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Untersuchungsmethoden

 

Chemie

Die Wasserqualität wird im Labor durch die chemische Analyse von Wasserproben bestimmt. Traditionsgemäss werden Nährstoffe wie NitratAufklapp-PfeilNitratDas Nitrat-Ion (NO3-) ist das Anion der Salpetersäure. Salze, die das Nitrat-Ion enthalten, bezeichnet man als Nitrate. Nitrate werden in der Landwirtschaft als Düngemittel eingesetzt.  Es gilt mittlerweile als erwiesen, dass übermässiger Düngeeinsatz zu einem erhöhten Nitratgehalt in insbesondere oberflächennahen Trinkwasservorkommen führen kann. Der Anforderungswert für Trinkwasser beträgt 25mg/l.  Zu viel Nitrat im Trinkwasser und in gedüngtem Gemüse kann zu einer gesundheitlichen Gefährdung führen. Ein zu hoher Nitrat-Wert des Wassers stellt auch eine Gefährdung der Wassertiere dar, die mitunter zum Tode führen kann. und PhosphatAufklapp-PfeilPhosphatDie Bezeichnung Phosphate steht für die Salze der Phosphorsäuren. Ebenso werden organische Verbindungen, die Phosphatgruppen tragen, als Phosphate bezeichnet.  Die Hauptmenge der Phosphate kommt als Dünger zum Einsatz. Durch Erosion von landwirtschaftlichen Flächen gelangen sie an Tonminerale gebunden in Flüsse und Seen und können dort zur Eutrophierung beitragen. Weitere Verwendungszwecke sind Wasserenthärter, Waschmittel und Ausgangsstoff für weitere Phosphorverbindungen. Phosphate spielen auch bei der Lebensmittelherstellung (vor allem in der Fleischindustrie) eine sehr grosse Rolle.  Die meisten Phosphate, mit Ausnahme der von Natrium, Kalium und Ammonium, sind schlecht wasserlöslich. AmmoniumDüngerEutrophierungPhosphorPhosphatfällung bei ARA, fischgiftige Verbindungen wie Ammonium (NH4)Aufklapp-PfeilAmmonium (NH4)Das Ammonium-Ion NH4+ ist die konjugierte Säure zur Base Ammoniak NH3.In der Natur, beispielsweise im Boden und in Gewässern, entsteht Ammonium-Stickstoff in erster Linie beim Abbau tierischer oder pflanzlicher Eiweisse. In der Gülle und im Abwasser aus den Haushaltungen ist viel Ammonium enthalten. Es wird im Boden, in Gewässern und in den dafür ausgelegten Abwasserreinigungsanlagen unter Sauerstoffverbrauch zu Nitrit und weiter zu Nitrat oxidiert. Dies erfolgt durch so genannte nitrifizierende Bakterien. Der Vorgang wird Nitrifikation genannt. Er ist im Boden durchaus erwünscht, denn dadurch wird aus Ammoniumdünger oder Gülle das für Pflanzen als Nährsalz wichtige Nitrat gebildet. In Gewässern ist die Nitrifikation Teil der Selbstreinigung. Übersteigt die Abwasserfracht die Selbstreinigungsfähigkeit des Gewässers, so entstehen daraus erhebliche ökologische Probleme (Ammonium wirkt als Fischgift in Gewässern). Ammonium selbst ist relativ harmlos, steht aber im Gleichgewicht mit Ammoniak, einem starken Gift. Das Gleichgewicht zwischen beiden Stoffen hängt massgeblich vom pH-Wert und der Temperatur des Wassers ab. Der Anteil des Ammoniaks steigt bei steigendem pH-Wert und steigender Temperatur.Abwasserreinigungsanlage ARAAmmoniakNitratNitritNitrifikationpH-Wert / AmmoniakAufklapp-PfeilAmmoniakAmmoniak (NH3) ist ein stark stechend riechendes, farbloses und giftiges Gas, das auf feuchten Körperoberflächen ätzend wirkt und zum Beispiel Tränen und Lungenschäden bewirken kann. Die Dichte von trockenem Ammoniakgas ist geringer als die Dichte der Luft. Ammoniak-Luft-Gemische können explosiv sein. Ammoniak ist sehr gut wasserlöslich, bei 0°C lösen sich in 100 ml Wasser ca. 90 g. Diese Ammoniaklösung heisst Salmiakgeist (Ammoniumhydroxid). Sie reagiert alkalisch. Ammoniak wirkt auf Haut und Schleimhäute (insbesondere auch auf die Augen) ätzend. Geschluckt ruft es blutiges Erbrechen mit heftigen Schmerzen und Lungenschäden hervor, unter Umständen mit tödlichem Ausgang. Ein Ammoniakgehalt der Luft von 1,5 bis 2,5 g/m³ wirkt nach 30 bis 60 Minuten tödlich. Die maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK-Wert) liegt bei 14 mg/m³, entspricht 20 ml/m³ Luft. Gülle enthält viel Ammoniak und hat von ihm den typisch stechenden Geruch.Ammoniak ist auch ein starkes Fischgift. Im Wasser steht es stets im Gleichgewicht mit Ammonium. Dabei steigt der Anteil des Ammoniaks bei steigendem pH-Wert und steigender Temperatur. Ammoniak wirkt nicht als Treibhausgas und baut