speichernutzbarerHohlraumanteil
effectivestorage
Quotient aus dem Volumen der beiHöhenänderung derGrundwasseroberfläche entleerbaren oderauffüllbaren → Hohlräume einesGesteinskörpers und dessenGesamtvolumen
DIN 4049-2(1990)
spezifischeLeitfähigkeit
siehe → elektrische Leitfähigkeit
Springquelle siehe → Geysir
Sprungschicht discontinuitylayer
In einem stehenden Gewässer auftretendeSchicht, der Thermo- oder Chemokline(→ Metalimnion)
Spurenstoff,Spurenbestand-teil,Spurenelement
traceconstituent,traceelement
Stoff, der in der Natur meist nur in sehrgeringen Mengen vorkommt
DIN 4049-2(1990)
Stabilitäts-diagramm
stabilitydiagram
Meist dargestellt wird dieStabilität/Dominanz einer → Spezies odervon → Festphasen in Abhängigkeit vom→ pH- und → pe-Wert. Das Diagrammwird auch als Pourbaix-Diagrammbezeichnet
536 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Stabilitätsfeld stabilityfield
Bereich in einem pH-pe-Diagramm, indem eine → Spezies vorherrscht oder ein→ Festoff gebildet wird
Standardwasser-stoffelektrode
standardhydrogenelectrode
Sie dient alsReferenzelektrode/Bezugselektrode beider Bestimmung des → Redoxpotentialseiner Lösung
Stagnation stagnation Zustand stabiler Schichtung bei stehendenGewässern
DIN 4049-2(1990)
Stagnationszone stagnationzone, hypo-limnion
→Hypolimnion in einem See oder einerTalsperre
Standard standard In der chemischen Analytik werdenEichlösungen mit bekannterKonzentration (Standardlösung) zurQuantifizierung von Konzentrationen oderGehalten (Feststoff) genutzt
Stauquelle barrierspring
Quellaustritt in Folge des Aufstaus desGrundwassers an einer Störung oder durchÜberlagerung durch einen Nichtleiter
Steinkohle hard coal Höher inkohlte Kohleart, die in der Regelin sedimentären Festgesteinen vorkommt.Es wird aus → Torf über → Braunkohlegebildet
Steinsalz (NaCl) halite(NaCl)
→Halit oder NaCl das in evaporitischenLagen vorkommt. Die Löslichkeit beträgtca. 265 g/l
Stickstoff (N) nitrogen(N)
Element der V. Hauptgruppe desPeriodensystems das im Wasser in Formvon → Ammonium (NH4
+), Ammoniak(NH3) als Stickstoffgas (N2) oder →Nitrit (NO2
–) oder → Nitrat (NO3–)
vorkommt. Stickstoff kann damit starkeVeränderungen im Redoxzustandaufweisen (→ Stickstoffkreislauf) und istBestandteil von Organismen
Stickstoff-kreislauf
nitrogencycle
Der Kreislauf umfasst im Wesentlichendie Substanzen: OrganischeN-Verbindungen (R-NH2), → Ammoniak(NH3), → Ammonium (NH4
+), → Nitrit(NO2
–), → Nitrat (NO3–) und
elementaren Stickstoff (N2)
Streusalz,Auftausalz
road salt,de-icingsalt
Wird im Winter zum Tauen von Schneeund Eis auf Verkehrswegen genutzt undbesteht hauptsächlich aus NaCl
Glossar 537
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Stripanlage stripfacility
Technische Anlage zum Übertritt einesflüchtigen Stoffes in die Gasphase mit demZiel der Entfernung aus dem Wasser
Strontium (Sr) strontium Element der II. Hauptgruppe desPeriodensystems und gehört damit zu denErdalkalimetallen. Es kommt z. B. in denMineralen Coelestin (SrSO4) undStrontianit (SrCO3) vor
Sublimation sublimation Direkter Übergang vom festen in dengasförmigen → Aggregatzustand ohne denflüssigen Zustand zu durchlaufen also beiWasser vom Eis direkt in den Wasserdampfüberzugehen
Subrosion subrosion Unterirdische Lösung von leichtwasserlöslichen Gesteinen. Dies betrifftSalze (→ Steinsalz, Kalisalze u. Ä.), →Gips und → Kalkstein. Bei Einsinkendarüber lagernder Gesteine bilden sichSubrosionssenken
Suffosion suffosion Herausspülen der Feinanteile durchströmendes Wasser
Sulfat (SO42–) sulfate,
sulphate(SO4
2–)
Sulfat ist die höchstoxidierteSchwefelverbindung im →Schwefelkreislauf als Salz derSchwefelsäure. Es bildet wichtige Mineralewie → Gips (CaSO4
∗2H2O), → Anhydrid(CaSO4), → Baryt (BaSO4) und Coelestin(SrSO4). Der Grenzwert im Trinkwasserbeträgt 250mg/l
Sulfatreduktion,Sulfatatmung
sulfatereduction
Reduktion des → Sulfates mit abbaubarerorganischer Substanz bei der → Sulfideoder H2S gebildet werden. Vor einerSulfatreduktion werden in der Regel diegelösten Oxidationsmittel Sauerstoff undNitrat reduziert
Sulfid (S2–) sulfide(S2–)
Reduzierte Form des Schwefels im Wasser(H2S, HS–, S2–) oder Gestein bzw. Mineral(z. B. FeS2, PbS, NiS). Bei der Oxidationkönnen stark saure pH-Werte resultieren(→ acid mine drainage)
Sulfit (SO2–3 ) sulphite
(SO2–3 )
→Salze der schwefeligen Säure H2SO3, dieals Reduktionsmittel eingesetzt werden
Sulfurikation →Oxidation von → Sulfiden oder →Schwefelwasserstoff zu elementaremSchwefel oder → Sulfat als Teil des →Schwefelkreislaufes
538 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Summenparameter sumparameter
Zusammenfassender Kennwert, der Stoffeähnlicher Eigenschaften oderZugehörigkeit beschreibt z. B. →PAK-EPA, → LCKW
Sümpfung,Sümpfungswas-ser
draining ofmines
Entnahme von → Grundwasser mit demZiel der Trockenlegung eines →Bergwerkes/Tagebaues
Suspension suspension,slurry
Mischung von → Wasser undaufgeschlämmten → Feststoffen
Süßwasser fresh water Wasser mit einer geringen Konzentrationgelöster → Salze (meist wird die Grenzebei 1000mg/l gezogen)
DIN 4049-2(1990)
System system Ein definiertes thermodynamischesSystem stellt einen räumlichabgeschlossenen Teil eines großenSystems dar und steht mit seinerUmgebung in Austauschbeziehungen.Nach der Möglichkeit des Austauschesvon Energie und Stoffen mit derUmgebung unterteilt man in offenesSystem (Energie- und Stoffaustauschvorhanden), geschlossenes System(Energieaustausch ist möglich,Stoffaustausch nicht) und abgeschlossenesSystem (kein Stoff- und Energieaustauschist möglich)
Tafelwasser table water Künstlich verändertes → Wasserentsprechend der → Mineral- undTafelwasserverordnung
Tagebau surfacemine
Gewinnung von Rohstoffen in einem zurErdoberfläche offenen → Bergwerk
Tagebauent-wässerung
draining ofmines,dewateringof mines
Entzug von Grundwasser zurTrockenhaltung eines → Tagebaues. →Sümpfung
Tagebauflutung mineflooding
Prozess der Auffüllung vonTagebaurestlöchern mit Wasser
Tagebaukippe overburdendump
→Abraumhalde eines → Tagebaues.Dabei kann die enthalteneGrundwasserqualität durch →Pyritoxidationsprozesse negativbeeinflusst worden sein
Tagebaurestsee mininglake
See, der in der verbliebenen Hohlformeines ehemaligen → Tagebauesentstanden ist
Glossar 539
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Talsprerre dam Feste Stauanlage, die zur Regulierung,Speicherung und Energiegewinnungdienen kann. z. T. werden Talsperren auchals Reservoir für die Wasserversorgunggenutzt. Der sich dadurch bildende Seeunterliegt wie Seen u. U. derjahreszeitlichen Schichtung
TC totalcarbon
Gesamtkohlenstoffgehalt
TCDD,Tetrachlordiben-zodioxin
tetrachloro-dibenzodi-oxin
→Aromatische → Halogenverbindung,die als Sevesogift in die Umwelt gelangte.Es entsteht bei der Gewinnung von →Pentachlorphenol
TDS Totaldissolvedsolids
Engl. Abkürzung für →Gesamtlösungsgehalt einer Wasserprobe.Dabei werden die gelösten Bestandteileaufsummiert
DIN 4049-3(1994)
Teer tar Bezeichnung für flüssige bis halbfestebräunlich-schwarze Substanzen, die beider Trockendestillation (Pyrolyse) von →Torf, Holz, → Braun- oder → Steinkohleentstehen. Teer ist im Vergleich zuBitumen phenolhaltig
Temperatur temperature Physikalische Größe die denWärmezustand gemessen in Grad Kelvinoder Celsius angibt
temporäre Härte siehe → Härte
Tenside tenside Oberflächenaktive Stoffe die in Wasch-und Reinigungsmitteln enthalten sind unddie Schmutzlösung fördern
Tetrachlorethen,Per, PCE
PCE siehe → LCKW
Thermalquelle thermalspring
Quelle die → Thermalwasser fördert
Thermalwasser thermalwater
→Grundwasser, dessen natürlicheTemperatur beim Austritt aus derLithosphäre mindestens 20◦C beträgt
DIN 4049-3(1994)
Throphiegrad degree oftrophica-tion
Zustandsbereich im Trophiesystem;unterschieden werden → oligotroph(nährstoffarm), mesotroph (mittleresNährstoffangebot) und → eutroph(nährstoffreich)
DIN 4049-2(1990),ergänzt
TIC totalinorganiccarbon
Gesamter anorganischer Kohlenstoff
540 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Tiefenstufe,geothermische
geothermalgradient
Tiefe in Richtung Erdinnern in dem dieTemperatur um 1 ◦C zunimmt, im Mittelbei ca. 33 m
tiefesGrundwasser,nicht: Tiefen-grundwasser
deepgroundwater
→Wasser tief gelegener →Grundwasserleiter, das in seinerBeschaffenheit in charakteristischer Weise(z. B. durch Ionenaustausch) verändertsowie sauerstoffarm und tritiumfrei ist undnur in geringerem Maße am →Wasserkreislauf teilnimmt
DIN 4046(1983)
TILLMANN-Gleichung
TILLMANNequation
Gleichung des →Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes das dieMenge an freiem, zugehörigem →Kohlendioxid aus einer Konstante und der→ Hydrogenkarbonat- und →Calciumkonzentration errechnet
Titration titration Nasschemisches Verfahren zurKonzentrationsbestimmung vonWasserinhaltsstoffen mit Hilfe einerMaßlösung und Endpunktanzeige mit Hilfeeines Indikators oder Messgerätes. Beispiel→ Säurekapazitätsbestimmung KS4,3
TOC total organiccarbon
Gesamt organischer Kohlenstoffgehalt
Toluol toluol Auch Methylbenzol genannt und gehört zurGruppe der Monoaromaten (C7H8). →BTEX. Auf Grund seiner relativ geringenWasserlöslichkeit bildet Toluol → LNAPL(Leichtphase) bei Grundwasserbelastungenaus
Tonminerale,Ton
clayminerals,clay
1. Klastische Bestandteile < 2 μm beisedimentären Gesteinen. 2. Schichtsilikate,die bei der Verwitterung vonSilikatgesteinen entstehen. TypischeVertreter sind z. B. Kaolinit und Illit
Torf peat, turf Torf entsteht wenn abgestorbenePflanzenteile im sauren Wasser von Moorennur unvollständig mineralisieren(vermodern). Die Torfbildung kann dererste Schritt sein bei der Bildung von →Braunkohle und → Steinkohle durchInkohlung. Er kann zur Bodenlockerungoder als Heizmaterial genutzt werden
Toxin toxin, poison Toxische Stoffe, die beim Stoffwechsel vontierischen oder pflanzlichen Organismenentstehen können
Glossar 541
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
toxisch toxic Eigenschaft von Stoffen für Organismenund Biozönosen giftig zu sein
Tracer tracer Zur Untersuchung vonTransportvorgängen im Gewässereingebrachter Markierungsstoff
DIN 4049-1(1992)
Travertin travertine,calc-sinter
Ausfällung von porösem CaCO3 imBereich von Quellen oderFließgewässern
Trichlorethen,Tri (C2Cl3H)
siehe → LCKW bzw. → Tri
Trifluoracetate(TFA)
trifluoroacetate →Spurenstoffe die bei der Synthese vonKältemitteln, aus dem → Abbauverschiedener Kunststoffe und beimAbbau von → Pflanzenschutzmittelnentstehen können
Trinkwasser drinking water Für menschlichen Genuss und Gebrauchgeeignetes Wasser mitGüteeigenschaften nach den geltendengesetzlichen Bestimmungen (TrinkwV)sowie nach DIN 2000 und DIN 2001
DIN 4049-2(1990)
Trinkwasser-grenzwerte
drinking waterlegal limits
Trinkwassergrenzwerte werden in derTrinkwasserverordnung (TrinkwV)genannt und müssen eingehalten werden,damit das Wasser als → Trinkwassergenutzt werden kann
Trinkwasser-verordnung,TrinkwV
drinking waterordinance
Die Verordnung legt diemikrobiologischen und chemischenAnforderungen an die Beschaffenheitvon → Trinkwasser und für Wasser vonLebensmittelbetrieben fest
Tri (C2Cl3H) Trichlorethene(C2Cl3H)
Kurzbezeichung für → Trichlorethen(HClC=CCl2) als wichtigen Vertreter der→ LCKW
Tritium Tritium Radioaktives → Isotop (3H) des →Wasserstoffes mit einer Halbwertszeitvon 12,3 Jahren mit einer Angabe alsTritiumunit (TU). 1 TU entspricht 1 3Hpro 1018 1H. Auf Grund einerTritiummarkierung des Niederschlagsdurch oberirdische Atombombentestswar es lange Zeit möglich, mit Tritiumeine → Altersbestimmung des Wassersvorzunehmen. Der Grenzwert für →Trinkwasser beträgt 100 Bq/l
542 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Trübung,Trübstoffe
turbidity Optische Eigenschaft einesWasserkörpers, eingestrahltes Licht zustreuen. Dies geschieht an densuspendierten Partikeln (Trübstoffe) derLösung. Der Grenzwert für Trinkwasserliegt bei 1,0 → NTU
DIN 4049-2(1990),ergänzt
TU tritium unit siehe → Tritium
Typisierung typification Einteilung von Wasserproben nach seinendominanten → Wasserinhaltsstoffen.Namensgebend sind dabei Ionen miteinem Anteil von > 20 mmol(eq)%
Überlaufquelle overflowspring
→Quelle, die nur in Jahren/Zeiten hoherGrundwasserneubildung eineQuellschüttung besitzt
Übersättigung oversaturation,supersatura-tion
Eine Lösung, die an einer Mineralphaseoder → Gasphase übersättigt ist unddamit eine Ausfällung oder Entgasungmöglich ist
ubiquitär ubiquitary Allgegenwärtig, überall verbreitet
UDLUFT-Diagramm
UDLUFTdiagram
→Kreisdiagramm zur Darstellung vonWasseranalysen
Uferfiltration,Uferfiltrat
bankfiltration,bank filtrate
Wasser, das aus oberirdischen Gewässernunmittelbar in den Grundwasserraumeingedrungen ist, ausgenommen durch →Versinkung
DIN 4049-3(1994)
UmkippenvonGewässern
overturning ofwaterbodies,change fromaerobic toanaerobicconditions
Verbrauchen die abbauenden Prozesse ineinem Gewässer den vorhandenen →Sauerstoff, kommt es zu → anaerobenProzessen die umgangssprachlich alsUmkippen des Gewässers bezeichnetwird. Nach DIN 4049 populäreBezeichnung für den Übergang einesoberirdischen Gewässers oderwesentlicher Teile davon vom → aerobenin den → anaeroben Zustand; meist mitFischsterben und einer Umstellung der →Biozönose verbunden
DIN 4049-2(1990)
Umkehrosmose reverseosmosis
Methode zur → Wasseraufbereitung, beider Membranen für Wasser durchlässigsind, aber nicht für gelöste Stoffe.Dadurch kann hochmineralisiertes Wasserentmineralisiert werden, z. B. für die →Meerwasserentsalzung
Umweltisotope environmentalisotope
→Isotope, die zur → Altersdatierung vonWasserproben genutzt werden
Glossar 543
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
UngelösteStoffe
undissolvedmatter
Sammelbezeichnung für Substanzen, diedurch mechanische Verfahren (Siebe,Rechen, Absetzanlagen, Partikelfilter)vom Wasser getrennt werden können.Im Trinkwasser dürfen keine ungelöstenStoffe enthalten sein (DIN 2000)
ungesättigteZone
unsaturatedzone, zone ofaeration
Gesteinskörper, der zumBetrachtungszeitpunkt nicht vollständigmit Wasser gefüllt ist. Die ungesättigteZone umfasst den Sickerraum ohne dengeschlossenen Kapillarraum
DIN 4049-3(1994)
Ungleichgewicht disequilibrium Gegenteil → Gleichgewicht
Untergrund-passage
undergroundpassage
Infiltration von → Oberflächenwasserin den → Grundwasserleiter. Dabeierfolgt neben der Partikelentfernungauch ein → Abbau der abbaubarenorganischen Stoffe
Untersättigung undersatturation Eine → Lösung, die an einerMineralphase oder → Gasphaseuntersättigt ist. Eine Ausfällung oderEntgasung ist damit nicht möglich,jedoch eine weitere Lösung
UnterirdischeEnteisenung(UEE oder UE)
undergrounddeferrisation
Verfahren der in-situ →Wasseraufbereitung zur Entfernung vorallem von → Eisen und → Mangandurch → Infiltration vonsauerstoffhaltigem Wasser in den →Grundwasserleiter
unterirdischesWasser
subsurfacewater
Wasser in den → Hohlräumen derLithosphäre. Hohlräume stehen hier alsSammelbegriff für Poren, Klüfte(Trennfugen) und Karsthohlräumeinnerhalb der Gesteinskörper
Unterwasser-pumpe
submergedpump
Pumpe (“Tauchmotorpumpe”), die intiefere Brunnen installiert wird und mitHilfe von Schaufelrädern Wasser an dieErdoberfläche tranportiert. GegensatzSaugpumpe
DIN 4049-3(1994)
Uranin Fluorescein,uranin
Fluoreszensfarbstoff der alsMarkierungsmittel bei Tracerversucheneingesetzt wird (→ Tracer)C20H10Na2O5
Uran (U) uranium (U) Radioaktives Element (U) der Gruppeder Actinoiden. Im → Trinkwasserbeträgt der Grenzwert 10 μg/l für diesesSchwermetall
544 Glossar
(Fortsetzung)
DeutscherBegriff
EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
UV-Bestrahlung UV radiation Dient dem Abtöten von →Mikroorganismen und wird inzwischenhäufig bei der Trinkwasseraufbereitungeingesetzt
vados, vadoseZone
vadose water,vadose zone
→Wasser, das bereits am →Wasserkreislauf teilgenommen hat. DerSickerraum wird auch als vadose Zonebezeichnet
Verdampfung volatilisation Übergang vom flüssigen in dengasförmigen → Aggregatzustand
Verdünnung dilution Verringerung der Konzentration durchZugabe/Zufluss von Lösemittel mitgeringerer → Konzentration. In →Grundwasserleitern erfolgt dies meistdurch → Dispersion
Verdunstung evaporation Vorgang, bei dem → Wasser – beiTemperaturen unter dem Siedepunkt –vom flüssigen oder festen Zustand in dengasförmigen Zustand übergeht
DIN 4049-2(1990)
Verengungsquelle → Quelle, die sich bei einer Minderungder wassererfüllten Mächtigkeit bildenkann
Verflüchtigung volatilise Übergang von → Flüssigkeiten mithohem → Dampfdruck in dengasförmigen → Aggregatzustand
Verkarstung karstification Durch die Lösung von → Kalkstein oder→ Gips kommt es zu →Karsterscheinungen wie einer Bildungunterirdischer Hohlräume (Karsthöhlen)
Versandung sanding up Eintrag von Feinmaterial (“Sand”) ineinen → Brunnen oder Gewässer
Versauerung acidification Absinken der pH-Werte und Zunahmeder Acidität in einem Gewässer durchSäureeintrag
Versickerung infiltration,seepage
Flächenhaftes Eindringen (→Infiltration) von → oberirdischemWasser in den Untergrund
Versinkung sinking In → Karstgebieten kommt es zu einerVersickerung des Oberflächenwassers inden Untergrund im Bereich von →Bachschwinden
Versinterung sintering Ausfällung von Karbonatmineralendurch Entzug oder Entgasung von →Kohlendioxid. Dies kann an → Quellen,in → Brunnen oder Drainagen erfolgen
Glossar 545
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Verockerung ochreincrustation
→Ausfällung und Anlagerung von →Eisen- und → Manganverbindungendurch Oxidation zweiwertiger Eisen-und Manganverbindungen, meist unterMitwirkung von → Mikroorganismen(z. B. Eisenbakterien)
DIN 4049-1(1992)
Verwitterung weathering Der durch äußere Einflüsse bewirkteZerfall oder Lösung von → Gesteinenoder → Mineralen in der Nähe derErdoberfläche. Man unterscheidetphysikalische, chemische oder biogeneVerwitterung
VE-Wasser demineralisedwater
Abkürzung für vollentsalztes →Wasser durch → Ionenaustausch, →Destillation oder → Umkehrosmose
Vinylchlorid (VC) vinyl chloride(VC)
Diese auch als Chlorethylenbezeichnete Verbindung gehört zurGruppe der → LCKW. Im Trinkwassergilt ein Grenzwert von 0,5 μg/l
Volatisierung siehe → Verdampfung
Vollentsalzung complete de-mineralisation
Entfernung aller ionarenWasserinhaltsstoffe durch →Ionenaustausch, → Destillation oder→ Umkehrosmose. Das Wasser wirdauch VE-Wasser genannt
Vorfluter drainagechannel
Der Vorflut dienendes Gewässer DIN 4049-2(1990)
VorübergehendeHärte
siehe → Härte
Vulnerabilität vulnerability Verschmutzungsempfindlichkeit einesGewässers gegenüber einemSchadstoffeintrag
Wärmegewinnung,Wärmeentzug
heatexploitation,heat extraction
Entzug von geothermischer Energiedurch einen → Brunnen oder eineErdwärmesonde mit nachgeschaltetemWärmetauscher
Wärmespeicherung heat storage Möglichkeit in einem →Grundwasserleiter Wärme oder Kälteaufzuspeichern
Waschmittel washing agent Sammelbegriff fürSubstanzmischungen, die zumWaschen von Textilien verwendetwerden. Sie enthalten u. a. → Tensideund Bleichmittel
546 Glossar
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Wasser (H2O) water (H2O) Wasser mit der Summenformel H2Okommt in Meeren, →Oberflächengewässern und im Boden-und → Grundwasser vor. Im flüssigenZustand existiert Wasser zwischen 0 ◦Cund 100 ◦C. Auf Grund seinesValenzwinkels von rd. 105 ◦ besitztWasser einen Dipolcharakter und istdeshalb ein gutes → Lösungsmittel fürpolare Substanzen (Salze). Die größteDichte hat Wasser bei etwa 4 ◦C
Wasseralter age of water Bestimmung des Alters mit Hilfe von→ Umweltisotopen oder →Markierungsstoffen
Wasseraufbereitung watertreatment
Veränderung der Wasserqualität meistum bestimmte Qualitätswerte wie z. B.Trinkwassergrenzwerte zu erreichen
Wasserbeschaffen-heit,Wasserqualität
water quality Analysierte Kennwerte, die dieZusammensetzung einer Wasserprobebeschreiben
Wasserchemie waterchemistry
Bestimmung der dieWasserbeschaffenheit prägendenWasserkennwerte einer Wasserprobeoder der Grundwasserzusammensetzung
Wasserenthärtung softening ofwater
Verfahren in der → Wasseraufbereitungzur Minderung der → Härte desWassers
Wassergefährdung-sklasse,WGK
water hazardclass
Klassifizierung der Wassergefährdungvon Substanzen in die Klassen 0 (imAllgemeinen nicht gefährdend) bis zurKlasse 3 (stark wassergefährdend)
Wassergewinnung watercatchment
Sammelbezeichnung für Maßnahmenzur Erschließung und Gewinnung vonTrinkwasser oder Brauchwasser
Wasserinhaltsstoffe waterconstituents
Bestandteile des Wassers, die im Wassergelösten und ungelösten organischenund anorganischen Stoffe umfassend
DIN 4049-2(1990)
Wasserkreislauf water cycle Kreislauf des Wassers auf der Erdezwischen Ozeanen, Atmosphäre unddem Festland. Angetrieben durchVerdunstung und Schwerkraft.
Wasserlöslichkeit watersolubility
Eigenschaft des Wassers einen Stoff zulösen. Dazu wird entweder dietabellierte Gesamtlöslichkeit genutztoder man verwendet das →Löslichkeitsprodukt
Glossar 547
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Wasserschutzgebiet waterprotectionarea
Gebiet in dem besondereSchutzmaßnahmen bestehen, die einermöglichen Verunreinigung des Wassersentgegen wirken sollen. Bei derTrinkwassernutzung werden 3Schutzzonen unterschieden (→Fassungsbereich, → engere Schutzzonemit der 50-Tage Fliessgrenze undweitere Schutzzone). Für →Heilwasservorkommen kann auch einSchutzgebiet ausgewiesen werden
Wasserstoff (H) hydrogen (H) Element der I. Hauptgruppe desPeriodensystems, das in gebundenerForm im → Wasser (H2O) oder z. B. in→ Hydroxidionen (OH–) oder als freiesProton (H+) vorkommt
Wasserstoffelektrode standardhydrogenelectrode
Die Normalwasserstoffelektrode dientals Referenzelektrode zur Messung des→ Redoxpotentiales. DiePlatinelektrode wird dabei mitWasserstoff umspült (1013 hPa) beieiner H+-Menge von 1mol/l und bei25 ◦C
Wassertypen/Grundwassertyp
water type Dient der Klassifizierung von Wassernach seinen maßgebenden →Beschaffenheiten z. B. nach dem Inhaltder → Hauptionen (z. B.Ca-SO4-Wasser)
DIN 4049-3(1994),ergänzt
Wasserversorgung water supply Belieferung von Haushalten undIndustrie mit → Wasser ausgewiesenerQualität. Zur Wasserversorgung gehörendie → Wassergewinnung, die →Wasseraufbereitung, dieWasserspeicherung und derWassertransport. Dabei muss dieWassermenge, die Wasserqualität undder Wasserdruck gewährleistet werden
Wasserwirtschaft watermanagement
Zielbewusste Ordnung allermenschlichen Einwirkungen auf dasober- und unterirdische Wasser
DIN 4049-1(1992)
Weichmacher softener Stoffe die Kunststoffen zugeführtwerden um diese weicher zu machen. z.T. enthalten viele Kunststoffe Phthalate
Wirtschaftsdünger farm fertiliser TierischeAusscheidungen wie → Gülle, →Jauche und Stallmist die Nutzpflanzenzur → Düngung zugeführt werden
548 Glossar
(Fortsetzung)
Deutscher Begriff EnglischerBegriff
Definition Quelle beiDIN-Normen
Xenobiotika xenobiotics Sammelbegriff für künstlich erzeugteSubstanzen, die kreislauffremd sindund deshalb meist nur gering odernicht abbaubar sind
Xylol xylole Drei mögliche Isomere des →aromatischen Dimethylbenzols(C8H10) die in Steinkohlenteer und→ Erdöl enthalten sind. Zusammenmit → Benzol, → Toluol und →Ethylbenzol gehören Xylole zurGruppe der → BTEX-Aromaten
Zerfallsprozess process ofdisintegration
Prozess des Verfalls einer Substanzwie z. B. der → radioaktive Zerfall
Zirkulation circulation,vertical
Großräumige Umwälzung desWassers eines stehenden Gewässers,bedingt durch Dichteänderungen undWind
DIN 4049-2(1990)
Zusickerung seepage into agroundwatersection
Zugang von → Wasser durch dieGrundwasseroberfläche oder dieGrundwassersohle zu einemGrundwasserabschnitt
Zustandsdiagramm diagram ofstate
Beschreibt die Phasenübergänge inAbhängigkeit von Druck undTemperatur
Übungsaufgaben
Aufgabe 1 (organische Chemie)a) Nennen Sie generelle Eigenschaften organischer Stoffe.b) Was sind CKW und in welchen Betrieben werden sie eingesetzt? Zeichnen
Sie eine typische Untergrundbelastung in einem Porengrundwasserleiter beimEintrag von CKW.
c) Zeichnen Sie die Strukturformel sowie die rationelle Formel folgenderorganischer Verbindungen:– n-Pentan (C5H12)– iso-Pentan (C5H12)– Toluol (Methylbencen, C7H8)– Tetrachlorethen (Per, C2Cl4)– 1,3 Dichlorbenzol (C6H4Cl2)– Methan (CH4)
d) Welchen Oxidationszustand hat der Kohlenstoff in diesen Verbindungen (einzelnund im Durchschnitt)?
549© Springer-Verlag GmbH Deutschland 2018F. Wisotzky et al., Angewandte Grundwasserchemie, Hydrogeologieund hydrogeochemische Modellierung,https://doi.org/10.1007/978-3-662-55558-3
550 Übungsaufgaben
Aufgabe 2 (organische Hydrochemie)Durch einen Unfall kam es zu einer gleichmäßigen Verteilung von Benzol (C6H6)auf einer unbefestigten Strecke von 50 m Länge und einer Breite von 3 m aufebenem Gelände, wobei eine Gesamtmenge von ca. 500 Liter aus einem Transport-fahrzeug austritt. Bei und nach dem Unfall herrschte schlechtes Wetter mit starkemRegen (3 Stunden mit einer Niederschlagshöhe von 10 mm/h) bei einer Temperaturvon 20 ◦C. Der Untergrund besteht aus Sanden (kf= 1E-5 m/s; Wassergehalt beiFeldkapazität = 7 Vol.%) und war bis zum Unfall durch eine lange Trockenperiodebis zu einer Tiefe von 60 cm praktisch trocken. Eine in der Nähe befindliche Grund-wassermessstelle zeigte einen Flurabstand von 2,02 m. Aus einem Nachschlagewerkkonnten Sie folgende Eigenschaften des Benzols rasch gewinnen:
molare Masse: 78,11 g/molSchmelzpunkt: 5,53 ◦CSiedepunkt: 80 ◦CDichte: 0,879 g/cm3
Wasserlöslichkeit: 1780 mg/l (20 ◦C)Erkennungsmerkmal: aromatischer Geruch
Folgende Fragen stellen Sie sich um die weitere Vorgehensweise schnell zuklären:
a) Welche Menge des Benzols wurde gelöst (konservative Annahme: keine Ver-dampfung von Benzol und Wasser ist wirksam!)?
b) Gibt es eine nicht gelöste Benzolmenge und wie groß ist sie?c) Bis zu welcher Tiefe ist das Benzol in den Untergrund eingedrungen, bzw. wie
lässt sich dieses bestimmen?d) Wie kann kurzfristig und langfristig der Eintrag des Benzols in das Grundwasser
verhindert werden oder ist es bereits belastet?e) Wer zahlt die anfallenden Kosten des Unfalls?f) Welche Behörde sollte über den Unfall informiert werden bzw. wer sollte auch
informiert werden?
Übungsaufgaben 551
Aufgabe 3 (organische Hydrochemie)Der aromatische Kohlenwasserstoff Benzol (C6H6) sowie das PAK Naphthalin(C10H8) werden im Bereich eines alten Gaswerkes aus einem defekten Tank gleich-mässig und in geringen Konzentrationen direkt in das Grundwasser eingetragen.Das belastete Grundwasser strömt in zwei Lockergesteinsschichten zu gleichenTeilen ab, die sich nur durch ihren Organikanteil (organischer Kohlenstoffgehalt)unterscheiden, ohne das eine Vermischung durch vertikal-transversale Dispersivitäteintritt. Die folgenden Kennwerte liegen Ihnen vor:
Stoff Molmasse [g/mol] log Kow [-] -log Cw [mol/l]Benzol 78,1 2,13 1,64Naphthalin 128,2 3,36 3,06
Der kiesige Grundwasserleiter hat folgende mittlere Kennwerte:
kf: 10–3 m/snf: 0,2ρb: 1,6 g/cm3
Corg: Schicht a: n.n.Schicht b: 0,3 Gew.%
Direkt am Eintragsort werden 1500 mg/l Benzol und 28 mg/l Naphthalin im Grund-wasser vorgefunden, dass einen konstanten hydraulischen Gradienten von 0,003aufweist. Unter der Annahme, das keine gegenseitige Beeinflussung von Benzolund Naphthalin im Grundwasser eintritt, sollen folgende Punkte zur Einschätzungder Situation bearbeitet werden:
a) Vergleichen Sie die tabellierten Kow-Werte mit den aus der empirischen Be-ziehung (log Kow = –0, 862 • log Cw + 0,71) ermittelbaren Kow-Werten undinterpretieren Sie das Ergebnis.
b) Wie weit wurde das Grundwasser seit dem Beginn der Leckage vor 2 Jahrentransportiert?
c) Wie weit wurde das Benzol und das Naphthalin transportiert unter den beidenAnnahmen– nur Sorption ist konzentrationsmindernd wirksam– das Verhalten kann durch eine Henry-Sorptionsisotherme beschrieben wer-
den?d) Was kann aus der gemeinsamen Anwesenheit von Benzol und Naphthalin im
Grundwasser in Bezug auf das Transportverhalten beider Stoffe resultieren?e) Berechnen Sie die Kd‘-Werte beider Gesteinsschichten.f) Berechnen Sie die Retardationskoeffizienten bei linearer Sorption für beide
Substanzen.g) Ermitteln Sie die Abstandsgeschwindigkeiten beider Substanzen im Grund-
wasserleiter.h) Machen Sie einen schematischen Profilschnitt, der die Situation darstellt.
552 Übungsaufgaben
Aufgabe 4 (organische Hydrochemie)Das Grundwasser im Bereich einer ehemaligen Tankstelle ist überwiegend durchBenzol (C6H6) belastet. Im Grundwasser wurden mittlere Konzentrationen von100 mg/l (Benzol) von der Grundwasseroberfläche bis in 2 m Tiefe in der gesät-tigten Zone bei einem Flurabstand von 5 m gemessen. Für die Ausführung vonSanierungsarbeiten ist die zu erwartende (maximale) Konzentration von Benzolin der Grundluft von Bedeutung. Der betrachtete Bereich befindet sich unterstro-mig zur Belastungsquelle (ehemalige Tanks). Folgende Angaben liegen Ihnen vor(Temperatureinfluß soll vernachlässigt werden):
Benzol: C6H6
Molmasse: 78 g/molnegativer log Partialdruck bei Sättigung: 0,9 atmWasserlöslichkeit: 1780 mg/l
Bearbeiten Sie zur Einschätzung der Situation folgende Punkte/Fragen:
a) Liegt im betrachteten Bereich eine eigene Benzolphase vor?b) Bestimmen Sie den Henrykoeffizienten HL [atm • l/mol] für Benzol, da Sie
diesen Koeffizienten in Tabellenwerken nicht finden können.c) Wie hoch ist der Benzolpartialdruck direkt oberhalb der Grundwasseroberfläche
(Angaben in den Einheiten atm und Pa).d) Welche Benzolkonzentration enthält das Bodenwasser direkt oberhalb der
Kapillarzone im Gleichgewichtsfall mit der Bodenluft?e) Wie hoch ist die Benzolkonzentration in den Einheiten mg/m3 bzw. ppm in der
Grundluft direkt oberhalb des belasteten Grundwassers?f) Vergleichen Sie die Gesamtmengen an Benzol im Grundwasser und in der
Grundluft bei einem betrachteten Volumen von jeweils 1 m3 bei Annahmehomogener Verhältnisse (ngesamt=0,37; nGas unges.=0,30; nWasser unges.=0,07).
Übungsaufgaben 553
Aufgabe 5 (organische Hydrochemie)Auf dem Gelände eines ehemaligen Militärflughafens kam es im Bereich der ehe-maligen Tanklager zu einer Belastung des Grundwassers vor allem mit o-Xylol(C8H10). Als Maximalwert wurde eine Konzentration von 70 mg/l im Grundwassergemessen. Aus Literaturangaben ist Ihnen bekannt, dass Xylole mit Sauerstoff, Ni-trat bzw. Sulfat als Oxidationsmittel mikrobiell abbaubar sind. In einer oberstromigzur Belastung gelegenen Grundwassermesssstelle wurden die folgenden Kennwerteermittelt:
pH-Wert: 6,81EH-Wert: 310 mVTemperatur: 12 ◦Cel. Leitfähigkeit: 700 μS/cmO2: 6 mg/lCa2+: 109 mg/lMg2+: 11,6 mg/lNa+: 44,5 mg/lK+: 7,4 mg/lFe2+: 0,01 mg/lMn2+: 0,3 mg/lCl–: 49,3 mg/lSO4
2–: 255 mg/lHCO3
–: 160 mg/lNO3
–: 71,5 mg/lCO2frei: 24,5 mg/l
Zur Vorbereitung eines Untersuchungsprogrammes stellen Sie sich folgende Fra-gen:
a) Welches ist der jeweilige und mittlere Oxidationszustand des Kohlenstoffes imo-Xylol?
b) Wie lauten die stöchiometrischen Reaktionsgleichungen bei einem vollständigenAbbau von Xylolen mit Sauerstoff, Nitrat bzw. Sulfat?
c) Reichen die im oberstromigen Grundwasser gemessenenOxidationsmittelkonzen- trationen aus, um einen vollständigen Abbau desXylols zu ermöglichen?
d) Welche Veränderungen in den oben genannten Kennwerten des Grundwasserssind bei den Abbaureaktionen zu erwarten?
e) Welche Kennwerte des Grundwassers sollten folglich untersucht werden, umHinweise auf Abbaureaktionen zu erhalten?
554 Übungsaufgaben
Aufgabe 6 (organische Hydrochemie)a) Nennen Sie Unterschiede zwischen gesättigten und ungesättigten Kohlenwasser-
stoffen, Alicyclen, Aromaten und Heterocyclen.b) Bei welchen Stoffen werden Grundwasserbelastungen beobachtet?c) Nennen Sie Kriterien zur Beurteilung einer eingetretenen Grundwasserbelas-
tung.d) Was bestimmt die Ausbreitung/Mobilität einer eingetragenen Substanz im Unter-
grund?
Übungsaufgaben 555
Aufgabe 7 (organische Hydrochemie)Auf dem ehemaligen Gelände einer chemischen Reinigung befinden sich im Unter-grund drei in Grundwasserströmungsrichtung parallel liegende Tanks in denenAceton, Tetrachlorethen (Per, PCE) sowie Dieselkraftstoff in der ungesättigten Zonegelagert wurden. Der quartäre, kiesige Grundwasserleiter ist 10 m wassererfüllt undwird durch tertiäre Glimmertone unterlagert. Die 3 m mächtige ungesättige Zonebesteht aus quartärem Flugsand. Unterstromig zu den Lagertanks wurden die dreiSubstanzen in unterschiedlichen vollständig gefilterten Grundwassermessstellenvorgefunden.
In einem Nachschlagewerk finden Sie zu den Stoffen folgende Angaben:
Stoff Wasserlöslichkeit Dichte Siedepunkt Schmelzpunkt(mg/l) (g/ml) (◦C) (◦C)
Aceton vollständig mischbar 0,791 56 keine AngabenPer 150 1,626 121,4 –22, 7Diesel 5–20 0,845 150-360 keine Angaben
Zur Einschätzung der Situation bearbeiten Sie folgende Punkte:
a) Skizzieren Sie die Situation in Profilschnitten.b) Mit welcher Verteilung der Stoffe im Untergrund müssen Sie rechnen?c) Wie gehen Sie vor, um die Situation weiter zu untersuchen?d) Erscheint Ihnen eine Sanierung zum derzeitigen Stand der Erkenntnisse mög-
lich?
556 Übungsaufgaben
Aufgabe 8 (organische Hydrochemie)Unterstromig eines ehemaligen Firmengeländes zur Produktion von Insektizidenwurden Chlorbenzolkonzentrationen bis 135 mg/l (Chlorbenzol: 100 mg/l; 1,2 Di-chlorbenzol: 35 mg/l) im Grundwasser einer Grundwasser-Messstelle analysiert.In Grundwasserfließrichtung befindet sich eine Kleingartenanlage. Oberstromigzur Grundwasserbelastung entnommene sandig-kiesige Lockergesteinsproben ausdem Bereich der ehemaligen Produktionsstätte ließen im Mittel eine Monochlor-benzolkonzentration von 377,5 mg/kg sowie 1,2 Dichlorbenzolkonzentration von320 mg/kg erkennen. Auf Grund des geringen Feinkornanteils der Sedimentprobengehen sie als erste Annahme davon aus, dass die analysierten Chlorbenzolgehalteausschließlich dem Haftwassergehalt (0,07g/g) des Bodens entstammen.
In einem Nachschlagewerk finden Sie zu den Stoffen folgende Angaben:
Stoff Wasserlöslichkeit Dichte Viskosität(mg/l) (g/ml) (Pa∗s)
Chlorbenzol 488 1,1 561,2 Dichlorbenzol 123–154 1,306 keine Angaben
Zur Einschätzung der Situation bearbeiten Sie folgende Punkte:
a) Skizzieren Sie die Situation in einem Profilschnitt.b) Liegt eine eigene Chlorbenzolphase vor? Begründen Sie Ihre Meinung.c) Wenn ja, welche Zusammensetzung hat sie?d) Ist Handlungsbedarf gegeben oder ist die Belastung als unproblematisch einzu-
stufen? Begründen Sie Ihre Meinung.
Übungsaufgaben 557
Aufgabe 9 (organische Hydrochemie)Sie werden beauftragt zu untersuchen, ob im Bereich eines ehemaligen Gasko-kereibetriebes (Produktionszeit: 1900–1965, 300 × 600 m) eine Belastung desUntergrundes vorliegt, die zu einer Behinderung einer geplanten Baumaßnahme(sechsstöckiges Gebäude (Wohnungen) mit Keller; bis 7 m u. GOK, 150 × 80 m)führen kann. Die Grundwasseroberfläche befindet sich 4 m u. GOK Die Grund-wasser erfüllte Mächtigkeit beträgt 10 m. Der sandige Grundwasserleiter wird durchTone hoher Mächtigkeit unterlagert. Die Schwankung der GW-Oberfläche kann mit1m/Jahr angenommen werden. Folgende Einzelkosten für die Erkundung könnenangesetzt werden:
Linerbohrung zur Gewinnung von Kernproben: 50 e + 25 e/mRammkernbohrung bis 20 m 60 e/mZuschläge für Bohrhindernisse: 130 e/hStillstandszeiten: 120 e/hVollrohr: 24 e/mFilterrohr: 33 e/mKlarpumpen einer Messstelle: 130 eUnterflurabschluss für eine Messstelle 260 eHydrogeologische und Ingeniergeologische Karte: 25 eLuftbilder: 200 e/BefliegungChemische Parameter: 10 e/Probe und Bestandteil
Folgende Möglichkeiten der Erkundung der Verhältnisse bieten sich Ihnen an:
• Historische Recherchen (von wann und zu welchen Zeitpunkten?)• Bohrungen (wo?) zur Entnahme von Feststoffproben (wo?) und Analyse ausge-
suchter Kennwerte (welche?)• Erstellen von GW-Messstellen (wo?) mit unterschiedlichen Ausbautiefen (wel-
che?) zur Entnahme von Wasserproben (wo?) und Analyse ausgesuchter Kenn-werte (welche?)
• Ermitteln Sie auch die dabei zu erwartenden Kosten.
Schildern Sie Ihr Vorgehen anhand der folgenden Fragen:
a) Welche Erkundungsmöglichkeit nutzen Sie wann und aus welchen Gründen?b) Entnehmen Sie Feststoff- bzw. Wasserproben und aus welchen Gründen?c) Welche Kennwerte analysieren Sie wo und aus welchen Gründen?d) Bestimmen Sie die dabei anfallenden Kosten.e) Zeichnen Sie eine Prinzipzeichnung zur Belastungssituation im Untergrund.f) Ergibt sich wahrscheinlich ein Problem für die geplante Baumaßnahme und wie
kann weiter vorgegangen werden?
558 Übungsaufgaben
Aufgabe 10 (organische Hydrochemie)Um den Sanierungserfolg einer MNA-Massnahme im Abstrombereich einer ehe-maligen chemischen Fabrik abschätzen zu können, wurden im Abstrom des Fa-brikgeländes Wasserproben entnommen. Die Analysen ergaben eine konstanteBenzolkonzentration von 12.000 μg/l sowie 8 mg/l O2.
a) Wieviel Benzol kann mit der vorhandenen Sauerstoffmenge theoretisch abgebautwerden? Geben Sie dazu die stöchiometrische Formel an (Formel prüfen aufElektronenbilanz, Massenbilanz und Ladungsbilanz und Prüfung darstellen).
b) Zur Ermittlung einer potentielle „Opferstrecke“, soll unter Berücksichtigung desmikrobiellen Abbaus abgeschätzt werden, mit welchen abstromigen Benzol-konzentrationen in 100 m Entfernung zu rechnen ist. Die hydrogeologischenKenndaten sind wie folgt bekannt: hydraulischer Gradient: 0,003; kf-Wert:0,007 m/s; nf: 0,2. Die Interpretation der Laboruntersuchungen deutet auf eineHalbierung der Benzolkonzentration nach 5 Tagen hin.
c) Hinsichtlich eines stimulierten mikrobiellen Abbaus ist geplant, an obiger Mess-stelle 25 mg/l Nitrat-Lösung zuzugeben. Durch die Nitratzugabe wird einemikrobiologische Halbierung der Benzolkonzentration nach 2 Tagen erreicht.Unter der Annahme einer vollständigen Durchmischung sollen im Abstrom in50 m, 100 m und 200 m Entfernung die Benzolkonzentrationen berechnet wer-den. Geben Sie dazu auch die stöchiometrische Formel an (Formel prüfen aufElektronenbilanz, Massenbilanz und Ladungsbilanz und Prüfung darstellen).
Übungsaufgaben 559
Lösung Aufgabe 1 (organische Hydrochemie)
a) Nennen Sie generelle Eigenschaften organischer Stoffe.Lösung:Organische Stoffe . . .– bestehen hauptsächlich aus C und H (→,Kohlenwasserstoffe‘)– können als weitere wichtige Elemente O, N, S, P, Fe und K („Elemente desLebens“)
– sind thermisch nicht stabil, bei Außentemperaturen jedoch „kinetisch stabil“(hohe Aktivierungsenergie) → metastabil
– sind in der Regel brennbar– sind Verbindungen des Kohlenstoffes (Ausnahmen: CO2, CN . . . )
Kohlenstoffatome können sich unbegrenzt mit weiteren C-Atomen durchAtombindungen zu Ketten, Ringen oder Netzen verbinden
b) Was sind LCKW und in welchen Betrieben werden sie eingesetzt? ZeichnenSie eine typische Untergrundbelastung in einem Porengrundwasserleiter beimEintrag von LCKW.
Lösung:LCKW sind chlorierte Alkane und Alkene; sie werden eingesetzt in: Metallverar-beitenden Betrieben, im Maschinenbau, in Gießereien, chemischen Betrieben undReinigungen, Raffinierien, pharmazeutischen Betrieben, Textilindustrie, Papierher-stellung, KFZ-Betrieben, Lack- und Farbherstellung, Druckereien, . . . etc.
Wichtige Verbindungen sind:
PCE (Perchlorethen/Tetrachlorethen), DCF, Tri (Trichlorethen) . . .
Typische Fahnenbildung bei LCKW-Eintrag:
Residualsättigung
Phase
Gelöst im GW
Phase
560 Übungsaufgaben
c) Zeichnen Sie die Strukturformeln sowie die rationelle Formel folgender organi-scher Verbindungen:
Lösung:
Verbindung Strukturformel Rationelle Formel
n-Pentan (C5H12)(n = normal)
Iso-Pentan (C5H12)z. B. „2-Methyl-Butan“
z. B.
Toluol (Methylbencen,C7H8)
Tetrachlorethen (Per,C2Cl4)
1,3 Dichlorbenzol(C6H4Cl2)
Methan (CH4)
d) Welchen Oxidationszustand hat der Kohlenstoff in diesen Verbindungen?
Lösung:
- n-Pentan (C5H12):(H: +1)
−2 −2 −2 −3−3
Übungsaufgaben 561
→ C = –3; –2 � = –2, 4
- Iso-Pentan (C5H12): −1 −2 −3
−3
−3
→ C = –3; –2; –1 � = –2, 4
- Toluol (C7H8):−1
−1
−1−1
−1
−30
0
→ C = –3; 0; –1 � = –1, 14
- Tetrachlorethen (C2Cl4):(Cl: –1)
→ C = +2 � = +2
- 1,3 Dichlorbenzol (C6H4 Cl2)
−1+1
−1
−1−1
−1
→ C = +1; –1 � = –0, 33
Methan (CH4)
−4
→ C = –4
562 Übungsaufgaben
Regeln für Oxidationszahlen(gelten mit wenigen Ausnahmen):
1. Alle Metalle müssen positive Oxidationszahlen haben2. Bor und Silizium erhalten positive Oxidationszahlen3. Fluor erhält die Oxidationszahl –14. Wasserstoff erhält meist die Oxidationszahl +15. Sauerstoff erhält meist die Oxidationszahl –2K
Die Reihenfolge bestimmt die Priorität der einzelnen Regeln.
Übungsaufgaben 563
Lösung Aufgabe 2 (organische Hydrochemie)Durch einen Unfall kam es zu einer gleichmäßigen Verteilung von Benzol (C6H6)auf einer unbefestigten Strecke von 50 m Länge und einer Breite von 3 m aufebenem Gelände, wobei eine Gesamtmenge von ca. 500 Liter aus einem Transport-fahrzeug austritt. Bei und nach dem Unfall herrschte schlechtes Wetter mit starkemRegen (3 Stunden mit einer Niederschlagshöhe von 10 mm/h) bei einer Temperaturvon 20 ◦C. Der Untergrund besteht aus Sanden (kf= 1E-5 m/s; Wassergehalt beiFeldkapazität = 7 Vol.%) und war bis zum Unfall durch eine lange Trockenperiodebis zu einer Tiefe von 60 cm praktisch trocken. Eine in der Nähe befindliche Grund-wassermessstelle zeigte einen Flurabstand von 2,02 m. Aus einem Nachschlagewerkkonnten Sie folgende Eigenschaften des Benzols rasch gewinnen:
molare Masse: 78,11 g/molSchmelzpunkt: 5,53 ◦CSiedepunkt: 80 ◦CDichte: 0,879 g/cm3
Wasserlöslichkeit: 1780 mg/l (20 ◦C)Erkennungsmerkmal: aromatischer Geruch
Folgende Fragen stellen Sie sich um die weitere Vorgehensweise schnell zuklären:
a) Welche Menge des Benzols wurde gelöst (konservative Annahme: keine Ver-dampfung von Benzol und Wasser ist wirksam!)?
Lösung:
Insgesamt vorhandene Benzolmenge: 500 Liter
Dichte von Benzol: 0,879 g/cm3 ∧= 879 g/l
Vorhandene Benzolmenge in Gramm: 500 l · 879 g/l =439.500 g∧= 439.500.000 mg
Eintragsfläche: 50 m · 3 m = 150 m2 (Fläche)Wassermenge aus Niederschlag pro m2: 3 h · 10 mm/h = 30 mm Wassersäule∧
= 30 l/m2
Wassermenge aus Niederschlag gesamt: 150 m2· 30 l/m2 = 4500 l Wasser (aufbelasteter Fläche)∧=Schichthöhe = 30 mm
Gelöste Benzolmenge: (im oberenBereich des Bodens und imNiederschlagswasser)
4500 l · 1780 mg/l = 8.010.000 mg
Benzol gelöst (∧= 8,010 kg
∧= 9,11 l
Benzol∧= 1,8 % der gesamten
Benzolmenge)
564 Übungsaufgaben
b) Gibt es eine nicht gelöste Benzolmenge und wie groß ist sie?
Lösung:
Nicht gelöste Benzolmenge:(oberer Teil des Bodens)
439.500.000 mg – 8.010.000 mg
= 431.490.000 mg∧= 431.490 g
(∧= 431,490 kg
∧= 98,2 %)
Höhe der nicht gelöstenBenzolmenge:
431.490 g : 0,879 g/cm3 = 490.887 cm3
∧= 490, 89 l(Bei einer Fläche von 150 m2 verbleiben 3,27 lBenzol pro Quadratmeter ungelöst; dies
entspricht einer Schichthöhe von (1 mm∧= 1 l/m2)
3,27 l/m2 = 3,27mm)
c) Bis zu welcher Tiefe ist das Benzol in den Untergrund eingedrungen, bzw. wielässt sich dieses bestimmen?
Lösung:
Tiefe der Wasserfront (Wasser ist die benetzende Phase):
Wassergehalt bei Feldkapazität: 7 Vol.%→ 30 l/m2 : 0,07 m3/m3 (→70 l pro m Tiefe)∧= 428, 6 l/m2 ∧
= 0,4286 m3/m2
∧= 0, 4286 m Tiefe pro m2
→ Bis in eine Tiefe von 42,86 cm muss mindestens mit gelöstem Benzol im neuversickerten Wasser gerechnet werden.
Tiefe der Benzolphase im ungünstigsten Fall:
Die nicht gelöste Benzolmenge (3,27 l/m2) wird vor der Wasserbenetzungsfronthergeschoben. Unterhalb dieser Zone benetzt das Benzol die Körner. Der dafürmögliche Bereich liegt zwischen 0,4286 m u. GOK und 0,60 m u. GOK.
0,60 m – 0,4286 m ≈ 0,17 m(∧= 0,17 m3/m2 ∧
= 170 l/m2)→ 3, 27 l Benzol : 170 l Gesamtvolumen= 0,019 m3/m3 →∧
= 1,9 Vol.% Benzol
Wie groß ist Haftbenzolanteil, der im Boden zurückgehalten wird?
Bestimmung durch Flachbohrungen: – Durch organoleptische Ansprache (Geruch).– Durch die Analyse von Bodenproben.
Wenn der Haftanteil des Benzols kleiner als 0,019 m3/m3 (1,9 %) ist, geschieht eineVersickerung bis in den Bereich unterhalb von 0,60 m u. GOK.
Ist der Haftanteil größer 1,9 %, geschieht keine Versickerung bis unterhalb 0,60m u. GOK.
Übungsaufgaben 565
Wassergehalt
Tiefe unter GOK [m]
Grobsand
Flurabstand = 2,02 m u. GOK
GOK
Kapillare Steighöhe = 4 cm Gesättigte Zone ab 1,98 m u. GOK
Wassermenge pro m² unterhalb von 0,60 m bis 1,98 m u. GOK (Kapillarzone) = 1,38 m/m²
0,60 m u. GOK
0,43 m u. GOK
Kapillare Steighöhe (aus Wörterbuch zu Lexikon der Hydrogeologie, S. 177):
Grobsand: 4 cmFeinsand: 40 bis 70 cm
Wassermenge von 0,6 m bis 1,98 m u. GOK:
1,38 m/m2 Fläche mit einem Wassergehalt von 7 % (0,07 m3/m3)
0,07 m3· 1,38 m = 0,0966 m3 Wasser∧= 96,6 l/m2
Gesamtwassermenge (bei 150 m2 Fläche) = 96,6 l/m2· 150 m2 = 14490 l Wasser
Gelöste Benzolmengen:
Gelöst zwischen 0,60 m u. 1,98 m u. GOK: 14490 l · 1780 mg/l = 25.792.200 mgGelöst zwischen 0,00 m u. 0,42 m u. GOK (s. Aufgabenteil a)): 8.010.000 mg
Restliche Benzolmenge:
439.500.000 mg Benzol gesamt – (8.010.000 mg + 25.792.200 mg)= 405.697.800 mg
566 Übungsaufgaben
→ Bildung einer LNAPL-Phase, wenn im Bereich zwischen 0,42 m und 0,60 mu. GOK keine größere Benzolmenge zurückgehalten wird.(Weiterführende Frage: Ist die unbekannt verbliebende eigene Phase fein verteiltim Porenraum oder ist sie zusammenhängend?)
d) Wie kann kurzfristig und langfristig der Eintrag des Benzols in das Grundwasserverhindert werden oder ist es bereits belastet?
Lösung:
Eine Benzolbelastung des Grundwassers liegt eventuell bereits vor.
Kurzfristige Gegenmaßnahme: Verhindern des weiteren Einsickerns durchneuen Niederschlag, z. B. durch Aufbringeneiner Kunststofffolienabdeckung (dabei ist zubeachten, ob der Kunststoff benzollöslich oderbenzolbeständig ist).
Langfristige Gegenmaßnahme: Förderung der LNAPL-Phase und des belastetenGrundwassers.Entfernen (Auskoffern) des belastetenLockergesteins.Sanierung: Benzol ist leicht flüchtig und aerobgut abbaubar.Organoleptische Beschreibung/Einstufung deszu behandelnden belasteten Bodens.
e) Wer zahlt die anfallenden Kosten des Unfalls?
Lösung:
Die Kosten müssen vom Verursacher bezahlt werden. Dem Verursacher muss dieMöglichkeit gegeben werden, den Schaden in angemessener Zeit zu beheben.
f) Welche Behörde sollte über den Unfall informiert werden bzw. wer sollte auchinformiert werden?
Lösung:
Zuständige Behörde:
Untere Wasserbehörde/ - der Stadt (Kreisfreie Stadt)Untere Bodenschutzbehörde - des Kreises (Kreis)
Desweiteren zu benachrichtigen:
Gegebenenfalls Feuerwehr zur technischen HilfeEventuelle Besitzer von Hausbrunnen im unmittelbaren UmfeldWasserversorgungsunternehmen, falls Wasserwerke oder Wasserschutzgebietebetroffen sein könnten
Übungsaufgaben 567
Lösung Aufgabe 3 (organische Hydorchemie)Der aromatische Kohlenwasserstoff Benzol (C6H6) sowie das PAK Naphthalin(C10H8) werden im Bereich eines alten Gaswerkes aus einem defekten Tank gleich-mässig und in geringen Konzentrationen direkt in das Grundwasser eingetragen.Das belastete Grundwasser strömt in zwei Lockergesteinsschichten zu gleichenTeilen ab, die sich nur durch ihren Organikanteil (organischer Kohlenstoffgehalt)unterscheiden, ohne das eine Vermischung durch vertikal-transversale Dispersivitäteintritt. Die folgenden Kennwerte liegen Ihnen vor:
Stoff Molmasse[g/mol]
log Kow[-]
– log Cw[mol/l]
Benzol 78,1 2,13 1,64Naphthalin 128,2 3,36 3,06
Der kiesige Grundwasserleiter hat folgende mittlere Kennwerte:
kf: 10–3 m/snf: 0,2ρb: 1,6 g/cm3
Corg: Schicht a: n.n.Schicht b: 0,3 Gew.%
Direkt am Eintragsort werden 1500 mg/l Benzol und 28 mg/l Naphthalin im Grund-wasser vorgefunden, das einen konstanten hydraulischen Gradienten von 0,003aufweist. Unter der Annahme, dass keine gegenseitige Beeinflussung von Benzolund Naphthalin im Grundwasser eintritt, sollen folgende Punkte zur Einschätzungder Situation bearbeitet werden:
a) Vergleichen Sie die tabellierten Kow-Werte mit den aus der empirischen Be-ziehung (log Kow = –0, 862 • log lw + 0, 71) ermittelbaren Kow-Werten undinterpretieren Sie das Ergebnis.