die Ozonschicht nicht ab. Es wird oft in Kälteanlagen verwendet (Kältemittelbezeichnung R717).Ammonium und NitritAufklapp-PfeilNitritNitrit (NO2ˉ) ist das Anion der salpetrigen Säure. Salze, die das Nitrit-Ion enthalten, bezeichnet man als Nitrite (z. B. Natriumnitrit, Kaliumnitrit). Nitrit-Ionen werden im Boden oder in Gewässern durch Nitritbakterien durch Oxidation aus Ammonium-Ionen unter Verbrauch von Sauerstoff gebildet; sie entstehen auch unter anaeroben Bedingungen durch Reduktion aus Nitrat-Ionen. Nitrite sind in grösseren Mengen giftig und an der Bildung der krebserregenden Nitrosamine beteiligt. Nitrit wird auch als starkes Fischgift angesehen und gilt generell als Krebs erregend. Die Toxizität von Nitrit für Fische ist vom Chloridgehalt im Wasser abhängig. Bei tiefen Chloridkonzentrationen wirkt Nitrit toxischer als bei höheren.AmmoniumanaerobChloridNitratToxizität, organische Reststoffe (BSB, DOC) und allenfalls Salze (ChloridAufklapp-PfeilChloridEin Chlorid ist in der Anorganik ein Salz der Chlorwasserstoffsäure, besser bekannt als Salzsäure (chemische Formel: HCl). Ein Chlorid enthält in seinem Ionengitter einfach negativ geladene Chlor-Ionen Cl- (meist Chloridionen genannt). Chlorid ist ebenso die Kurzbezeichnung für das Chloridion. Bekanntestes Beispiel für ein Chlorid ist das Natriumchlorid, besser bekannt als Kochsalz (chemische Formel: NaCl). Weitere wichtige Chloride sind Ammoniumchlorid - NH4Cl, Calciumchlorid - CaCl2, Eisen(II)-chlorid - FeCl2, Eisen(III)-chlorid - FeCl3, Kaliumchlorid - KCl und Magnesiumchlorid - MgCl2.  Chloride sind im Wasser sehr gut löslich, dadurch sehr mobil und werden durch biologische Prozesse nicht beeinflusst. Sie werden weder in einer ARA noch im Gewässer abgebaut. Im Unterschied beispielsweise zu Nährstoffen werden die den Gewässern zugeführten Salzmengen unverändert bis in die Ozeane weitertransportiert. Der Chloridgehalt im atlantischen Ozean beträgt etwa 20 g pro Liter. In unseren Gewässern ist die Hintergrundkonzentration für Chloride tief. Sie werden vorwiegend durch häusliches und industrielles Abwasser und durch die Strassensalzung in die Gewässer eingetragen. Im Trinkwasser tritt ab etwa 200 mg/l ein salziger Geschmack auf.ARA (Abwasserreinigungsanlage), SulfatAufklapp-PfeilSulfatSulfate sind Salze oder Ester der Schwefelsäure. Die salzartigen Sulfate enthalten als anionische Komponente das Sulfat-Ion (SO42-). Im allgemeinen findet man in unseren Gewässern einen Sulfatgehalt von etwa 10 bis 20 mg/l. Gips, das wasserhaltige Calciumsulfat, ist gut löslich.  Sind die Gesteine im Einzugsgebiet eines Gewässers gipshaltig, ist der Sulfatgehalt im Wasser erhöht. So beträgt die Sulfatkonzentration im Rhein bei Diepoldsau im Mittel über 50 mg/l, während der Mittwelwert in der Thur deutlich unter 10 mg/l liegt.  Sulfat kann sich aber auch als Endprodukt der Mineralisation bei der mikrobiellen Oxidation von Sulfiden, Schwefelwasserstoff oder schwefelhaltigen organischen Stoffen bilden. Daher ist in Seen öfters ein erhöhter Sulfatgehalt anzutreffen. Allerdings ist im anaeroben Milieu auch Sulfatreduktion möglich, z.B. in den Sedimenten eines Weihers oder Sees. Bei diesem Vorgang bildet sich Schwefelwasserstoffgas (H2S), das am schwefligen Geruch erkennbar ist. Industrieabwässer können ebenfalls hohe Sulfatgehalte aufweisen.anaerob) gemessen. Die Beurteilung erfolgt gemäss BAFU-Methode (Modul Chemie Stufe F) anhand der 90%-Werte. Auch MikroverunreinigungenAufklapp-PfeilMikroverunreinigungenStoffe wie Medikamente und Hormone, Pestizide, aber auch gewisse Industriechemikalien können in unseren Gewässern im Spurenbereich, d.h. in sehr tiefen Konzentrationen festgestellt werden (Mikrogramm bis zu Nanogramm pro Liter, d.h. Millionstel bis zu Milliardstel Gramm pro Liter). Sie werden unter dem Begriff "Mikroverunreinigungen" zusammengefasst und sind meist biologisch nur schwer oder nicht abbaubar. Ihre Bestimmung ist aufwändig und wird nicht routinemässig durchgeführt. - das heisst Stoffe wie Medikamente und Hormone, Pestizide und schwerabbaubare synthetische Chemikalien - werden regelmässig analysiert. Für spezielle Fragestellungen werden ergänzend zu den Routinemessungen zusätzliche Untersuchungen durchgeführt.