Lösung:
Berechnung der log KOW von Benzol und Naphthalin nach gegebener empirischerBeziehung:
– log lW Benzol = 1, 64– log lW Naphthalin = 3, 06
→ logKOW Benzol = –0, 862∗(–1, 64) + 0, 71 = 2, 12logKOW Naphthalin = –0, 862∗(–3, 06) + 0, 71 = 3, 35
Tabelle (gegeben) Formellog KOW Benzol 2,13 2,12log KOW Naphthalin 3,36 3,35
568 Übungsaufgaben
Vergleich:
Interpretation: Die Werte weichen nur gering voneinander ab und sind gutvergleichbar.
b) Wie weit wurde das Grundwasser seit dem Beginn der Leckage vor 2 Jahrentransportiert?
Lösung:
Berechnung der Abstandsgeschwindigkeit des Grundwassers:
va [m/s] = vf/nfvf [m/s] = –kf ∗ �h/�l Gegeben: kf = 1 ∗ 10–3 m/s;
I = �h/�l = 0,003 m/mnf = 0,2
t = 2 Jahre = 730 Tage = 17520 h = 63.072.000 s
vf [m/s] = –kf ∗ �h/�l = 10–3 m/s ∗ 0,003 m/m = 3 ∗ 10–6 m/sva [m/s] = vf/nf = 3 ∗ 10–6 m/s/0,2= 1,5 ∗ 10–5 m/s
→ x = va ∗ t = 1,5 ∗ 10–5 m/s ∗ 63.072.000 s = 946,08 m (Lösung Aufg. b))
va organisch = va/R = va/(1 + KD) = va/(1 + (ρb/ε) ∗ KD‘)
c) Wie weit wurde das Benzol und das Naphthalin transportiert unter den beidenAnnahmen– nur Sorption ist konzentrationsmindernd wirksam– das Verhalten kann durch eine Henry-Sorptionsisotherme beschrieben
werden?
Lösung:
Berechnung der KOC-Werte (Vergleich mit Tabellenwerten) - KOC = Corg/CW
log KOC = log KOW – 0, 35log KOC Benzol = 2, 13 – 0, 35 = 1, 78 (Tabellenwert = 1,78)log KOC Naphthalin = 3, 36 – 0, 35 = 3, 01 (Tabellenwert = 2,94; s. Appelo, S. 342)
→ KOC Benzol = 60,26 (log KOC = 1,78)KOC Naphthalin = 1023,3 (log KOC = 3,01)
d) Was kann aus der gemeinsamen Anwesenheit von Benzol und Naphthalin imGrundwasser in Bezug auf das Transportverhalten beider Stoffe resultieren?
Übungsaufgaben 569
Lösung:
Da Benzol löslicher ist als Naphthalin, kann das Benzol lö-sungsvermittelnd wirken. Das gelöste Naphthalin verteilt sichquasi auf den natürlichen organischen Kohlenstoff und dasBenzol. Dies führt zu einer realen Abstandsgeschwindigkeitdes Naphthalins, die wahrscheinlich größer ist, als die berech-nete (Aufgabe c)).
H2O
H2O
Corg
Corg
C6H6
C6H6
e) Berechnen Sie die KD‘-Werte beider Gesteinsschichten.
Lösung:
Berechnung der KD‘-Werte:
KD‘ = KOC∗ fOC fOC = COrg [Gew.%]/100
Fall a) COrg = 0 Gew.% → fOC = 0
Fall b) COrg = 0,3 Gew.% → fOC = 0,003
→ Fall a) KD’Benzol = KOC∗ fOC = 60,26 ∗ 0 = 0
KD’Naphthalin = 1023,3 ∗ 0 = 0
→ Fall b) KD’Benzol = 60,23 ∗ 0,003 = 0,1808 ml/g [∧= 0,18 cm3/g]
KD’Naphthalin = 1023,3 ∗ 0,003 = 3,07 ml/g [∧= 3,07 cm3/g]
f) Berechnen Sie die Retardationskoeffizienten bei linearer Sorption für beideSubstanzen.
Lösung:
Berechnung von R (Retardationskoeffizient):
R = 1 + (ρb/ε) ∗ KD‘ (∧= 1 + KD)
Fall b) RBenzol = 1 + (1,6 g/cm3/0,2) ∗ KD‘= 1 + 8 g/cm3 ∗ 0,1808 cm3/g= 2,4464
RNaphthalin = 1 + (1,6 g/cm3/0,2) ∗ KD‘= 1+ 8 g/cm3 ∗ 3,07 cm3/g = 25,56
Fall a) RBenzol = RNaphthalin = 1 + 0 = 1
g) Ermitteln Sie die Abstandsgeschwindigkeiten beider Substanzen im Grund-wasserleiter.
Lösung:
Berechnung der Abstandsgeschwindigkeit der Organik (va Organik, Lösung für Auf-gabenteil c)).
570 Übungsaufgaben
Va Organik = va/RFall b) va Benzol org = (946,08 m/2 Jahre)/2,4464
= 386,7 m/2 Jahre
va Naphthalin org = (946,08 m/2 Jahre)/25,56= 37,01 m/2 Jahre
Fall a) R = 1 → va Organisch = va Grundwasser= 946,08 m/2 Jahre
h) Machen Sie einen schematischen Profilschnitt, der die Situation darstellt.
TankC6H6
C10H18
Belastetes Grundwasser
I = 0,003 m/m
Grundwassernichtleiter
Benzol (aq) = 1500 mg/lNaphthalin = 28 mg/l
Corg ≈ 0 Gew.%
Corg = 0,3 Gew.%Benzol +
Naphthalin
Benzol
Naphthalin
Grundwasserleiter: kf = 1*10−3 m/s
ca. 950 m
ca. 37 m
ca. 390m
∇
Generelle Anmerkungen
– Es soll die HENRY-Isotherme gelten → cFeststoff = KD∗ cWasser (lineare Bezie-
hung)
cF
cW
– Da KD eine Stoffkonstante ist und nur vom Organikgehalt der Sedimenteabhängig und dieser Wert konstant ist, ist auch KD eine Konstante.
– Da cW einen konstanten Wert hat und KD eine Konstante ist, muss cF imGleichgewicht auch konstant sein.
Übungsaufgaben 571
→ Der Boden sorbiert solange den organischen „Schadstoff“ in einer Zelle (Be-trachtungsvolumen), bis cF „aufgefüllt“ ist und organische Stoffe in die nächsteZelle transportiert werden.
Dieser Ansatz gilt nur, wenn: – cW konstant ist– Die Sorptionsgeschwindigkeit höher als die
Transportgeschwindigkeit ist (∧= Gleichgewicht
in den Zellen)
572 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 4 (organische Hydrochemie)Das Grundwasser im Bereich einer ehemaligen Tankstelle ist überwiegend durchBenzol (C6H6) belastet. Im Grundwasser wurden mittlere Konzentrationen von100 mg/l (Benzol) von der Grundwasseroberfläche bis in 2 m Tiefe in der gesät-tigten Zone bei einem Flurabstand von 5 m gemessen. Für die Ausführung vonSanierungsarbeiten ist die zu erwartende (maximale) Konzentration von Benzolin der Grundluft von Bedeutung. Der betrachtete Bereich befindet sich unterstro-mig zur Belastungsquelle (ehemalige Tanks). Folgende Angaben liegen Ihnen vor(Temperatureinfluß soll vernachlässigt werden):
Benzol: C6H6
Molmasse: 78 g/molnegativer log Partialdruck bei Sättigung: 0,9 atmWasserlöslichkeit: 1780 mg/l
Bearbeiten Sie zur Einschätzung der Situation folgende Punkte/Fragen:
Skizze:
5m
2mBenzol C6H6 (aq)
C6H6 (g)
Geschlossener Kapillarsaummit C6H6(aq)
Ca. 100 mg/l Benzol
a) Liegt im betrachteten Bereich eine eigene Benzolphase vor?
Lösung:
Berechnung der Sättigungskonzentration:
– log cw = 1,64 mol/l∧= 0,0229 mol/l
∧= 1787 mg/l (
∧= 1,64 ∗ 103 mol/m3)
Gemessene Konzentration:cgemessen= 100 mg/l (
∧= 1,282 ∗ 10–3 mol/l)
Da die gemessene Konzentration geringer ist als die Sättigungskonzentration,liegt im betrachteten Bereich keine eigene Benzolphase vor, sondern nur einegelöste Phase.
Übungsaufgaben 573
b) Bestimmen Sie den Henrykoeffizienten HL [atm•l/mol] für Benzol, da Sie diesenKoeffizienten in Tabellenwerken nicht finden können.
Lösung:
HL [atm∗l/mol] = px [atm] / cx [mol/lWasser] bei Sättigung
– log px = 0,9 atm → px = 0,126 atm (∧= 12767 Pa)
→ Einstufung nach EPA: Substanz ist gut flüchtig (>70 Pa)
–log cx = 1,64 mol/l∧= 0,0229 mol/l
HL [atm∗l/mol] = 0,126 atm / 0,0229 mol/l = 5,502 atm∗l/mol (log HL = 0,7405)
Vergleich zu Tabellenwerk (Schwarzes Buch, S. 619):log HL = log KH = 0,74 ↔ log HL errechnet = 0,7405→ Die Werte stimmen gut überein
c) Wie hoch ist der Benzolpartialdruck direkt oberhalb der Grundwasseroberfläche(Angaben in den Einheiten atm und Pa).
Lösung:
HL = px / cx → px = HL∗ cx
100 mg/l Benzol∧= 1,282 ∗ 10–3 mol/l
px [atm] = 5,502 atm∗l/mol ∗ 1,282 ∗ 10–3 mol/l
= 7,054 ∗ 10–3 atm (∧=0,7054%)
px [Pa] = 7,054 ∗ 10–3 atm ∗ 101.325 Pa/atm= 714,7 Pa
d) Welche Benzolkonzentration enthält das Bodenwasser direkt oberhalb der Kapil-larzone im Gleichgewichtsfall mit der Bodenluft?
Lösung:
Im Gleichgewicht mit der Bodenluft, welche wiederum im Gleichgewicht mitdem Grundwasser steht → 100 mg/l
Oder:
cx [mol/l] = px / HL = 7,054 ∗10–3 atm / 5,502 atm∗l/mol = 1,282 ∗ 10–3 mol/l∧= 100 mg/l
e) Wie hoch ist die Benzolkonzentration in den Einheiten mg/m3 bzw. ppm in derGrundluft direkt oberhalb des belasteten Grundwassers?Lösung:
22,41 l Gas∧= 1 mol (Annahme von idealem Gas)
→ 1000 l Gas∧= 1000 mol / 22,41 l = 44,62 mol Gas / m3
574 Übungsaufgaben
1 m3 enthält 22,41 l / mol Gas mit einem Gesamtdruck von 1 atm→ 1 atm
∧= 44,62 mol Gas
7,054 ∗ 10–3 atm ∧= 44,62 mol / atm ∗ m3 ∗ 7,054 ∗ 10–3 atm∧= 0, 315 mol / m3
∧= 24550 mg C6H6 / m3 Bodenluft
1 m3 Luft enthält 0,78 atm N2, 0,21 atm O2 und ca. 0,01 atm Ar (= 44,62 mol/m3)→ 0, 78 atm ∗ 28 g/mol + 0,21 atm ∗ 32 g/mol + 0,01 atm ∗ 39,9 g/mol =28,959 mol/m3
28,959 mol/m3 ∗ 44,62 mol/m3 = 1292,2 g/m3
→ 24, 50 g/m3 Benzol / 1292,2 g/m3 Luft = 0,019 g/g = 19 mg/g = 19000 μg/g= ppm
f) Vergleichen Sie die Gesamtmengen an Benzol im Grundwasser und in derGrundluft bei einem betrachteten Volumen von jeweils 1 m3 bei Annahmehomogener Verhältnisse (ngesamt=0,37; nGas unges.=0,30; nWasser unges.=0,07).
Lösung:
Grundluft nGas = 0,3 → 24550 mg/m3 ∗ 0,3 = 7.365 mg/m3 BodenGrundwasser ngesamt → 370 l Wasser / m3 → 370 ∗ 100 mg/l = 37.000 mg/m3
Verhältnis Luft/Wasser = 7.365 mg/m3 / 37.000 mg/m3
→ 19, 9% in der Luft→ 80, 1% im Wasser
Meist liegt die größere Stoffmenge gelöst vor.
Anmerkungen:
Ideales Gasgesetz (s. Mortimer, S. 137):
p∗V = n∗R∗T
px = 7, 054∗10–3 atm ∧= 714, 7Pa
T = 273 K
V = 1 m3
R = 0, 082057 atm∗l/(mol∗K) = 8, 3144 Pa∗m3/(mol∗K)
n = p∗V/(R∗T) = 714, 7 Pa∗1m3∗mol∗K/(8, 3144 Pa∗m3∗
273K)
= 0, 3148 mol
Molmasse = 78 g / mol∧= 24,55 g / m3 Grundluft
Übungsaufgaben 575
Luft:
n = 101325 Pa ∗ 1 m3 ∗ mol ∗ K / (8,3144 Pa ∗ m3 ∗ 273 K) = 44,64 mol / 1 m3
1 mol Luft
= 0, 21∗M(O2)∗1 mol + 0, 78∗M(N2)
∗1mol + 0, 01∗M(CO2)∗1mol
= 0, 21∗32 g + 0, 78∗28 g + 0, 01∗39, 9 g= 6, 72 g + 21, 84 g + 0, 399 g
= 28, 959 g/mol
28, 959, g Luft/mol∗44, 64mol/m3 = 1292, 7 g
576 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 5 (organische Hydrochemie)Auf dem Gelände eines ehemaligen Militärflughafens kam es im Bereich der ehe-maligen Tanklager zu einer Belastung des Grundwassers vor allem mit o-Xylol(C8H10). Als Maximalwert wurde eine Konzentration von 70 mg/l im Grundwassergemessen. Aus Literaturangaben ist Ihnen bekannt, dass Xylole mit Sauerstoff, Ni-trat bzw. Sulfat als Oxidationsmittel mikrobiell abbaubar sind. In einer oberstromigzur Belastung gelegenen Grundwassermesssstelle wurden die folgenden Kennwerteermittelt:
pH-Wert: 6,81EH-Wert: 310 mVTemperatur: 12 ◦Cel. Leitfähigkeit: 700 μS/cmO2: 6 mg/lCa2+: 109 mg/lMg2+: 11,6 mg/lNa+: 44,5 mg/lK+: 7,4 mg/lFe2+: 0,01 mg/lMn2+: 0,3 mg/lCl–: 49,3 mg/lSO4
2–: 255 mg/lHCO3
–: 160 mg/lNO3
–: 71,5 mg/lCO2frei: 24,5 mg/l
Zur Vorbereitung eines Untersuchungsprogrammes stellen Sie sich folgende Fra-gen:
a) Welches ist der jeweilige und mittlere Oxidationszustand des Kohlenstoffes imo-Xylol?
Lösung:
C8H10
Oxidationszustände von C: 0, –1, –3
Mittlere Wert von C (Oxidationszahl):(4 ∗ –1 + 2∗ –3 + 2 ∗ 0)/8 = –1,25
Molmasse = 106 g/mol
−3
−3
−1
−1−1
−1
0
0
Übungsaufgaben 577
b) Wie lauten die stöchiometrischen Reaktionsgleichungen bei einem vollständi-gen Abbau von Xylolen mit Sauerstoff, Nitrat bzw. Sulfat?
Lösung:
Abbau mit Sauerstoff:C8
–1,25H10 + 10,5 O2 → 8CO2 + 5H2O8C–1,25 → 8 + IVO2 + 42 e– |(8∗5,25)10,5 O2
◦ + 42 e– → 10,5 O2–2
Elektronenbilanz:C8
–1,25 → 8C+4O2 + 42 e–
10,5 O2◦ + 42 e– → 10,5 O2
–2
42 e– → 42 e– |Ionenbilanz erfüllt
Massenbilanz:8C → 8C10H → 10H21 O → 21 O |Massenbilanz erfüllt
Ladungsbilanz:0 → 0
Abbau mit Nitrat:C8H10 + 8,4NO3
– + 8,4H+ → 8CO2 + 9,2 H2O + 4,2 N2
Elektronenbilanz:8C–1,25 → 8C + IVO2 + 42 e–
N + VO3– + 5 e– → 1/2 N2
◦8,4NO3
– + 42 e– → 4,2 N2◦
42 e– → 42 e– |Elektronenbilanz erfüllt
Massenbilanz:8C → 8C8,4 N → 8,4 N25,2 O → 25,2 O (16 + 9,2)10H + 8,4H → 18,4H |Massenbilanz erfüllt
Ladungsbilanz:8,4∗(-1) + 8,4∗(+1) = 0 → 0
Abbau mit Sulfat:C8H10+ 5,25SO4
2– → 8CO2 + 5 H2O+ 5,25S2–
Elektronenbilanz:8C–1,25 → 8CO2 + 42 e–
5,25S+VIO42– + 42 e– → 5,25S–II |Elektronenbilanz erfüllt
578 Übungsaufgaben
Massenbilanz:8C → 8C5,25 S → 5,25 S21 O → 21 O10H → 10H Massenbilanz erfüllt
Ladungsbilanz:5,25∗(-2) = 10,5 → 5,25∗(-2) = 10,5 |Ladungsbilanz erfüllt
Abbau mit Nitrat unter Bildung von Ammonium:C8H10 + 5,25NO3
–+ 0,25 H2O + 10,5 H+ → 8CO2 + 5,25NH4+
Elektronenbilanz:8C–1,25 → 8CO2 + 42 e–
5,25N + VO–3 + 42 e- → 5,25N - IIIH+
442 e– → 8∗5,25 e– = 42 e– Elektronenbilanz erfüllt
Massenbilanz:8C → 8C5,25 N → 5,25 N15,75 O + 0,25 O → 16 O10H + 10,5 H + 0,5 H → 21H |Massenbilanz erfüllt
Ladungsbilanz:5,25∗(-1) + 10,5∗(+1) = 5,25 → 5,25∗(+1) |Ladungsbilanz erfüllt
c) Reichen die im oberstromigen Grundwasser gemessenen Oxidationsmittel-konzen- trationen aus, um einen vollständigen Abbau des Xylols zu ermögli-chen?
Lösung:
Berechnung der Konzentrationen in mol/l:(6 mg/l O2)/(32 mg/mol O2) = 0,1875 mmol/l O2
(71,5 mg/l NO3–)/(62 mg/mmol NO3
–) = 1,153 mmol NO–3
(255 mmol SO42–)/(96 mg/mmol SO4
2–) = 2,656 mmol/l SO42–
Berechnung des Abbaupotentials anhand der stöchiometrischen Faktoren:0,1875 mmol/l O2/10,5 = 0,0179 mmol/l C8H10 mit O2 abbaubar1,153 mmol/l NO3
–/8,4 = 0,1373 mmol/l C8H10 mit NO3– abbaubar (unter
Bildung von N2)2,656 mmol/l SO4
2–/5,25 = 0,5060 mmol/l C8H10 mit SO42– abbaubar
(Abbaupotential O2, NO3– (Bildung von N2), SO4
2–) = 0,6612 mmol/l
Maximal im Grundwasser vorhandene C8H10-Konzentration:
(70 mg/l C8H10)/(100 g/mol C8H10) = 0,6602 mmol/l C8H10
→ Sauerstoff, Nitrat und Sulfat reichen gerade aus, um 70 mg/lC8H10 abzubauen (rein stöchiometrisch → Abbaupotential!)
Übungsaufgaben 579
Zusatz:Abbau von C8H10 unter Bildung von NH4
+
Abbaupotential NO3– bei Bildung von Ammonium
1,153 mmol/l NO3–/5,25 = 0,2196 mmol/l C8H10 mit NO3
– abbaubar (unterBildung von NH4
+)
(Abbaupotential O2, NO3– (Bildung von NH4
+), SO42–) = 0,6612 mmol/l
Auch unter Bildung von NH4+ ist stöchiometrisch ein vollständiger Abbau
möglich.d) Welche Veränderungen in den oben genannten Kennwerten des Grundwassers
sind bei den Abbaureaktionen zu erwarten?Lösung:– Verminderung der Xylol-Konzentration in Fließrichtung– Verminderung der Konzentration an Oxidationsmitteln (O2, NO3
–, SO42–)
– Erhöhung der Konzentration von CO2-Spezies ( (HCO3–; CO2-frei,
CO32–))
– Verminderung des Redoxpotentials– Eventuell eine Veränderung des pH-Wertes (Bindung von Protonen und
Freisetzung einer schwachen Säure)e) Welche Kennwerte des Grundwassers sollten folglich untersucht werden, um
Hinweise auf Abbaureaktionen zu erhalten?Lösung:– C8H10-Verteilung, Verteilung von O2, NO3
–, SO42–, EH-Wert, pH-Wert,
CO2- Spezies, NH4+
– (Fe2+, Mn2+ aus Festphasenoxidationsmitteln)→ Eigentlich Schadstoffe, Haupt- und Nebenbestandteile (anorganisch)
580 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 6 (organische Hydrochemie)a) Nennen Sie Unterschiede zwischen gesättigten und ungesättigten Kohlenwasser-
stoffen, Alicyclen, Aromaten und Heterocyclen.Lösung:
GesättigteKohlenwasserstoffe:
• ausschließlich C-C-Einfachbindungen
UngesättigteKohlenwasserstoffe:
• C = C-Doppel- und C ≡ C- Dreifachbindungen
Alicyclen (= Cycloalkane): • zyklische Kohlenstoffbindungen ohnearomatischen Charakter, farb- und geruchlos
Aromaten: • Zyklische Ringe mit Aromatencharakter(Doppelbindungen)
Heterozyklen: Zyklische Kohlenstoffverbindungen mit anderenElementen im Ring (Stickstoff, Schwefel,Sauerstoff)
b) Bei welchen Stoffen werden Grundwasserbelastungen beobachtet?
Lösung:
Folgende Stoffgruppen werden häufig als Grundwasserbelastung beobachtet:
Metalle (z. B. Ni, Pb, Hg, Fe, Zn, Cu . . . )Nichtmetalle (z. B. H+, NO3–, SO4
2–, Cl– . . . )Organische Stoffe (z. B. CKW (LHKW), BTEX, PAK, Phenole, MKW . . . )Organismen (z. B. Typhusbakterien, Colera, Gardia . . . )
Die häufigsten Grundwasserbelastungen kommen durch organische Stoffe zu-stande. Gründe dafür sind die hohe Stoffvielfalt (es gibt mehr als sieben Millionenverschiedene organische Verbindungen) und die großen Mengen, die produziert,transportiert, ge- und verbraucht werden.
Nichtmetalle führen häufig zu flächigen Belastungen, organische Stoffe häufigzu punktförmigen.
c) Nennen Sie Kriterien zur Beurteilung einer eingetretenen Grundwasserbelas-tung.
Lösung:
Um welchen Stoff (bzw. welche Stoffe) handelt es sich? (Giftigkeit,Kanzero-genität. . . )
Welche Mengen liegen vor?
– Konzentration im Grundwasser [mg/l]– Belastete Wassermenge– Volumen
Übungsaufgaben 581
– Masse– Fracht: Konzentration [mg/l]∗Wassermenge [l]– Fahnenlänge (longitudinal)– Fahnenbreite (transversal-horizontal)– Fahnenmächtigkeit (transversal-vertikal)
Welche Eigenschaften hat der Stoff/haben die Stoffe?
– Wasserlöslichkeit– Sorptionsfähigkeit– Abbaubarkeit/Persistenz– Flüchtigkeit– Mobilität
Wie ist die Rechtslage bezüglich der Stoffe?
– Prüfwerte der Bundesbodenschutz und Altlastenverordnung (BBodSchV)– Wassergefährdungsklasse (WGK 1 bis WGK 3)– Sind Grenzwerte vorhanden?– Sind Schutzgüter betroffen oder können Schutzgüter betroffen werden?– Personen (durch Direktkontakt, Wasserentnahme oder Exposition)– Wassergewinnungsanlagen (Brunnen, Quellen)– Oberflächengewässer (Einfluss auf Organismen und Pflanzen)– Gebäude– Welche Wirkungspfade kommen infrage?
d) Was bestimmt die Ausbreitung einer eingetragenen Substanz im Untergrund?
Lösung:
582 Übungsaufgaben
a) Die Eigenschaften des Stoffes:
– Aggregatzustand unter den herrschendenen Bedingungen (Temperatur,Druck . . . )
– Wasserlöslichkeit: Bildet der Stoff eine eigene Phase oder wird er gelöst?– KOW-Wert: Wird der Stoff an organischen Partikeln sorbiert?– Henry-Konstante, Dampfdruck: Geht der Stoff in die Gasphase über?
b) Hydrologisches Umfeld:
• Lage der Belastung– in gesättigter Zone– in ungesättigter Zone
• Hydraulik– Wieviel Wasser bewegt sich um oder durch die Belastung?
c) Verhältnis von Stoffmenge (gelöst und gesamt) zur belasteten Bodenmenge:
– Sorptionskapazität [mg/kg]
d) Verhältnis von Stoff zu Wasser (Grund- und Bodenwasser):
– Vollständige Lösung– Bildung einer eigenen Phase
e) Gesamtschadstoffmenge und deren Verteilung:
• Menge• Löslichkeit• Zugänglichkeit
– Tröpfchenbildung (,blobs‘), Residualsättigung, Kohärenz
f) Grenzfläche zwischen Schadstoff (in eigener Phase oder gelöst in belastetemWasser) zur Luft oder zu Wasser:
– Geschwindigkeit des Phasenübergangs
g) Geologie/Eigenschaften des Untergrundes:
– Durchlässigkeit (kf, nf bzw. neff, n,)– Sorptionskapazität (fOC, spezifische Oberfläche des Bodens)– Oxidationskapazität (Gehalt an Fe3+, Mn4+ und reaktiven Mineralphasen)– Reduktionskapazität (Gehalt und Verteilung von COrg, Fe2+ und Fe2+-
haltigen Mineralen, FeS, FeS2, Sulfide, S◦)
h) Eigenschaften des Wassers:
– Gelöste Oxidationskapazität/Gehalt an Oxidationsmitteln (O2, NO3–,
SO42–, CO2)
– Gelöste Reduktionskapazität/Gehalt an Reduktionsmitteln (DOC,S–1/–2, Fe2+, Mn2+, NH+
4, NO–2 . . . )
Übungsaufgaben 583
i) Thermodynamische Stabilität:
• Möglichkeit des Stoffes als Abbausubstrat zu wirken• (potentielle) Abbaubarkeit des organischen Schadstoffes
– durch direkte Verwertung– durch kometabolischen Abbau als Nebeneffekt des Abbaus anderer(geogener) organischer Substanzen
j) Eigenschaften des Umfelds (sind meist annähernd konstant):
– Temperatur– Druck
k) Zeit:
– Kinetik der Stoffübertragung und -veränderung– Transport– Sorption und Desorption– Abbau– Lösung– Verdampfen
584 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 7 (organische Hydrochemie)Auf dem ehemaligen Gelände einer chemischen Reinigung befinden sich im Unter-grund drei in Grundwasserströmung parallel liegende Tanks in denen Aceton,Tetrachlorethen (Per, PCE) sowie Dieselkraftstoff in der ungesättigten Zone gela-gert wurden. Der quartäre, kiesige Grundwasserleiter ist 10 m wassererfüllt undwird durch tertiäre Glimmertone unterlagert. Die 3 m mächtige ungesättigte Zonebesteht aus quartärem Flugsand. Unterstromig zu den Lagertanks wurden die dreiSubstanzen in unterschiedlichen vollständig verfilterten Grundwassermessstellenvorgefunden.
In einem Nachschlagewerk finden Sie zu den Stoffen folgende Angaben:
Stoff Wasserlöslichkeit[mg/l]
Dichte[g/ml]
Siedepunkt[◦C]
Schmelzpunkt[◦C]
Aceton Vollständig mischbar 0,791 56 Keine AngabenPer 150 1,626 121,4 –22,7Diesel 5-20 0,845 15-360 Keine Angaben
Zur Einschätzung der Situation bearbeiten Sie folgende Punkte:
a) Skizzieren Sie die Situation in Profilschnitten.
Lösung:
Diesellinse (Phase)
Tank
Gelöstes Per
Perphase
Residual-sättigung Per
Aceton + Wasser
Gelöste Dieselbestandteile (BTEX, Naphthalin, MKW)
DNAPL-Restlinse (Perphase)
Grundwasser- fliessrichtung
Glimmerton
Aceton, Per, Dieselbestanteile
3m
Perphase Stromlinie
∇
– Aceton: Vollständig mit Wasser mischbar (Lösungsmittel)
Übungsaufgaben 585
– Tetrachlorethen (Per): cw = 150 mg/l (Lösungsmittel, Textilreinigung)
– Diesel: hauptsächlich C13- bis C17-Alkane, cw ∼ 5 - 20 mg/l; z. T. BTEX undNaphthalin
b) Mit welcher Verteilung der Stoffe im Untergrund müssen Sie rechnen?
Lösung:
Aceton:
– Versickert unterhalb des Tanks in der ungesättigten Zone.– Löst sich vollständig.– Bildet eine geringmächtige Belastungsfahne (Wird die Dichte des Wassers
erheblich verändert? Dies ist abhängig von der versickernden Acetonmenge.).
Tetrachlorethen (Per, PCE):
– Hat eine relativ geringe Löslichkeit (cw = 150 mg/l).– Die Substanz hat eine höhere Dichte als Wasser (1,626 g/ml � 1,0 g/ml).– Ein Teil der Substanz löst sich im Sicker- und Grundwasser.– Der Rest bildet eine eigene Phase (z. T. im Bereich/oberhalb der gesättigten
Zone)– Ist die Phase zusammenhängend und mächtig, sinkt sie durch den Grund-
wasserleiter bis auf die Basis und bildet dort eine eigene Perphase an dertiefsten Stelle im GWL
– Schwerphase/DNAPL– Gelöstes Per kann sich aus zusammenhängender Phase und Tröpfchen
(Residualsättigung) über den gesamten unteren Teil des Grundwasserleiterverteilen.
Diesel:
– Sehr geringe Löslichkeit der aliphatischen Kohlenwasserstoffe– Diesel enthält auch BTEX und Naphthalin, welche besser löslich sind.– Diesel hat eine geringere Dichte als Wasser (0,845 g/ml � 1,0 g/ml).
→ Ein Teil des Diesels (vor allem BTEX und Naphthalin) löst sich im Sicker-und Grundwasser
→ Der Rest bildet im Bereich der Grundwasseroberfläche/geschlosseneKapillarzone eine eigene Phase (Diesellinse, Leichtphase/LNAPL)
→ Die gelösten Bestandteile des Diesels (BTEX, Naphthalin, MKW) bildeneine geringmächtige Belastungsfahne.
c) Wie gehen Sie vor, um die Situation weiter zu untersuchen?
586 Übungsaufgaben
Lösung:
Informationen zu den Quellen (Tanks):
– Lage der Tanks bestimmen– Pläne einsehen– Historische Recherche– Wann wurden die Tanks gebaut?– Welches Fassungsvermögen haben die Tanks, wie oft wurden sie befüllt?– Wo liegen die Zu- und Ableitungen?
Hydrogeologische
Hydrogeologische Informationen sammeln:
– Grundwasserfließrichtung (Grundwassergleichenplan), Hydraulischer Gradi-ent
– kf-Wert (Schwankungsbereich), kf-Verteilung– Art und Konzentration gelöster organischer Stoffe ermitteln– Gib es eine eigene Phase?
Mögliche Verdichtung der hydrogeologischen Informationen:
– Neue Grundwasserproben nehmen– Weitere Bohrungen abteufen– Neue Messstellen erstellen (tiefenspezifisch?)
→ Quelle lokalisieren, Phasen lokalisieren Fahne detaillierter erfassend) Erscheint Ihnen eine Sanierung zum derzeitigen Stand der Erkenntnisse mög-
lich?
Das Ziel der Sanierung ist eine Verringerung der Belastung des Untergrundesund speziell des Grundwassers.
Mögliche Maßnahmen:
– Quellsanierung: – Sichern und Entfernen der Tanks (vor demEntfernen „Leerpumpen“).
– Entfernen des belasteten Bodens in derungesättigten Zone.
– Entfernen der Phase: – Diesel (aufschwimmend, „Phasenschöpfen“)– Per (auf Aquiferbasis, ist Entfernen möglich?)
– Sanierung desbelastetenGrundwassers:
– Fördern des belasteten Grundwassers– Diesel/Aceton: geringmächtiger Bereich– Per: Belastetes Grundwasser im gesamtenunteren Aquiferbereich
Übungsaufgaben 587
Lösung Aufgabe 8 (organische Hydrochemie)Unterstromig eines ehemaligen Firmengeländes zur Produktion von Insektizidenwurden Chlorbenzolkonzentrationen bis 135 mg/l (Chlorbenzol: 100 mg/l; 1,2 Di-chlorbenzol: 35 mg/l) im Grundwasser einer Grundwasser-Messstelle analysiert.In Grundwasserfließrichtung befindet sich eine Kleingartenanlage. Oberstromigzur Grundwasserbelastung entnommene sandig-kiesige Lockergesteinsproben ausdem Bereich der ehemaligen Produktionsstätte ließen im Mittel eine Monochlor-benzolkonzentration von 377,5 mg/kg sowie 1,2 Dichlorbenzolkonzentration von320 mg/kg erkennen. Auf Grund des geringen Feinkornanteils der Sedimentprobengehen sie als erste Annahme davon aus, dass die analysierten Chlorbenzolgehalteausschließlich dem Haftwassergehalt (0,07g/g) des Bodens entstammen.
In einem Nachschlagewerk finden Sie zu den Stoffen folgende Angaben:
Stoff Wasserlöslichkeit[mg/l]
Dichte[g/ml]
Viskosität[Pa*s]
Molmassen[g/mol]
Chlorbenzol 488 1,1 56 112,51,2 Dichlorbenzol 123–154 1,306 keine Angaben 148,0
Zur Einschätzung der Situation bearbeiten Sie folgende Punkte:
a) Skizzieren Sie die Situation in einem Profilschnitt.
Lösung:
Chlorbenzol
Äpfel
Kohl
Feststoffprobe:377,5 mg/kg Chlorbenzol320 mg/kg Dichlorbenzol
Haftwasser: 0,07 g/g Boden
Feststoffprobe
DNAPL Belastetes Grundwasser
Tiefe Filterstrecke ?
?
Tiefenlage Aquitarde ?
Chlorbenzol: 100 mg/l1,2 Dichlorbenzol: 35 mg/l
1.
2.
∇
588 Übungsaufgaben
b) Liegt eine eigene Chlorbenzolphase vor? Begründen Sie Ihre Meinung.
Lösung:
Haftwasser: 0,07 g/g Boden
→ 1 kg Boden enthält 70 g∧= 70 ml Haftwasser
→ 377, 5 mg Chlorbenzol und 320 mg Dichlorbenzol in 70 ml Wasser→ Umrechnung auf einen Liter Wasser: 1000 ml/70 ml = 14,29
→∧= 5392, 8 mg/l Chlorbenzol und 4571,4 mg/l Dichlorbenzol im Haftwasser
(Wasserlöslichkeiten: cw Chlorbenzol = 488 mg/lcw Dichlorbenzol = 123-154 mg/l)
Die gemessenen Konzentrationen übersteigen die Löslichkeiten bei weitem, esmuss also eine eigene Phase vorliegen (c � cw).
Berechnung der nicht gelösten Mengen pro Kilogramm Boden:
Chlorbenzol: (5392,8 mg/l - 488 mg/l)/14,29 = 4904,8 mg/14,29 kg BodenDichlorbenzol: (4571,4 mg/l - 123 bis 154 mg/l)/14,29 kg Boden
= 4448,4 bis 4417,4 mg/14,29 kg Boden (∧= Durchschnittlich 4432,5 mg/l)
c) Wenn ja, welche Zusammensetzung hat sie?
Lösung:
Berechnung der Molfranktion:
Chlorbenzol: (4904,8 mg/l) : (112,5 mg/mmol) = 43,598 mmol/l (59,28 %)Dichlorbenzol: (4432,5 mg/l) : (148 mg/mmol) = 29,95 mmol/l (40,72 %)Die Chlorbenzolphase besteht etwa zu 60 % aus Chlorbenzol (59,28 %) und zu
ca. 40 % aus Dichlorbenzol (40,72 %).d) Ist Handlungsbedarf gegeben oder ist die Belastung als unproblematisch einzu-
stufen? Begründen Sie Ihre Meinung.Lösung:Der Handlungsbedarf ist aus folgenden Gründen gegeben:– Es handelt sich um giftige Insektizide („Killersubstanzen“)– Die Kleingartenanlage im Unterstrom ermöglich die Wirkungspfade
Grundwasser- Nutzpflanze-Mensch und, aufgrund möglicherweise vorhande-ner Kleinbrunnen, Grundwasser-Mensch
– Eine Nutzungsbeschränkung ist durch die zuständige Behörde (untere Was-serbehörde) zu verhängen, bis die Situation weiter erkundet worden ist
– Im Grundwasser ist bereits eine sehr hohe Chlorbenzolkonzentration vorhan-den
– Der Boden ist ebenfalls stark belastet
Übungsaufgaben 589
Lösung Aufgabe 9 (organische Hydrochemie)Sie werden beauftragt zu untersuchen, ob im Bereich eines ehemaligen Gasko-kereibetriebes (Produktionszeit: 1900-1965, 300 × 600 m) eine Belastung desUntergrundes vorliegt, die zu einer Behinderung einer geplanten Baumaßnahme(sechsstöckiges Gebäude (Wohnungen) mit Keller; bis 7 m u. GOK, 150 × 80 m)führen kann. Die Grundwasseroberfläche befindet sich 4 m u. GOK Die Grund-wasser erfüllte Mächtigkeit beträgt 10m. Der sandige Grundwasserleiter wird durchTone hoher Mächtigkeit unterlagert. Die Schwankung der GW-Oberfläche kann mit1m/Jahr angenommen werden. Folgende Einzelkosten für die Erkundung könnenangesetzt werden:
Linerbohrung zur Gewinnung von Kernproben: 50 e+ 25 e/mRammkernbohrung bis 20 m 60 e/mZuschläge für Bohrhindernisse: 130e/hStillstandszeiten: 120e/hVollrohr: 24e/mFilterrohr: 33e/mKlarpumpen einer Messstelle: 130eUnterflurabschluss für eine Messstelle 260eHydrogeologische und Ingenieurgeologische Karte: 25eLuftbilder: 200e/BefliegungChemische Parameter: 10e/Probe und Bestandteil
Folgende Möglichkeiten der Erkundung der Verhältnisse bieten sich Ihnen an:
• Historische Recherchen (von wann und zu welchen Zeitpunkten?)• Bohrungen (wo?) zur Entnahme von Feststoffproben (wo?) und Analyse ausge-
suchter Kennwerte (welche?)• Erstellen von GW-Messstellen (wo?) mit unterschiedlichen Ausbautiefen (wel-
che?) zur Entnahme von Wasserproben (wo?) und Analyse ausgesuchter Kenn-werte (welche?)
• Ermitteln Sie auch die dabei zu erwartenden Kosten.
Schildern Sie Ihr Vorgehen anhand der folgenden Fragen:
a) Welche Erkundungsmöglichkeit nutzen Sie wann und aus welchen Gründen?Lösung:Zeitlicher Verlauf der Erkundungen:
➢ Projektphase• Ingenieur- und hydrogeologische Karten (geringe Kosten, grober Über-
blick)• Luftbilder (geringe Kosten, Überblick)• Historische Recherche (Was? Wann? Wo?)
– Standorte von Produktionsanlagen (Betriebspläne, Bebauungspläne)– Unterirdische Bauwerke (Bohrhindernisse, Produktionsrückstände)
590 Übungsaufgaben
– Umgang & Lagerung von/mit Stoffen (Menge, Standorte, Gefähr-dungspotential, etc.)
– Entsorgung und Lagerung von Schad- bzw. Abfallstoffen➢ Phase der Vorerkundung
• Rammkernbohrungen (Endteufe bis ∼ 15 m unter GOK)– Oberstromig des geplanten Bauwerkes– Im Bereich des geplanten Bauwerkes– Abstromig des geplanten Bauwerkes– Sedimentprobennahme
• Ausbau zu Grundwassermessstellen– Verfiltert über gesamte grundwassererfüllte Mächtigkeit, aber unter-halb der schwankenden Grundwasseroberfläche
– Grundwasserprobennahme• Laboruntersuchungen
– Analyse der Sediment- und Wasserproben auf Schadstoffgehalt– Auswertung der ermittelten Daten
➢ Eventuell genauere Erkundung• Verfeinerung des Grundwassermessstellenrasters
– Genauere Lokalisierung von Schadensquellen
b) Entnehmen Sie Feststoff- bzw. Wasserproben und aus welchen Gründen?
Lösung:
Entnahme von Sediment- und Grundwasserproben
➢ Sedimentproben• Belastung der ungesättigten Zone• Sorptionsfähigkeit des Sediments• Kornsummenkurven• Hydraulische Durchlässigkeit
➢ Grundwasserproben• Belastung des Grundwassers• Zeitliches bzw. räumliches Verhalten der Stoffe im Grundwasser
c) Welche Kennwerte analysieren Sie wo und aus welchen Gründen?
Lösung:
Analyse hydrochemischer Kennwerte
➢ Hydrochemische Analyse folgender Stoffe (ca. 50 verschiedene Stoffe)• PAK, BTEX, Alkylphenole, Mineralölkohlenwasserstoffe• Untergeordnet: Schwermetalle, Cyanide, Schwefelverbindungen
➢ Analyse aus Grundwasserproben aus allen Grundwassermessstellen• Oberstromig: Ermittlung der Hintergrundkonzentration• Im Bereich des geplanten Bauwerks: Ermittlung der Konzentration an
relevanter Lokation
Übungsaufgaben 591
• Abstromig: Ermittlung des räumlichen/zeitlichen Verhaltens der Stoffe(Retardation, natürlicher Abbau, etc.)
d) Bestimmen Sie die dabei anfallenden Kosten (Minimalbeispiel).
Lösung:
Material- und Analysekosten für die Erkundung:
Maßnahme Kosten3 Rammkernbohrungen (á 15 m) 2700eBohrhindernisse 390eVollrohr (6 m pro Messstelle) 432eFilterrohr (9 m pro Messstelle) 891eKlarpumpen 390eUnterflurabschluss 780eLuftbilder 200eKarte 25eChemische Parameter (50 Analysenwerte pro Messstelle) 1500eGesamt 7308e+ xX: Zusatzkosten durch zusätzlich benötigte Bohrungen und Analysen
e) Zeichnen Sie eine Prinzipzeichnung zur Belastungssituation im Untergrund.
Geplantes Bauwerk;Einbindung in den Untergrund
LNAPL
DNAPL
Freie GW-Oberfläche+/−0,5m
GOK
4 mu. GOK
10 mu. GOK
Gelöst aus DNAPL-Bildner
Gelöst aus LNAPL-Bildner
f) Ergibt sich wahrscheinlich ein Problem für die geplante Baumaßnahme und wiekann weiter vorgegangen werden?
592 Übungsaufgaben
Lösung:
Probleme mit der geplanten Baumaßnahme
• Ausgasung von Schadstoffbestandteilen in die Kellerräume• Ausgasung von Bestandteilen aus der Bodenluft/Grundluft• Negative Beeinflussung der Bausubstanz
Weiteres Vorgehen
• Genaueres Abgrenzen der Belastung durch zusätzliche Bohrungen und Ana-lysen
• Planung einer möglichen Sanierungsmaßnahme
– Pump and Treat– Auskoffern
• Durchführung der Sanierungsmaßnahme
Übungsaufgaben 593
Lösung Aufgabe 10 (organische Hydrochemie)Um den Sanierungserfolg einer MNA-Massnahme im Abstrombereich einer ehe-maligen chemischen Fabrik abschätzen zu können, wurden im Abstrom des Fa-brikgeländes Wasserproben entnommen. Die Analysen ergaben eine konstanteBenzolkonzentration von 12.000 μg/l sowie 8 mg/l O2.
a) Wieviel Benzol kann mit der vorhandenen Sauerstoffmenge theoretisch abgebautwerden? Geben Sie dazu die stöchiometrische Formel an (Formel prüfen aufElektronenbilanz, Massenbilanz und Ladungsbilanz und Prüfung darstellen).
Lösung:
7,5 O2 + C6H6 → 6CO2 + 3 H2O M(O2) = 32 g/molM(C6H6) = 6∗12 + 6∗1 = 78 g/mol
O2 im Wasser: 8 mg/l∧= 0,25 mmol/l
0,25 mmol/l/7,5 = 0,035 mmol/l Benzol abbaubar∧= 2,6 mg/l
→ Benzol ohne O2-Abbau: 12 mg/l (∧=0,1538 mmol/l)
Benzol mit O2-Abbau: 12–2,6 mg/l = 9,4 mg/l (∧=0,1205 mmol/l)
b) Zur Ermittlung einer potentielle „Opferstrecke“, soll unter Berücksichtigung desmikro-biellen Abbaus abgeschätzt werden, mit welchen abstromigen Benzol-konzentrationen in 100 m Entfernung zu rechnen ist. Die hydrogeologischenKenndaten sind wie folgt bekannt: hydraulischer Gradient: 0,003; kf-Wert:0,007 m/s; nf: 0,2. Die Interpretation der Laboruntersuchungen deutet auf eineHalbierung der Benzolkonzentration nach 5 Tagen hin.
Lösung:
vf = k∗f I
vf = 0,007 m/s∗0,003 m/m = 2,1 *10–5 m/sva = vf/nf = (2,1∗10–5 m/s)/0,2 = 1,05∗10–4 m/sT1/2 = 5 Tage λ = 0,693/T1/2
λ = 0, 693/5d = 0,1386/d
Zeit für hundert Meter Fließstrecke:va = 1,05∗10–4 m/s100m/(1,05∗10–4 m/s) = 952380,9 s
∧= 11,02 Tage
Ct = C0∗e –λ∗t = 12 mg/l∗e–0,1386∗11,02 = 2,605 mg/l
Oder: Ct = 9,4 mg/l∗e–0,1386∗11,02 = 2,04 mg/lAlternative Gleichung:
N(d) = N0∗1/2t/(T1/2)
Hier: N(d) = 12 mg/l∗1/2(11,02d/5d)
c) Hinsichtlich eines stimulierten mikrobiellen Abbaus ist geplant, an obiger Mess-stelle 25 mg/l Nitrat-Lösung zuzugeben. Durch die Nitratzugabe wird einemikrobiologische Halbierung der Benzolkonzentration nach 2 Tagen erreicht.Unter der Annahme einer vollständigen Durchmischung sollen im Abstrom
594 Übungsaufgaben
in 50 m, 100 m und 200 m Entfernung die Benzolkonzentrationen berechnetwerden. Geben Sie dazu auch die stöchiometrische Formel an (Formel prüfenauf Elektronenbilanz, Massenbilanz und Ladungsbilanz und Prüfung darstellen).
Lösung:
6 NO3– + C6H6 + 6H+ ↔ 6 CO2 + 6 H2O + 3 N2
Molmassen: M(NO–3) = 62 g/mol M(C6H6) = 78 g/mol
25 mg/l NO–3
∧= 0,403 mmol/l
(0,403 mmol/l NO3–)/ 6 = 0,06717 mmol/l Benzol abbaubar
∧= 5,239 mg/l
Berechnung der Zeit bis zum Erreichen von 50 m, 100 m, 200 m Fließstrecke:t50m = 50 m/(1,05∗10–4 m/s) = 476190,4 s = 5,51 Taget100m = = 11,02 Taget200m = = 22,04 TageAnnahme: O2-Reaktion mit Benzol erfolgt sofort:Ausgangskonzentration C6H6 (12 mg/l) – O2-Abbau (2,6 mg/l)= Restkonzentration 9,4 mg/l C6H6
Anschließend erfolgt die Reaktion mit Nitrat.Berechnung der Konzentrationen:Ct = C0∗e –λ∗t T1/2 = 2 Tage → λ = 0,693/2 d = 0,3465/d
C0 = 9,4 mg/lλ = 0, 3465/dt50m = 5,51 Taget100m = 11,02 Taget200m = 22,04 Tage
Ct(50m) = 9,4∗e –(0,3465∗5,51) = 9,4∗e –1,909= 1,39 mg/lCt(100m) = 9,4∗e –(0,3465∗11,02) = 9,4∗e –3,818= 0,206 mg/lCt(200m) = 9,4∗e –(0,3465∗22,04) = 9,4∗e –7,637= 0,0045 mg/lWeitere Annahme: Es wird keine Dispersion berücksichtigt.
Übungsaufgaben 595
Aufgabe 1Ein 15 m mächtiger Karstgrundwasserleiter enthält die Mineralphasen Calcit undGips sowie Spuren von SiO2(a). Zehn Meter dieser Mächtigkeit sind mit Grund-wasser gefüllt.
a) Beschreiben Sie diese Verhältnisse im Sinne eines (thermodynamischen) Sy-stems.
b) Nennen Sie die Phasen, Komponenten und die in diesem System möglichenSpezies.
c) Beschreiben Sie mögliche hydrogeochemische Reaktionen.d) Machen Sie eine Skizze der Situation.
596 Übungsaufgaben
Aufgabe 2In zwei Lösungen (je 1 Liter) sind folgende Salze gelöst:1. 50 mg Ca(NO3)2 2. 1 g MgSO4
50 mg Na2SO45 g NaCl50 mg CaCl2 1 g NH4)2SO4
2.1. Berechnen Sie die Aktivitätskoeffizienten bei 25◦ C der in beiden Lösungenenthaltenen Ionen nach folgenden Formeln:
a) lg γi = –A · Zi2√I
1 + Bd√I
b) lg γ = –0, 51 Z2i
√I
2.2. Nach welcher Formel sollten die Aktivitätskoeffizienten berechnet werden?3.3. Berechnen Sie die Aktivitätskoeffizienten auch mit Hilfe eines hydrogeoche-
mischen Rechenprogrammes.
Übungsaufgaben 597
Aufgabe 3Berechnen Sie für eine wässrige Lösung mit dem pH-Wert 7, die ausschließlichKalzium (nur als Ca2+-Ion mit einer Konzentration von 7,81 mg/l) und Fluor (nurals F–-Ion mit einer Konzentration von 7,41 mg/l) bei 25 ◦C enthält.
a) die Ionenstärkeb) die Aktivitätskoeffizienten für Ca2+ und F– bei 25◦ C nach den Beziehungen von
DAVIES und DEBYE-HÜCKEL (erweitert)c) die Aktivitäten der Ca2+- und F–-Ionen in mol/l (nach DEBYE-HÜCKEL;
erweitert)d) die Konzentrationen der beiden genannten Ionen in mol/l unde) den Sättigungsgrad und den Sättigungsindexf) für CaF2(s)und interpretieren Sie das Ergebnis.g) log KL
a = –10, 6 in dieser Lösung bei 25◦ C.h) Sind die DAVIES- und/oder DEBYE-HÜCKEL-Gleichungen (erweitert)
geeignet für die Aktivitätberechnung?i) Führen Sie die Berechnungen auch mit einem hydrogeochemischen Computer-
programm aus. Geben Sie die Eingabeparameter für die Berechnung an.j) Geben Sie die Reaktionsgleichung zur Auflösung von CaF2(s)und die Formel
des Löslichkeitsproduktes an.
598 Übungsaufgaben
Aufgabe 44.1. Führen Sie folgende Berechnungen zur Lösung von CaF2(s) in Wasser aus.
Vereinfachte Annahme: Konzentration = AktivitätLöslichkeitsprodukt CaF2(s) = 10–10,57mol3/l3
Molmasse von Fluor = 19 g/mol
a) Ca2+-Konzentrationsberechnung bei gegebener F–-Konzentration von 1, 5 ·10–4 mol/l
b) Ca2+-Konzentrationsberechnung bei gegebener F–-Konzentration von 3, 0 ·10–4 mol/l
c) Ca2+-Konzentrationsberechnung bei gegebener F–-Konzentration entspre-chend dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung von 1,5 mg/l
d) Ca2+-Konzentrationsberechnung bei gegebener F–-Konzentration von 5, 0 ·10–5 mol/l
4.2. Tragen Sie die Punkte in eine Graphik ein und skizzieren Sie die Gleichge-wichtslinie. Wo liegen die Bereiche mit Übersättigung bzw. Untersättigung?
4.3. Was passiert, wenn man die Wässer aus den Aufgabenteilen 1b und 1 c zugleichen Teilen mischt?
4.4. Lösen Sie die Aufgabe 1 auch mit Hilfe eines hydrogeochemischen Re-chenprogrammes.
4.5. Warum sind die mit PHREEQC2 und die von Hand berechneten Werteunterschiedlich?
Übungsaufgaben 599
Aufgabe 5a) Das Löslichkeitsprodukt von Coelestin (SrSO4(s)) beträgt bei 10◦ C
10–6,63 mol2/l2 und das von Baryt BaSO4(s) 10–10,25 mol2/l2. BerechnenSie die Konzentration von Ba2+, Sr2+ und SO4
2– in einer Lösung, die für beideMineralphasen gesättigt ist. (Vereinfachung: Aktivitäten = Konzentrationen)
b) Berechnen Sie die Konzentration von Barium bzw. Strontium im Gleichgewichtmit jeweils Baryt bzw. Coelestin. Vergleichen Sie anschließend diese Ergebnissemit denen des Aufgabenteiles a).
c) Nach den Handrechnungen benutzten Sie ein hydrogeochemisches Rechenpro-gramm um diese Aufgabe zu lösen und vergleichen die beiden Ergebnissemiteinander und begründen Sie die Unterschiede.
600 Übungsaufgaben
Aufgabe 6a) Welche Konzentrationen von O2(aq), N2(aq) und CO2(aq) in mg/l sind im Gas-
austauschgleichgewicht zwischen reinem Wasser von 25 ◦C und der trockenenLuft (Luftdruck: 1013,25 hPa; PO2: 0,21 atm; N2: 78 Vol.%; CO2: 0,03 Vol.%)im Wasser zu messen? (Geben Sie den Rechenweg der Berechnungen jeweilsan).
b) Wie verändert sich die Gaslöslichkeit der genannten Gase im Grundwasser bei10 ◦C? (Grundwasser steht im direkten Austausch mit der Atmosphäre; offe-nes System; KHO2: 1,67∗10–3 mol/l∗atm; KHN2: 8,07∗10–4 mol/l∗atm; KHCO2:0,045 mol/l∗atm).
c) Berechnen Sie den Aufgabenteil a) und b) auch mit Hilfe eines hydrogeochemi-schen Computerprogrammes.
d) Wie verändert sich die Gaslöslichkeit der genannten Gase aus b), wenn durch dieProbenahme ein Unterdruck von 0,3 atm angelegt wird?
e) Ein anaerobes Grundwasser soll durch Zugabe/Reaktion mit Sauerstoff in ei-nem Riesler aufbereitet werden (Temperatur: 12 ◦C). Für die nachfolgendenAufbereitungsschritte haben Sie einen Sauerstoffbedarf von 14 mg/l O2(aq) be-rechnet. Bei Abgabe in das Leitungsnetz des Wasserversorgungsunternehmensist aus korrosionschemischer Sicht eine zusätzliche Sauerstoffkonzentration >
6 mg/l einzuhalten. Beschreiben Sie, wie das Grundwasser aufbereitet werdensoll, um diese Zielvorgaben sicher zu erreichen.
Übungsaufgaben 601
Aufgabe 7Folgende Parameter einer Wasseranalyse liegen Ihnen vor:
pH-Wert: 7,0Ca2+: 400,5 mg/lSO4
2–: 960,0 mg/lTemperatur: 10◦C
Sie werden gefragt, ob dieWasserprobe sich imGleichgewicht mit der MineralphaseGips befindet (log KL: –4, 59).
a) Welchen Kennwert müssen Sie berechnen, um diese Frage beantworten zukönnen?
b) Lösen Sie die Aufgabe durch eine Handrechnung und mit Hilfe eines hydrogeo-chemischen Rechenprogrammes. Berechnen Sie neben dem relevanten Kennwertdes Aufgabenteiles a)
– die Ionenstärke und– den Ionenbilanzfehler.
c) Welche Komplexverbindungen treten neben den freien Ionen auf und welcheAktivität und welche Aktivitätskoeffizienten haben diese? Führen Sie Ihre Hand-rechnung unter Berücksichtigung des CaSO4-Komplexes aus KA=102,3 mol2/l2.
d) Stellen Sie das Gleichgewicht mit der Mineralphase Gips ein und berechnenSie die dabei auftretenden Konzentrationen an Calcium, Sulfat sowie die zusätz-lich gelöste oder gefällte Gipsmenge in einer Handrechnung und mit Hilfe eineshydrogeochemischen Rechenprogrammes.
602 Übungsaufgaben
Aufgabe 8a) Berechnen Sie die Verteilung der Fe-Spezies sowie die Gesamtkonzentration von
Fe (Fe-gesamt) im Löslichkeitsgleichgewicht mit Fe(OH)2(s) in Abhängigkeitvom pH-Wert (pH 4 bis 14) in einer reinen wäßrigen Lösung bei 25 ◦C.
Fe(OH)2(s) ⇐⇒ Fe2+ + 2OH– KL = 1,65 ∗ E-15 mol3/l3
Der Unterschied zwischen Aktivität und Konzentration soll dabei vernachlässigtwerden. Es gelten folgende Konstanten:
Fe2+ + H2O ⇐⇒ Fe(OH)+(aq) + H+ log KA = –9, 50
Fe2+ + 2H2O ⇐⇒ Fe(OH)2◦(aq) + 2H+ KA = 2,692 ∗ E-21Fe2+ + 3H2O ⇐⇒ Fe(OH)3–(aq) + 3H+ pKA = 31,00
b) Stellen Sie die Verteilung der Fe-Spezies in Abhängigkeit vom pH-Wert imdoppellogarithmischen Diagramm dar (pFe (Konz. 104 bis 10–10) gegen pH(4 bis 14)).
Übungsaufgaben 603
Aufgabe 9Berechnen Sie die elektrische Leitfähigkeit (ELF in μS/cm) von zwei wässrigenLösungen mit 25◦ C, die
a) 0,001; 0,01; 0,1 und 1 mol/l NaCl(s) undb) 0,001; 0,01; 0,1 und 1 mol/l KCl(s)
enthalten. Neben Na+- und Cl–- bzw. K+- und Cl–-Ionen sollen keine anderenSpezies (z. B. komplexe Spezies) in relevanten Konzentrationen (>10 E-5 mol/l)vorhanden sein. Berücksichtigen Sie jedoch den Unterschied von Aktivität undKonzentration.
c) Stellen Sie Ihre Ergebnisse grafisch dar (x-Achse: Konzentration (mol/l); y-Achse: elektr. Leitfähigkeit (μS/cm).
d) Benutzen Sie zur Aktivitätsberechnung auch ein hydrogeochemisches Compu-terprogramm und berechnen anschließend die elektrische Leitfähigkeit.
KonzentrationNaCl KCl0,001 149,7 143,9
0,01 1121 13500,1 9603 11456
1 80260 89910
0
20000
40000
60000
80000
100000
-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2Bere
chne
te e
l. Le
itfäh
igke
it [μ
S/cm
]
Konzentration [mol/l]
Diagrammtitel
NaCl KCl
604 Übungsaufgaben
Aufgabe 10Der pH-Wert einer schwachen einprotonigen Säure HA wurde bei einer Konzen-tration von 0,15 mol/l zu 2,35 ermittelt. Berechnen Sie den pKs-Wert für dieSäure HA.