 

Biologie

Um die Auswirkungen aller Belastungen auf die Lebensgemeinschaften in den Gewässern beurteilen zu können, wird der Gewässerzustand auch biologisch untersucht. Anhand der Zusammensetzung der Fauna und Flora können Rückschlüsse auf die Qualität des Gewässers gezogen werden, die allein mit chemischen Messungen nicht möglich sind. Neben der Wasserqualität kann auch der Einfluss der Gewässerstruktur, der Wassertemperatur oder etwa des Abflusses erfasst werden. Im Rahmen der vertieften biologischen Untersuchungen in den Schwerpunktgebieten werden wirbellose Wassertiere und Kieselalgen nach standardisierten BAFU-Methoden (Modul-Stufen-Konzept) erhoben. Als ökologisches Ziel für Gewässer fordert die Gewässerschutzverordnung eine Vielfalt und Häufigkeit der einzelnen Arten, die typisch sind für nicht oder nur schwach belastete Gewässer des jeweiligen Gewässertyps.

Beurteilungskriterien Chemie und Biologie

PDF-Datei Beurteilungskriterien Chemie und Biologie (141 kB, PDF)   07.01.2016
 

Fachbeiträge

Berichte zur Ökomorphologie
PDF-Datei Umweltwissen: Bäche und Flüsse; Mir ist eng (2028 kB, PDF)   18.04.2006

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