Übungsaufgaben 605
Aufgabe 11Berechnen Sie den Dissoziationsgrad α einer 0,5 molaren Lösung von
a) einer Säure HA (Ks,A = 1, 77 · 10–4 mol/l)b) einer Säure HB (KS,B = 1, 76 · 10–5 mol/l)
Wird der Dissoziationsgrad αHA bzw. αHB verändert, wenn man die Säuren HA undHB mischt?
Stellen Sie dazu die Speziesverteilung beider Säuren in Abhängigkeit vom pH-Wert in einem doppeltlogarithmischen Diagramm dar.
606 Übungsaufgaben
Aufgabe 12Berechnen Sie den pH-Wert folgender Lösungen von Hand und mit einem hydro-geochemischen Rechenprogramm und vergleichen Sie die erzielten Ergebnisse:
a) 0,01 m CH3COOH (schwache Säure)b) 0,01 m HClc) 0,01 m H2SO4
Stellen Sie auch die Reaktionsgleichungen als Teil Ihrer Antwort dar.
Übungsaufgaben 607
Aufgabe 13Berechnen Sie den pH-Wert von Hand und mit Hilfe eines hydrogeochemischenRechenprogrammes einer
a) 0,1 m CH3COONa-Lösungb) 0,1 m NH4Cl-Lösungc) 0,1 m NH4CH3COO-Lösungd) 0,1 m NaCl-Lösung
Stellen Sie auch die Reaktionsgleichungen als Teil Ihrer Antwort dar.
608 Übungsaufgaben
Aufgabe 14Ergänzen Sie in folgenden Redoxgleichungen die Koeffizienten:
1) MnO4– + Fe2+ + H+ → Mn2+ + Fe3+ + H2O
2) MnO4– + H2O2 + H+ → Mn2+ + O2 + H2O
3) J2 + S2O32– → J– + S4O2–
6
4) Cr2O72– + H+ + Fe2+ → Cr3+ + Fe3++ H2O
Erstellen Sie jeweils eine Elektronenbilanz, Massenbilanz und Ladungsbilanzum die Richtigkeit ihrer Formeln zu belegen.
Übungsaufgaben 609
Aufgabe 15In eine reine, gesättigte Silberchloridlösung
AgCl(s) ⇔ Ag+(aq) + Cl–(aq)
bei 25◦ C taucht eine Silberelektrode ein. Gegen die Normalwasserstoffelektrodewird eine Spannung von E = 0,51 V gemessen.
Aufgabe:Bestimmen Sie den pKL-Wert des Silberchlorids.Ruhr-Universität BochumHydrogeologie
610 Übungsaufgaben
Übungsaufgabe 16WS 2013/2014Sie kaufen in Namibia zwei 1-Liter Mineralwasserflaschen auf deren Etiketten diefolgenden gelösten Salze als Wasserinhaltsstoffe angegeben sind
1. 80 mg KCl 2. 2 g MgSO4
20 mg Ca(NO3)2 1 g NaCl
60 mg NaCl 1 g KCl
1. Berechnen Sie die Aktivitätskoeffizienten bei 25◦ C der in beiden Lösungenenthaltenen Ionen nach folgenden Formeln:
a) lg γi = –A · Z2
i
√I
1 + Bd√I
c) lg γ = –0, 51 Z2i
√I
2. Nach welcher Formel sollten die Aktivitätskoeffizienten berechnet werden?3. Berechnen Sie die Aktivitätskoeffizienten auch mit Hilfe eines hydrogeochemi-
schen Rechenprogrammes.
Typische PHREEQC2-Eingabedateiansatz der ergänzt werden muss:
TITLESOLUTION 1UnitspHpedensitytempIonenarten und deren Konzentration.........................END
Übungsaufgaben 611
Lösung Aufgabe 1:Ein 15 m mächtiger Karstgrundwasserleiter enthält die Mineralphasen Calcit undGips sowie Spuren von SiO2(am). 10 m dieser Mächtigkeit sind mit Grundwassergefüllt.
a) Machen Sie eine Skizze dieser Situation:
b) Beschreiben Sie die Verhältnisse im Sinne eines (thermodynamischen) Systems:
ungesättigte Zone: eher offenes Systemgesättigte Zone: von oben (eher offen) nach unten (eher geschlossenes
System)
c) Nennen Sie die Phasen, Komponenten und die in diesem System möglichenSpezies:
Phasen: ungesättigte Zone:1 Gasphase (O2, N2, CO2 & Ar)3 Festphasen (Calcit, Gips & SiO2(am))1 Wasserphase (Haft- und Sickerwasser)
gesättigte Zone:3 Festphasen (Calcit, Gips & SiO2(am))1 Wasserphase (Grundwasser mit gelösten Stoffen)
612 Übungsaufgaben
Komponenten: O2, N2, Ar, H2O, CaCO3, SO42–, SiO2
Spezies: O2(g), N2(g), CO2(g), Ar(g) (nur ungesättigte Zone)O2(aq), N2(aq), CO2(aq), Ar(aq), H2O, H+, OH–, CaCO3
◦(aq),CaHCO+
3(aq), CaOH+(aq), Ca2+, CO3
2–, HCO3–, H2CO3,
CaSO◦4(aq), HSO4
–(aq), CaHSO4+(aq), SO4
2–, H4SiO4(aq),H3SiO4
–, H2SiO42–, HSiO4
3–, SiO44–
d) Beschreiben Sie mögliche hydrogeochemische Reaktionen:
Gaslöslichkeiten: O2(g) � O2(aq)N2(g) � N2(aq)CO2(g) � CO2(aq)Ar(g) � Ar(aq)
Ionenprodukt H2O: H2O � H+ + OH–
Mineralumbildungen: CaCO3(s)(Cc) � CaCO3(s)(Ar)SiO2(s)(am) � SiO2(s)(Quartz)CaSO4• 2H2O(s) � CaSO4(s) + 2H2O
Lösungs-/Fällungsreaktionen: CaCO3(s) � Ca2+ + CO2–3
CaSO4• 2 H2O(s) � Ca2+ + SO42– + 2 H2O
SiO2(s) + 2 H2O � H4SiO4(aq)
Säure-/Base-Reaktionen: CO32–+ H+ � HCO3
–
HCO–3 + H+ � H2CO3
H2CO3 � CO2(aq) + H2OH4SiO4(aq) � H3SiO4
– + H+
H3SiO4– � H2SiO4
2– + H+
H2SiO42– � HSiO4
3– + H+
HSiO43– � SiO4
4– + H+
Komplexbildungen: CO2–3 + Ca2+ � CaCO◦
3(aq)HCO3
– + Ca2+ � CaHCO3+(aq)
SO42– + Ca2+ � CaSO◦
4(aq)OH– + Ca2+ � CaOH+(aq)SO2–
4 + H+ � HSO4–(aq)
HSO4– + Ca2+ � CaHSO4
+(aq)
Übungsaufgaben 613
Lösung Aufgabe 2:In zwei Lösungen (je 1 Liter) sind folgende Salze gelöst:
1. 50 mg Ca(NO3)2 2. 1 g MgSO4
50 mg Na2SO4 5g NaCl50 mg CaCl2 1g (NH4)2SO4
2.1. Berechnen Sie die Aktivitätskoeffizienten bei 25◦C der in beiden Lösungenenthaltenen Ionen nach folgenden Formeln:
a) lg γi = –A · Z2
i · √I
1 + B · d · √I
erweiterte Debeye-Hückel
b) lg γi = –0, 51 · Z2i · √
I Debeye-Hückel
2.1. Lösung1
0, 05 gCa(NO3)2 → Ca2+ + 2NO–3
M(Ca (NO3)2) = 164, 1g/mol
n(Ca(NO3)2) = m/(M(Ca(NO3)2)) = (0, 05g)/(164, 1g/mol) = 3, 05 · 10–4moln(Ca2+) = 3, 05 · 10–4moln(NO–
3) = 6, 1 · 10–4molc =
n
VmitV = 1l
c(Ca2+) = 3, 05 · 10–4mol/lc(NO–
3
)= 6, 1 · 10–4mol/l
0, 05 gNa2SO4 → 2Na+ + SO2–4
M (Na2SO4) = 142, 1g/mol
n (Na2SO4) =m
M (Na2SO4)=
0, 05 g
142, 1g/mol= 3, 52 · 10–4mol
n(Na+
)= 7, 04 · 10–4mol
n(SO2–
4
)= 3, 52 · 10–4mol
c =n
VmitV = 1l
c(Na+
)= 7, 04 · 10–4mol/l
c(SO2–
4
)= 3, 52 · 10–4mol/l
0, 05 gCaCl2 → Ca2+ + 2Cl–
M (CaCl2) = 111, 1g/mol
614 Übungsaufgaben
n (CaCl2) =m
M (CaCl2)=
0, 05 g
111, 1g/mol= 4, 5 · 10–4mol
n(Ca2+
)= 4, 5 · 10–4mol
n (Cl–) = 9, 0 · 10–4molc =
n
VmitV = 1l
c(Ca2+
)= 4, 5 · 10–4mol/l
c (Cl–) = 9, 0 · 10–4mol/
Ion Konzen-tration
Atomgewicht Konzentration ci zi2 lizi2 Ionendurchmesser
[mg/l] [g/mol] [mmol/l] [mmol/l] [Å = 10–10cm]
Ca2+ 30,25 40,08 0,755 4 3,02 4,86
NO3– 37,80 62,00 0,610 1 0,61 3,0
Na+ 16,20 23,00 0,704 1 0,704 4,0
SO42– 33,80 96,07 0,352 4 1,408 5,0
Cl– 31,95 35,45 0,901 1 0,901 3,71∑
6,643
Ionenstärke: I = 0, 5 · ∑ci · z2i = 3, 322mmol/l = 3, 322 · 10–3mol/l
A25◦C = 0, 5092 (mol/l)–1/2
B25◦C = 0, 3286 108(cm2mol/l
)1/2
erw. Debeye-Hückel (a) Debeye-Hückel (b) PHREEQC
fNitrat 0,938 0,934 0,939
fNatrium 0,939 0,934 0,941
fCalcium 0,785 0,762 0,785
fSulfat 0,778 0,762 0,784
fChlorid 0,939 0,934 0,939
Übungsaufgaben 615
2.1. Lösung2
1 gMgSO4 → Mg2+ + SO2–4
M (MgSO4) = 120, 4g/mol
n (MgSO4) =m
M (MgSO4)=
1 g
120, 4g/mol= 8, 31 · 10–3mol
n(Mg2+
)= 8, 31 · 10–3 mol
n(SO2–
4
)= 8, 31 · 10–3mol
c =n
VmitV = 1l
c(Mg2+
)= 8, 31 · 10–3mol/l
c(SO2–
4
)= 8, 31 · 10–3mol/l
5 gNaCl → Na+ + Cl–
M (NaCl) = 58, 5g/mol
n (NaCl) =m
M (NaCl)=
5 g
58, 5g/mol= 8, 5 · 10–2mol
n(Na+
)= 8, 5 · 10–2mol
n (Cl–) = 8, 5 · 10–2molc =
n
VmitV = 1l
c(Na+
)= 8, 5 · 10–2mol/l
c (Cl–) = 8, 5 · 10–2mol/l1 g (NH4)2 SO4 → 2 NH+
4 + SO2–4
M ((NH4)2 SO4) = 132, 1g/mol
n ((NH4)2 SO4) =m
M ((NH4)2 SO4)=
1 g
132, 1g/mol= 7, 58 · 10–3mol
n(NH+
4
)= 1, 51 · 10–2mol
n(SO2–
4
)= 7, 58 · 10–3mol
c =n
VmitV = 1l
c(NH+
4
)= 1, 51 · 10–2mol/l
c(SO2–
4
)= 7, 58 · 10–3mol/l
616 Übungsaufgaben
Ion Konzent-ration
Atomgewicht Konzentration ci z2i lizi2 Ionendurchmesser
[g/l] [g/mol] [mol/l] [mol/l] [Å = 10–8cm]
Mg2+ 0,202 24,31 0,0083 4 0,0332 5,46
SO42– 1,525 96,07 0,0158 4 0,0635 5,0
Na+ 1,970 23,00 0,0857 1 0,0857 4,0
Cl– 3,030 35,45 0,0855 1 0,0855 3,71
NH4+ 0,273 18,00 0,0151 1 0,0151 3,0
∑0,2829
Ionenstärke: I = 0, 5 · ∑ci · z2i = 0, 1415mol/l
A25◦C = 0, 5092 (mol/l)–12
B25◦C = 0, 33286 · 108 (cm2 · mol/l)– 1
2
erw. Debeye-Hückel (a) Debeye-Hückel (b) PHREEQC
fMagnesium 0,412 0,171 0,380
fSulfat 0,307 0,171 0,340
fNatrium 0,748 0,643 0,767
fChlorid 0,725 0,643 0,744
fAmmonium 0,714 0,643 0,721
2.2. Nach welcher Formel sollten die Aktivitätskoeffizienten berechnet werden?
Für die erste Lösung mit einer Ionenstärke von 3,322 ∗ 10–3 mol/l können alle Nä-herungsformel inklusive der Debye-Hückel-Formel zur Berechnung der Aktivitäts-koeffizienten verwendet werden. Bei der zweiten Lösung mit einer Ionenstärke von0,1415 mol/l sollte die Davies-Formel oder die WATEQ-Debeye-Hückel-Gleichungzur Berechung der Aktivitätskoeffizienten benutzt werden.
3. Berechnen Sie die Aktivitätskoeffizienten auch mit Hilfe eines hydrogeochemi-schen Rechenprogrammes.
1. LösungTITLE Übungsaufgabe 1 Lösung 1
Übungsaufgaben 617
SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0pe 4.0density 1.000temp 25.0Ca 30.25Na 16.2S(6) 33.8N(+5) 37.8 as NO3Cl 31.95
Ionenstärke I = 3,205 ∗ 10–3mol/l (Handrechnung I = 3,322 ∗ 10–3mol/l)
2. LösungTITLE Übungsaufgabe 1Lösung 2SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0pe 4.0density 1.005temp 25.0Mg 202.0Na 1970.0S(6) 1525.0Cl 3030.0Amm 273.0
Ionenstärke I = 1,292 ∗ 10–1mol/l (Handrechnung I = 1,415 ∗ 10–1mol/l)
618 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 3:Berechnen Sie für eine wässrige Lösung mit dem pH-Wert 7, die ausschließlichKalzium (nur als Ca2+- Ion mit einer Konzentration von 7,81 mg/l) und Fluor(nur als F–-Ion mit einer Konzentration von 7,41mg/l) bei 25◦C enthält, folgendeParameter:
a) Geben Sie die Reaktionsgleichung zur Auflösung von CaF2(s) und die Formeldes Löslichkeitsproduktes an:
CaF2 (s) ↔ Ca2+ + 2F–
KaL =
[Ca2+
] · [F–]2 = 10–10,6mol3/l3
b) Die Konzentration der beiden genannten Ionen in mol/l:
MCa2+ = 40, 08g/mol
MF– = 19, 0g/mol
cCa2+ =7, 81mg/l
40, 08g/mol= 0, 194mmol/l = 1, 94 · 10–4mol/l
cF– =7, 41mg/l
19, 0g/mol= 0, 39mmol/l = 3, 9 · 10–4mol/l
c) Die Ionenstärke:
I = 0, 5 · ∑ ci · z2i = 0, 5 · ((1, 94 · 10–4mol/l) · 4 + (
3, 9 · 10–4mol/l) · 1)= 5, 83 · 10–4mol/l
PHREEQC : I = 5, 849 · 10–4mol/ld) Die Aktivitätskoeffizienten für Ca2+ und F–bei 25◦C nach den Beziehungen von
DAVIES und Debye-Hückel(erweitert):Davies-Gleichung:
lg fi = –A · z2i ·( √
I
1 +√I– 0, 3 · I
)
;A ∼= 0, 509
lg fCa2+ = –0, 509 · 4 ·( √
5, 83 · 10–41 +
√5, 83 · 10–4 – 0, 3 · 5, 83 · 10–4
)
= –2, 036 ·(
0, 024
1 + 0, 024–
(1, 749 · 10–4)
)
= –2, 036 · (0, 0234 – 1, 749 · 10–4)
= –0, 047
Übungsaufgaben 619
PHREEQC: log fCa2+ = –0, 047
fCa2+ = 0, 897
lg fF– = –0, 509 · 1 ·( √
5, 83 · 10–41 +
√5, 83 · 10–4 – 0, 3 · 5, 83 · 10–4
)
= –0, 509 ·(
0, 024
1 + 0, 024–
(1, 749 · 10–4)
)
= –0, 509 · (0, 0234 – 1, 749 · 10–4)
= –0, 0118
PHREEQC : log fF– = –0, 012fF– = 0, 973Debye-Hückel-Gleichung
lg fi = –A · z2i ·( √
I
1 + B · a · √I
)
;A ∼= 0, 509;B ∼= 0, 3286;
aCa2+ = 4, 86; aF– = 3, 46
lg fCa2+ = –0, 509 · 4 ·( √
5, 83 · 10–41 + 0, 3286 · 4, 86 · √
5, 83 · 10–4
)
= –0, 047
PHREEQC: log fCa2+ = –0, 047
fCa2+ = 0, 897
lg fF– = –0, 509 · 1 ·( √
5, 83 · 10–41 + 0, 3286 · 3, 46 · √
5, 83 · 10–4
)
= –0, 0119
PHREEQC: log fF– = –0, 012fF– = 0, 973
e) Die Aktivitäten der Ca2+- und F—Ionen in mol/l (nach der erweiterten DEBYE-HÜCKEL-Gleichung):
a = c · faCa2+ = 1, 94 · 10–4mol/l · 0, 897 = 1, 74 · 10–4mol/l;PHREEQC : aCa2+
= 1, 746 · 10–4mol/laF– = 3, 9 · 10–4mol/l · 0, 973 = 3, 795 · 10–4mol/l;PHREEQC : aF–
= 3, 794 · 10–4mol/l
620 Übungsaufgaben
f) Sind die DAVIES- und DEBYE-HÜCKEL(erweitert)-Gleichungen für die Aktivi-tätsberechnung geeignet?Die Berechnung der Aktivitäten dieser wässrigen Lösung ist sowohl mittels derBeziehung nach DAVIES als auch mit Hilfe der erweiterten DEBYE-HÜCKEL-Gleichung zulässig. Die Ionenstärke dieser Lösung liegt mit I =5,83 · 10–4 mol/lim Geltungsbereich beider Gleichungen.
g) Den Sättigungsgrad und den Sättigungsindex für CaF2(s) und interpretieren Siedas Ergebnis. In dieser Lösung beträgt der log KL
a = –10, 6 bei 25◦C.
� =IAP
KaL
=
[1, 74 · 10–4] · [
3, 795 · 10–4]210–10,6
=2, 50595 · 10–112, 5118 · 10–11 = 0, 995
SI = log
(IAP
KaL
)= –0, 002
Die Berechnung des Sättigungsgrades sowie des Sättigungsindexes zeigen, dassdie Lösung praktisch mit CaF2 (s) gesättigt beziehungsweise mit CaF2(s) nahezuim Gleichgewicht ist.
h) Führen Sie die Berechnung auch mit einem hydrogeochemischen Rechenpro-gramm aus. Geben Sie die Eingabeparameter für die Berechnung an.
TITLE Übungsaufgabe 3SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0pe 0.0temp 25.0Ca 7.81F 7.41
END
Übungsaufgaben 621
Lösung Aufgabe 4:
4.1. Führen Sie folgende Berechnungen zur Lösung von CaF2(s) in Wasser aus.
Vereinfachte Annahme: Aktivität = KonzentrationLöslichkeitsprodukt CaF2(s) = 10–10,57 mol3/l3
Molmasse von Fluor = 19 g/mol
a) Ca2+-Konzentration bei einer gegebenen F–-Konzentration von1,5·10–4 mol/l
b) Ca2+-Konzentration bei einer gegebenen F–-Konzentration von3,0·10–4 mol/l
c) Ca2+-Konzentration bei einer gegebenen F–-Konzentration entsprechenddem Grenzwert der Trinkwasserverordnung von 1,5 mg/l (7,89·10–5 mol/l)
d) Ca2+-Konzentration bei einer gegebenen F–-Konzentration von5,0·10–5 mol/l
CaF2 (s) ↔ Ca2+ + 2F–
KaL =
[Ca2+
] · [F–]2 = 10–10,57mol3/l3
[Ca2+
]=10–10,57
[F–]2
Aufgabenteil [F–] [Ca2+]
Handrechnung PHREEQC
a) 1,5 · 10–4 mol/l 1,196 · 10–3 mol/l 1,65 · 10–3 mol/l
b) 3,0 · 10–4 mol/l 2,991 · 10–4 mol/l 3,40 · 10–4 mol/l
c) 7,89 · 10–5 mol/l 4,324 · 10–3 mol/l 1,0 · 10–2 mol/l
d) 5,0 · 10–5 mol/l 1,077 · 10–2 mol/l 1,0 · 10–1 mol/l
4.2. Tragen Sie die Punkte in eine Graphik ein und skizzieren Sie die Gelichge-wichtslinie. Wo liegen die Bereiche mit Übersättigung bzw. Untersättigung?
0.00E+00
2.00E-03
4.00E-03
6.00E-03
8.00E-03
1.00E-02
1.20E-02
0.00E+00 5.00E-05 1.00E-04 1.50E-04 2.00E-04 2.50E-04 3.00E-04 3.50E-04
Calc
ium
konz
entr
aon
[mol
/l]
Fluoriodkonzentra on [mol/l]
Untersä gung
Übersä gung
622 Übungsaufgaben
4.3. Was passiert, wenn man die Wässer aus dem Aufgabenteil 1b und demAufgabenteil 1c zu gleichen Teilen mischt?
[F–Misch
]=3, 0 · 10–4 + 7, 89 · 10–5
2= 1, 9845 · 10–4mol/l
[Ca2+Misch
]=2, 991 · 10–4 + 4, 324 · 10–3
2= 2, 312 · 10–3mol/l
IAP =[Ca2+Misch
] · [F–Misch
]2=
[2, 312 · 10–3] · [
1, 9845 · 10–4]2 = 8, 298 · 10–11
SI = log
(IAP
KL
)= log
(8, 298 · 10–11
10–10,57
)= log
(8, 298 · 10–112, 69 · 10–11
)
= log 3, 08 = 0, 49
SI � 0 → Übersättigung (sieheZeichnung)
4.4. Führen Sie die Aufgabe auch mit Hilfe eines hydrogeochemischen Rechen-programmes aus.
TITLE Übungsaufgabe 4 Aufgabenteil 1aSOLUTION 1
units mol/lpH 7.0pe 0.0temp 25.0Ca 0.00165F 0.00015
END
TITLE Übungsaufgabe 4 Aufgabenteil 1bSOLUTION 1
units mol/lpH 7.0pe 0.0temp 25.0Ca 0.00034F 0.0003
END
Übungsaufgaben 623
TITLE Übungsaufgabe 4 Aufgabenteil 1cSOLUTION 1
units mol/lpH 7.0pe 0.0temp 25.0Ca 0.01F 0.0000789
END
TITLE Übungsaufgabe 4 Aufgabenteil 1dSOLUTION 1
units mol/lpH 7.0pe 0.0temp 25.0Ca 0.1F 0.00005
END
TITLE Übungsaufgabe 4 Aufgabenteil 3SOLUTION 1 # Aufgabenteil 1b
units mol/lpH 7.0pe 0.0temp 25.0Ca 0.00034F 0.0003
SOLUTION 2 # Aufgabenteil 1c
units mol/lpH 7.0pe 0.0temp 25.0Ca 0.01F 0.0000789
624 Übungsaufgaben
MIX 11 0.52 0.5
EQUILIBRIUM_PHASES 1Fluorite 0.0
END
Übungsaufgaben 625
Lösung Aufgabe 5:Das Löslichkeitsprodukt von Coelestin (SrSO4(s)) beträgt bei 10 ◦C 10–6,63 mol2/l2
und das von Baryt (BaSO4(s)) 10–10,25 mol2/l2. Berechnen Sie die Konzentration vonBarium-, Strontium und Sulfationen in einer Lösung, die für beide Mineralphasengesättigt ist. (Vereinfachung: Aktivitäten = Konzentrationen)
Zur Lösung dieses Problems sind drei verschiedene Gleichungen notwendig, dain der Fragstellung die Konzentration der drei Ionen unbekannt ist.
Gleichung 1: KaLCoelestin
=[Sr2+
] · [SO2–
4
]= 10–6,63
Gleichung 2: KaLBaryt
=[Ba2+
] · [SO2–
4
]= 10–10,25
Gleichung 3:[Ba2+
]+
[Sr2+
]=
[SO2–
4
]
Durch Umstellen von Gleichung 1 und Gleichung 2 ergibt sich:
[Sr2+
]=
10–6,63[SO2–
4
]
[Ba2+
]=10–10,25[SO2–
4
]
Durch Einsetzen dieser umgestellten Gleichungen in die dritte Gleichung ergibtsich:
[SO2–
4
]=
10–6,63[SO2–
4
] +10–10,25[SO2–
4
]∣∣· [SO2–
4
]
[SO2–
4
]2= 10–6,63 + 10–10,25
[SO2–
4
]=
√10–6,63 + 10–10,25 =
√5, 62 · 10–11 + 2, 3442 · 10–7
=√2, 3448 · 10–7 = 4, 84 · 10–4mol/l
[Sr2+
]=
10–6,63
4, 84 · 10–4 = 4, 843 · 10–4mol/l[Ba2+
]=
10–10,25
4, 84 · 10–4 = 1, 15 · 10–7mol/l
a) Berechnen Sie die Konzentration von Barium bzw. Strontium im Gleichgewichtmit jeweils Baryt bzw. Coelestin. Vergleichen Sie Anschließend diese Ergebnissemit denen des Aufgabenteiles a).
KaLCoelestin =
[Sr2+
] · [SO2–
4
]= 10–6,63
[Sr2+
]=
[SO2–
4
]
[Sr2+
]2= 10–6,63
[Sr2+
]=
√10–6,63
626 Übungsaufgaben
[Sr2+
]= 4, 8417 · 10–4mol/l
KaLBaryt =
[Ba2+
] · [SO2–
4
]= 10–10,25
[Ba2+
]=
[SO2–
4
]
[Ba2+
]2= 10–10,25
[Ba2+
]=
√10–10,25
[Ba2+
]= 7, 4989 · 10–6mol/l
Tab. 1 (Übungsaufgabe) Vergleich der Ergebnisse der Berechnung sowohl als Gesamt- wie auchals Einzellösung
Parameter Einheit Gesamtlösung Einzellösung
Strontiumionen mol/l 4,843 · 10–4 4,8417 · 10–4Bariumionen mol/l 1,16 · 10–7 7,4989 · 10–6
Gleichioniger Zusatz führt durch die Auflösung der leichter löslichen PhaseSrSO4(s) zu einer Verringerung der Löslichkeit der schwerer wasserlöslichenMineralphase BaSO4(s)
[Ba2+
]= 7, 4989 · 10–6mol/l > 1, 15 · 10–7mol/l bei
einem Gleichgewicht mit beiden Mineralphasen. Tab. 1Die Strontium-Konzentration ändert sich im Gegensatz dazu praktisch nicht.[
Sr2+]= 4, 843 · 10–4mol/l ∼= 4, 8417 · 10–4mol/l
b) Nach den Handrechnungen benutzen Sie ein hydrogeochemisches Rechenpro-gramm um diese Aufgabe zu lösen und vergleichen die beiden Ergebnissemiteinander und begründen Sie die Unterschiede.
TITLE Übungsaufgabe 19 Aufgabenteil a)SOLUTION 1
temp 10.0
EQUILIBRIUM_PHASESCelestite 0.0Barite 0.0END
TITLE Übungsaufgabe 69 Aufgabenteil b) für CoelestinSOLUTION 1
temp 10.0
EQUILIBRIUM_PHASESCelestite 0.0END
Übungsaufgaben 627
TITLE Übungsaufgabe 69 Aufgabenteil b) für BarytSOLUTION 1
temp 10.0
EQUILIBRIUM_PHASESBarite 0.0END
Tab. 2 (Übungsaufgabe) Vergleich der Ergebnisse der Handrechung sowie der Berechnung mitdem hydrogeochemischen Rechenprogramm
Parameter Einheit Gesamtlösung Einzellösung
Handrechnung PHREEQC Handrechnung PHREEQC
Strontium mol/l 4,843 · 10–4 6,322 · 10–4 4,8417 · 10–4 6,320 · 10–4Barium mol/l 1,16 · 10–7 1,73 · 10–7 7,4989 · 10–6 7,758 · 10–6
Der Unterschied zwischen der Handrechnung und der PHREEQC-Rechnung be-ruht auf dem Unterschied zwischen Konzentration und Aktivität sowie der Be-rücksichtigung (PHREEQC) oder der Nichtberücksichtigung (Handrechnung) vonKomplexverbindungen. Tab. 2
628 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 6:
a) Welche Konzentrationen von gelöstem Sauerstoff, gelöstem Stickstoff und ge-löstem Kohlenstoffdioxid in mg/l sind im Gasaustauschgleichgewicht zwischenreinem Wasser von 25◦C und der trockenen Luft (Luftdruck: 1013,25 hPa; PO2:0,21 atm; N2: 78 Vol.%; CO2: 0,03 Vol.%) im Wasser zu messen? (Geben Sieden Rechenweg der Berechnungen jeweils an.)
KHO225◦C = 1, 265 · 10–3mol/l · atmKHN225◦C = 0, 652 · 10–3mol/l · atmKHCO225◦C = 34, 04 · 10–3mol/l · atmPO2 = 0, 21atm
PN2 = 0, 78atm
PCO2 = 0, 0003atm
O2(aq)[mol/l
]= 1, 265 · 10–3 · 0, 21 = 2, 657 · 10–4 ∧
= 8, 50mg/lO2(aq)
N2(aq)[mol/l
]= 0, 652 · 10–3 · 0, 78 = 5, 0856 · 10–4 ∧
= 14, 24mg/lN2(ag)
CO2(aq)[mol/l
]= 34, 04 · 10–3 · 0, 0003 = 1, 0212 · 10–5 ∧
= 0, 449mg/lCO2(aq)
b) Wie verändert sich die Gaslöslichkeit der genannten Gase im Grundwasser bei10◦C? (Grundwasser steht im direkten Austausch mit der Atmosphäre; offenesSystem; KH O2: 1,67·10–4 mol/l·atm; KH N2: 8,07·10–4 mol/l·atm; KH CO2:0,045 mol/l·atm)
KHO210◦C = 1, 67 · 10–3mol/l · atmKHN210◦C = 8, 07 · 10–4mol/l · atmKHCO210◦C = 0, 045mol/l · atmPO2 = 0, 21atm
PN2 = 0, 78atm
PCO2 = 0, 0003atm
O2(aq)[mol/l
]= 1, 67 · 10–3 · 0, 21 = 3, 507 · 10–4 ∧
= 11, 22mg/lO2(aq)
N2(aq)[mol/l
]= 8, 07 · 10–4 · 0, 78 = 6, 2946 · 10–4 ∧
= 17, 63mg/lN2(aq)
CO2(aq)[mol/l
]= 0, 045 · 0, 0003 = 1, 35 · 10–5 ∧
= 0, 594mg/lCO2(q)
Die Gaslöslichkeit der genannten Gase zeigt eine starke Abhängigkeit von derTemperatur. Der Zusammenhang lässt sich wie folgt beschreiben: Mit steigendenTemperaturen nimmt die Löslichkeit der Gase ab.
Übungsaufgaben 629
c) Berechnen Sie die Aufgabenteile a) und b) auch mit Hilfe eines hydrogeochemi-schen Rechenprogrammes.
TITLE Übungsaufgabe 51 Aufgabenteil a)SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0pe 4.0density 1.0temp 25.0
EQUILIBRIUM_PHASES 1O2(g) –0.67882CO2(g) –3.52END
SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0pe 4.0density 1.0temp 25.0
EQUILIBRIUM_PHASES 1CO2(g) –3.52N2(g) –0.1079END
TITLE Übungsaufgabe 51 Aufgabenteil b)SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0pe 4.0density 1.0temp 10.0
EQUILIBRIUM_PHASES 1O2(g) –0.67882CO2(g) –3.52END
630 Übungsaufgaben
TITLE Übungsaufgabe 51 Aufgabenteil b)SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0pe 4.0density 1.0temp 10.0
EQUILIBRIUM_PHASES 1CO2(g) –3.52N2(g) –0.1079END
Vergleich der Berechnungsergebnisse:
Temperatur 25◦C Temperatur 10◦CHandrechnung PHREEQC Handrechnung PHREEQC
[mg/l] [mg/l] [mg/l] [mg/l]
O2(aq) 8,50 8,60 11,22 11,49
N2(aq) 14,24 14,10 17,63 18,60
CO2(aq) 0,449 0,441 0,594 0,71
d) Wie verändert sich die Löslichkeit der genannten Gase aus dem Aufgabenteil b),wenn durch die Probennahme ein Unterdruck von 0,3 atm angelegt wird?
O2(aq)[mol/l
]= 1, 67 · 10–4 · (0, 21 · 0, 7) = 2, 46 · 10–4 ∧
= 7, 86mg/lO2(ag)
N2(aq)[mol/l
]= 8, 07 · 10–4 · (0, 78 · 0, 7) = 4, 406 · 10–4 ∧
= 12, 34mg/lN2(aq)
CO2(aq)[mol/l
]= 0, 045 · (0, 0003 · 0, 7) = 9, 45 · 10–6 ∧
= 0, 42mg/lCO2(aq)
Bei einer Verminderung des Drucks nimmt die Gaslöslichkeit ab. Dies führt beivorheriger Sättigung zu einer Entgasung
e) Ein anaerobes Grundwasser (Temperatur 12◦C) soll durch die Zugabe und Re-aktion mit Sauerstoff in einem Riesler aufbereitet werden. Für die nachfolgendenAufbereitungsschritte haben Sie einen Sauerstoffbedarf von 14 mg/l O2(aq) be-rechnet. Bei Abgabe in das Leitungsnetz des Wasserversorgungsunternehmensist aus korrosionschemischer Sicht eine Sauerstoffkonzentration von zusätzlichüber 6 mg/l einzuhalten. Beschreiben Sie, wie das Grundwasser aufbereitetwerden soll, um diese Zielvorgaben sicher zu erreichen.
10◦C 11,22 mg/l O2(aq)12◦C 10,86 mg/l O2(aq)25◦C 8,50 mg/l O2(aq)
Übungsaufgaben 631
Unter der Annahme einer linearen Abhängigkeit zwischen Gaslöslichkeit undTemperatur ergibt sich bei einer Temperatur von12◦C und im Gleichgewichtmit der Atmosphäre (PO2 : 0,21 atm) können maximal 10,86 mg/l O2(aq) gelöstwerden.
10◦C 54,25 mg/l O2(aq)12◦C 52,19 mg/l O2(aq)20◦C 43,98 mg/l O2(aq)
Da ein Sauerstoffbedarf im Reinwasser von mindestens 20 mg/l benötigt wird,muss im Riesler mit reinem Sauerstoff (PO2 : 1 atm) gearbeitet werden. In diesemFall kann maximal 52,19 mg/l Sauerstoff gelöst werden.
Technische Realisierung:
• Circa die Hälfte des Grundwassers wird durch einen Riesler beschickt, der mitreinem Sauerstoff betrieben wird. Dies führt zu einer Sauerstoffkonzentrationim Wasser von über 40 mg/l.
• Dieses Wasser wird nach dem Riesler mit dem Bypass-Wasser (0 mg/l Sauer-stoff) gemischt, wodurch im gesamten Wasser eine Sauerstoffkonzentrationvon über 20 mg/l, die benötigt wird, entsteht.
632 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 7:Folgende Parameter einer Wasseranalyse liegen vor:
pH-Wert: 7,0Calcium: 400,5 mg/l (1,001·10–2 mmol/l)Sulfat: 960,0 mg/l (1,001·10–2 mmol/l)Temperatur: 10◦C
Sie werden gefragt, ob dieWasserprobe sich imGleichgewicht mit der MineralphaseGips (log KL: -4,59) befindet.
a) Welchen Kennwert müssen Sie berechnen, um diese Frage zu beantworten?Vereinfachungen: a = c und Komplexe werden nicht berücksichtigt
CaSO4 · 2H2O ↔ Ca2+ + SO2–4 + 2H2O
KL =[Ca2+
] · [SO2–
4
] · [H2O]2 = 10–4,59 = 2, 57 · 10–5mol4/l4
IAP =[Ca2+
] · [SO2–
4
] · [H2O]2 =
[1, 001 · 10–2] · [
1, 001 · 10–2]
= 1, 002 · 10–4mol4/l4
SI = logIAP
KL= log
1, 002 · 10–4mol4/l42, 57 · 10–5mol4/l4 = 0, 59
Die Wasserprobe ist an der Mineralphase Gips übersättigt.b) Lösen Sie die Aufgabe durch eine Handrechnung und mit Hilfe eines hydrogeo-
chemischen Rechenprogrammes. Berechnen Sie neben dem relevanten Kennwertdes Aufgabenteiles a) auch die Ionenstärke und den Ionenbilanzfehler.Vereinfachungen: Komplexe werden nicht berücksichtigt.
I = 0, 5 ·∑
ci · z2i = 0, 5 · ((1, 001 · 10–2 · 4) + (
1, 001 · 10–2 · 4))
= 0, 04004mol/l
log fi = –A · z2i ·( √
I
1 +√I
)
log fCa2+ = –0, 5092 · 22 ·( √
0, 04004
1 +√0, 04004
)= –0, 3396
fCa2+ = fSO2–4= 0, 458
ai = ci · fiaCa2+ = 1, 001 · 10–2 · 0, 458 = 4, 585 · 10–3mol/laSO2–
4= 1, 001 · 10–2 · 0, 458 = 4, 585 · 10–3mol/l
Übungsaufgaben 633
SI = log
(4, 585 · 10–3)22, 57 · 10–5 = log
2, 09 · 10–52, 57 · 10–5 = log 0, 816 = –0, 09
IBF =
∑Kationen –
∑Anionen
0, 5 · (∑Kationen +
∑Anionen
) = 0, 0mmol/l∧= 0, 0%
TITLE Übungsaufgabe 68
SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0temp 10.0Ca 400.5S(+6) 960
EQUILIBRIUM_PHASES 1Gypsum 0.0END
Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse der Handrechnung und der Be-rechnung mit dem hydrogeochemischen Rechenprogramm. Für eine bessereVergleichbarkeit wurde bei den Ergebnissen der Handrechnung die Werte fürden Ionenbilanzfehler aus dem Aufgabenteil b) genommen. Die restlichen Datender Handrechnung stammen aus dem Aufgabenteil c).
Einheit Handrechnung PHREEQC
Calcium [mmol/l] 3,95 · 10–3 4,002 · 10–3Sulfat [mmol/l] 3,95 · 10–3 3,948 · 10–3Ionenstärke [mol/l] 0,0322 0,0292
Ionenbilanzfehler [mmol/l] 0,0 –1,543 · 10–6Ionenbilanzfehler [%] 0,0 0,01
Sättigungsindex [–] –0,22 –0,21
c) Welche Komplexverbindungen treten neben den freien Ionen auf und welche Ak-tivitäten und welche Aktivitätskoeffizienten haben diese? Führen Sie Ihre Hand-rechnung unter Berücksigung des CaSO4(aq)-Komplexes (KA: 102,3 mol2/l2)aus.
Komplex Aktivität Aktivitätskoeffizient
[mmol/l] [–]
CaSO4◦ 2,72·10–3 1,007
CaOH+ 6,64·10–9 0,855
HSO–4 2,83·10–8 0,855
634 Übungsaufgaben
[Ca2+
] · [SO2–
4
]=
[CaSO0
4 (aq)]= 102,3
KA =
[CaSO0
4 (aq)]
[Ca2+
] · [SO2–
4
] = 102,3
[CaSO0
4 (aq)]= 102,3 · [
Ca2+] · [
SO2–4
]= 102,3 · 4, 585 · 10–3 · 4, 585 · 10–3
= 4, 19 · 10–3[Ca2+
]=
[Cagesamt
]–
[CaCaSO0
4
]= 1, 001 · 10–2 – 4, 19 · 10–3
= 5, 82 · 10–3 = [SO2–
4
]
I = 0, 5 ·∑
ci · z2i = 0, 5 · ((5, 82 · 10–3 · 4) + (
5, 82 · 10–3 · 4)) = 0, 0233mol/l
log fi = –A · z2i ·( √
I
1 +√I
)
log fCa2+ = –0, 5092 · 22 ·( √
0, 0233
1 +√0, 0233
)= –0, 2697
fCa2+ = fSO2–4= 0, 537
ai = ci · fiaCa2+ = 5, 82 · 10–3 · 0, 537 = 3, 125 · 10–3mol/l = aSO2–
4
SI = log
(3, 125 · 10–3)22, 57 · 10–5 = log
9, 76 · 10–62, 57 · 10–5 = log 0, 779 = –0, 42
[CaSO0
4 (aq)]= 102,3 · [
Ca2+] · [
SO2–4
]= 102,3 · 3, 125 · 10–3 · 3, 125 · 10–3
= 1, 95 · 10–3[Ca2+
]=
[Cagesamt
]–
[CaCaSO0
4
]= 1, 001 · 10–2 – 1, 95 · 10–3
= 8, 06 · 10–3 = [SO2–
4
]
I = 0, 5 ·∑
ci · z2i = 0, 5 · ((8, 06 · 10–3 · 4) + (
8, 06 · 10–3 · 4)) = 0, 0322mol/l
log fi = –A · z2i ·( √
I
1 +√I
)
log fCa2+ = –0, 5092 · 22 ·( √
0, 0322
1 +√0, 0322
)= –0, 309
fCa2+ = fSO2–4= 0, 49
ai = ci · fiaCa2+ = 8, 06 · 10–3 · 0, 49 = 3, 95 · 10–3mol/l = aSO2–
4
SI = log
(3, 95 · 10–3)22, 57 · 10–5 = log
1, 56 · 10–52, 57 · 10–5 = log 0, 607 = –0, 22
Übungsaufgaben 635
d) Stellen Sie das Gleichgewicht mit der Mineralphase Gips ein und berechnen Siedie dabei auftretenden Konzentrationen an Calcium und Sulfat sowie die zusätz-lich gelöste oder gefällte Gipsmenge in einer Handrechnung und mit Hilfe eineshydrogeochemischen Rechenprogrammes.
Zusätzliche gelöste Menge Gips:
SI = 0
IAP = KL
�Gips =√KL – IAP =
√2, 57 · 10–5 – 1, 56 · 10–5 = 3, 178mmol/l
cCa2+Gleichgewicht = cCa2+Beginn + cCa2+�Gips= 13, 19mmol/l = cSO2–
4Gleichgewicht
Einheit Handrechnung PHREEQC
Calcium [mmol/l] 13,19 14,44
Sulfat [mmol/l] 13,19 14,44
Gelöste Gipsmenge [mmol/l] 3,178 4,435
636 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 8:a) Berechnen Sie die Verteilung der Fe-Spezies sowie die Gesamtkonzentration von
Fe (Fegesamt)im Löslichkeitsgleichgewicht mit Fe(OH)2(s) in Abhängigkeit vompH-Wert (pH 4 bis 14) in einer reinen wässrigen Lösung bei 25◦C.
Fe(OH)2(s) ⇐⇒ Fe2+ + 2OH– KL = 1, 65 · 10–15
Der Unterschied zwischen Aktivität und Konzentration soll dabei vernachlässigtwerden. Es gelten folgende Konstanten:
Fe2+ + H2O ⇐⇒ Fe(OH)+(aq) + H+ log KA = –9, 50Fe2+ + 2 H2O ⇐⇒ Fe(OH)◦2(aq) + 2 H+ KA = 2, 692 · E-21Fe2+ + 3H2O ⇐⇒ Fe(OH)3–(aq) + 3H+ pKA = 31, 00
Berechnung der pH-Wert-Abhängigkeit der Konzentration von Fe2+:
Fe(OH)2(s) ⇐⇒ Fe2+ + 2 OH–
KL = 1, 65 · 10–15 =[Fe2+
] · [OH–]2[Fe (OH)2
] =
[Fe2+
] · [OH–]2
1
[Fe]2+ =1, 65 · 10–15[OH–]2
Einsetzen von pH-Werten:
pH = 4 ⇒ pOH = 10
[Fe]2+ =1, 65 · 10–15
[10–20
] = 165000mol/l
pH = 6 ⇒ pOH = 8
[Fe]2+ =1, 65 · 10–15
[10–16
] = 16, 5mol/l
Berechnung der pH-Wert-Abhängigkeit der Konzentration des Fe(OH)+(aq)-Komplexes:
Fe2+ + H2O ⇐⇒ Fe(OH)+(aq) + H+
K = 10–9,50 =
[Fe (OH)+
] · [H+
]
[Fe2+
] · [H2O]=
[Fe (OH)+
] · [H+
]
[Fe2+
]
[Fe (OH)+
]=10–9,50 · [
Fe2+]
[H+]
Übungsaufgaben 637
Einsetzen von pH-Werten:
pH = 4 ⇒ [H+] = 10–4 mol/l; [Fe2+] = 165000 mol/l
[Fe(OH)+
]=10–9,50 · [165000]
[10–4
] = 0, 52mol/l
pH = 6 ⇒ [H+] = 10–6 mol/l; [Fe2+] = 16, 5 mol/l
[Fe(OH)+
]=10–9,50 · [16, 5]
[10–6
] = 5, 22 · 10–3mol/l
Berechnung der pH-Wert-Abhängigkeit der Konzentration des Fe(OH)2◦(aq) -Komplexes:
Fe2+ + 2 H2O ⇐⇒ Fe(OH)2◦(aq) + 2 H+
K = 2, 692 · 10–21 =[Fe (OH)02
] · [H+
]2[Fe2+
] · [H2O]2=
[Fe (OH)02
] · [H+
]2[Fe2+
]
[Fe (OH)02
]=2, 692 · 10–21 · [
Fe2+]
[H+]2
Einsetzen von pH-Werten:
pH = 4 ⇒ [H+] = 10–4 mol/l; [Fe2+] = 165000 mol/l
[Fe (OH)02
]=2, 692 · 10–21 · [165000]
[10–8
] = 4, 44 · 10–8mol/l
pH = 6 ⇒ [H+] = 10–6 mol/l; [Fe2+] = 16, 5 mol/l
[Fe (OH)02
]=2, 692 · 10–21 · [16, 5]
[10–12
] = 4, 44 · 10–8mol/l
➪ Konzentration des Fe(OH)2◦(aq) –Komplexes ist pH-unabhängig
Berechnung der pH-Wert-Abhängigkeit der Konzentration des Fe(OH)3–(aq) -Komplexes:
Fe2+ + 3 H2O ⇐⇒ Fe(OH)3–(aq) + 3 H+
K = 10–31 =
[Fe (OH)–3
] · [H+
]3[Fe2+
] · [H2O]3=
[Fe (OH)–3
] · [H+
]3[Fe2+
]
[Fe (OH)–3
]=10–31 · [
Fe2+]
[H+]3
638 Übungsaufgaben
Einsetzen von pH-Werten:
pH = 4 ⇒ [H+] = 10–4 mol/l; [Fe2+] = 165000 mol/l
[Fe (OH)–3
]=10–31 · [165000]
[10–12
] = 1, 65 · 10–14mol/l
pH = 6 ⇒ [H+] = 10–6 mol/l; [Fe2+] = 16, 5 mol/l
[Fe (OH)–3
]=10–31 · [16, 5]
[10–18
] = 1, 65 · 10–12mol/l
pH pOH Fe2+ Fe(OH)+ Fe(OH)2◦ Fe(OH)3– Fegesamt
[–] [–] [mol/l] [mol/l] [mol/l] [mol/l] [mol/l]4,0 10,0 1,65E+05 5,22E–01 4,44E–08 1,65E–14 1,65E+054,2 9,8 6,57E+04 3,29E–01 4,44E–08 2,62E–14 6,57E+044,4 9,6 2,62E+04 2,08E–01 4,44E–08 4,14E–14 2,62E+044,6 9,4 1,04E+04 1,31E–01 4,44E–08 6,57E–14 1,04E+044,8 9,2 4,14E+03 8,27E–02 4,44E–08 1,04E–13 4,14E+035,0 9,0 1,65E+03 5,22E–02 4,44E–08 1,65E–13 1,65E+035,2 8,8 6,57E+02 3,29E–02 4,44E–08 2,62E–13 6,57E+025,4 8,6 2,62E+02 2,08E–02 4,44E–08 4,14E–13 2,62E+025,6 8,4 1,04E+02 1,31E–02 4,44E–08 6,57E–13 1,04E+025,8 8,2 4,14E+01 8,27E–03 4,44E–08 1,04E–12 4,15E+016,0 8,0 1,65E+01 5,22E–03 4,44E–08 1,65E–12 1,65E+016,2 7,8 6,57E+00 3,29E–03 4,44E–08 2,62E–12 6,57E+006,4 7,6 2,62E+00 2,08E–03 4,44E–08 4,14E–12 2,62E+006,6 7,4 1,04E+00 1,31E–03 4,44E–08 6,57E–12 1,04E+006,8 7,2 4,14E–01 8,27E–04 4,44E–08 1,04E–11 4,15E–017,0 7,0 1,65E–01 5,22E–04 4,44E–08 1,65E–11 1,66E–017,2 6,8 6,57E–02 3,29E–04 4,44E–08 2,62E–11 6,60E–027,4 6,6 2,62E–02 2,08E–04 4,44E–08 4,14E–11 2,64E–027,6 6,4 1,04E–02 1,31E–04 4,44E–08 6,57E–11 1,05E–027,8 6,2 4,14E–03 8,27E–05 4,44E–08 1,04E–10 4,23E–038,0 6,0 1,65E–03 5,22E–05 4,44E–08 1,65E–10 1,70E–038,2 5,8 6,57E–04 3,29E–05 4,44E–08 2,62E–10 6,90E–048,4 5,6 2,62E–04 2,08E–05 4,44E–08 4,14E–10 2,82E–048,6 5,4 1,04E–04 1,31E–05 4,44E–08 6,57E–10 1,17E–048,8 5,2 4,14E–05 8,27E–06 4,44E–08 1,04E–09 4,98E–059,0 5,0 1,65E–05 5,22E–06 4,44E–08 1,65E–09 2,18E–059,2 4,8 6,57E–06 3,29E–06 4,44E–08 2,62E–09 9,91E–069,4 4,6 2,62E–06 2,08E–06 4,44E–08 4,14E–09 4,74E–069,6 4,4 1,04E–06 1,31E–06 4,44E–08 6,57E–09 2,40E–069,8 4,2 4,14E–07 8,27E–07 4,44E–08 1,04E–08 1,30E–06
Übungsaufgaben 639
pH pOH Fe2+ Fe(OH)+ Fe(OH)2◦ Fe(OH)3– Fegesamt
[–] [–] [mol/l] [mol/l] [mol/l] [mol/l] [mol/l]10,0 4,0 1,65E–07 5,22E–07 4,44E–08 1,65E–08 7,48E–0710,2 3,8 6,57E–08 3,29E–07 4,44E–08 2,62E–08 4,65E–0710,4 3,6 2,62E–08 2,08E–07 4,44E–08 4,14E–08 3,20E–0710,6 3,4 1,04E–08 1,31E–07 4,44E–08 6,57E–08 2,52E–0710,8 3,2 4,14E–09 8,27E–08 4,44E–08 1,04E–07 2,35E–0711,0 3,0 1,65E–09 5,22E–08 4,44E–08 1,65E–07 2,63E–0711,2 2,8 6,57E–10 3,29E–08 4,44E–08 2,62E–07 3,39E–0711,4 2,6 2,62E–10 2,08E–08 4,44E–08 4,14E–07 4,80E–0711,6 2,4 1,04E–10 1,31E–08 4,44E–08 6,57E–07 7,14E–0711,8 2,2 4,14E–11 8,27E–09 4,44E–08 1,04E–06 1,09E–0612,0 2,0 1,65E–11 5,22E–09 4,44E–08 1,65E–06 1,70E–0612,2 1,8 6,57E–12 3,29E–09 4,44E–08 2,62E–06 2,66E–0612,4 1,6 2,62E–12 2,08E–09 4,44E–08 4,14E–06 4,19E–0612,6 1,4 1,04E–12 1,31E–09 4,44E–08 6,57E–06 6,61E–0612,8 1,2 4,14E–13 8,27E–10 4,44E–08 1,04E–05 1,05E–0513,0 1,0 1,65E–13 5,22E–10 4,44E–08 1,65E–05 1,65E–0513,2 0,8 6,57E–14 3,29E–10 4,44E–08 2,62E–05 2,62E–0513,4 0,6 2,62E–14 2,08E–10 4,44E–08 4,14E–05 4,15E–0513,6 0,4 1,04E–14 1,31E–10 4,44E–08 6,57E–05 6,57E–0513,8 0,2 4,14E–15 8,27E–11 4,44E–08 1,04E–04 1,04E–0414,0 0,0 1,65E–15 5,22E–11 4,44E–08 1,65E–04 1,65E–04
pH pOH pFe2+ pFe(OH)+ pFe(OH)2◦ pFe(OH)–3 pFegesamt
[–] [–] [–] [–] [–] [–] [–]4,0 10,0 –5, 2175 0,2825 7,3528 13,7825 –5, 21754,2 9,8 –4, 8175 0,4825 7,3528 13,5825 –4, 81754,4 9,6 –4, 4175 0,6825 7,3528 13,3825 –4, 41754,6 9,4 –4, 0175 0,8825 7,3528 13,1825 –4, 01754,8 9,2 –3, 6175 1,0825 7,3528 12,9825 –3, 61755,0 9,0 –3, 2175 1,2825 7,3528 12,7825 –3, 21755,2 8,8 –2, 8175 1,4825 7,3528 12,5825 –2, 81755,4 8,6 –2, 4175 1,6825 7,3528 12,3825 –2, 41755,6 8,4 –2, 0175 1,8825 7,3528 12,1825 –2, 01755,8 8,2 –1, 6175 2,0825 7,3528 11,9825 –1, 61766,0 8,0 –1, 2175 2,2825 7,3528 11,7825 –1, 21766,2 7,8 –0, 8175 2,4825 7,3528 11,5825 –0, 81776,4 7,6 –0, 4175 2,6825 7,3528 11,3825 –0, 41786,6 7,4 –0, 0175 2,8825 7,3528 11,1825 –0, 01806,8 7,2 0,3825 3,0825 7,3528 10,9825 0,38177,0 7,0 0,7825 3,2825 7,3528 10,7825 0,7811
640 Übungsaufgaben
pH pOH pFe2+ pFe(OH)+ pFe(OH)2◦ pFe(OH)–3 pFegesamt
[–] [–] [–] [–] [–] [–] [–]7,2 6,8 1,1825 3,4825 7,3528 10,5825 1,18037,4 6,6 1,5825 3,6825 7,3528 10,3825 1,57917,6 6,4 1,9825 3,8825 7,3528 10,1825 1,97717,8 6,2 2,3825 4,0825 7,3528 9,9825 2,37398,0 6,0 2,7825 4,2825 7,3528 9,7825 2,76908,2 5,8 3,1825 4,4825 7,3528 9,5825 3,16128,4 5,6 3,5825 4,6825 7,3528 9,3825 3,54938,6 5,4 3,9825 4,8825 7,3528 9,1825 3,93098,8 5,2 4,3825 5,0825 7,3528 8,9825 4,30319,0 5,0 4,7825 5,2825 7,3528 8,7825 4,66239,2 4,8 5,1825 5,4825 7,3528 8,5825 5,00409,4 4,6 5,5825 5,6825 7,3528 8,3825 5,32419,6 4,4 5,9825 5,8825 7,3528 8,1825 5,61939,8 4,2 6,3825 6,0825 7,3528 7,9825 5,887310,0 4,0 6,7825 6,2825 7,3528 7,7825 6,126310,2 3,8 7,1825 6,4825 7,3528 7,5825 6,332110,4 3,6 7,5825 6,6825 7,3528 7,3825 6,495310,6 3,4 7,9825 6,8825 7,3528 7,1825 6,599410,8 3,2 8,3825 7,0825 7,3528 6,9825 6,628311,0 3,0 8,7825 7,2825 7,3528 6,7825 6,579711,2 2,8 9,1825 7,4825 7,3528 6,5825 6,469211,4 2,6 9,5825 7,6825 7,3528 6,3825 6,318911,6 2,4 9,9825 7,8825 7,3528 6,1825 6,146011,8 2,2 10,3825 8,0825 7,3528 5,9825 5,961112,0 2,0 10,7825 8,2825 7,3528 5,7825 5,769612,2 1,8 11,1825 8,4825 7,3528 5,5825 5,574712,4 1,6 11,5825 8,6825 7,3528 5,3825 5,377712,6 1,4 11,9825 8,8825 7,3528 5,1825 5,179512,8 1,2 12,3825 9,0825 7,3528 4,9825 4,980613,0 1,0 12,7825 9,2825 7,3528 4,7825 4,781313,2 0,8 13,1825 9,4825 7,3528 4,5825 4,581813,4 0,6 13,5825 9,6825 7,3528 4,3825 4,382013,6 0,4 13,9825 9,8825 7,3528 4,1825 4,182213,8 0,2 14,3825 10,0825 7,3528 3,9825 3,982314,0 0,0 14,7825 10,2825 7,3528 3,7825 3,7824
Übungsaufgaben 641
b) Stellen Sie die Verteilung der Fe-Spezies in Abhängigkeit vom pH-Wert imdoppellogarothmischen Diagramm dar (pFe(-4 bis 10) gegen pH(4 bis 14)).
642 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 9:Berechnen Sie die elektrische Leitfähigkeit (ELF in μS/cm) von zwei wässrigenLösungen mit 25◦C, die
a) 0,001; 0,01; 0,1 und 1 mol/l NaCl(s) undb) 0,001; 0,01; 0,1 und 1 mol/l KCl(S)
enthalten. Neben den Na+- und Cl–– bzw. K+- und Cl–-Ionen sollen keine an-deren Spezies (z. B. komplexe Spezies in relevanten Konzentrationen (> 10E-05 mol/l) vorhanden sein. Berücksichtigen Sie jedoch den Unterschied vonAktivität und Konzentration.
c) Stellen Sie Ihre Ergebnisse grafisch dar (x-Achse: Konzentration (mol/l); y-Achse: elektr. Leitfähigkeit (μs/cm). Abb. 1
d) Benutzen Sie zur Aktivitätsberechnung auch ein hydrogeochemisches Compu-terprogramm und berechnen Sie anschließend die elektrische Leitfähigkeit.Formeln zur Lösung der Übungsaufgabe als Handrechnung:
I = 0, 5∑
ci ∗ zi2
log fi = –A · z2i · √I oder log fi = –A · z2i ·
( √I
1 +√I– 0, 3 · I
)
ai = ci · fi∑
κi =n∑
i=1
�∞eqi · zi · ai
Eingabedatei für PHREEQC zur Lösung der Übungsaufgabe:
TITLE Übungsaufgabe 9
units mol/ltemp 25.0
REACTION 1
NaCl #für Aufgabenteil b KCl0.001 0.01 0.1 1.0END
Übungsaufgaben 643
Handrechnung NaCl
Konzentration Ionenstärke Aktivität Natrium Aktivität Chlorid Elektr. Leitfähigkeit
[mol/l] [mol/l] [mol/l] [mol/l] [μS/cm]
0,001 0,001 0,00096 0,00096 121,4
0,01 0,01 0,00902 0,00902 1141,03
0,1 0,1 0,0782 0,0782 9892,3
1 1 0,791 0,791 100061,5
Berechnung NaCl mit PHREEQC
Konzentration Ionenstärke Aktivität Natrium Aktivität Chlorid Elektr. Leitfähigkeit
[mol/l] [mol/l] [mol/l] [mol/l] [μS/cm]
0,001 0,001 0,00096 0,00096 149,7
0,01 0,01 0,0090 0,0090 1121,0
0,1 0,1 0,0783 0,0783 9603
1 1 0,7159 0,7159 80260
Handrechnung KCl
Konzentration Ionenstärke Aktivität Kalium Aktivität Chlorid Elektr. Leitfähigkeit
[mol/l] [mol/l] [mol/l] [mol/l] [μS/cm]
0,001 0,001 0,00096 0,00096 143,9
0,01 0,01 0,00902 0,00902 1352
0,1 0,1 0,0782 0,0782 11272,5
1 1 0,791 0,791 118570,9
Berechnung KCl mit PHREEQC
Konzentration Ionenstärke Aktivität Kalium Aktivität Chlorid Elektr. Leitfähigkeit
[mol/l] [mol/l] [mol/l] [mol/l] [μS/cm]
0,001 0,001 0,00096 0,00096 143,9
0,01 0,01 0,0090 0,0090 1350
0,1 0,1 0,0783 0,0783 11456
1 1 0,7159 0,7159 89910
644 Übungsaufgaben
Abb. 1 (Übungsaufgabe) Berechnete elektrische Leitfähigkeit (Aktivitäten aus PHREEQC) gegendie Konzentration der Lösungen
Übungsaufgaben 645
Lösung Aufgabe 10:Der pH-Wert einer schwachen einprotonigen Säure HAwurde bei der Konzentrationvon 0,15 mol/l zu 2,35 ermittelt. Berechnen Sie den pKs-Wert für die Säure HA.
[HA] ↔ [H+
]+ [A–]
KS =
[H+
] · [A–]
[HA]
Massenbilanz:
c0 = [A–] + [HA] = 0, 15mol/l
pHGGW = 2, 35 → [H+
]= 4, 467 · 10–3mol/l
Ladungsbilanz:
[H+
]= [A–] = 4, 467 · 10–3mol/l([OH–]vernachlässigbar)
c0 = [A–] + [HA] = 0, 15mol/l
[HA] = 0, 15 – 4, 467 · 10–3 = 0, 1455mol/l
Einsetzen in KS-Gleichung:
KS =
[H+
] · [A–]
[HA]=
[4, 467 · 10–3]2
0, 1455= 1, 371 · 10–4mol/l
pKS = – logKS = – log 1, 371 · 10–4 = 3, 86
646 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 11:Berechnen Sie den Dissoziationsgrad α einer 0,5 molaren Lösung von
a) Einer Säure HA (KS,A = 1, 77 · 10–4 mol/l)b) Einer Säure HB (KS,B = 1, 76 · 10–5 mol/l)
Wird der Dissoziationsgrad αHA bzw. αHB verändert, wenn man die Säuren HA undHB mischt?
Stellen Sie die Speziesverteilung beider Säuren in Abhängigkeit vom pH-Wert ineinem doppeltlogarithmischen Diagramm dar.
a) Dissoziationsgrad der Säure HA
αHA =KS
2 · c0 ·(√
1 +4 · c0KS
– 1
)
=1, 77 · 10–42 · 0, 5 ·
(√
1 +4 · 0, 5
1, 77 · 10–4 – 1
)
= 0, 0186
b) Dissoziationsgrad der Säure HB
αHB =KS
2 · c0 ·(√
1 +4 · c0KS
– 1
)
=1, 76 · 10–52 · 0, 5 ·
(√
1 +4 · 0, 5
1, 76 · 10–5 – 1
)
= 0, 0059
c) Mischung der Säuren HA und HBLadungsneutralpunkt:
[H+
]= [A–] + [B–]
pH ∼= 2 → [H+
]= 0, 01mol/l
Für [A–] gilt:
pH = pKS + logA–
HA
pH – pKS = logA–
HA
2 – 3, 75 = logA–
HA
10–1,75 =A–
HA
10–1,75 =A–
0, 5
A– = 8, 89 · 10–3mol/l
Übungsaufgaben 647
Für [B–] gilt:
pH = pKS + logB–
HB
pH – pKS = logB–
HB
2 – 4, 75 = logB–
HB
10–2,75 =B–
HB
10–2,75 =B–
0, 5
B– = 8, 89 · 10–4mol/l
3Überprüfen der Ladungsbilanz:
[H+] = [A–] + [B–]
1, 0 · 10–2 ∼= 8, 89 · 10–3 + 8, 89 · 10–41, 0 · 10–2 ∼= 9, 78 · 10–3
Berechnung der Dissoziationsgrade bei Mischung der Säuren:
αHA =[A–]
c0=8, 89 · 10–3
0, 5= 0, 018
αHB =[B–]
c0=8, 89 · 10–4
0, 5= 0, 0018
αHA bleibt ± konstant, αHB wird wesentlich kleiner.d) Speziesverteilung in Abhängigkeit vom pH-Wert:
[A–] =cT · KS
KS + [H+]
[HA] =cT · [
H+]
KS + [H+]
Formeln analog für HB und B–.
648 Übungsaufgaben
pH [H+] pOH [A–] p[A–] [HA] p[HA]1,000 1,000E–01 13,000 8,834E–04 3,054 4,991E–01 0,3021,200 6,310E–02 12,800 1,399E–03 2,854 4,986E–01 0,3021,400 3,981E–02 12,600 2,213E–03 2,655 4,978E–01 0,3031,600 2,512E–02 12,400 3,499E–03 2,456 4,965E–01 0,3041,800 1,585E–02 12,200 5,522E–03 2,258 4,945E–01 0,3062,000 1,000E–02 12,000 8,696E–03 2,061 4,913E–01 0,3092,200 6,310E–03 11,800 1,364E–02 1,865 4,864E–01 0,3132,400 3,981E–03 11,600 2,128E–02 1,672 4,787E–01 0,3202,600 2,512E–03 11,400 3,291E–02 1,483 4,671E–01 0,3312,800 1,585E–03 11,200 5,023E–02 1,299 4,498E–01 0,3473,000 1,000E–03 11,000 7,519E–02 1,124 4,248E–01 0,3723,200 6,310E–04 10,800 1,095E–01 0,960 3,905E–01 0,4083,400 3,981E–04 10,600 1,539E–01 0,813 3,461E–01 0,4613,600 2,512E–04 10,400 2,067E–01 0,685 2,933E–01 0,5333,800 1,585E–04 10,200 2,638E–01 0,579 2,362E–01 0,6274,000 1,000E–04 10,000 3,195E–01 0,496 1,805E–01 0,7444,200 6,310E–05 9,800 3,686E–01 0,433 1,314E–01 0,8814,400 3,981E–05 9,600 4,082E–01 0,389 9,181E–02 1,0374,600 2,512E–05 9,400 4,379E–01 0,359 6,214E–02 1,2074,800 1,585E–05 9,200 4,589E–01 0,338 4,109E–02 1,3865,000 1,000E–05 9,000 4,733E–01 0,325 2,674E–02 1,5735,200 6,310E–06 8,800 4,828E–01 0,316 1,721E–02 1,7645,400 3,981E–06 8,600 4,890E–01 0,311 1,100E–02 1,9595,600 2,512E–06 8,400 4,930E–01 0,307 6,996E–03 2,1555,800 1,585E–06 8,200 4,956E–01 0,305 4,437E–03 2,3536,000 1,000E–06 8,000 4,972E–01 0,303 2,809E–03 2,5516,200 6,310E–07 7,800 4,982E–01 0,303 1,776E–03 2,7516,400 3,981E–07 7,600 4,989E–01 0,302 1,122E–03 2,9506,600 2,512E–07 7,400 4,993E–01 0,302 7,086E–04 3,1506,800 1,585E–07 7,200 4,996E–01 0,301 4,473E–04 3,3497,000 1,000E–07 7,000 4,997E–01 0,301 2,823E–04 3,5497,200 6,310E–08 6,800 4,998E–01 0,301 1,782E–04 3,7497,400 3,981E–08 6,600 4,999E–01 0,301 1,124E–04 3,9497,600 2,512E–08 6,400 4,999E–01 0,301 7,095E–05 4,1497,800 1,585E–08 6,200 5,000E–01 0,301 4,477E–05 4,3498,000 1,000E–08 6,000 5,000E–01 0,301 2,825E–05 4,5498,200 6,310E–09 5,800 5,000E–01 0,301 1,782E–05 4,7498,400 3,981E–09 5,600 5,000E–01 0,301 1,125E–05 4,9498,600 2,512E–09 5,400 5,000E–01 0,301 7,096E–06 5,1498,800 1,585E–09 5,200 5,000E–01 0,301 4,477E–06 5,3499,000 1,000E–09 5,000 5,000E–01 0,301 2,825E–06 5,5499,200 6,310E–10 4,800 5,000E–01 0,301 1,782E–06 5,749
Übungsaufgaben 649
pH [H+] pOH [A–] p[A–] [HA] p[HA]9,400 3,981E–10 4,600 5,000E–01 0,301 1,125E–06 5,9499,600 2,512E–10 4,400 5,000E–01 0,301 7,096E–07 6,1499,800 1,585E–10 4,200 5,000E–01 0,301 4,477E–07 6,34910,000 1,000E–10 4,000 5,000E–01 0,301 2,825E–07 6,54910,200 6,310E–11 3,800 5,000E–01 0,301 1,782E–07 6,74910,400 3,981E–11 3,600 5,000E–01 0,301 1,125E–07 6,94910,600 2,512E–11 3,400 5,000E–01 0,301 7,096E–08 7,14910,800 1,585E–11 3,200 5,000E–01 0,301 4,477E–08 7,34911,000 1,000E–11 3,000 5,000E–01 0,301 2,825E–08 7,54911,200 6,310E–12 2,800 5,000E–01 0,301 1,782E–08 7,74911,400 3,981E–12 2,600 5,000E–01 0,301 1,125E–08 7,94911,600 2,512E–12 2,400 5,000E–01 0,301 7,096E–09 8,14911,800 1,585E–12 2,200 5,000E–01 0,301 4,477E–09 8,34912,000 1,000E–12 2,000 5,000E–01 0,301 2,825E–09 8,54912,200 6,310E–13 1,800 5,000E–01 0,301 1,782E–09 8,74912,400 3,981E–13 1,600 5,000E–01 0,301 1,125E–09 8,94912,600 2,512E–13 1,400 5,000E–01 0,301 7,096E–10 9,14912,800 1,585E–13 1,200 5,000E–01 0,301 4,477E–10 9,34913,000 1,000E–13 1,000 5,000E–01 0,301 2,825E–10 9,549
pH [H+] pOH [B–] p[B–] [HB] p[HB]1,000 1,000E–01 13,000 8,798E–05 4,056 4,999E–01 0,3011,200 6,310E–02 12,800 1,394E–04 3,856 4,999E–01 0,3011,400 3,981E–02 12,600 2,209E–04 3,656 4,998E–01 0,3011,600 2,512E–02 12,400 3,501E–04 3,456 4,996E–01 0,3011,800 1,585E–02 12,200 5,546E–04 3,256 4,994E–01 0,3022,000 1,000E–02 12,000 8,785E–04 3,056 4,991E–01 0,3022,200 6,310E–03 11,800 1,391E–03 2,857 4,986E–01 0,3022,400 3,981E–03 11,600 2,201E–03 2,657 4,978E–01 0,3032,600 2,512E–03 11,400 3,479E–03 2,459 4,965E–01 0,3042,800 1,585E–03 11,200 5,491E–03 2,260 4,945E–01 0,3063,000 1,000E–03 11,000 8,648E–03 2,063 4,914E–01 0,3093,200 6,310E–04 10,800 1,357E–02 1,867 4,864E–01 0,3133,400 3,981E–04 10,600 2,117E–02 1,674 4,788E–01 0,3203,600 2,512E–04 10,400 3,274E–02 1,485 4,673E–01 0,3303,800 1,585E–04 10,200 4,997E–02 1,301 4,500E–01 0,3474,000 1,000E–04 10,000 7,483E–02 1,126 4,252E–01 0,3714,200 6,310E–05 9,800 1,091E–01 0,962 3,909E–01 0,4084,400 3,981E–05 9,600 1,533E–01 0,815 3,467E–01 0,4604,600 2,512E–05 9,400 2,060E–01 0,686 2,940E–01 0,5324,800 1,585E–05 9,200 2,631E–01 0,580 2,369E–01 0,6255,000 1,000E–05 9,000 3,188E–01 0,496 1,812E–01 0,742
650 Übungsaufgaben
pH [H+] pOH [B–] p[B–] [HB] p[HB]5,200 6,310E–06 8,800 3,681E–01 0,434 1,319E–01 0,8805,400 3,981E–06 8,600 4,078E–01 0,390 9,224E–02 1,0355,600 2,512E–06 8,400 4,376E–01 0,359 6,245E–02 1,2045,800 1,585E–06 8,200 4,587E–01 0,338 4,131E–02 1,3846,000 1,000E–06 8,000 4,731E–01 0,325 2,688E–02 1,5716,200 6,310E–07 7,800 4,827E–01 0,316 1,730E–02 1,7626,400 3,981E–07 7,600 4,889E–01 0,311 1,106E–02 1,9566,600 2,512E–07 7,400 4,930E–01 0,307 7,036E–03 2,1536,800 1,585E–07 7,200 4,955E–01 0,305 4,462E–03 2,3507,000 1,000E–07 7,000 4,972E–01 0,303 2,825E–03 2,5497,200 6,310E–08 6,800 4,982E–01 0,303 1,786E–03 2,7487,400 3,981E–08 6,600 4,989E–01 0,302 1,128E–03 2,9487,600 2,512E–08 6,400 4,993E–01 0,302 7,126E–04 3,1477,800 1,585E–08 6,200 4,996E–01 0,301 4,498E–04 3,3478,000 1,000E–08 6,000 4,997E–01 0,301 2,839E–04 3,5478,200 6,310E–09 5,800 4,998E–01 0,301 1,792E–04 3,7478,400 3,981E–09 5,600 4,999E–01 0,301 1,131E–04 3,9478,600 2,512E–09 5,400 4,999E–01 0,301 7,135E–05 4,1478,800 1,585E–09 5,200 5,000E–01 0,301 4,502E–05 4,3479,000 1,000E–09 5,000 5,000E–01 0,301 2,841E–05 4,5479,200 6,310E–10 4,800 5,000E–01 0,301 1,792E–05 4,7479,400 3,981E–10 4,600 5,000E–01 0,301 1,131E–05 4,9479,600 2,512E–10 4,400 5,000E–01 0,301 7,136E–06 5,1479,800 1,585E–10 4,200 5,000E–01 0,301 4,502E–06 5,34710,000 1,000E–10 4,000 5,000E–01 0,301 2,841E–06 5,54710,200 6,310E–11 3,800 5,000E–01 0,301 1,792E–06 5,74710,400 3,981E–11 3,600 5,000E–01 0,301 1,131E–06 5,94710,600 2,512E–11 3,400 5,000E–01 0,301 7,136E–07 6,14710,800 1,585E–11 3,200 5,000E–01 0,301 4,503E–07 6,34711,000 1,000E–11 3,000 5,000E–01 0,301 2,841E–07 6,54711,200 6,310E–12 2,800 5,000E–01 0,301 1,792E–07 6,74711,400 3,981E–12 2,600 5,000E–01 0,301 1,131E–07 6,94711,600 2,512E–12 2,400 5,000E–01 0,301 7,136E–08 7,14711,800 1,585E–12 2,200 5,000E–01 0,301 4,503E–08 7,34712,000 1,000E–12 2,000 5,000E–01 0,301 2,841E–08 7,54712,200 6,310E–13 1,800 5,000E–01 0,301 1,792E–08 7,74712,400 3,981E–13 1,600 5,000E–01 0,301 1,131E–08 7,94712,600 2,512E–13 1,400 5,000E–01 0,301 7,136E–09 8,14712,800 1,585E–13 1,200 5,000E–01 0,301 4,503E–09 8,34713,000 1,000E–13 1,000 5,000E–01 0,301 2,841E–09 8,547
Übungsaufgaben 651
652 Übungsaufgaben
Lösung Aufgabe 12:Berechnen Sie den pH-Wert folgender Lösungen von Hand und mit Hilfe eineshydrochemischen Rechenprogrammes und vergleichen Sie die erzielten Ergeb-nisse:
a) 0,01 m CH3COOHb) 0,01 m HClc) 0,01 m H2SO4
Stellen Sie auch die Reaktionsgleichungen als Teil Ihrer Antwort dar.
A. pH-Wert einer 0,01molaren CH3COOH-Lösung
Gesamtreaktion:
CH3COOH � CH3COO– + H+; pKS = 4, 74
Berechnung:
[H+
]= –
KS
2+
√K2S
4+ KS · cS = –
10–4,74
2+
√(10–4,74
)2
4+ 10–4,74 · 0, 01 = 4, 176 · 10–4
pH = 3, 38
PHREEQC-Berechnung:TITLE pH-Wert einer 0,01 molaren CH3COOH-LösungSOLUTION 1
pH 7.0Temp 25.0
REACTION 1
H(Acetate) 10.01 MolesEND
pH-Wert der Phreeqc-Berechnung: 3,39
Übungsaufgaben 653
B. pH-Wert einer 0,01molaren HCl-Lösung
Gesamtreaktion:
HCl � H+ + Cl–; pKS = –3
Berechnung:
pH = – log cS = – log 0, 01 = 2
PHREEQC-Berechnung:TITLE pH-Wert einer 0,01 molaren HCl-LösungSOLUTION 1
pH 7.0Temp 25.0
REACTION 1
HCl 10.01 molesEND
pH-Wert der Phreeqc-Berechnung: 2,04
C. pH-Wert einer 0,01molaren H2SO4-Lösung
Gesamtreaktion:
H2SO4 � HSO–4 + H+ � SO2–
4 + 2H+
1. Dissoziationsstufe:
KS1 =
[HSO–
4
] · [H+
]
[H2SO4]= 103
[H+
]=
[HSO–
4
]= 0, 01
2. Dissoziationsstufe:
KS2 =
[SO2–
4
] · [H+
]
[HSO–
4
] = 10–1,9
[H+
]= –
KS2
2+
√K2S2
4+ KS2 · cS = 6, 57 · 10–3
654 Übungsaufgaben
Berechnung:
[H+
gesamt
]=
[H+
KS1
]+
[H+
KS2
]= 0, 01 + 6, 57 · 10–3 = 0, 0165
pH = 1, 78
PHREEQC-Berechnung:TITLE pH-Wert einer 0,01 molaren H2SO4-LösungSOLUTION 1
pH 7.0Temp 25.0
REACTION 1
H2SO4 10.01 molesEND
pH-Wert der Phreeqc-Berechnung: 1,87
Übungsaufgaben 655
Lösung Aufgabe 13:Berechnen Sie den pH-Wert von Hand und mit Hilfe eines hydrochemischenRechenprogrammes einer
a) 0,1 m CH3COONa-Lösungb) 0,1 m NH4Cl-Lösungc) 0,1 m NH4CH3COO-Lösungd) 0,1 m NaCl-Lösung.
Stellen Sie auch die Reaktionsgleichungen als Ihrer Antwort dar.
A. Salz einer schwachen Säure und einer starken Base
Gesamtreaktion:
CH3COONa → Na+ + CH3COO–
Säurereaktion:
CH3COOH � CH3COO– + H+; pKS = 4, 74
Basenreaktion:
Na+ + H2O � NaOH (aq) + H+; pKB = –0, 56 – –0, 77
Berechnung:
pH = 7 +1
2(pKS + log cS) = 7 +
1
2(4, 74 + log 0, 1) = 8, 87
PHREEQC-Berechnung:TITLE pH-Wert einer 0,1 molaren CH3COONa-LösungSOLUTION 1
pure waterpH 7.0Temp 25.0
REACTION 1
Acetate 0.1 molesNa 0.1 moles
pH-Wert der Phreeqc-Berechnung: 8,76
656 Übungsaufgaben
B. Salz einer schwachen Base und einer starken Säure
Gesamtreaktion:
NH4Cl → NH+4 + Cl–
Säurereaktion:
HCl � H+ + Cl–; pKS = –3
Basenreaktion:
NH+4 + H2O � NH4OH (aq) + H+; pKB = 4, 7
Berechnung:
pH = 7 –1
2(pKB + log cS) = 7 –
1
2(4, 7 + log 0, 1) = 5, 15
PHREEQC-Berechnung:TITLE pH-Wert einer 0,1 molaren NH4Cl-LösungSOLUTION 1
pure waterpH 7.0Temp 25.0
REACTION 1
Cl 0.1 molesNH4+ 0.1 moles
pH-Wert der Phreeqc-Berechnung: 5,24
C. Salz einer schwachen Säure und einer schwachen Base
Gesamtreaktion:
NH4CH3COO → NH+4 + CH3COO
–
Säurereaktion:
CH3COOH � CH3COO– + H+; pKS = 4, 74.
Basenreaktion:
NH+4 + H2O � NH4OH (aq) + H+; pKB = 4, 7
Übungsaufgaben 657
Berechnung:
pH = 7 +1
2(pKS – pKB) = 7 +
1
2(4, 74 – 4, 7) = 7, 02
PHREEQC-Berechnung:TITLE pH-Wert einer 0,1 molaren NH4CH3COO-LösungSOLUTION 1
pure waterpH 7.0Temp 25.0
REACTION 1
Acetate 0.1 moles4+ 0.1 moles
pH-Wert der Phreeqc-Berechnung: 7,01
D. Salz einer starken Säure und einer starken Base
Gesamtreaktion:
NaCl → Na+ + Cl–.
Säurereaktion:
HCl � H+ + Cl–; pKS = –3.
Basenreaktion:
Na + H2O � NaOH (aq) + H+; pKB = –0, 56 – –0, 77
Berechnung:
pH = 7
PHREEQC-Berechnung:TITLE pH-Wert einer 0,1 molaren NACl-Lösung
658 Übungsaufgaben
SOLUTION 1
pure waterpH 7.0Temp 25.0
REACTION 1
Cl 0.1 moles1 moles
pH-Wert der Phreeqc-Berechnung: 6,98
Übungsaufgaben 659
Lösung Aufgabe 14:+7 −2 +2 +1 +2 +3 +1 −2
1) MnO4−+ Fe2+ + H+ <=> Mn2+ + Fe3+ + H2O
+5e− −1e−
a) Elektronenbilanz
→ 1MnO4– + 5Fe2+ + 8H+ ⇔ 1Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
b) Massenbilanz
1Mn → 1Mn (√)
5Fe → 5Fe (√)
8H → 4 × 2H = 8H (√)
1 × 4O → 4 × O = 4O (√)
c) Ladungsbilanz
17 positive (1-;10+;8+)→ 17 positive (2+;15+)
Zu a) Test der Elektonenbilanz:
Mn+75e– → Mn2+ (Reduktion) 5e-(√)
5Fe2+ → Fe3+ + 5e– (Oxidation)
Folgereaktionen:
Fe3+ + 3H2O ⇔ Fe(OH)3(s) + 3H+
Im GWL → oben: Mn2+ (Fe(OH)3(s)); unten: Fe2+
+7 −2 +1 −2−1 +1 +2 0 +12) MnO4
−+ H2O2+ H+ <=> Mn2+ + O2 + H2O+5e−
−2e−
a) Elektronenbilanz
→ 2MnO–4 + 5H2O2 + 6H+ ⇔ 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O
660 Übungsaufgaben
b) Massenbilanz
2Mn → 2Mn (√)
16H → 16H (√)
18O → 18O (√)
c) Ladungsbilanz
1-(2-;1+) → 4++ 6+(2-;6+) → 4+4+ → 4+
Zu a) Test der Elektonenbilanz:
2Mn+7 + 10e– → 2Mn3+ (Reduktion) 10e-(√)
5H2O2–1 → 5O2
0 + 10e– (Oxidation)
0 +2 −2 −2 − 1 +2,5 3) I2 + 2S2O3 2I−+ S4O6
+2e− (4x0,5e−)=2e−
a) Elektronenbilanz
I20 + 2e– → 2I– (Reduktion)+2 – 2 + 2, 5 – 2 2e-(
√)
2S2O3 → S4O6 + 2e– (Oxidation)
b) Massenbilanz
2I → 2I (√)
4S → 4S (√)
6O → 6O (√)
c) Ladungsbilanz
2 × 2– = 4– → 2 – +2– = 4 – (√)
Übungsaufgaben 661
Anmerkung 1:
Reaktion vergleichbar zu:
Cl2◦ + 2S2O3
2– → 2Cl– + S4O62–
Leitungsneuverlegung
1. Leitung wird verlegt2. Druckprobe + Zugabe von Cl2◦ als Oxidationsmittel
→ Keime wurden oxidiert3. Keimprobe (E-Coli, Keimzahl)4. Cl2◦-Reduktion von Thiosulfat5. Ableitung als Abwasser
Anmerkung 2: Thiosulfat (S2O32–) wird genutzt um starke Oxidationsmittel
(Cl2◦)zu reduzieren (→ Leitungsdesinfektion)+6 +2 +3 +3 Cr2O7 + 14H+ + 6Fe2+ <=> 2Cr3+ + 6Fe3+ +7H2O
1e−
2 x 3e−= 6e−
−2 4)
a) Elektronenbilanz (Test):Cr2O7 + 6e– → 2Cr3+ (Reduktion) 6e-(
√)
6Fe2+ → 6Fe3+ + 6e– (Oxidation)
b) Massenbilanz
2Cr → 2Cr (√)
7O → 7O (√)
14H → 14H (√)
6Fe → 6Fe (√)
c) Ladunsbilanz
2 – +12 + +14H+ → 6 + +18+
24+ → 24+
662 Übungsaufgaben
Wo hat diese Reaktion eine Bedeutung?
- Solingen: → Nutzen von Dichromat zum Verchromen→ Reduktion der Restlösung notwendig→ Folgereaktion:Cr3++3H2O ⇔ Cr(OH)3 (s) + 3H+
Fe3++3H2O ⇔ Fe(OH)3 + 3H+
Anmerkung: Dichromat (Cr2O7) wird genutzt um möglichst alle reduziertenWasserinhaltsstoffe zu oxidieren („chemischer Sauerstoffbedarf“, CSBChromat)
Übungsaufgaben 663
Lösung Aufgabe 15:
O,51 V
Bezugselektrode
Messelektrode
AgCl -gesättigte Lösung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Halbreaktionen
Red Ox0,5 H2(g) ⇔ H+ + e– (+/- E◦ = 0 V)
�E = 0,80 VAg◦(s) ⇔ Ag+ + e– (+ E◦ = 0,80 V)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
−1e−
Reaktion: 0,5 H2(g)+ Ag+ <=> H+ + Ag0
+1e−
Massenbilanz: H ⇔ H (√)
Ag ⇔ Ag (√)
Ladungsbilanz: “+” ⇔ ”+” (√)
Elektronenbilanz: - 1e– (√)
+1e−
Nernst-Gleichung für Normal-Wasserstoff-Elektrode
EH = E◦ +2, 303 ∗ R ∗ T
n ∗ F∗ log
Ox
Red
664 Übungsaufgaben
Bei 25◦C gilt: EH = E◦ +0, 0591
n∗ log
Ag+
1| – E◦
EH = +0,51
E◦ = 0,80 V
n = 1
→ EH – E◦ =0,0591
n∗ logAg+ | ∗ n
0,0591
(EH – E◦)∗n
0,0591= logAg+
(0,51V – 0,80V) ∗ 1
0,0591= –4,90694 = logAg+ → [Ag+] = 1,2389∗10–5 mol/l
→ KLAgCl = [Ag+]∗[Cl–] = [1,2389∗10–5 mol/l]2
= 1,535∗ 10–10 mol2/l2
Literatur:
MATTHESS KL = 1,82∗10–10; KÜSTER . . .Kl = 1,78∗10–10
Aus �Gr: 1,82∗10–10
Übungsaufgaben 665
Übungsaufgabe 16Aufgabe 1
Flasche 1:
80 mg KCl 20 mg Ca(NO3)2 60 mg NaCl
0,02 g Ca(NO3)2 → Ca2++ 2 NO3–
M (Ca(NO3)2) = 164,1 g/mol
n (Ca(NO3)2) =m
M(Ca(NO3)2=
0, 02g
164, 1g/moln (Ca2+) = 1,21*10–4 = 1,21∗10–4 mol
n (NO–3) = 2,43∗10–4 mol
c (Ca2+) = 1,21∗10–4 mol/l
c (NO–3) = 2,43∗10–4 mol/l
0,08 g KCl → K++ Cl–
M (KCl) = 74,54 g/mol
n (KCl) =m
M (KCl)=
0, 08g
74, 54g/mol= 1,07∗10–3 mol
n (K+) = 1,07∗10–3 mol
n (Cl–) = 1,07∗10–3 mol
c (K+) = 1,07∗10–3 mol/l
c (Cl–) = 1,07∗10–3 mol/l
0,06 g NaCl → Na++ Cl–
M (NaCl) = 58,5 g/mol
n (NaCl) =m
M (NaCl)=
0, 06g
58, 5g/mol. = 1,02∗10–3 mol
n (Na+) = 1,02∗10–3 mol
n (Cl–) = 1,02∗10–3 mol
c (Na+) = 1,02∗10–3 mol/l
c (Cl–) = 1,02∗10–3 mol/l
Ion Konz.ci [mg/l]
Atomgewicht[g/mol]
Konz.[mmol/l]
zi2 cizi2 d
Ca2+ 4,84 40,08 0,121 4 0,48 4,86K+ 41,83 39,09 1,07 1 1,07 3,71Cl 74,09 35,45 2,09 1 2,09 71NO3 15,066 62,0 0,243 1 0,243 3Na+ 23,46 23,0 1,02 1 1,02 4
666 Übungsaufgaben
∑= 4,9
I = 2,45 mmol/l = 2,45∗10–3 mol/lA = 0,5092(mol/l)1/2
B = 0,3286∗108 (cm2∗mol/l)1/2
Debey-Hückel Erweiterte Debey-Hückel PHREEQCγCalcium. 0,796 0,806 0,807γNitrat 0,945 0,947 0,946γChlorid 0,945 0,947 0,946γNatrium 0,945 0,947 0,946γKalium 0,945 0,947 0,946
Flasche 2:
1g NaCl 2g MgSO4 1g KCl
2g MgSO4 → Mg2++ SO42–
M (MgSO4) = 120,4 g/mol
n (MgSO4) =m
M (MgSO4)=
2g
120, 4g/mol= 0,017 mol
n (Mg2+) = 0,017 mol
n (SO42–) = 0,017 mol
(Mg2+) = 0,017 mol/l
c (SO42–) = 0,017 mol/l
1g NaCl → Na++ Cl–
M (NaCl) = 58,5 g/mol
n (NaCl) =m
M (NaCl)=
1g
58, 5g/mol= 0,017 mol
n (Na+) = 0,017 mol
n (Cl–) = 0,017 mol
c (Na+) = 0,017 mol/l
c (Cl–) = 0,017 mol/l
1g KCl → K++ Cl–
M (KCl) = 74,55 g/mol
n (KCl) =m
M (KCl)=
1g
71, 04g/mol= 0,014 mol
n (K+) = 0,014 mol
n (Cl–) = 0,014 mol
c (K+) = 0,014 mol/l
c (Cl–) = 0,014 mol
Übungsaufgaben 667
Ion Konz.ci [g/l]
Atomgewicht[g/mol]
Konz.[mol/l]
z2i cizi2 d
Cl 1,081 35,45 0,031 1 0,031 3,71K+ 0,524 39,09 0,014 1 0,014 3,71Mg2+ 0,403 24,31 0,017 4 0,066 5,46SO2–
4 1,594 96,07 0,017 4 0,066 5Na+ 0,393 23,6 0,017 1 0,017 4
∑= 0,194
I = 0,5 ∗ c∗i zi
2 = 0,097 mol/lA = 0,5092 (mol/l)1/2
B = 0,3286∗108 (cm2∗mol/l)1/2
Debey-Hückel Erweiterte Debey-Hückel PHREEQCγ Chlorid 0,699 0,7896 0,785γ Kalium 0,699 0,768 0,785γ Magnesium 0,239 0,393 0,438γ Sulfat 0,239 0,382 0,408γ Natrium 0,699 0,772 0,8
Aufgabe 2
1. Wasserprobe: I = 0,0023 mol/l => Alle Formeln sind geeignet für die Berech-nung des Aktivitätskoeffizienten
2. Wasserprobe: I = 0,099 mol/l => Dedye-Hückel-Gleichung ist nicht mehr fürdie Berechnung der Aktivitätskoeffizienten geeignet, alle anderen Gleichungenschon.
668 Übungsaufgaben
Aufgabe 3TITLE Aufgabe 10–1 Hydro4
SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0pe 4.0density 1.000temp 25.0Ca 4.84K 41.83Cl 74.09N(+5) 15.066 as NO3Na 23.46
END
TITLE Aufgabe 10–2 Hydro4SOLUTION 1
units mg/lpH 7.0pe 4.0temp 25.0K 547Cl 1099Mg 413S(+6) 1635Na 391
END
Sachverzeichnis
CO2 Siehe Kohlendioxid, 245K′D-Wert, 132, 133
KOC-Wert, 130KOW-Wert, 1303D-Transportmodellierung
instationäre, 283
AAachen Landesbadquelle, 38Aachener Thermalquellen, 18, 114, 115Aachtopf, 30Abbauprozesse, 144Abbaurate, 142Absorption, 79Abwässer, 23Aciditätskonstante, 53Adsorption, 79Aggregatzustand, 124Aktivitätskoeffizient, 46–49Aktivkohlefiltration, 193Aldruper Mark, 387, 389, 395Alicyclen, 122Alkane, 122, 145, 146
homologe Reihe, 145, 146Alkene, 122Alkine, 122Altkippe Berrenrath, 241Aluminium, 242, 269Aluminiumchlorid, 202, 204Aluminiumlöslichkeit, 77Aluminiumsulfat, 58, 59Ammonium, 23, 300anorganische Hydrochemie im Bereich der
Schadstofffahne, 156
anorganische hydrogeochemischeReaktionen, 49
anorganische Wasserinhaltsstoffe, 9Anstrombrunnen, 438–440anthropogene Stoffeinträge, 7Antiscaling-Mittel, 196Aragonit, 84, 184Aromaten, 122aromatische Kohlenwasserstoffe, 158artesische Quelle, 32artesischer Brunnen, 361assimilatorische Nitratreduktion, 300Äthiopien, 414Aussickerung, 23autotrophe chemolithotrophe Denitrifikation,
305, 306
BBaden-Badener Thermalwasser, 18Barium, 381, 382, 384Baryt, 72, 382, 384Barytfällung, 382, 383Base
konjugierte, 53Basenkapazität, 90Basenkonstante, 51, 53Benzin, 146Benzol, 122, 123, 159, 160Biphenyle
polychlorierte, 124, 131Bochum-Gerthe, 31Bochumer Grünsand, 371Bodenwasserchemismus, 7Bor, 364, 414Braunkohle, 209, 240
669© Springer-Verlag GmbH Deutschland 2018F. Wisotzky et al., Angewandte Grundwasserchemie, Hydrogeologieund hydrogeochemische Modellierung,https://doi.org/10.1007/978-3-662-55558-3
670 Sachverzeichnis
Braunkohlenabraumkippe, 22, 25, 99, 101,178, 211, 232, 233, 243, 245
Braunkohlenflöz, 24Braunkohlengewinnung
Auswirkung, 379Braunkohlenrevier, 210Braunkohlentagebau, 214Braunkohlenvorkommen, 209, 213Bromid, 381Brunnen
Inkrustationen, 426Verschleimung, 428
Brunnenalterung, 417, 426, 428Arten, 426
Brunnenentsandung, 426Brunnenversandung, 426BTEX-Aromaten, 131, 158, 159
Abbaureaktionen, 160BTEX-Belastungsfahne, 159BTEX-Tiefenverteilung, 162Burtscheider Thermalquellen, 114
CCalcit, 36, 37, 41, 84, 114, 117, 158, 181, 184,
261, 379Sättigungsindizes, 100
Calcitübersättigung, 110, 113Calcitgehalt, 237Calcitlösekapazität, 263, 265, 266Calcium, 11, 41, 73, 382, 413Calciumcarbonat, 103, 185, 187, 188, 227Calciumhydroxid, 206Calciumsulfat-Komplex, 75Carbocyclen, 122Carbonat, 85, 88Castroper Höhenschotter, 30, 37Chalcedon, 38chemische Desinfektion, 193China, 414Chlor, 68, 149Chlorbenzole, 131Chlordioxid, 68Chlorethane, 148Chlorethene, 148Chlorid, 11, 36, 283, 285, 303, 309, 318Chlormethane, 148CKW (chlorierte Kohlenwasserstoffe), 147,
150Grundwasserbelastung, 150leicht flüchtige Siehe LCKW, 124
co-metabolischer Abbau, 141Coffinit, 433
DDüngemittel, 301Düngemittelaufkommen, 301Düngemitteleinsatz, 302Düngung, 299Düsseldorfer Stadtgebiet, 19Dampfdruck, 136Dampfphase, 137Datongbecken, 434Davies, 48Debye-Hückel, 48Dechenhöhle, 110Dechlorierung, 149, 155
oxidative, 154DENIPLANT-Anlage, 200Denitrifikation, 193, 204, 315
autotrophe chemolithotrophe, 305, 306dense non aqueous phase liquids, 128Desinfektion
chemische, 193Desorption, 79Dichte, 126Diesel, 166Dingdener Glimmerton, 398DNAPL (dense non aqueous phase liquids),
128DOC-Abbau, 158Donauquelle, 32
EEDTA (Ethylendiamintetraessigsäure), 133,
398–400, 402EDTA-Belastung, 402, 404–407
Altersbestimmung, 404Untersuchungsstrategien, 400
effektive Wasserlöslichkeit, 128Eisen, 11, 23, 36, 157, 241, 279, 286, 370, 417,
421Eisen(III)-Chlorid, 58Eisen(III)-Sulfat, 58Eisenausfällung, 36Eisencarbonat, 237, 245Eisendisulfide, 210Eisenfällung, 241Eisenhydroxid, 36Eisenhydroxidausfällung, 427elektrische Leitfähigkeit, 12, 14–16, 37–40
der Thermalwässer, 37Elektronenfänger, 60Elektronenspender, 60Emscher, 372, 376Emscher-Niederterrasse, 151
Sachverzeichnis 671
Emschergebiet, 377Emschermergel, 30, 73, 153, 359, 362,
365–367, 371, 409–411, 415anorganischer Kohlenstoff, 410
Emschermergelwässer, 411Wasserchemie, 413
ENA (Enhanced Natural Attenuation), 143endotherme Reaktion, 22Enhanced Natural Attenuation, 143Entcarbonisierung, 193, 196Enteisenung, 417, 423
oberirdische, 417unterirdische, 417–419, 424
Enteisenungsanlage, 421Entgasungsblasen, 114Enthärtung, 193Entmanganung, 417, 424Entsäuerung, 103
Reaktionsgleichungen, 103Ergiebigkeitskoeffizient, 418Essener Grünsand, 370, 371ETBE (Ethyl-tert-Butyl-Ether), 147Ethan, 123, 145Ethanol, 126, 127Ethen, 156Ethyl-tert-Butyl-Ether, 147Ethylendiamintetraessigsäure Siehe EDTA,
133Eutrophierung, 302exotherme Reaktion, 21, 22
FFeldspatverwitterung, 240Feuchtgebiete, 217Flöz, 370Flüssigkeit
organische, Eintrag in Grundwasserleiter,126
Flockung, 193Flockungsmittel, 58Fluor, 364, 366, 411Fluorid, 73, 411–414Fluorit, 411, 414freie ionare Spezies, 46Freundlich-Retardationsfaktor, 133Friedrichsstollen, 38
GGülle, 301, 402Güntelberg, 48Güteanforderungen, 191
Gas-Wasser-Reaktion, 77Gase, 184
Henry-Konstante, 78Löslichkeit, 78
Gasphase, 136Geologischer Dienst NRW, 362Gesamtmineralisationswerte, 36Gesamtschwefelgehaltverteilung, 281Gesteine, 39Gesteinszusammensetzung, 39Geysir, 18, 19, 33, 110, 112Geysirfeld El Tatio, 35Gibbsit, 269Gips, 70, 76Gipslöslichkeit, 70, 72Gleichgewicht
thermodynamisches, 46Große Emsterrasse, 344Grubenwassereinleitung, 375Grubenwasserförderung, 373Grundwasser, 3, 8, 11, 14, 17–21, 25, 26
anorganische Inhaltsstoffe, 6Chlorid, 20gelöste Stoffe, 6oberflächennahes, 18, 23pH-Wert, 39Temperaturniveau, 20Urankonzentration, 431Zumischung, 284
Grundwasserabsenkung, 25, 320Grundwasserbelastung, 7, 141, 150, 154
anthropogene, 6Historie, 166organische, 141
GrundwasserchemieGesteinszusammensetzung, 39
Grundwasserchemismus, 4, 6, 7, 335Grundwassergleichenplan, 257, 259, 260, 398
Sennesande, 264Grundwasserinhaltsstoffe, 9
Molmassen, 12Wertigkeiten, 12
Grundwasserleiter, 9, 134Fällungsreaktionen, 8geochemische Prozesse, 8, 10Jahresgang Temperatur, 19Lösungsreaktionen, 8Säure-Base-Reaktionen, 52Versauerung, 263
Grundwasserleitermaterialien, 39Grundwassermessstellentypen, 26–29Grundwasserneubildung, 3Grundwasserprobe
672 Sachverzeichnis
Ionenbilanz, 15Grundwasserproben
aus Kalksteinen, 40Grundwasserprobennahme, 14Grundwasserstockwerk, 20, 24, 151, 276Grundwassertemperatur, 16, 20, 22–24Grundwassertemperaturuntersuchung, 17Grundwasserversauerung, 277Grundwasservorkommen
Temperaturbereich, 18Grundwasserzusammensetzung, 4Gysenbergpark, 31
HHalterner Sande, 323–329Hauptwasserinhaltsstoffe, 12Hausbrunnen, 362Hausbrunnen im Emschermergel, 365, 366Hellweg, 357, 358Helmstedter Revier, 209, 212Henry-Gesetz, 77, 87, 137Henry-Isotherme, 132Henry-Koeffizient, 137–139
HL‘ genutzt, 139Henry-Konstante, 77, 78Heterocyclen, 122, 123heterogene Reaktion, 46Heyer-Versuch, 85, 89homogene Reaktion, 45Hydratation, 46, 68, 69hydratisierte Ionen, 47Hydrochemismus, 6Hydrogencarbonat, 11, 85, 90, 92, 94, 98, 236Hydrogencarbonatkonzentration, 41Hydrogensulfat, 54–56hydrogeochemische Rechenprogramm,
171–173hydrogeochemisches Modell, 172, 189Hydrolysekonstanten, 60hydrophile Substanz, 130Hydroxidfällung, 418Hydroxokomplexe, 59Hypochlorit, 68
IImpfsand, 198In-situ-chemische-Oxidation, 144In-situ-Sanierung, 143Indan, 165Inden, 165Infiltrationswasser, 321, 322
Inkrustationen (Brunnen), 426–428instationäre 3D-Transportmodellierung, 283Ionen
hydratisierte, 47Ionenaktivitätsprodukt, 70
des Wassers, 51Ionenaustausch, 79, 176Ionenbilanzfehler, 16Ionenstärke eines Wassers, 47ISCO (In-situ-chemische-Oxidation), 144Isotopie, 313
Jjahreszeitlicher Temperaturgang, 19
KKaiserquelle, 36, 114Kalium, 11Kaliumchlorid, 22Kaliumeintrag, 348Kaliumpermanganat, 196Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht, 83, 90,
92–94, 96, 97, 99, 101Berechnung, 98Bestimmung durch Versuche, 95Veränderung durch Kochen, 104
Kalkübersättigung, 96, 99Kalkaggressivität, 94, 95, 99, 101, 184Kalkausfällung, 105–108, 116
des Mono-Lakes, 118in Rohrleitungen, 116
Kalklösekapazität, 96, 99Kalkmilch, 241Kalksinter, 108, 109Kalksinterbildung, 106Kalkstalagmit, 110Kalkstalaktit, 110Kalkstein, 39, 40, 223Kaltwassergeysir, 34, 35, 110–112
Andernach, 111, 113Karstgrundwasserleiter, 6, 31Karstquelle, 36Kationenaustausch, 79, 310Kationenaustauschkapazität, 79Kessebürener Tal, 358, 359Kesselsteinbildung, 105Kiese, 39, 41Kieselsäureausfällung, 19Kiessandzug, 385, 387
Hydrochemismus, 390Kippengrundwasser, 223, 225, 244
Sachverzeichnis 673
Kippengrundwasserchemismus, Genese, 232Kippenwasserchemismus, 242Klausbrunnen, 107Kluftgrundwasser, 362Kluftgrundwasserleiter, 31, 32Kobalt, 307Kochbrunnen, 38Kochtest, 105Kohlendioxid, 83, 84, 93, 94Kohlendioxid-Entgasung, 245Kohlendioxid-Partialdruck, 100Kohlendioxidspezies, 84, 86–88Kohlenhydrate
Oxidation, 140Kohlensäure, 35, 85, 88Kohlensäurespezies, 88, 96Kohlenstoff, 436
anorganischer, 410Kohlenwasserstoffe, 124, 143, 144
aromatische, 158aromatische, polyzyklische Siehe
polyzyklische aromatischeKohlenwasserstoffe, 124
chlorierte Siehe CKW, 150chlorierte, leicht flüchtige Siehe LCKW,
124gesättigte, 144halogenierte, leicht flüchtige Siehe LHKW,
150Komplexdissoziationskonstante, 75Komplexverbindung, 76
in Wasser, 75konjugierte Base, 53Konzentration, 46KORA-Forschungsverbundprojekt, 147, 161KOW-Wert, 130Krefelder Rinnenschichten, 398Krefelder Scholle, 290Kreislaufsäulenversuch, 311, 312, 329, 330,
337
LLöslichkeitskonstante, 70, 71Löslichkeitsprodukt, 8Lösungs-Fällungs-Reaktion, 68Lösungsvermögen von Wasser, 6Laacher See, 113Laborschüttelversuch, 338Langelier-Index, 94Langmuir-Retardationsfaktor, 133Langsamsandfilter, 192, 194, 254Lausitzer Braunkohlenrevier, 209, 212, 243
LCKW (leicht flüchtige chlorierte Kohlen-wasserstoffe), 124, 131, 147–150,155
LCKW-Verbindungen, 148leicht flüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe
Siehe LCKW, 124Leichtphase, 125, 126, 165
Verhalten, 139Leitfähigkeit
elektrische Siehe elektrische Leitfähigkeit,12
LHKW (leichtflüchtige, halogenierte Kohlen-wasserstoffe), 150, 151, 153, 154, 156,157
LHKW-Schadstofffahne, 154light non aqueous phase liquids, 126lipophile Substanz, 130Lipophilie, 129Lippe, 372–374lithotrophe Nitratreduktion, 285, 286, 297,
328, 346, 348, 392lithotrophe Pyritoxidation, 288LNAPL (light non aqueous phase liquids), 126Lodshof, 421, 425
MMünsterländer Kiessandzug, 310, 385–390,
394hydrochemische Parameter, 391
Münsterländer Kreidebecken, 358, 409Münsterland, 386, 409Magma, 32Magmatit, 39–41Mammoth-Hot-Springs, 108, 109Mangan, 11, 424, 426Massenwirkungsgesetz, 69Meerwasser, 9, 14, 47
hydrochemische Kennwerte, 360Messstellenbündel, 28, 29Messstellengruppe, 28, 29Metabolite, 140Metamorphite, 40Methan, 144, 365, 366, 393, 394Methanoxidation
anaerobe, 395Methylnaphthaline, 165mH-Wert, 89Mikroorganismen, 140Mineralölkohlenwasserstoffe, 145Mineraldünger, 301–303, 309Minerale, 184
Löslichkeit, 74
674 Sachverzeichnis
Mineralquelle, 35, 36Mineralsättigung, 72Mischphasenbildung, 125Mitteldeutsches Revier, 209, 212MKW (Mineralölkohlenwasserstoffe), 146MNA (Monitored Natural Attenuation), 147,
155, 161Modell, 171
PHREEQC, 172Modellierung, 188
von reversiblen Gleichgewichtsreaktionen,184
molale Konzentration, 46Molfraktion, 128Molfraktion [-], 128Monitored Natural Attenuation, 147, 155, 161Mono-Lake, 116–119Moose, 107MTBE (Methyl-tert-Butyl-Ether), 146Multi-Level-Messstelle, 28, 29
NNA (Natural Attenuation), 161NaCl-Lösung, 14Nährstoffeinträge, 302Nanoeisen, 149, 152Nanoeiseninfiltration, 149Naphthalin, 160NAPL (non aqueous phase liquids), 126NAPL-Bildung, 126Natrium, 36, 38Natriumchlorid, 22, 35, 59Natriumhydrogencarbonat, 59Natronlauge, 22Natural Attenuation, 161Nebenwasserinhaltsstoffe, 12Nernst’sche Gleichung, 63Neurather Sand, 218, 282–287, 289Neutralpunkt des Wassers, 51, 52Nickel, 272, 273, 278, 307, 425Nickelmobilisierung, 277Niederrhein, 275, 276Niederrheinische Bucht, 216Nitrat, 11, 36, 157, 200, 291, 294, 303–306,
316, 318, 323, 325, 333, 345Nitratabbau, 311Nitratabbaukapazität, 310, 312, 325, 326Nitratabbaupotenzial
Erschöpfung, 319Nitratabbauweg, 310Nitratammonifikation, 300Nitratbelastung, 301, 302
Nitratbeständigkeit, 313Nitratdurchbruch, 319, 320Nitrateintrag, 313, 314Nitratentfernung, 201Nitratisotopie, 327Nitratminderung, 271, 306, 307Nitratprofil, 323Nitratreduktion, 281, 283, 313, 315, 316, 327,
329, 330, 334, 335, 337, 341, 342, 346,348, 349, 351, 393
assimilatorische, 300isotopische Effekte, 314lithotrophe, 285, 286, 297, 328, 346, 392organotrophe, 294, 334, 338, 339, 346,
393Nitrattiefenverteilung, 281Nitrifikation, 308Nitrobacter, 299Nitrobenzole, 131Nitrosomonas, 299non aqueous phase liquids, 126
OOberflächengewässer, 8Oberflächenwasser, 11Oberflächenwasserchemismus, 7Ökowasser, 216Oktanol, 129Oktanol-Wasser-Verteilungskoeffizient,
129–131Bestimmung, 129
Ölsperre, 191, 194organische Flüssigkeit
Eintrag in Grundwasserleiter, 126organische Grundwasserbelastung, 141organische Stoffe, 121, 124, 130
Abbau, 140Dichte, 126Wasserlöslichkeit, 126
organische Verbindungen, 121, 122funktionelle Gruppen, 123
organotrophe Nitratreduktion, 294, 338, 339,346, 348, 393
Orpequelle, 37Oxidation, 60
chemische, in situ, 144Oxidationshalbreaktion, 60Oxidationsmittel, 140Oxidationsreaktion, 64Oxidationszahl, 60–62Oxidationszone, 418, 423oxidative Dechlorierung, 154
Sachverzeichnis 675
Ozon, 68Ozonierung, 193
PPaderquellen, 363Pamukkale, 108, 109Paraffine, 144PCB (polychlorierte Biphenyle), 124, 131Permanganat, 68pH-Pufferkapazität, 96, 97pH-Wert, 39, 54pH-Wert-Abschätzung, 58, 59pH-Wert-Berechnung, 58Phase, 45Phenol, 131, 133PHREEQC, 172, 173, 178–181, 198PHREEQC-Anwendungen, 174, 176Piper-Diagramm, 415polare Substanz, 130Polderung, 376polychlorierte Biphenyle, 124, 131Polyvinylfluorid, 149polyzyklische aromatische Kohlen-
wasserstoffe, 124, 163,168
Eigenschaften, 165Strukturformeln, 164
Porengrundwasserleiter, 6, 19, 102pH-Pufferkapazität, 98
Prinzip der kommunizierenden Röhren, 31Probenahme
hydraulische Situation, 27Protonentransfer, 50Pyrit, 210, 211, 213, 232, 279, 394Pyritbildung
sekundäre, 394Pyritgehalt
oxidierter, 235, 238, 239Pyritoxidation, 213, 218, 221, 227, 229, 230,
233, 234, 279, 281, 286, 418lithotrophe, 288
Pyritschwefel, 292, 313, 394, 411, 412, 437Pyritschwefelgehalt, 216
QQuelle, 29, 31, 32, 34
hydrochemische Zusammensetzung, 37Quellhorizont, 30Quelllinien, 30Quellschüttung, 29Quelltypen, 30
Quellursache, 30Quellwasser, 36, 37Quellwasserchemie, 34
Rrömische Wasserleitung, 107Radioaktivität, 39Radon, 36, 38, 39Radonquelle, 36Raoult’sche Gesetz, 128, 137Reaktionsenthalpie, 21Recklinghäuser Sandmergel, 325Redoxkonstante, 61Redoxpotenzial, 61, 63, 66Redoxreaktion, 22, 23, 60, 176Reduktionshalbreaktion, 61Reduktionsreaktion, 64Regenwasser, 8, 11, 12, 14Reinstwasser, 12, 14Residualsättigung, 149Retardation
sorptive, 136Retardationsfaktor, 136Retardationskoeffizient, 133Rheinisches Braunkohlenrevier, 209, 213, 215,
240Riesler, 194Ruhr, 255, 259, 372Ruhrgebiet, 379–383Ruhrtal
Profilschnitt, 254Ruhrwasser, 255Ruhrwasserwerk, 257
Grundwassergleichenplan, 256Temperaturisolinienplan, 258Trinkwassermedianwerte, 261
SSättigungsdampfdruck, 137Sättigungsgrad, 70Sättigungsindex, 70, 99Säure-Base-Begriff, 50Säure-Base-Paare, 50, 53, 54, 56, 57Säure-Base-Reaktion, 50, 52, 176Säure-Base-Stärke, 50Säurekapazitätenbestimmung, 89Säurekonstante, 50, 51, 53Sültsoid, 36Sümpfungswasser, 321Sande, 39, 41Sandstein, 39
676 Sachverzeichnis
Sauerstoff, 68, 78, 140Sauerstoffisotopie, 329, 349saure Magmatite, 39, 40Schachtanlagen Ruhrgebiet, 18Schadstofffahne
anorganische Hydrochemie, 156Schadstoffmenge, 142Schadstoffminderung, 143, 155, 156, 159Schichtquelle, 30, 31Schmelzpunkt, 124Schnellentcarbonisierungsreaktor, 198Schnellfilter, 194Schwefel, 162, 281Schwefelbindungsform, 219Schwefelhexafluorid, 401, 404Schwerphase, 125, 128, 140, 149, 166Sennesande, 263, 264, 266, 267, 270
Wassergewinnung, 269Siedepunkt, 124Silicium, 115Sole, 14, 36, 359
hydrochemische Kennwerte, 360Solequelle, 35Solvent, 129Sorption, 79, 133, 176sorptive Retardation, 136Spezies, 46Springquellen, 33Störungszone, 25Stalagnate, 110Standardwasserstoffelektrode, 61, 63Stauquelle, 31, 32Steinkohlegewinnung
Auswirkung, 379Steinkohlenbergbau
im Ruhrgebiet, 379Steinkohlenflöz, 369, 370, 374Stickstoff, 299, 301Stickstoffisotope, 314Stickstoffisotopie, 349Stickstoffkreislauf, 299, 300Stickstoffminderung, 312Stoffübergänge, 124Stoffe
gelöste, 125organische, 122, 124, 130polare, 130unpolare, 130
Stoffeintrag, 304, 305anthropogener, 7
Stoffgruppen, 131Stoffmengen, 46Stoffminderung, 143
Stoffverhalten, 144Streusalz, 157Strontium, 364Sulfat, 162, 227, 228, 286, 308, 340, 377, 394Sulfatisotopenverteilung, 328Sulfatisotopie, 328, 349, 350Sulfatreduktion, 64, 66, 334Sulfatzunahme, 348Sulfide, 307Sulfidschwefel, 326, 411
TTagebau, 215–218
Garzweiler, 214, 218, 220, 223, 320Hambach, 229–231Hambach, hydrogeologische Situation, 229Inden, 224Inden II, 215
Tagebaurestseen, 240–242Tagebauseen
des Lausitzer Braunkohlenreviers, 243Teeröl, 163, 165Temperaturgang
jahreszeitlicher, 19Temperaturisolinienpläne, 257Temperaturprofile im Untergrund, 17Temperaturschwankungen, 17–19terrestrische Wärmeenergie, 17Tetrachlorethen, 78, 133, 149, 151, 152, 154,
166, 167, 246, 248Thermalquelle, 37Thermalwasser, 33, 34, 114, 373thermodynamisches Gleichgewicht, 46Tiefengrundwasser, 18, 19, 32, 380, 382
im Ruhrgebiet, 380–383Tillmann-Konstante, 91total dissolved solids, 36Travertin, 106–108Trichlorethen, 154Trinkwasser, 14Trinkwasserschutzzonen, 150Trinkwasserverordnung, 9, 13Tritium, 404Tropfsteinhöhle, 111
UÜberlaufquelle, 30Umkehrosmoseanlage, 196, 197unpolare Substanz, 130Uran, 431, 433, 434, 436, 438, 442Urangehalt, 432, 436, 437
Sachverzeichnis 677
Uraninit, 433Uranmobilisierung, 434, 440
VVenloer Scholle, 275, 276Verdunstung, 20Verengungsquelle, 31, 32Verflüchtigung, 136Verockerung, 426Versauerung, 308Verschleimung, 428Versinterung, 427Verteilungskoeffizient, 129Vulkanite, 41
WWärmeenergie
terrestrische, 17Wärmeumsatz, 17Wallender Born, 110–113Wasser, 3
Dipol, 68Lösungsvermögen, 6Neutralpunkt, 52
Wasseranalyse, 16Wasseraufbereitung, 78, 191, 195, 198, 261
dominante Reaktionstypen, 197hydrogeochemische Reaktionen, 195, 197
Wasseraufbereitung, 191Wasseraufbereitungsarten, 192, 193Wasserchemie
Phasen, 45Wasserenthärtung, 105Wasserentsäuerung, 103Wasserförderung, 255Wasserfall Dreimühlen, 108Wassergewinnung, 253, 259, 332
Fellerhöfe, 292–294, 296, 297Gescher, 329Mühlenbusch, 334, 335, 342Mussum, 333, 334
Rheda-Wiedenbrück, 342, 343Ruhrtal, 262Schüttensteiner Wald, 305, 306, 331–334Sennesanden, 269, 307, 309westliches Münsterland, 324
Wasserinhaltsstoffe, 3, 6, 9, 14Konzentrationsangaben, 11
Wasserkreislauf, 3, 4, 11Wasserlöslichkeit, 125, 126, 128Wasserprobe, 12, 14
elektrische Leitfähigkeit, 14Ionenbilanz, 12, 104mögliche Inhaltsstoffe, 5pH-Wert-Bereiche, 54
Wasserrechtsbeantragung, 291Wasserstoffperoxid, 68Wasserwerk
Aldenhoven, 225, 226Helenabrunn, 421–424Hoppbruch, 421Liedern, 197, 199Rasseln, 282, 283Rheindahlen, 419, 420, 422Roland, 202, 205, 206Süchteln der NiederrheinWasser GmbH,
200WATEQ-Debye-Hückel, 48Westfälische Quellenlinie am Hellweg, 358Wettinquelle, 37, 38Wiesbadener Thermalwasser, 18Wirtschaftsdünger, 301, 309
XXenobiotika, 141
ZZieselsmaar See, 241, 242, 246Zuckerfabrik, 22, 23
Stilllegung, 23Zumischung von Grundwasser, 284
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